Бил Брайсън
Кратка история на почти всичко (6)

4. Мярката на нещата

Ако трябваше да подберете най-неудачния и най-несговорчивия екип за научно пътешествие на всички времена, със сигурност нямаше да се справите „по-добре“ отколкото Френската кралска академия с експедицията до Перу през 1735 г. Начело с хидролога Пиер Буге и войника-математик Шарл Мари дьо ла Кондамин, това е било група от учени и авантюристи, които пътуват до Перу с цел да триангулират разстоянията из Андите.

По това време хората били обхванати от силно желание да опознаят Земята — да определят на колко е години, колко е плътна и тежка, къде се намира в пространството и откъде се е появила. Целта на френската група била да спомогне за решаване на въпроса с дължината на обиколката на планетата, като измерят дължината на един градус от меридиана (или 1/360 от обиколката на планетата) по права линия от Яруки, близо до Кито, до малко извън Куенка, където сега е Еквадор — разстояние от около 3 хиляди километра.^[1]

Почти веднага нещата тръгнали на зле, понякога стигали до драматичност. В Кито посетителите някак си провокирали местното население и били прогонени от града от тълпа, която ги замеряла с камъни. Скоро след това лекарят на експедицията бил убит в недоразумение, свързано с жена. Ботаникът полудял. Други умрели от треска и рани от злополуки. Третият, най-старши член на групата, мъж на име Пиер Годен, избягал с тринайсетгодишно момиче и не могли да го склонят да се върне обратно.

В един момент групата трябвало да преустанови работа за осем месеца, докато Ла Кондамин отидел до Лима, за да оправи проблем с разрешителните им. Накрая той и Буге спрели да си говорят и отказали да работят заедно. Навсякъде, където отидела, намаляващата дружина била посрещана с огромно подозрение от властите, на които им било трудно да повярват, че група френски учени ще пропътува половината свят, за да измерва Земята. Въобще не можели да го проумеят. Два и половина века по-късно това си остава един логичен въпрос. Защо французите не са направили измерванията си във Франция, спестявайки си целия труд и неудобството от едно авантюристично пътуване из Андите.

Отговорът може да бъде намерен частично в това, че учените през осемнайсети век, особено френските, рядко правели нещата по лесния начин, ако съществувала абсурдно трудна алтернатива, и отчасти в практическия проблем, който за първи път възникнал с английския астроном Едмънд Халей преди много години — доста много преди Буге и Ла Кондамин дори и да помислят да отидат в Южна Америка, да не говорим пък за причината да го направят.

Халей бил изключителен човек. По време на дългата си и продуктивна кариера бил морски капитан, картограф, професор по геометрия в Оксфордския университет, заместник-контрольор на Кралския монетен двор, кралски астроном и откривател на водолазния звънец. Писал е авторитетно в областта на магнетизма, приливите и движението на планетите, но доста наивно за въздействието на опиума. Изобретил е метеорологическите карти и статистическата таблица, предлагал е методи за изчисляване на възрастта на Земята и разстоянието й от Слънцето, дори измислил метод как да се съхранява рибата прясна. Единственото нещо, което не направил, е да открие кометата, която носи името му. Той просто разбрал, че кометата, която видял през 1682 г., е същата, видяна от други през 1456 г., 1531 г. и 1607 г. Наричат я Халеевата комета чак през 1758 г. — шестнайсет години след смъртта му.

При всичките си постижения обаче най-големият принос на Халей в човешкото познание може просто да е това, че е участвал в скромен научен бас с други знаменитости на своето време: Робърт Хук, който навярно днес най-много се помни с това, че първи е описал клетката, и великият и достопочтен сър Кристофър Рен, който всъщност е бил най-вече астроном, а след това архитект, макар че това обикновено се забравя сега. През 1683 г. Халей, Хук и Рен вечеряли в Лондон, когато разговорът се насочил към движението на небесните обекти. Знаело се, че планетите са наклонени и се движат в орбита с особен вид овалност, известна като елипса — „много специфична и прецизна крива“ — да цитираме Ричард Фейнман — но не се е знаело защо. Рен щедро предложил награда от 40 шилинга (равна на двуседмична заплата) на този, който може да даде решение на въпроса.

Хук, който се славел с това, че си приписвал заслуги за неща, които не били обезателно негови, твърдял, че знае вече решението на проблема, но отказвал да го сподели, като се обосновавал по интересен и изобретателен начин, че това ще лиши другите от удоволствието сами да открият отговора. Вместо това „няма да го разкрива известно време, за да могат други да знаят как да го оценят.“ Ако е мислил повече върху въпроса, не го е показвал. Халей обаче бил обсебен от това да намери отговора, и то до такава степен, че следващата година отишъл в Кеймбридж и самонадеяно посетил в университета професора по математика Исак Нютон с надеждата, че той може да помогне.

