2014-05-10

Тихо Браге

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Датський астроном Тихо Браге увійшов в історію як майстер прецизійних спостережень, без яких не було б кеплерівських законів.

У першій половині XVI століття Микола Коперник позбавив Землю статусу центру світобудови та й кинув до рівня звичайної навколосонячної планети. На початку XVII століття Іоганн Кеплер визначив справжню форму планетних орбіт і встановив математичний зв'язок між їхніми геометричними параметрами та періодами планетних рухів. Роботи цих учених ознаменували початок і завершення великого перетворення теоретичних основ астрономічної науки, яке тепер називають коперніканською революцією. Але при всій своїй геніальності Кеплер мало що міг би зробити, якби в нього не було результатів астрономічних спостережень, які довгі роки з безпрецедентною точністю виконував його старший сучасник Тихо Браге. І до того ж саме йому Кеплер зобов'язаний посадою при дворі імператора Священної Римської імперії Рудольфа II, на якій він зміг присвятити себе обробці та осмисленню отриманих від Браге архівів. Не буде перебільшенням сказати, що без первинних даних Тихо Браге не було б кеплеровських законів - точніше , їх відкрив би хто-небудь інший (або інші), причому набагато пізніше.

У XVI столітті аристократи якщо і цікавилися наукою, то рідко і лише на дозвіллі. Тихо Браге, нащадок давнього роду, мав усі шанси піти шляхом предків і стати дипломатом, військовим, а то і королівським радником. Але він став професійним астрономом найвищого класу і створив перший в історії Європи дослідний центр.

Сила передмови 

Революційні ідеї, висловлені Коперником у праці "Про обертання небесних сфер", були сприйняті сучасниками без особливого ажіотажу. Цьому посприяло сильно передмова, автором якої був не Коперник, а лютеранський проповідник Андреас Осіандер. Він знав про рішуче несприйняття геліоцентризму протестантською церквою і тому захотів нейтралізувати культурний шок від публікації книги. Більш того, він придумав для неї заголовок, який суперечив коперніканській моделі світу, але був співзвучний з прийнятою церквою космологією Птолемея. Осіандер також запевнив читачів, що теорія Коперника зовсім не претендує на опис справжніх рухів небесних тіл, а лише пропонує формальні гіпотези, які спрощують астрономічні обчислення. До того ж книга Коперника була буквально нафарширована математикою, і тому прочитати і зрозуміти її могло небагато людей.

Після смерті Коперника його ідеї визнав лише один видний астроном, професор математики Віттенбергського університету Еразм Рейнгольд. Він склав та опублікував у 1551 році перші таблиці планетних рухів, основані на коперніканський моделі, які увійшли в історію астрономії під назвою "Прусських", оскільки видання оплатив герцог Пруссії Альбрехт I. Рейнгольд також написав докладний коментар до книги Коперника, який повинен був очистити її від інтерпретації Осіандера. Проте в 1553 році він помер від чуми, а текст підготовленого до друку коментаря загубився. У результаті традиційне читання книги Коперника зберігалося протягом усього XVI століття, і вона практично не вплинула на університетські курси астрономії, де продовжували панувати птолемеївські ідеї.

Коперник проти Птолемея

Звичайно, астрономи того часу зовсім не були в захваті від наявності двох альтернативних моделей Сонячної системи. Однак концепція нерухомої Землі відповідала фізичним уявленням епохи, і відмовитися від неї було нелегко. Однозначно довести, що Земля обертається навколо Сонця, було б можливо, якби вдалося побачити періодичні зміщення найближчих зірок щодо більш далеких сусідів по небосхилу - так званий річний паралакс (це розумів вже Арістотель), проте секстанти, квадранти і астролябії XVI століття не дозволяли цього зробити - їх точність у той час вимірювалася навіть не хвилинами, а градусами. А річний паралакс, вперше визначений для зірки 61 Лебедя німецьким астронсмом Фрідріхом Бесселя, значно пізніше, в 1830-х, склав лише одну третину кутової секунди. Коперник просто прийняв, що зірки знаходяться так далеко від Землі і Сонця, що їх паралакс неможливо визначити, але ця гіпотеза була чисто логічним припущенням.

