Эта история началась со знаменитого спора в лондонской кофейне в январе 1684 года. Три джентльмена — астроном Эдмунд Галлей, знаменитый архитектор и отличный математик Кристофер Рен и гениальный, но скандальный физик Роберт Гук — сидели в кофейне и обсуждали законы Кеплера.
В ту эпоху лондонские кофейни, в частности Jonathan’s или Grecian Coffee House, были аналогами современных научных клубов. Там собирались джентльмены из Королевского общества, курили трубки, пили кофе и спорили о всякой всячине.
Забегая немного вперёд, хочу отметить, что история, начавшаяся за чашкой кофе в Лондоне в январе 1684 года, привела к созданию величайшего научного труда в истории человечества — «Математических начал натуральной философии» Исаака Ньютона. Это классический сюжет о том, как чашка кофе, хвастовство одного учёного и упрямство другого изменили мир.
Итак, три учёных мужа в одной кофейне догадывались, что планеты удерживаются у Солнца силой, которая подчиняется закону обратных квадратов: если отойти в два раза дальше, сила притяжения упадёт в четыре раза. Но никто из них не мог доказать это математически.
Тогда Кристофер Рен заключил пари: он пообещал подарить ценную книгу тому, кто в течение двух месяцев представит строгое математическое доказательство того, что из этого закона притяжения вытекают именно эллиптические орбиты планет.
Гук тут же заявил, что у него есть это доказательство, но он сохранит его в секрете, чтобы оценили его гениальность, поскольку это невероятно сложно. На самом деле у Гука не было математического аппарата для такого расчёта.
Галлей честно признался, что его математических сил на это не хватает и он зашёл в тупик. Однако время шло, а доказательства никто не приносил. Поняв, что от Гука ничего не добиться, в августе 1684 года Эдмунд Галлей отправился в Кембридж к местному профессору-затворнику — Исааку Ньютону.
Ньютон к тому времени уже много лет жил как сыч, ни с кем не общался и ненавидел научное сообщество, в основном из-за прошлых склок с тем же Гуком. Галлей зашёл в его кабинет и без лишних предисловий задал тот самый вопрос из кофейни: если предположить, что Солнце притягивает планеты с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния, по какой траектории они будут двигаться?
Ньютон мгновенно ответил, что по эллипсу. Галлей, который бился над этим месяцами, застыл в изумлении. Ньютон сказал, что вычислил это ещё двадцать лет назад, во время чумы. Галлей попросил показать ему расчёты. Но Ньютон, начав копаться в своих заваленных пыльных бумагах, не смог найти нужный листок. Однако пообещал Галлею пересчитать всё заново.
Галлей понял, что держит в руках величайшее открытие века. Он бросился в Королевское общество и убедил его опубликовать будущий монументальный труд Ньютона — «Начала».
Но тут случилось непредвиденное. У Королевского общества кончились деньги. Незадолго до этого оно вложило весь свой бюджет в роскошное издание книги «История рыб», которая полностью провалилась в продаже. Общество заявило, что напечатать книгу Ньютона не может. Тогда Галлей заплатил за печать «Начал» из своего кармана, хотя сам в тот момент был далеко не богат.
Узнав, что Ньютон готовит книгу по тяготению, Гук устроил страшный скандал в Королевском обществе. Он кричал, что Ньютон украл у него идею закона обратных квадратов, ссылаясь на их старую переписку. Гук требовал хотя бы того, чтобы Ньютон упомянул его в предисловии как первооткрывателя.
Когда Галлей осторожно написал Ньютону о претензиях Гука, Ньютон пришёл в бешенство. У него случился припадок ярости. Он заявил, что Гук — ничтожество, которое само ничего не способно рассчитать и только ворует чужие мысли.
В знак протеста Ньютон пригрозил уничтожить третью часть книги и вообще забрать рукопись. Для науки это была бы катастрофа — именно в третьей части Ньютон объяснял, как его законы работают в масштабах реальной Вселенной.
Эдмунд Галлей проявил себя как гениальный дипломат. Он буквально умасливал Ньютона, писал ему тонны успокаивающих писем, льстил его гению и уговаривал не губить труд всей жизни из-за амбиций Гука.
