Казка про Джона Адамса і Урбеном Леверье, що зловили Нептун на математичний гачок

(Наукові казки Нік. Горькавого см. «Наука і життя» №№ 11, 2010 р , № 12, 2010 р , № 1, 2011 р , № 2, 2011 р , № 3, 2011 р і № 4, 2011 р , № 5, 2011 р , № 6, 2011 р , № 9 , 11 , 2011 р, № 6 , 7 , 2012 року)

Планета Нептун, відкрита 23 вересня 1846 року завдяки двом теоретикам - Урбен Левер'є і Джону Адамсу і двом спостерігачам - Йогану Галле і Генріху д'Арре. Фото NASA. 1989 рік.

Джон Адамс (1819-1892) - англійський астроном і математик, першим розрахував траєкторію невидимою планети Нептун.

Джордж Ейрі (1801-1892) - англійський математик і астроном. Директор Грінвічській обсерваторії з 1835 по 1881 рік.

Алексіс Бувар (1767-1843) - французький астроном. Досліджував нерівномірності в русі Урана і висунув гіпотезу про існування заурановой планети.

Урбен Левер'є (1811-1877) - французький математик, займався небесною механікою. У 1846 році опублікував статтю, в якій передбачив траєкторію невидимою планети.

Йоганн Галле (1812-1910) - німецький астроном, який відкрив разом з д'Арре планету Нептун. З 1835 року працював помічником Йоганна Енке, директора Берлінської обсерваторії. Відкрив три комети і внутрішнє кільце Сатурна.

Генріх д'Арре (1822-1875) - німецький астроном. Співавтор відкриття планети Нептун. Працював в Лейпцігській обсерваторії, де в 1851 році відкрив періодичну комету (комета 6P / д'Арре), а в 1862 - великий астероїд 76 Фрея.

Тритон - найбільший супутник планети Нептун. Відкрито Лассел в 1846 році, через 17 днів після відкриття Нептуна. Полярний льодовик складається з твердого азоту, чорні дими - сліди активних гейзерів з рідкого азоту. Фото NASA. 1989 рік.

<

>

Принцеса прийшла в кімнату, коли діти вже лежали в своїх ліжках в очікуванні чергової історії. Дзінтарі сіла в крісло і відкрила книгу. Крісло було просторим, і принцеса затишно влаштувалася в ньому з ногами.

- Молодий студент Кембриджа Джон Адамс, - почала вона, - дуже любив ритися на полицях книжкових магазинів, де кожен том зберігає в собі і таємницю, і знання, а книжкова обкладинка - двері в інший світ: відкриваєш її і занурюєшся в нову захоплюючу пригоду ...

На одній з полиць студент натрапив на брошуру, написану головним - королівським - астрономом Англії Джорджем Ейрі. Адамс перегорнув її і дізнався про інтригуючою космічної загадки планети Уран. Її відкрив астроном Гершель за допомогою свого телескопа. (Див. «Наука і життя» № 7, 2012 на р ) Уран виявився норовливої ​​планетою: вона погано підпорядковувалася ньютоновскому закону гравітації. У порівнянні з обчисленим становищем, Уран то забігав уперед, то різко відставав. Думки вчених розділилися. Одні заявили, що Ньютон вивів неточний закон. Інші вважали, що в орбіті Урана «неправильно» врахована гравітація Юпітера і Сатурна.

Адамс довіряв доказам Ньютона і знав, що найбільші математики і механіки - Ейлер, Даламбер, Лагранж, Лаплас і Гаусс - розвинули ньютоновскую теорію руху планет до дуже високого рівня, і вона прекрасно працювала для всіх планет, за винятком Урана. Молода людина знову уткнувся в книгу ...

Французький астроном Алексіс Бувар, який досліджував дивну поведінку Урана, висунув гіпотезу, що на його рух впливає невідома зовнішня планета. Але де її шукати? Вчені обговорювали можливість теоретичного обчислення положення невидимою планети. Джордж Ейрі, який очолював Грінвічську обсерваторію, скептично ставився до таких ідей і розглядав цю гіпотезу як абсолютно нереальну. Його думка охолодило багато гарячих голів.

Звичайно, Адамс купив книгу Ейрі. І хоча він був завантажений навчанням до межі, часто думав про невідомої планеті. Вона так захопила уяву молодої людини, що він твердо вирішив сам визначити координати планети, яка обурює рух Урана. На думку Адамса, планета-невидимка повинна була розташовуватися далі Урана і рухатися по орбіті повільніше, ніж він. Коли Уран наздоганяє невидимку, він відчуває сильне тяжіння до неї. Для земного спостерігача в цей час Уран рухається швидше, ніж звичайно. Потім він обганяє більш повільну сусідку, і вона починає тягнути його назад. Тут Уран «гальмується», порушуючи кеплерівські закони руху космічних тіл по орбіті.