Сонячна система у поданні Тихо Браге представляла собою гібрид геоцентричної і геліоцентричної моделей. Планети обертаються навколо Сонця, але саме Сонце разом з Місяцем оберталося навколо Землі.

Астрономічні вимірювання

Одним з основних інструментів астронома був секстант - пристрій для визначення кутових відстаней між світилами. Завдяки якості своїх інструментів Тихо Браге зміг провести надзвичайно точні для свого часу астрономічні вимірювання.

Ще один інструмент Браге - великий квадрант - один з найбільших астрономічних інструментів того часу. Шкала поділена на безліч дрібних поділок, що давало можливість дуже точно вимірювати висоту світил над горизонтом. Квадрант прикрашений портретом Браге, що вказує рукою на щілину в стіні, через яку ведуться спостереження, а на задньому плані - розріз замку Ураніборг. Зверніть увагу на методику вимірів: спостерігачеві заміряти висоту над горизонтом допомагають два асистенти - один засікає час, другий записує результати.

Тихо Браге накопичив величезний архів спостережень зірок, планет, Місяця і Сонця, які далеко перевершують всі раніше зроблені в Європі і кращих обсерваторіях мусульманського Сходу.

Післякоперніківські астрономи загалом цілком розуміли назрілу необхідність в більш точних і численних спостереженнях небозводу. Таку спробу зробив найяскравіший любитель науки про світила Вільгельм IV, ландграф німецького князівства Гессен-Кассель. У 1561 році він побудував у своїй столиці відмінну обсерваторію і разом з двома помічниками довгі роки вів спостереження за зірками. Вони з високою точністю визначили кутові координати багатьох зірок, але далі цього справа не пішла - в 1592 році Вільгельм помер, і обсерваторія закрилася. А оскільки вони не займалися планетами, їх результати не могли вплинути на долю суперечки між Птолемеєм і Коперником.

Шлях до астрономії

У XVI столітті Данія перебувала на вершині політичного і військової могутності. Данські королі носили корону Норвегії і володіли широкими територіями Скандинавського півострова, які нині належать Швеції. У провінції Сканія (або Сконе), що відокремлена протокою Ересун від датського острова Зеландія, був розташований замок Кнудструп, яким володів Отте Браге, батько майбутнього астронома. 14 грудня 1546 року в замку з'явився на світ хлопчик, якого назвали Тіге. У дворічному віці його взяв на виховання бездітний дядько по батьківській лінії Йорген Браге, багатий землевласник і високопоставлений військовий, який чотирма роками пізніше був призначений комендантом замку Волдінгборг, морської фортеці на південному узбережжі Зеландії. Там хлопчик вступив до церковної школи, де ознайомився з латинською граматикою, арифметикою і геометрією.

Наслідуючи традицію, ще до тринадцятиліття Тіге віддали в процвітаючий Копенгагенський університет, заснований у 1474 році. Там він вивчав право, риторику і філософію, як і годилося школяру-аристократу. Однак влітку 1560 року він випадково дізнався, що на 21 серпня передбачено повне сонячне затемнення. У Європі смуга місячної тіні пройшла через Піренейський півострів, тому в Данії затемнення не спостерігалося. Однак юного студента до такої міри потрясла можливість передбачити настільки дивовижне небесне явище, що він став читати книги з астрономії та математики.