Галлей нашёл компромисс: он убедил Ньютона вставить в текст крошечную сухую сноску, где мимоходом упоминалось, что закон обратных квадратов независимо предполагали Рен, Гук и Галлей. При этом Ньютон демонстративно вычеркнул имя Гука из всех остальных частей рукописи, в которых оно встречалось.
В июле 1687 года благодаря упрямству, деньгам и дипломатическому таланту Эдмунда Галлея книга «Математические начала натуральной философии» увидела свет. Она раз и навсегда объяснила, как движутся планеты, почему происходят приливы и как устроена гравитация.
Роберт Гук до конца жизни исходил желчью, утверждая, что Ньютон украл его славу. Из-за этой вражды Ньютон даже отказывался возглавить Королевское общество, пока Гук был жив. Когда Гук умер, Ньютон занял его пост и, по слухам, приказал уничтожить единственный существовавший портрет Гука.
Исаак Ньютон стал живым богом науки. Эдмунд Галлей не заработал на книге денег — Королевское общество вместо гонорара частично расплатилось с ним непроданными экземплярами «Истории рыб». Но он навсегда вписал своё имя в историю, применив формулы Ньютона к расчёту орбиты той самой кометы.
Однако нет худа без добра. Издание «Начал» Ньютона перевернуло жизнь Эдмунда Галлея и сделало его первым в истории человеком, который «приручил» кометы, превратив их из пугающих знамений в предсказуемые космические объекты.
До этой книги кометам приписывали мистические свойства: люди верили, что они приносят чуму, войны и смерть королей. Даже астрономы считали, что кометы — это хаотичные странники, которые прилетают из глубин космоса, пролетают мимо Солнца по прямой линии или параболе и навсегда исчезают.
Но законы Ньютона изменили всё. Вот как это повлияло на исследования Галлея. В «Началах» Исаак Ньютон доказал, что гравитация управляет всем в нашей Вселенной. Он предположил, что кометы подчиняются тем же законам всемирного тяготения, что и обычные планеты.
Галлей загорелся этой идеей. Вооружившись новыми формулами Ньютона, он проделал титаническую работу: поднял все исторические архивы, собрал наблюдения за несколько веков и вручную рассчитал орбиты 24 знаменитых комет, появлявшихся на небе с 1337 по 1698 год.
Сам Ньютон считал, что кометы летают по параболическим орбитам. Парабола — это незамкнутая кривая. Если комета летит по параболе, она прилетает к Солнцу лишь один раз и больше никогда не возвращается.
Но Галлей пошёл дальше своего учителя. Он предположил, что орбиты комет — это не параболы, а очень сильно вытянутые эллипсы. А эллипс — это замкнутая фигура. Это означало, что комета обязана совершать космический круиз: улетать далеко в темноту, разворачиваться и возвращаться назад.
Изучая таблицы расчётов, Галлей заметил поразительное совпадение. Орбиты трёх ярких комет, которые люди видели в 1531, 1607 и 1682 годах, были практически идентичными.
Галлей сопоставил даты: между появлениями комет проходило примерно 75–76 лет. Используя теорию тяготения, Галлей понял, что это не три разные кометы, а один и тот же космический объект, который с точностью поезда по расписанию возвращается к Земле.
В 1705 году Галлей опубликовал свой труд «Обзор астрономии комет». Он учёл, что на комету по пути могут слегка влиять своей гравитацией планеты-гиганты Юпитер и Сатурн, и сделал смелое заявление, что эта комета снова вернётся на наше небо в конце 1758 или начале 1759 года.
До этого момента никто в мире не предсказывал возвращение космических тел. Сам Галлей понимал, что не доживёт до этого момента: в 1758 году ему исполнилось бы 102 года. Он в шутку писал, что если комета вернётся, «справедливость потребует признать, что это открытие было сделано англичанином».
Эдмунд Галлей мирно скончался в 1742 году. На Рождество, 25 декабря 1758 года, немецкий астроном-любитель Иоганн Палич навёл телескоп на небо и увидел бледное туманное пятнышко. Комета вернулась точно в срок.
Это стало абсолютным триумфом физики Ньютона и математического чутья Галлея. Весь мир окончательно осознал, что Вселенная работает по строгим законам, которые можно рассчитать на бумаге. Разумеется, вернувшуюся космическую странницу навсегда назвали кометой Галлея.