Блискуче закінчивши влітку 1843 року Кембриджський університет, 24-річний Адамс поїхав на канікули до батьків і отримав, нарешті, можливість приступити до розрахунків координат невидимою планети. До жовтня він уже знайшов перше рішення, в якому основні проблеми теорії руху Урана пояснювалися наявністю зовнішньої планети, що розташовувалася в два рази далі, ніж він (це значення орбіти невидимою планети Адамс вибрав, слідуючи правилу Тициуса-Боде. Див. «Наука і життя» № 7, 2012 на р ).

Адамс був скромним і сором'язливим хлопцем. Він нікому не повідомив про отримані результати, вважаючи їх попередніми, і почав уточнювати дані - зокрема, зменшувати радіус орбіти планети-невидимки, щоб досягти кращого збігу зі спостереженнями. Два роки Адамс наполегливо працював і до вересня 1845 року отримав п'яте за рахунком, най-більш точне рішення для параметрів невидимої планети, включаючи її небесні координати. Його-то молода людина і показав двом знаменитим астрономам - директору Грінвічській обсерваторії Джорджу Ейрі і директору Кембриджської обсерваторії Джеймсу Челліс (1803-1882).

Ну і який, на вашу думку, була реакція людей похилого маститих учених на настільки сенсаційне повідомлення нікому не відомого випускника коледжу?

- Пф! - фиркнула Галатея.

Дзінтарі кивнула:

- Вірно - гранично скептична. Челліс пізніше зізнався, що постановка питання про проведення спостережень тільки на підставі теоретичних висновків представлялася нової і незвичайної. Коротше кажучи, директор Кембриджської обсерваторії, отримавши лист від Адамса, зовсім не кинувся до свого прекрасного телескопу з діаметром дзеркала в тридцять сантиметрів і не навів його на вказаний молодою людиною ділянку неба. Директор Грінвічській обсерваторії вчинив так само.

Адамс глибоко поважав Ейрі і тому поїхав до нього особисто, щоб розповісти про результати, але не застав вченого будинку і передав через слугу візитку, а також лист з коротким викладом своєї роботи. Коли через деякий час Адамс повернувся до резиденції Ейрі, величний дворецький не впустили молодої людини в будинок, заявивши, що королівський астроном обідає і тривожити його не можна.

Чи треба говорити, що після довгого обіду Ейрі, який отримав від Адамса лист з координатами нової планети, теж не кинувся до телескопа, щоб перевірити ідеї якогось молокососа? Так цей хлопець міг наробити купу помилок в своїх обчисленнях!

Консерватизм і скептицизм Ейрі були просто видатними. Він належав до числа тих небагатьох астрономів, які все ще сумнівалися в теорії Ньютона!

- Майже двісті років минуло після опублікування теорії Ньютона, а Ейрі сумнівався ?! - не повірив своїм вухам Андрій.

- Не знайшовши розуміння у провідних астрономів, молодий учений не став публікувати своє рішення в науковому журналі і почав працювати над черговим, більш точним, вже шостим за рахунком розрахунком координат планети-невидимки.

Великі астрономи Ейрі і Челліс і думати забули про молодого вченого. Але ненадовго - бо незабаром почалася друга дія цієї драматичної історії.

У червні 1846 року у Франції вийшла докладна стаття французького математика, який займався небесною механікою, - Урбена Леверье, який, незалежно від Адамса, провів математичні розрахунки і теж визначив координати невидимою планети, що впливає на рух Урана!

Прочитавши статтю Леверье, англійський королівський астроном Ейрі зрозумів, що сів в глибоку калюжу. Він тут же зустрівся з Челліс, чий кимось бріджскій телескоп був набагато краще за Гринвічем, і запропонував йому почати пошуки нової планети; адже якщо планету відкриють французи, то калюжа стане просто величезної!

Челліс не хотілося починати нову програму спостережень. Ейрі наполягав і написав йому ще два листи, пропонуючи план дій. В кінці місяця пошук нової заурановой планети все ж почався.

