Что значит для планеты быть миром? Как мы пришли к пониманию того, что наше Солнце — всего лишь еще одна из звезд? Многие знакомы с переходом от космоса, в центре которого находится Земля, к космосу, центрированному на Солнце. Параллельно с этой историей идет история о множестве миров и осознании того, что каждая звезда на небе — это солнце, подобное нашему, но невероятно далекое.
История затрагивает идеи жизни на Луне, умные достижения в измерении расстояний и удивительную способность выяснять, из чего сделаны вещи, на основе излучаемого ими света. Во второй половине XVII века идеи Декарта о вихрях и ньютоновской механике вызывали неприятный вопрос. Если бы неподвижные звезды не были частью внешней оболочки вокруг нашей Солнечной системы, а были бы солнцами, подобными нашему собственному, то каково было бы наше место в космосе? Каковы были масштабы этой новой вселенной?
Бесконечная вселенная, объединяющаяся с мирами
Что такое мир? Отчасти, вдохновленный идеями Коперника, монах-доминиканец Джордано Бруно опубликовал в 1584 году De l'infinito universon e mondi («О бесконечной Вселенной и мирах»). В рамках ряда мистических, магических и еретических идей он предположил, что Земля была одним из многих обитаемых миров в бесконечной вселенной, а звезды были солнцами, у которых были свои миры.
Из мира в миры
В результате сдвига взглядов на мироздание менялось само понятие «мир» (по-латыни Mundi). В аристотелевском космосе мир фактически был синонимом Земли. Сфера мира и земное царство были одним и тем же. Как только Земля стала одной из многих планет, вращающихся вокруг Солнца, эти планеты стали похожими на Землю мирами. Это новое понимание миров отражено в названии «Открытие мира на Луне» 1630-х годов. Поскольку коперниковской модели космоса потребовалось много времени, чтобы победить конкурирующие модели, потребовалось немало времени, чтобы идеи, подобные идеям Бруно, воплотились в жизнь.
Растущее признание теории вихрей Декарта во второй половине 17 века принесло с собой идею о том, что звезды подобны нашему солнцу и вокруг них вращаются собственные планеты. Популярная книга Бернара ле Бовье де Фонтенеля 1686 года Entretriens sur la Pulularite des Mondes («Беседы о множестве миров») широко распространила это понятие в различных изданиях и переводах. Вы можете прочитать полностью оцифрованную внешнюю копию английского перевода «Беседы о множественности миров» 1803 года онлайн из фондов Библиотеки Конгресса.
Популярность множественности миров
Книга «Беседы о множественности миров» организована, как следует из названия, в виде серии бесед. В книге представлены вымышленные дискуссии между философом и его хозяйкой, маркизой. Когда два персонажа гуляют по саду ночью, они обсуждают звезды над собой. В их беседах затрагиваются особенности системы Коперника, потенциальные встречи с внеземной жизнью и представление о Вселенной как о безбрежном пространстве. Написанная в таком доступном формате, она нашла широкую аудиторию. Поскольку книга была переведена на множество языков и переиздавалась в новых изданиях в течение сотен лет, она представила как эту космологию, так и идею жизни в других мирах широкому кругу читателей.
Популярность этой идеи, множественности миров, вращающихся вокруг своего собственного солнца, как звезд, очевидна в том, насколько визуальные изображения на фронтисписе книги Фонтенеля появляются в других местах. Подобные изображения других солнечных систем, окутанных облаками за пределами нашей, появляются на ряде карт и диаграмм. Пример одного из этих изображений небольших солнечных систем, окутанных облаками, см. В верхнем правом углу Systema Solare Et Planetarium 1742 года.
Звезды и их миры как третья система
Меняющиеся представления о структуре Вселенной хорошо иллюстрируются диаграммами из книги Уильяма Дерхема 1715 года «Астро-теология». Дерхам, английский естествоиспытатель, астроном и священнослужитель, написал серию работ, исследующих связи между естествознанием и теологией.
Дерхэм представляет схему трех систем космоса, поясняя, что на рисунке 3 показано, что «Фиксированные звезды с их системами (представленными маленькими кружками вокруг тех звезд, которые обозначают орбиты соответствующих планет) расположены вне пределов Солнечной системы». Система и Солнечная Система расположены в Центре Вселенной и фигурируют как более величественная и великолепная ее часть». С его точки зрения, переход к размышлениям о множественности миров был достаточно значительным, чтобы его можно было поставить рядом с революцией Коперника как один из трех основных сдвигов в представлениях о природе вселенной.
Как далеко находятся звезды?
Отказ от представления о звездах как о прикрепленных к внешней оболочке вселенной был сложным, отчасти потому, что звезды действительно выглядят движущимися. Неспособность обнаружить любую форму звездного параллакса, любое относительное движение звезд было проблемой для астрономов. Проще говоря, похоже, что звезды зафиксированы. Это был давний аргумент в пользу идеи Вселенной с центром на Земле. Идея заключалась в том, что если Земля движется, то следует ожидать, что звезды должны изменить свое положение относительно нас. Когда мы вращаемся вокруг Солнца, мы ожидаем, что их положение на небе будет меняться по мере того, как мы будем приближаться и удаляться от разных отдельных звезд. Именно здесь идея параллакса становится важной.
