Текст книги "Краткая история науки"

Глава 10
Открытие человеческого тела

Если вы на самом деле хотите понять, как устроено что-то, то часто бывает неплохо разобрать эту вещь на кусочки. В некоторых случаях, когда дело касается наручных часов или машин, в процессе можно понять, как собрать разобранное обратно. Если же речь идет о теле человека или животного, то оно должно быть мертвым до того, как вы начнете, но цель все та же.

Гален, как мы знаем, анатомировал – то есть вскрывал – большое количество животных, поскольку у него не было возможности делать то же самое с людьми. Он предполагал, что анатомия свиней или обезьян во многом такая же, как у человеческих существ, и в некоторых отношениях он был прав, но во многих других заблуждался.

Вскрытие человеческих тел начали практиковать время от времени около 1300 года, когда в медицинских школах стали обучать анатомии. Поначалу, заметив разницу между тем, что описывал Гален, и тем, что они сами видели в человеческом организме, ученые просто предполагали, что люди изменились, и даже мысли не допускали, что он ошибался. Но когда началось более тщательное изучение, врачи отмечали все новые и новые расхождения, и стало ясно, что об устройстве человека известно не так много.

Первым, кто взялся исследовать эту неоткрытую «территорию», стал Андреас Везалий (1514-64). Его настоящее имя было Андреас Витвик ван Везел, он родился в Брюсселе, в нынешней Бельгии, где его отец служил доктором при дворе императора Священной Римской империи Карла Пятого. Даровитого юношу отправили изучать свободные искусства в университет Лёвена, но он сам принял решение посвятить себя медицине.

Откровенно амбициозный, он отправился в Париж, славившийся своими наставниками, и за три проведенных там года произвел впечатление на всех, даже на самых упорных сторонников Галена. Он также показал хорошие знания в греческом и латинском языках, и интерес к человеческой анатомии.

Война между империей и Францией заставила Везалия покинуть Париж, и он продолжил заниматься изучением человека в Лёвене, пока в 1537-м не отправился в Падую, лучшую медицинскую школ того времени. Он прошел все экзамены, показав наилучшие результаты, и на следующий же день был назначен лектором по хирургии и анатомии.

В Падуе тогда хорошо понимали, как обращаться с одаренными людьми: Везалий учил анатомии, самостоятельно вскрывая человеческие тела, студенты любили его, и уже через год он опубликовал серию прекрасных анатомических иллюстраций, посвященную частям тела человека. Они оказались столь хороши, что врачи по всей Европе начали копировать изображения для собственного употребления, и это вызвало раздражение Везалия, поскольку он считал, что коллеги воруют его работу.

Вскрытие трупа вовсе не самая приятная вещь, после смерти тело быстро начинает гнить и пахнуть, и во времена Везалия не знали способа предотвратить этот процесс. Это означало, что вскрытие требовалось проводить быстро и в таком порядке, который позволит завершить процесс до того, как вонь станет уж слишком сильной. Живот вскрывается первым делом, поскольку кишки подвергаются разложению с самого начала, за ним приходит очередь головы и мозга, дальше сердца, легких и прочих органов грудной клетки. Руки и ноги остаются напоследок, поскольку они сохраняются дольше.

Весь процесс нужно закончить за два или три дня, а анатомию большей частью изучали зимой, когда холодная погода по крайней мере немного задерживала гниение и давала врачам чуть больше времени.

Средства сохранения тела были открыты в 1700-х, и после этого стало намного легче анатомировать и изучать тело целиком. Когда я был студентом-медиком, мне понадобилось восемь месяцев на полное вскрытие человека, и в те дни, когда я занимался этим, моя одежда и ногти на руках пахли не гниющим мясом, а химикалиями-консервантами. Я работал с трупом пожилого мужчины и за эти месяцы очень хорошо с ним «познакомился». Порядок, которому я следовал, был по большому счету тот же, что и во времена Везалия, за исключением того, что мы сохраняли мозг напоследок, поскольку он очень хрупкий орган, и мы, прежде чем добраться до него, должны были попрактиковаться на других.

