Изобретение науки. Новая история научной революции

Или возьмем задачу, которая занимала Галилея бо́льшую часть его сознательной жизни: вычисление долготы в открытом море. Угол к северу или югу от экватора (широту) вычислить легко, если знать дату, – по высоте Солнца над горизонтом в полдень. Угол к западу или востоку определить гораздо сложнее, поскольку отсутствует надежная точка отсчета. Галилей выдвигал предположение, что в качестве универсальных часов можно использовать затмения лун Юпитера (которые он открыл в 1610). Имея надежные таблицы, предсказывающие эти затмения, можно определить время, которое показывают эти мировые часы; сравнение местного времени (например, прошедшего после полудня) с временем места, для которого составлены таблицы, позволяет без труда вычислить угол к востоку или западу от точки отсчета. Теория была красивой. Рассчитать движение спутников Юпитера оказалось непросто, но Галилей и его соратники упорно работали, и Галилей даже сконструировал маленькую механическую модель, которая позволяла определить положение спутников без сложных вычислений; его расчеты были бы еще точнее, знай он, что следует учитывать скорость света, поскольку время затмения также зависит от расстояния от Юпитера до Земли.

Но главная трудность была чрезвычайно простой: как смотреть в мощный телескоп на крошечный, удаленный объект и проводить надежные наблюдения на судне, которое прыгает по волнам? Галилей изобрел мощный бинокль, прикреплявшийся к голове, поскольку трудно удерживать телескоп в неподвижности на раскачивающемся корабле, а также нечто вроде кресла на шарнирах для наблюдателя (в шарниры был вмонтирован компас). Проблема вычисления долгот была широко известна: правительства разных стран предлагали огромные вознаграждения тем, кто сумеет ее решить. Галилей хотел добиться бессмертной славы именно этим открытием, а не другими; он пытался претендовать на награду испанских властей, но безрезультатно (его ученик Кастелли отправился в плавание, но был сражен морской болезнью), а в последние годы жизни вступил с тайные переговоры с голландцами в надежде, что они воспримут его идеи и применят на практике, но переговоры закончились неудачей{1062}.

Или Галилей был прав? В 1679 г. семья Кассини (они эмигрировали из Италии во Францию, где стали знаменитыми как астрономы и картографы) использовала луны Юпитера для вычисления долготы, но не на море, а на суше. Эти измерения позволили им пересчитать площадь Франции (которая оказалась на 20 процентов меньше, чем предполагали), а также определить форму земного шара (хорошая новость для последователей Ньютона и сокрушительный удар по картезианцам). Галилей оказался прав: спутники Юпитера были перспективным способом измерения долготы. Просто потребовалось шестьдесят лет, чтобы воплотить его предложение на практике, причем только на суше{1063}.

Существовали и альтернативные предложения, как вычислить долготу. Долгое время все питали надежду, что определить координаты морякам поможет отклонение магнитной стрелки компаса. Несмотря на усилия нескольких поколений, надежда оказалась иллюзорной, поскольку и магнитное склонение, и магнитное наклонение непредсказуемо меняются{1064}. В конечном итоге лучшим оказалось самое простое решение: все, что требовалось, – это взять в путешествие надежный и точный прибор для измерения времени и сравнивать разницу между местным временем (например, местным полуднем) и временем в точке отсчета (например, на Гринвичском меридиане).

Галилей был убежден, что ему удалось доказать, что маятники способны показывать точное время, и он изобрел маятниковые часы (хотя не изготовил их; он уже ослеп, когда заинтересовался этим вопросом, а у его сына, который пытался ему помочь, отсутствовали необходимые навыки). Гюйгенс, не знавший о работе Галилея, изготовил первые маятниковые часы (1656) и уточнил закон движения маятника (1673). Тем временем Роберт Гук, Гюйгенс и Жан де Отфей в период с 1658 по 1674 г. придумали способы управления маховиком (который был изобретен в XIV в. и обладал большей устойчивостью, чем маятник, что делало его более пригодным для мобильных измерителей времени) с помощью пружины, так что маленькие или наручные часы стали надежными измерителями времени. Тем не менее задача конструирования часов для мореплавания была еще далека от решения: такие часы должны оставаться точными независимо от температуры, влажности и качки. Это удалось Джону Харрисону, который в 1735 г. сконструировал первый надежный морской хронометр{1065}. Но неужели открытия Галилея, Гука и Гюйгенса тут не сыграли никакой роли? Конечно, сыграли, но их было недостаточно. Для решения задачи потребовалось больше ста лет, но на протяжении всего столетия это решение постоянно приближалось.