Тіге (або Тихо - латинізована форма цього імені) Браге провчився в Копенгагені три роки. За традицією йому належало продовжити класичну освіту за кордоном, а потім вступити на королівську службу. Дядько вирішив відправити юнака в Лейпцігський університет, один з кращих в Європі, де Тихо з 1562 по 1565 слухав лекції правознавців і знавців античної поезії, але для душі продовжував займатися астрономією. Він купив кілька кутомірних інструментів і з весни 1564 почав вести щоденник спостережень небесних тіл. Потім він на рік повернувся в Копенгаген, звідки вирушив у тривалу поїздку по університетських містах Німеччини та Швейцарії. У Ростоку на шабельній дуелі Тихо втратив кінчик носа і все життя був змушений приховувати настільки помітний дефект зовнішності під металевим ковпачком.

У 1569 році Тихо добрався до Аугсбурга, де провів майже два роки і подружився з освіченими негоціантами Йоганесом і Паулем Хайнзелями. Вони звели Тихо з кращими міськими майстрами і навіть оплатили замовлені ним інструменти. Тихо отримав великий квадрант для вимірювання висот небесних тіл над горизонтом і дуже якісний секстант для визначення кутових відстаней між світилами. Було також замовлено і пятифутовий дерев'яний глобус, на який Тихо збирався наносити координати зірок. Незважаючи на молодість, він вже набув репутації одного з найбільш багатообіцяючих європейських астрономів.

Наприкінці 1570 року Тихо довелося терміново покинути гостинний Аугсбург за викликом хворого батька. У травні 1571 року Отте Браге помер, і Тихо разом з молодшим братом успадкував Кнудструп. Щоб розібратися з фамільної власністю, йому довелося повернутися. Він оселився неподалік від Кнудструпа у брата матері, який заразив його інтересом до хімії (точніше, алхімії). Тихо також допомагав дядькові у склодувній і папероробній майстернях - перших в Скандинавії. Тихо навіть встановив у дядьковій садибі привезений з Аугсбурга секстант, проте, маючи багато інших справ, спостереженнями не займався.

Знак долі

Проте доля не дозволила Тихо Браге забути про астрономію. Увечері 11 листопада 1571 року він помітив у сузір'ї Кассіопеї яскраву зірку, якої раніше ніколи не бачив. У подиві він кинувся до секстанта і виміряв кутові відстані між загадковим світилом і дев'ятьма сусідніми зірками. Забувши про тиглі і реторти, він стежив за зіркою аж до її згасання в березні 1574 року, відзначаючи зміни її блиску і намагаючись виміряти її паралакс і швидкість власного руху. Не виявивши ні того, ні іншого, він прийшов до висновку, що побачив новонароджену мешканку сфери нерухомих зірок, а не комету. Через місяць він настільки впевнився у своїх висновках, що написав про них декільком знайомим.

Ці спостереження остаточно зробили Тихо астрономом, оскільки друзі переконали його опублікувати отримані результати. Зважитися на таке було непросто - станові традиції не дозволяли аристократам виступати з науковими працями. Але любов до істини перемогла. Навесні 1573 року копенгагенський друкар Лоренц Бенедикт випустив 52-сторінкову працю De Nova Stella ("Про нову зірку"), який прогримів по всій Європі (в 1945 році американський астроном Вальтер Бааде прийшов до висновку, що Браге спостерігав наднову зірку, а в 2008 році ці висновки підтвердили астрономи з ФРН і Японії).

Острів астрономії

У 1574 році Тихо Браге запросили до Копенгагенського університету прочитати невеликий курс астрономії (неминуче і астрології). Потім він близько року знову провів у подорожах, зокрема, відвідав Кассель, де дуже плідно спілкувався з Вільгельмом IV. А в 1576 році доля послала йому королівський (у всіх сенсах слова) подарунок. З подачі Вільгельма та інших впливових шанувальників таланту Тихо датський король Фредерік II вирішив створити для нього, як сказали б зараз, державний науковий центр. Браге отримав у володіння острівець Гвен в протоці Ересунн укупі з кількома бенефіціями, які гарантували великі доходи. Щедрість монарха дозволила йому побудувати на Гвені найкращу в Європі обсерваторію зі своєю друкарнею, паперовою та інструментальними майстернями.