Тот пожилой человек завещал тело науке, и, работая с ним, я очень многому научился.

Несмотря на необходимость работать быстро и на вонь, которую приходилось терпеть. Везалий занимался анатомированием всю жизнь. Мы не можем знать, сколько тел он аккуратно разрезал, но их должно быть очень много, и поэтому он знал больше об устройстве человека, чем кто-либо из его современников.

Пять с половиной лет, прошедших между тем, как Везалий стал преподавателем в Падуе, и тем, как в 1543-м вышла его знаменитая книга, он был очень занят. Альбом с иллюстрациями крайне велик, сорок сантиметров в высоту, и весит около двух килограмм, это точно не тот покет, который можно сунуть в карман, чтобы потом почитать на выходных. Он назывался «De Humani coporis fabrica» («О строении человеческого тела»), и его до сих пор упоминают как «De Fabrica». Иллюстрации в этой книге очень детальные и красивые, и сам автор отправился в Швейцарию, в Базель, чтобы наблюдать за тем, как печатается текст и готовятся картинки.

Мы живем в мире, где иллюстрации находятся везде, цифровые камеры позволяют с легкостью отправлять фото друзьям, в журналах и газетах изображения на каждой странице. Во времена Везалия дело обстояло совершенно иначе, печатный станок был изобретен всего столетием ранее, а картинки изготавливались с помощью блоков древесины, на которых вырезали скопированное с рисунка изображение. Затем эти блоки покрывали чернилами, и подобно огромным печатям они оставляли оттиск на бумаге.

Иллюстрации в книге Везалия ошеломляют, никто и никогда до него не изображал человеческое тело столь аккуратно и в таких деталях. Даже титульная страница говорит нам, что происходит нечто не совсем обычное, она показывает анатомирование женщины на публике, и сотня людей собрались вокруг. Везалий стоит посредине, рядом с телом, и он единственный человек, который смотрит на читателя, остальная же аудитория увлечена вскрытием или разговорами. В левой части страницы изображена обезьяна, в правой – собака, напоминание о том, что Гален вынужден был использовать животных.

Везалий же говорит именно о человеческой анатомии, изучает человеческие тела и делает анатомирование сам, и это была изумительно смелая вещь для молодого ученого, не дожившего и до тридцати.

Но все же Везалий имел все основания, чтобы быть уверенным в себе, ведь он знал, что зашел в изучении человека дальше, чем кто-либо другой. Среди восхитительных рисунков в его книге есть такие, где показаны мускулы спереди и сзади, причем те, что расположены на поверхности, рассечены, чтобы продемонстрировать то, что находится глубже. Этот «человек из мускулов» красуется на фоне ландшафта, и строения, деревья, камни и холмы создают единую картину.

Один из таких «мускулистых людей» изображен повешенным – напоминание о том, что Везалий часто использовал трупы преступников. Более того, однажды он нашел казненного, чье тело было очищено от плоти птицами так, что остался лишь скелет. Ученый забрал кости к себе в лабораторию все до одной, чтобы изучить без помех.

Вместе с Везалием работал очень умелый художник, хотя мы с уверенностью не можем назвать его имя. В те времена, которые обычно именуют Ренессансом, наука частенько была очень тесно связана с искусством. Многие знаменитые художники – Леонардо да Винчи (1452–1519). Микеланджело (1475–1564) и другие – анатомировали тела для того, чтобы научиться изображать их максимально достоверно. Врачи были не единственными, кто хотел как можно больше знать об устройстве человека.

Везалий был восхищен структурой нашего организма, но труп не выполняет такие свойственные живым существам функции, как дыхание, переваривание пищи, он не обладает физиологией. Так что объяснительные тексты в книгах Везалия – смесь старых и новых идей. Он часто указывал, какие ошибки совершил Гален, описывая тот или иной орган или мускул, и восстанавливал истину.

Например, когда Гален говорил о печени, он имел в виду свиную, у которой есть пять хорошо различимых долей, или частей. У человека их четыре, и они не так хорошо различимы, некоторые мускулы человеческих рук и ног отличаются даже от того, что есть у наших родственников-приматов.

Теория Галена по поводу движения крови требовала, чтобы хоть небольшое ее количество проходило из правой части сердца в левую; для этого были придуманы некие поры в перегородке, разделяющей этот орган пополам. Везалий исследовал множество человеческих тел и не нашел даже следа подобных отверстий.

Сведения, собранные им, окажутся очень важными несколько десятилетий спустя, когда Уильям Гарвей начнет в деталях разбираться с тем, как работает сердце и движется кровь. Но мысли самого Везалия о том, как действует живой организм, содержат еще слишком много от Галена. Именно по этой причине рисунки из «De Fabrica» ценились намного больше, чем текст, картинки вскоре начали копировать и использовать по всей Европе, и это сделало Везалия знаменитостью (пусть даже не принесло много денег).

И хотя он прожил еще двадцать лет, публикация его великолепного труда стала вершиной карьеры Везалия. Он выпустил второе издание, с некоторыми поправками, но вскоре после первого издания принял приглашение стать придворным врачом и тратил время, заботясь о богатых и могущественных пациентах.

Возможно, он считал, что сказал все, что должен был сказать.

А сказал и сделал он достаточно, чтобы не сомневаться в том, что его запомнят, «De Fabrica» остается одной из величайших книг всех времен: сочетание художественного мастерства, знания анатомии и печатного искусства вызывает восхищение и в наши дни.

И вместе с ней Везалий оставил нам два больших дара.

Во-первых, он побудил других врачей продолжить изучение и описание тела человека. Его последователи-анатомы исследовали те части организма, которые сам Везалий пропустил, и даже исправили ошибки, которые он совершил.

Именно он показал, что смесь художественного представления и текста воспринимается куда лучше, чем просто описание, особенно когда речь идет о медицине. Книга Везалия стала первой, где картинки были более важной частью, чем буквы, но на нем все не закончилось. Врачам во время обучения нужно получить представление о том, что их ждет в будущей практике, и иллюстрации тут подходят лучше всего.

Во-вторых. Везалий сделал шаг вперед по сравнению с Галеном, нет, он не опровергал его громогласно, как тот же Парацельс, он просто доказал, что ученый может узнать то, о чем Гален не знал. Он продемонстрировал, что объем знаний может расти от поколения к поколению, и тем самым начал споры, продлившиеся более сотни лет.

Вопрос был прост: можем ли мы знать больше, чем древние?

Целую тысячу лет до Везалия ответом однозначно стало бы «нет», но после выхода «De Fabrica» мнение понемногу начало меняться. Люди начали задумываться: «Ага, если все достойное и важное давно известно, то какой смысл суетиться? Но если я попробую разобраться для себя, то, может быть, обнаружу что-то, о чем никто до сих пор не знал».

Везалий показал врачам и ученым, что «суета» иногда дает неплохие результаты.

Глава 11
Где находится центр Вселенной?

Каждое утро солнце встает на востоке и каждый вечер садится на западе, и мы можем видеть, как оно неспешно перемещается в течение дня и наши тени становятся короткими или длинными, впереди нас или позади в зависимости от того, где именно находится светило. Попробуйте посмотреть на тень в полдень, и вы увидите, что она съежилась под вашими ногами. Ничто не может быть столь же очевидным, и поскольку это происходит каждый день, если вы пропустите нужный момент сегодня, то увидите все завтра.

Само собой. Солнце вовсе не обходит Землю каждый день.