Измерение звездного параллакса
Если вы думаете об этих двух противоположных сторонах земной орбиты как о создании двух разных линий зрения, то мы должны увидеть, как звезда движется относительно других звезд в этом движении. На протяжении 16 века астрономы пытались измерить звездный параллакс, но телескопы не были достаточно совершенны, чтобы обнаружить параллакс. Что особенно важно в измерении звездного параллакса, так это то, что он дает возможность рассчитать расстояние до звезды. Расстояние между двумя крайними точками орбиты Земли было известно, поэтому изменение положения звезды позволяет рассчитать расстояние до нее.
В 1830-х годах прогресс в конструкции телескопов позволил ученым обнаружить параллакс, что положило начало гонке за то, чтобы первыми его обнаружить. В конечном итоге именно Фридрих Вильгельм Бессель в 1838 году выиграл гонку и обнаружил, что параллакс 61 Лебедя составляет 0,314 угловых секунды. Угловая секунда составляет 1/3600 градуса по окружности. Это дает вам представление о том, насколько крошечным может быть обнаружение этого движения. Учитывая диаметр орбиты Земли, предположили, что звезда находится на расстоянии 10,4 световых года. Это означает примерно 61 000 000 000 000 миль. Он едва обогнал Фридриха Георга Вильгельма Струве и Томаса Хендерсона, которые в том же году измерили параллаксы Веги и Альфы Центавра.
Призмы и звезды
В 1835 году французский философ Огюст Конт предположил, что, учитывая, что исследования звезд всегда будут визуальными, мы никогда не сможем узнать, из чего состоят звезды. Его точка зрения на пределы науки имеет смысл; однако он быстро окажется неправ.
Работая с призмами, естествоиспытатели 18 века узнали, что свет состоит из ряда разных цветов, которые можно разделить с помощью призмы. Результирующие цвета от призмы - световой спектр. Изучение спектра света от различных звездных источников дало бы важные результаты.
В первой половине 19 века химик Уильям Волластон заметил и написал о существовании черных линий в спектре солнечного света. В 1814 году Йозеф Фраунгофер обнаружил такие же линии. Изучая спектр света, он обнаружил последовательную яркую фиксированную линию, которая проявлялась в оранжевом цвете спектра. Учитывая, что линии, казалось, не обозначали границы одного цвета с другим, он отверг идею, что это были границы между разными цветами. Когда он изучал спектр солнечного света, он обнаружил в солнечном спектре 574 темные линии. Эти линии были названы в его честь линиями Фраунгофера. Интересно, что он обнаружил, что звезда Сириус и несколько других звезд отличаются своими спектральными линиями от Солнца.
Химия небес, видимая в свете
Многие исследователи изучали спектр пламени в своих лабораториях. Гюстав Кирхгоф и Роберт Бунзен добились ряда важных успехов. В 1860 году они опубликовали исследование, которое показало, что разные элементы излучают разные цвета света в спектре. Связь исследований спектров элементов в лаборатории с известными спектрами Солнца и звезд позволила исследователям определить химический состав звезд. Короче говоря, темные линии в спектре представляют собой своего рода отпечатки пальцев для элементов, из которых состоят звезды. Некоторые линии в солнечном спектре меняются в зависимости от положения солнца на небе, что указывает на то, что некоторые линии являются результатом интерференции атмосферы. Учитывая это, Кирхгоф смог изучить спектр Солнца и утверждать, что во внешних слоях присутствуют железо, кальций, магний, натрий, никель и хром.
Дальнейшие успехи были достигнуты в 1863 году, когда итальянский астроном отец Пьетро Анджело Секки собрал спектрограммы более 4000 звезд. Он обнаружил, что может различать несколько различных типов звезд с разными спектральными характеристиками. Другие звезды были солнцами, но не совсем такими, как наше солнце. В своих классификациях он выделил синие и белые звезды со спектром, подобным Сиру, звезды со спектром, подобным солнечному, красные звезды с полосами и углеродные звезды. Мало того, что астрономы выяснили, как изучать, из чего состоит солнце, они также обнаружили, что существует целый ряд различных типов звезд.
Теперь мы знаем, что наше Солнце — звезда, но с помощью все более совершенных телескопов и некоторой базовой тригонометрии мы смогли выяснить, как далеко находятся звезды. Кроме того, поняв свойства света, мы смогли сделать вывод, из чего состоят звезды. Из нашего крошечного дома здесь, на Земле, мы смогли узнать невероятно много о звездах. Знание того, как далеко они находятся, открывает необъятность нашего космоса. Однако, даже в таком огромном масштабе, мы все еще не осознали, что большинство этих звезд находились всего лишь в маленьком уголке Вселенной, которую мы называем галактикой Млечный Путь.