План спостережень, який склали Ейрі і Челліс, ясно показував: хоча стаття Леверье і підтвердила принципову правоту молодого Адамса, в його конкретні цифри вони вірили дуже мало, незважаючи на те що той дав найбільш вірогідне положення планети на небі. Замість того щоб почати спостереження навколо цієї точки, Ейрі і Челліс виділили на зоряному небі ділянку вздовж екліптики і зібралися двічі перебрати тисячі зірок, щоб знайти планету по її зміщення серед нерухомих зірок.

Джон Адамс, першим розрахував траєкторію невидимою планети, оцінив також її розмір і яскравість і зазначив, що на відміну від зірки вона повинна мати помітний диск. Ейрі і Челліс не повірили і цього. Челліс не шукав об'єкти з диском, а захоплював при спостереженні набагато слабші і точкові зірки, збільшуючи список переглядаються об'єктів у багато разів.

За два місяці директор Кембридж-ської обсерваторії «перебрав» три тисячі зірок - і всі вони виявилися на місці! Вчений вже готовий був заявити, що планети, передбаченої молодиком, не існує, але в кінці вересня він прочитав чергову статтю теоретика Леверье. Той прямо радив тугодумам-спостерігачам шукати нову планету по диску. Бурмочучи, Челліс почав пошук нових способом - просто виглядаючи диск серед зірок. І незабаром - всього лише після трьох годин спостережень - зауважив об'єкт з невеликим диском і повідомив про побачене своєму асистенту. Щоб перевірити, планета це, потрібно було всього лише надіти на телескоп окуляр з більшим дозволом. Але в цю ніч Челліс не став монтувати новий окуляр, а в наступну вирішив взагалі не ходити на спостереження, так як Місяць перемістилася і стала, на його думку, засвічувати потрібну ділянку неба. А раптом планета була ще видно? Може, варто було перевірити? Але Челліс вважав за краще лягти спати.

Вранці першого жовтня він встав, з апетитом поснідав, читаючи свіжу лондонську газету «Таймс». І тут його апетит геть пропав: він побачив повідомлення про те, що нову планету вже відкрили в Європі! В Європі - але не у Франції. Франція, як виявилося, стóит Англії. Коли француз Леверье опублікував роботу з прогнозом координат нової планети, скільки французьких спостерігачів кинулися перевіряти вказану ділянку неба?

- Жодного, - здогадалася Галатея.

- Правильно! Справедливості заради треба сказати, що молоді астрономи Паризької і Вашингтонської обсерваторій рвалися до телескопів, але їх поважні керівники, проявивши інтернаціональне одностайність, швидко вказали молодим їх місце - кожен цвіркун знай свій припічок.

На відміну від боязкого і недосвідченого Адамса, Леверье був досвідчений, гарячий і нетерплячий. Не знайшовши відгуку у французьких спостерігачів, він звернувся до закордонних астрономам, пропонуючи їм зайнятися пошуками нової планети. Він навіть написав листа з цією пропозицією королівського астроному Ейрі в Англію.

- Неправильний хід! - зауважив Андрій.

- Вірно. З огляду на «близького від'їзду до Європи» Ейрі відхилив пропозицію Леверье, який готовий був надіслати детальні дані для спостережень. Королівський астроном просто шукав спосіб позбутися його. Насправді, хоча до поїздки залишалося всього півтора місяці, він уже почав пошуки планети за даними Адамса, але з патріотичних переконань не хотів прийняти допомогу від француза.

Леверье зрозумів, що зі старими, які сидять на чолі обсерваторій, ніякої каші не звариш. І зробив розумний хід. Він згадав, що в Берлінській обсерваторії працює молодий астроном Йоганн Галле, який надіслав йому рік тому свою дисертацію. Леверье написав Галле лист, де спочатку похвалив його працю, а потім виклав головне - прохання про пошук нової планети. Леверье привів в листі її координати і оцінку розміру диска.

Йоганн Галле отримав лист днем ​​23 вересня і тут же загорівся цією ідеєю.

- Нарешті! - полегшено перевів дух Андрій.

- Якби Леверье написав директору Берлінської обсерваторії - літній і заслуженому Йогану Енке (1791-1865), то з цього знову нічого б не вийшло. Енке був проти нових спостережень поза затвердженого плану.

В ту ж ніч Галле сіл за 23-сантиметровий телескоп. Йому зголосився допомагати молодий студент Генріх д'Арре, який теж захопився пошуком нової планети. Галле став переглядати зірки в зазначеній Леверье області, але диска ніде не виявив - збільшує сили окуляра телескопа не вистачало.

Що було робити? Студенту прийшла в голову чудова думка - скористатися тільки що надрукованим дуже детальним берлінським атласом зірок. Він запропонував порівняти картину неба з каталогом, щоб перевірити, чи не затесалася серед нерухомих зірок зайва, рухлива, тобто планета. Сказано зроблено. Галле дивився в телескоп і називав координати видимих ​​світил, а д'Арре шукав їх в каталозі. Вже опівночі Галле назвав координати досить яскравої зірки, але д'Арре не знайшов її в каталозі!

Еврика!

Всього за кілька годин Галле і д'Арре знайшли передбачену Леверье планету! Її спостерігається положення не збігалося з обчисленим за все на один градус! Сталося це 23 вересня 1846 року.

Генріх негайно побіг будити директора. Нечувана зухвалість! Але навіть старі конячки скидаються, коли чують такі новини. Енке поспішив до телескопа, і вже втрьох вони спостерігали нове світило до ранку. Щоб виключити помилку, вони продовжили спостереження в наступну ніч. Сильніший окуляр показав, що у планети є помітний диск і що змістилася вона за ніч якраз на передбачену Леверье величину. Яке ж виняткову насолоду відчули за ці дві ночі спостережень три астронома, ставши учасниками і свідками зміни картини світу!

Вранці 25 вересня Галле написав листа Левер'є з переможним звісткою. Поштові коні, яких підганяли запиленим кур'єром, швидко доставили повідомлення з Берліна в Париж. Отримавши його, Леверье, без сумніву, зазнав найбільшого зоряний момент життя.

Дізнавшись про відкриття нової планети, англійські і французькі спостерігачі сильно засмутилися. В обох країнах вибухнув політичний скандал через упущеного національного престижу. Челліс переглянув свої записи і з жахом виявив, що за два останні місяці він спостерігав нову планету вже тричі, але не зрозумів цього!

- Чому ?! - здивувалася Галатея.

- Через неуважність. Він не дуже скрупульозно порівнював дані спостережень різних днів. Злі язики говорили, що дружина не вчасно покликала астронома до чаю, через що він не зміг відкрити нову планету. До речі, якби Челліс 30 вересня досліджував помічений напередодні диск (було доведено, що небо це дозволяло), то став би, по крайней мере, незалежним відкривачем нової планети.

Англійські газети люто напали на королівського астронома Ейрі і на директора Кембриджської обсерваторії Челліс. Журналісти вимагали від них відповіді, чому не вони відкрили нову планету, знаючи її координати цілий рік? Французька преса теж не церемонилась зі спостерігачами з Паризької обсерваторії і задавалася тим же питанням: чому планету француза Леверье відкрили в Німеччині ?!

Ейрі і Челліс написали багато статей і мемуарів, пояснюючи, чому вони не звертали уваги на роботу Адамса. Ейрі навіть заявив в свій захист, що відкриття нової планети не входить в обов'язки королівського астронома. Втім, математик і астроном Ейрі за своє довге життя, яка тривала майже все дев'ятнадцяте сторіччя, не раз виявляв дивовижний консерватизм і терпів невдачі. У 30-х роках він не повірив інженеру Расселу, що відкрив солітон. У 40-х - не повірив Адамсу, передбачив існування Нептуна. У 70-х, виступаючи консультантом при будівництві залізничного мосту, Ейрі недооцінив рівень вітрового тиску. Штормовим увечері 28 грудня 1879 року міст звалився разом з проходили по ньому поїздом. Всі пасажири - сімдесят п'ять чоловік - загинули, а Ейрі викликали в суд для дачі показань. У 80-х він запропонував нову теорію руху Місяця, але вже після публікації виявив, що в складні обчислення в самому початку вкралася помилка, знецінити всю теорію. Директор Кембриджської обсерваторії Челліс теж увійшов в історію, в основному, завдяки своїм невдалим пошукам планети-невидимки.

Відкриття Нептуна - так назвали планету на честь римського бога морів - стало уроком для багатьох астрономів-консерваторів і тріумфом для ньютонівської механіки, яка виявилася виключно точним і корисним інструментом науки. Адамс отримав свою порцію слави - його роль у відкритті Нептуна відзначили, а роботу опублікували. Він провів свої обчислення орбіти невидимою планети раніше Леверье, але незалежні розрахунки француза виявилися точнішими - саме вони привели до відкриття. Леверье миттєво прославився на весь світ.

Ще одне важливе наукове досягнення французького вченого - теорія руху Меркурія. У 1859 році, будучи вже маститим директором Паризької обсерваторії, Леверье відкрив аномальну прецесію орбіти Меркурія - її кеплерівської еліпс зміщується (дрейфує, як по-моряцькому кажуть небесні механіки) трохи швидше, ніж випливає з ньютонів-ської теорії.

Леверье глибоко вірив в цю теорію і припустив, як і в випадку з Ураном, що існує невидима планета Вулкан, що рухається навколо Сонця і впливає на Меркурій. Але тут Леверье виявився неправий - ніякого Вулкана біля Сонця не знайшли, просто астроном виявив межі застосовності теорії Ньютона.

- Ну, прямо мана якесь! - здивувався Андрій, якого, на відміну від молодшої сестри, так і не вдалося приспати довгою історією.

Дзінтарі посміхнулася і неголосно сказала:

- Через шістдесят років з цієї аномальної прецесії Меркурія народилася теорія гравітації Ейнштейна, яка змінила теорію гравітації Ньютона на посаді управителя небес. Епоха небесної механіки поступилася дорогою епосі небесної фізики, а новий час завжди породжує нові казки.

***
Екліптика - велике коло небесної сфери, по якому відбувається видимий рух Сонце, або коло, утворений перетином небесної сфери площиною орбіти Землі.

Аномальна прецесія Меркурія - аномальне зміщення еліпса, по якому рухається Меркурій. Теорія Ньютона передбачає певну швидкість повороту еліпса навколо Сонця - через вплив інших планет, але в реальності орбіта Меркурія зміщується швидше. Аномальна швидкість прецесії отримала пояснення лише в теорії Ейнштейна, яка встановила викривлення простору біля Сонця.

Але де її шукати?
Ну і який, на вашу думку, була реакція людей похилого маститих учених на настільки сенсаційне повідомлення нікому не відомого випускника коледжу?
Чи треба говорити, що після довгого обіду Ейрі, який отримав від Адамса лист з координатами нової планети, теж не кинувся до телескопа, щоб перевірити ідеї якогось молокососа?
Майже двісті років минуло після опублікування теорії Ньютона, а Ейрі сумнівався ?
А раптом планета була ще видно?
Може, варто було перевірити?
Коли француз Леверье опублікував роботу з прогнозом координат нової планети, скільки французьких спостерігачів кинулися перевіряти вказану ділянку неба?
Що було робити?
Чому ?
Журналісти вимагали від них відповіді, чому не вони відкрили нову планету, знаючи її координати цілий рік?
Навигация сайта
Новости
Смешанная экономика это
СМЕШАННАЯ ЭКОНОМИКА — (mixed economy) Экономика, в которой сосуществуют государственные и частные предприятия. Некоторые виды экономической деятельности осуществляются индивидами или фирмами, принимающими

Социальная политика государства
Государственная политика охватывает принципиально главные направления в развитии общества. Вместе с этим решаются стоящие перед различными отраслями общественной жизни конкретные задачи. В связи с этим

Антиинфляционная политика государства
Инфляция проявляется в непрерывном обшем повышении цен, падает реальная ценность личных сбережений, хранящихся в виде наличных денег или на счетах. Рост цен неумолимо сокращает мае- су товаров, которую

Экономика для чайников
Жанр: Экономика В этой книге вы найдете описание самых важных экономических теорий, гипотез и открытий, но без огромного количества малопонятных деталей, устаревших примеров или сложных математических

Система учета клиентов
Клиент любого салона красоты, клиники, магазина, ресторана, любой компании знает, что развитие технологий, информационная прозрачность и рост возможностей программного обеспечения сделали простым и легким

Аренда залов в Черкассах
Иногда, обращая внимания на красивые фото, сделанные другими авторами, на фоне какого-нибудь необычайно красивого места, мы невольно задаемся вопросом « Где же они находят такие места, с удачным

Снять Помещения свободного назначения
Я попытался обобщить свой опыт в пейзажной съёмке и дать наиболее важные советы начинающим фотографам. Надеюсь, мои советы помогут вам научиться снимать очень красивый, запоминающийся пейзаж. Пейзажная

Облачная crm
Разработчик систем автоматизации анонсировал выход на рынок нового продукта – комплексной программы поддержки маркетинга и продаж в режиме реального времени Forward RTM (Real Time Marketing). По сути,

Партнер онлайн личный кабинет
Весьма примечательна роль росте производительности управленческих и производственных процессов системы Forward eShop. Данная система предлагает пользователям очень удобный партнер онлайн личный кабинет,

Мебельные молдинги
Плинтуса, напольные и потолочные, в оформлении нашего жилья имеют значение не меньшее, чем отделка и аксессуары для красивого платья. Ошиблись, неправильно подобрали – и вещь не смотрится, какой дорогой

Реклама
Панель управления
Информация