Но можно понять, насколько сложно было убедить людей в том, что нечто, выглядящее столь очевидным, на самом деле не имеет места. Можно растолковать все таким образом: Земля является центром Вселенной, поскольку мы на ней обитаем и с нее наблюдаем за Солнцем. Луной и звездами, это центр для нас, но не ЦЕНТР ВООБЩЕ.

Почти все астрономы древности помещали нашу планету в центр мироздания. Помните Аристотеля? После него самый известный греческий астроном. Птолемей оставил подробные записи позиций звезд – ночь за ночью, сезон за сезоном, год за годом. Наблюдение за звездами ясной ночью – великолепный опыт, и можно неплохо развлечься, выделяя на черном небе группы звезд, или созвездия.

Большую Медведицу или пояс Ориона нетрудно отыскать, если нет облаков. Используя первую как ориентир, можно найти Полярную звезду, и это помогало морякам определять правильное направление по ночам.

Само собой, с моделью Вселенной, где Земля находится в центре всего, а небесные тела вращаются вокруг нее по окружностям, были некоторые проблемы. Возьмем хотя бы звезды, для примера – они меняют свои позиции постепенно по мере того, как проходит ночь. Весеннее равноденствие – когда Солнце находится точно над экватором, а день и ночь одинаковой длины – всегда имело большое значение для астрономов, и не только для них. Оно происходит 20 или 21 марта, и 21 марта считается первым днем астрономической весны. Но сложность в том, что звезды находятся в немного отличном положении в каждый следующий день равноденствия, чего не должно быть, если они вращаются по кругу. Астрономы назвали их смещение «прецессией равноденствия» и пытались использовать сложные уравнения, чтобы объяснить этот феномен.

Движение планет тоже своего рода загадка.

Когда вы просто смотрите в ночное небо невооруженным глазом, то планеты предстают в виде ярких звезд. Астрономы древности насчитывали семь небесных тел этого класса: Меркурий. Венера. Марс. Юпитер и Сатурн, плюс сюда относили Солнце и Луну. Светила, очевидно, расположены ближе к нам, чем «неподвижные звезды», которые мы ныне именуем Млечным путем. Наблюдение за планетами создает больше проблем, чем изучение звезд, поскольку они движутся вовсе не так, словно крутятся вокруг Земли. Для начала их движение не выглядит постоянным, а иногда они вовсе начинают идти в обратном направлении.

Чтобы решить проблему, астрономы предположили, что планеты вращаются вокруг некой точки, не совпадающей с центром Земли. Они назвали ее «эквант» и с ее помощью, применяя хитрые вычисления, смогли объяснить то, что видели в ночном небе, не отбрасывая при этом геоцентрическую модель целиком. То есть они все еще ставили нашу планету в центр всего, а небесные тела полагали вращающимися вокруг нее.

Но что случится, если вместо Земли поставить в центр мироздания Солнце и предположить, что планеты (а в число их теперь входит и Земля) крутятся вокруг него? Мы настолько привыкли к этой точке зрения, что нам трудно понять, насколько это драматический шаг. Ведь такая гипотеза расходится с тем, что мы видим каждый день, расходится с мнением Аристотеля и (что более важно) – с мнением Церкви, ведь в Библии Иисус Навин попросил Господа остановить Солнце, и тот выполнил его просьбу.

Но именно на такой поступок решился польский священник по фамилии Коперник.

Николай Коперник (1473–1543) родился и умер в Польше, но юриспруденцию и медицину изучал в Италии. Его отец ушел из жизни, когда мальчику было десять, и заботу о нем взял на себя брат матери, и именно он отправил Николая в университет Кракова.

Ну а когда дядя Коперника стал епископом Фромборка, небольшого города в северной Польше. Николай получил работу в кафедральном соборе. Она дала ему гарантированный доход, позволила учиться за пределами родины, а по возвращении всецело отдаться своей страсти – изучению неба.