Новий господар Гвен діяв з розмахом. Головною будівлею комплексу (названого Ураніборгом на честь давньогрецької музи астрономії Уранії) став чудовий замок, зведений в центрі острова посеред квадратного двору-саду, діагоналі якого були строго орієнтовані по чотирьох сторонах світу. Крім надкомфортабельних житлових приміщень (у спальнях був водопровід, якого не було навіть у Луврі!) в Ураніборзі були кілька обсерваторій, добре оснащена лабораторія (Тихо продовжував захоплюватися алхімією) і багата бібліотека. У 1584 році неподалік звели ще одну обсерваторію, Стьернеборг ("Зоряний замок"), з найбільшими і точними кутомірними інструментами (для захисту від негоди деякі з них встановили в спеціальні заглиблення).

За 21 рік, проведений на острові Гвен, Тихо Браге накопичив величезний архів спостережень зірок, планет, Місяця і Сонця, які за якістю далеко перевершували всі раніше зроблені не тільки в Європі, але і в кращих обсерваторіях мусульманського Сходу. Середня помилка його спостережень становила 4 хвилини (а мінімальна - близько хвилини!) проти 1 - 2 градусів, якими задовольнялися його попередники. Саме ці матеріали дозволили Кеплеру довести, що планети обертаються навколо Сонця за еліптичним орбітами.

Теоретичні праці

Накопичивши величезний досвід астрономічних спостережень, Тихо вирішив спробувати себе в ролі теоретика. Він замахнувся на всеосяжний астрономічний трактат, що містив не тільки обсерваційні дані, але й повну теорію Сонячної системи. Цю гігантську програму він виконав лише частково. Перший том Astronomiae Instauratae Progymnasmata ("Введення в нову астрономію") був частково завершений до 1590 року і тоді ж видрукуваний, але повністю його видав Кеплер лише через 12 років. Другу книгу, De Mundi Aetherii Recentioribus Phaenomenis ("Про недавні явища в небесному світі"), Тихо в невеликому числі копій видрукував у Ураніборзі в 1588 році і розіслав друзям і колегам (видання для широкої публіки вийшло в світ 15 років по тому). Решта розділів цієї праці так ніколи і не були написані.

De Mundi Aetherii Recentioribus Phaenomenis в основному присвячена спостереженням комети 1577 року, яка викликала ажіотаж у всій Європі. Тихо виявив, що дистанція між нею і Землею як мінімум у три-чотири рази перевищує радіус місячної орбіти, і тим самим спростував загальноприйняту думку, що поява комет пов'язана з атмосферними явищами. У книзі містилися розділи про нову зірку, рух Місяця і методику визначення позицій зірок, а також був опублікований нарис нової теорії Сонячної системи, до якої Тихо, судячи з усього, прийшов не пізніше 1583 року. Сонце у нього обертається навколо нерухомої Землі, а інші планети - навколо Сонця (причому всі орбіти кругові).

У 1588 році король-меценат Фредерік II помер, залишивши престол 11-річному синові. Спочатку Тихо зберігав хороші відносини з регентською радою, але в 1596 році, після коронації, позбувся субсидій і примудрився посваритися з молодим монархом. У результаті 29 квітня 1597 року Тихо разом з дружиною, дітьми та учнями був змушений назавжди покинути Гвен. Його унікальний науковий комплекс був розграбований, занепав і зруйнувався (недавно його частково відновили).

Після двох років мандрів по Німеччині Тихо знайшов нового патрона в особі імператора Священної Римської імперії Рудольфа II і в червні 1599 року прибув до нього в Прагу. Це місто стало останнім притулком великого астронома. 24 листопада 1601 року він помер. У Празі у Тихо не було ні обсерваторії, ні відповідного інструментарію, і якщо перефразувати вислів секретаря Паризької академії наук маркіза де Кондорсе з нагоди смерті Леонарда Ейлера, він перестав спостерігати і жити.

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus