Астрономия XVII—XVIII вв. и задачи небесной механики

Как известно, изучением движений небесных тел астрономы занимались с глубокой древности в связи с необходимостью измерения времени. Для разработки и регулирования календаря постоянно приходилось составлять астрономические таблицы и проверять, достаточно ли хорошо они согласуются с наблюдениями. Однако до Коперника, Кеплера и Ньютона изучались главным образом видимые движения небесных тел. Лишь учение Коперника поставило в 1543 г. задачу изучения действительных их движений.

Теоретическим фундаментом для создания теории движения всех небесных тел стали законы планетных движений, открытые Кеплером в 1609—1619 гг., и установленный в 1687 г. на их основе Ньютоном закон всемирного тяготения.

Итак, к концу XVII в. фундамент будущей науки был заложен. Однако здание ее предстояло еще построить, для чего прежде всего необходимо было убедиться в надежности самого фундамента. Именно здесь и возникли сомнения. Ведь физическая природа тяготения, трудная для понимания и современных ученых, в XVIII в. казалась совершенно непостижимой.

Вот почему большинство ученых того времени придерживалось предложенной Р. Декартом в 1664 г. «системы вихрей», якобы возникающих в сплошь заполненном эфиром космическом пространстве и увлекающих за собой при движении все соседние с ними тела. Вихри давали возможность получать приблизительные, качественные оценки движения небесных тел.

Убедительным аргументом в пользу учения Ньютона могло бы служить белее простое представление на его основе движения тех же самых тел. Однако решение даже самых простых задач невозмущенного движения Луны, предложенное Ньютоном, и нескольких комет, выполненное Галлеем, оказалось настолько сложным, что не давало возможности показать преимущества новой теории.

Это прежде всего объяснялось тем, что теория Ньютона не имела еще аналитических методов, основанных на использовании анализа бесконечно малых. К тому же применение громоздкого и трудоемкого геометрического метода, предложенного Ньютоном в «Началах» [148], настолько затрудняло вычисления, что многие астрономы предпочитали пользоваться, хотя и не обещавшим высокой точности, но зато наглядным «вихревым» методом. Отсутствие достаточно точных наблюдений, необходимых для проверки предложенных теорий, еще больше затрудняло создавшееся положение.

В таких условиях требовалась особая проницательность и дальновидность, чтобы понять преимущества учения Ньютона и, не боясь трудностей, начать по кирпичику возводить величественное здание новой науки! При этом разработка основ небесной механики оказалась неразрывно связанной с борьбой за утверждение нового в то время учения Ньютона, против устаревших картезианских представлений. К середине XVIII в. основные положения небесной механики были заложены, и тем самым истинность учения Ньютона стала очевидной для всех. Удалось, наконец, показать, что на основе учения Коперника — Кеплера — Ньютона, пользуясь самыми лучшими аналитическими методами и применяя их при обработке надежных наблюдений, можно представить с достаточной точностью всякое, даже самое сложное и запутанное, движение любого небесного тела.

После этого началось триумфальное шествие новой науки, которая к концу XVIII в. уже полностью сформировалась в работах французских и русских ученых, а в 1798 г. в знаменитом труде П.С. Лапласа получила и свое современное название «Небесная механика» [168]. История становления небесной механики полна драматическими событиями, сомнениями и блестящими открытиями, которые и позволили назвать XVIII в. «веком небесной механики».

Эпоха расцвета этой науки, связанная с достижениями французских ученых, привлекала к себе внимание многочисленных авторов, как исследователей, так и популяризаторов науки. Начальный же период становления небесной механики до сих пор почти не изучен. Вот почему в настоящее время трудно и представить себе, что вплоть до середины XVIII в. развитие этой науки во Франции было совершенно невозможным, так как учение Ньютона в этой стране начисто отвергалось, а картезианство пользовалось признанием большинства членов Парижской Академии наук.

Лишь после 1744 г. положение начало меняться, и к концу XVIII в. ранее отсталая в этом отношении Франция превратилась в мировой центр работ по небесной механике. Как произошел столь крутой поворот, что его подготовило? Как в атмосфере всеобщего отрицания ньютоновского учения во Франции там могли сформироваться сторонники нового учения? И каков начальный этап становления небесной механики? На все эти вопросы можно найти ответ при изучении работ, выполненных в Петербургской Академии наук первой половины XVIII в.