Он построил башню без крыши, где мог без помех использовать астрономические инструменты. Но поскольку в то время еще не было телескопов, инструменты позволяли только измерять углы между различными небесными телами и горизонтом, а еще отмечать фазы Луны. Еще Коперник очень интересовался затмениями, которые происходят, когда Солнце. Луна или другая планета пересекают траекторию другой планеты и целиком или частично становятся недоступны нашим глазам.

Мы не знаем в точности, когда Коперник решил, что его модель небес и Солнечной системы (как мы сейчас ее называем) куда лучше позволяет объяснить результаты наблюдений, собранных за тысячи лет. Но в 1514 году он написал короткий трактат и показал его нескольким близким друзьям. Опубликовать эту работу он просто не рискнул.

В своем трактате Коперник заявил, что «центр Земли вовсе не является центром Вселенной» и «мы вращаемся вокруг Солнца точно так же, как любая другая планета». Это были вполне определенные умозаключения, и последующие три десятилетия Коперник тихо работал над своей теорией, над гелиоцентрической моделью мироздания. Хотя он тратил много времени, занимаясь собственными наблюдениями, он оказался куда лучшим интерпретатором того, что увидели другие астрономы, и он догадался, что многие трудности можно убрать, если поставить в центр Солнце и предположить, что планеты ходят кругами вокруг него.

Это позволяло решить многие загадки, такие как затмения или странное движение планет, то вперед, то назад. Более того. Солнце играет настолько важную роль в человеческой жизни, оно дает нам тепло и свет, и сделать его центральным объектом – значит всего лишь признать, что без него жизнь на Земле невозможна.

Модель Коперника позволяла сделать дальнейшие выводы, например, что звезды находятся много дальше от Земли, чем предполагал Аристотель и другие мыслители древности. Аристотель считал: время бесконечно, но пространство ограничено. Церковь учила, что время ограничено (несколькими тысячами лет в прошлое, когда Бог создал все) и пространство тоже, может быть, за исключением Рая.

Коперник принимал идеи христианства о времени и творении, но его измерения говорили, что Земля находится куда ближе к Солнцу, чем Солнце к другим звездам. Он также рассчитал примерное расстояние от дневного светила до планет и от Луны до Земли, и Вселенная оказалась намного больше, чем люди думали ранее.

Коперник понимал, что его исследования вызовут шоковую реакцию, но с возрастом все же решил, что должен опубликовать свои идеи. В 1542 году он закончил свою главную книгу «De revolutionibus orbium coelestium» («О вращениях небесных сфер»), но к тому времени он был болен и стар, так что поручил напечатать свои сочинения другу, священнику по имени Ретик, посвященному в замыслы польского астронома.

Ретик принялся за дело, но затем вынужден был перебраться в один из университетов Германии, где получил место, и задачу перепоручили третьему священнику по имени Андреас Озиандер. Тот верил, что идеи Коперника опасны, так что добавил к книге собственное введение, и в таком виде труд оказался напечатан в 1543 году. В предисловии Озиандер написал, что гипотезы Коперника – не истина, а один из возможных путей разрешить те противоречия, с которыми долгое время сталкиваются астрономы, ставящие Землю в центр мира.

Озиандер имел право на собственное мнение, но он поступил не совсем честно, он расположил предисловие в книге так, что оно выглядело частью того, что сочинил сам Коперника. Поскольку оно не имело подписи, читатели предполагали, что это мнение автора о собственном трактате, ну а Коперник был в то время близок к смерти и не имел возможности что-то предпринять и исправить ситуацию.

Почти сто лет многие думали, что автор просто поиграл с идеей того, как можно объяснить то, что мы видим в небесах по ночам, но вовсе не думал на самом деле, что Земля вращается вокруг Солнца.

Предисловие сделало возможным то, что многие проигнорировали революционное содержание книги Коперника. Но тем не менее некоторые люди ее прочли, и приведенные в тексте расчеты и комментарии оказывали влияние на астрономию много десятилетий спустя после смерти автора.

Два выдающихся астронома продолжили работу Коперника.