Нютон определено бил странна личност — блестящ като ум до неимоверност, но отшелник, мрачен, раздразнителен до степен на параноя, изключително разсеян (когато провесвал краката си от леглото сутрин, казват, че понякога седял така с часове, прикован от внезапния прилив на мисли в главата си), способен на най-впечатляващи странности. Изградил своя лаборатория, първата в Кеймбридж, но после се заел да прави най-чудати експерименти. Веднъж пъхнал дебела тъпа игла — такава, дето се използва за шиене на кожа — в очната си ябълка и я завъртял „между лицето и костта, колкото можех по-близо до задната част на окото ми“ само за да види какво ще стане. Това, което станало, като по чудо, било нищо — поне нищо с постоянен ефект. При друг случай се взирал в Слънцето толкова дълго, колкото успял да издържи, за да види какъв ефект ще има върху зрението му. Пак се разминал с трайно увреждане, макар че трябвало да прекара няколко дни в затъмнена стая, преди очите му да му простят стореното.

Зад тези чудатости обаче се криел ум на върховен гений — въпреки че, дори когато работел по нормални проблеми, често показвал склонност към странности. Като студент, неудовлетворен от ограничеността на конвенционалната математика, изобретил диференциалното и интегралното смятане, но не казал за това на никого в продължение на двайсет и седем години. По подобен начин работел в областта на оптиката, която преобразява знанията ни за светлината и полага основите на науката спектроскопия, и отново решава да не сподели с никого резултатите три десетилетия.

При цялата му гениалност истинската наука била само част от интересите му. Посвещава най-малко половината от кариерата си на алхимията и своенравни религиозни занимания. Те не били просто любителски, а изпълнени с всеотдаен ентусиазъм. Бил таен привърженик на опасна и еретична секта, наречена арианство, чиято основна догма била вярата, че няма Света Троица (иронията на съдбата е, че колежът на Нютон в Кеймбридж се казвал „Тринити“, т.е. Троица). С часове изучавал плана на вътрешното разположение на изгубения Храм на цар Соломон в Йерусалим (като изучавал сам иврит, за да може по-добре да изследва оригиналните текстове), като вярвал, че съдържа математически ключ за разгадаване на датата на второто идване на Христос и края на света. Привързаността му към алхимията не била по-малко ревностна. През 1936 г. икономистът Джон Мейнърд Кейнс купил на търг голям куфар с книжа, принадлежали на Нютон, и открил с изненада, че били посветени изцяло не на оптиката или на планетарните движения, а на едно целенасочено търсене как да се превърнат простите метали в благородни. Анализ на косъм от косата на Нютон през 1970 г. открива наличие на живак — елемент, представляващ интерес почти само за алхимици, шапкари и производители на термометри — с концентрация около четирийсет пъти превишаваща нормалното ниво. Навярно няма нищо чудно в това, че му е било трудно да си спомни, че сутрин трябва да става от леглото.

Можем само да гадаем какво точно Халей е очаквал от него, когато го посещава без предизвестие през август 1684 г. Но благодарение на описаното от Ейбрахам ДьоМоавър, доверен приятел на Нютон, направено след това, имаме сведения за една от най-историческите срещи в науката:

 

През 1684 г. д-р Халей дойде на посещение в Кеймбридж [и] след като прекараха известно време заедно, докторът го попита каква мисли че е кривата, която планетите описват при движението си, ако предположим, че силата на притегляне към Слънцето е обратно пропорционална на квадрата от тяхното разстояние от него.

 

Халей бил убеден, че този математически закон е от съществено значение за достигане до отговора, въпреки че не бил съвсем сигурен как.

 

Сър Исак веднага каза, че трябва да е [елипса]. Докторът с радост и възхищение го попита как го е разбрал. „Как ли“ — каза той — „изчислих го“, при което д-р Халей незабавно го помоли за изчисленията, сър Исак потърси из книжата си, но не можа да ги намери.

 

Това е смайващо — все едно някой да каже, че е открил лек за рака, но не си спомня къде е сложил формулата. Под натиска на Халей Нютон се съгласява отново да направи изчисленията и да напише доклад. Прави го, както е обещал, но след това направил нещо повече. Отдава две години на интензивно размишление и съчинителстване, и накрая написва знаменития си труд Philosophiae Naturalis Pincipia Mathematica (Математически принципи на естествената философия), по-известен като Principia.