Один из них. Тихо Браге (1546–1601) был вдохновлен утверждением польского коллеги, что Вселенная должна быть очень велика, и что звезды расположены невероятно далеко. Наблюдение за солнечным затмением в 1560 году воспламенило его воображение, и хотя родственники из благородной датской семьи хотели, чтобы он занялся юриспруденцией. Тихо интересовала только одна вещь – изучение небес.

В 1572 году он заметил новую, очень яркую звезду и написал о ней, именуя ее nova Stella («новая звезда») и утверждая, что небеса вовсе не совершенны и неизменны. Он устроил себе хорошо продуманную лабораторию на острове у побережья Дании и снарядил ее лучшими из доступных инструментов (увы, телескопов все еще не было). В 1577 году он наблюдал за пролетом кометы; эти феномены обычно считались предвестниками бедствий, но для Тихо ее появление означало лишь то, что небесные тела вовсе не зафиксированы на отдельных сферах, поскольку комета летит мимо них.

Браге сделал множество важных открытий по поводу позиций и движения звезд и планет, но в конечном счете он вынужден был покинуть родину и перебраться в Прагу, где в 1597 году он создал другую обсерваторию. Три года спустя он сделал своим помощником молодого Иоганна Кеплера (1571–1630).

Тихо никогда не принимал модель Коперника с солнцем в центре мира, но у Кеплера был свой взгляд на Вселенную, и именно ему остались все заметки и книги Браге после того, как тот умер в 1601 году. Кеплер с чувством долга подошел к наследию учителя, он отредактировал и подготовил к изданию его работы, но сам задал астрономии совершенно новое направление.

Кеплер прожил бурную, хаотическую жизнь, его жена и маленькая дочь умерли, его мать привлекли к суду по обвинению в колдовстве. Он сам был истово верующим протестантом в первые века Реформации, когда власти почти всюду придерживались католицизма, так что он должен был вести себя крайне осторожно.

Кеплер верил, что небесный порядок подтверждает его собственное мистическое восхищение Божьим творением. Но при всем этом его вклад в астрономию основывался на точности и прагматичности. В своих трудах, которые порой трудно понять, он разработал три концепции, которые мы сейчас именуем Законами Кеплера, и они оказались невероятно важны для науки.

Два первых закона тесно связаны, и их обнаружению помогли детальные наблюдения за движением Марса, оставшиеся Кеплеру в наследство от Тихо Браге. Кеплер изучал их долгое время, пока не осознал, что планеты не всегда перемещаются с одной и той же скоростью, более того, они движутся быстрее, когда находятся рядом с Солнцем, и движутся медленно, находясь вдали от него.

Кеплер показал, что если провести прямую линию от Солнца (находящегося в центре Вселенной) к некой планете, то постоянную величину будет составлять не скорость планеты, вращающейся вокруг светила, а та площадь, которую будет покрывать эта прямая за равные промежутки времени. Это назвали вторым законом, а последствием из второго стал первый – планеты движутся не по идеальным окружностям, а по эллипсам (нечто вроде сплющенного круга).

И хотя гравитацию тогда еще не открыли. Кеплер знал, что сила некоего рода определяет движение небесных тел. И он догадался, что эллипс будет естественной траекторией для объекта, вращающегося вокруг определенной точки.

Два первых закона Кеплера продемонстрировали, что древняя идея о круговом движении в небесах не соответствует действительности.

Третий закон оказался более практичным, он показал, что есть связь между временем, за которое планета обходит вокруг Солнца, и ее средним расстоянием от светила. Это позволило астрономам определить расстояние между Солнцем и планетами, понять наконец, насколько велика Солнечная система, и сколь мала, если сравнивать дистанции внутри нее с дистанциями до звезд.

К счастью, примерно в это же время оказался изобретен инструмент, позволивший заглянуть далеко в пространство. Человек, превративший телескоп в источник невероятных познаний, стал самым известным астрономом, и имя его Галилео Галилей.