Случва се веднъж на доста време, няколко пъти в историята, човешкият ум да направи толкова точно и неочаквано наблюдение, че хората да не могат да решат, кое е по-удивително — фактът или процесът на достигането до този факт. Princpia е един от тези случаи. Нютон веднага става известен. До края на живота си е обсипван с хвалебствия и почести, като освен всичко друго първи във Великобритания получава благородническата титла „сър“ за научни постижения. Дори големият германски математик Готфрид фон Лайбниц, с когото Нютон води дълга и ожесточена борба за това кой първи е открил математическия анализ, смята, че приносът на Нютон в математиката е равен на този на предшествениците му, взети заедно. „По-близо до боговете никой смъртен не може да се доближи“ — пише Халей прочувствено и такъв е откликът на съвременниците му и на много други оттогава насам.

Въпреки че Principia се смята за една от най-трудноразбираемите книги, писани някога (Нютон нарочно я прави трудна, за да не бъде преследван от математически „всезнайковци“, както ги нарича), тя е водеща за тези, които са били в състояние да разберат написаното. В нея Нютон не само обяснява математически орбитите на небесните тела, но също посочва притегателната сила, която първа ги е довела до това движение — гравитацията. Така изведнъж всяко движение във вселената добива смисъл.

Главното в Principia са трите закона на Нютон за движението (които смело твърдят, че всяко тяло се движи в посоката, в която е тласнато, че ще продължи да се движи по права линия, докато действието на друга сила не го забави или отклони, и че всяко действие има равно и противоположно противодействие) и неговият универсален закон за гравитацията. Авторът твърди, че всяко тяло във вселената привлича всяко друго тяло. Може и да не изглежда така, но докато си седите тук сега вие привличате всичко около себе си — стените, тавана, лампите, котката — привличате всичко към себе си със собственото си малко (наистина много малко) гравитационно поле. И тези неща също оказват привличане спрямо вас. Именно Нютон е бил този, който осъзнава, че силата на привличането F между два обекта е, като отново цитираме Фейнман, „пропорционална на произведението от масите на всеки един от тях (m1 и m2) и обратнопропорционална на квадрата от разстоянието r между тях.“ Казано по друг начин, ако се удвои разстоянието между два обекта, притеглянето между тях става четири пъти по-слабо. Това може да се изрази с формулата

 

F = G(m1m2) / rr

 

Това, разбира се, е доста далече от всичко, което може да ни бъде от практическа полза, но поне можем да оценим, че е изразено по един елегантно компактен начин. Две кратки умножения, едно просто деление и, ето на, си изчислявате гравитационното състояние, където и да отидете. Това бил първият наистина универсален закон, който някога е бил излаган от човешкия ум — ето защо Нютон е универсално оценен.

Издаването на Principia не минало без драматичност. За ужас на Халей, тъкмо когато работата била почти готова, Нютон и Хук влезли в спор кой първи е открил закона за обратната пропорционалност от квадрата на разстоянието и Нютон отказал да предаде третия изключително важен том, без който първите два се обезсмисляли. Само прилагането на неистова дипломация и доста ласкателства помогнали на Халей да измъкне последния заключителен том от капризния професор.

С това проблемите на Халей още не били приключили. Кралското дружество било обещало да издаде труда, но сега се отметнало, като се позовало на финансови затруднения. Предишната година то било подкрепило финансово напълно провалилата се История на рибите и сега подозирали, че пазарът на книги за математически принципи ще бъде не по-малко рискован. Халей, чиито средства не били големи, платил от джоба си издаването на книгата. Нютон, както винаги, не дал нищо. И за да стане още по-зле, Халей по това време току-що бил приел поста секретар на дружеството и бил уведомен, че то не е в състояние да му дава обещаната заплата от 50 лири годишно. Щели да му плащат с книги История на рибите.

 

Законите на Нютон обяснявали толкова много неща — приливите и отливите, движението на планетите, защо едно гюле следва определена траектория преди да тупне на Земята, защо не изхвърчаме в пространството, докато планетата се върти под нас със стотици километри в час^[2] — че отнело известно време всичките съответни изводи да бъдат осъзнати. Едно откритие обаче почти веднага довело до полемика.

Това било предположението, че Земята не е съвсем кръгла. Според теорията на Нютон центробежната сила от въртенето на Земята трябва да доведе до леко сплескване в полюсите и на издаденост при екватора, което прави планетата леко сплесната. Това означава, че дължината на един градус в Италия няма да е същата в Шотландия. По точно, дължината ще се скъсява, когато се отдалечаваме от полюсите. Всичко това не било добра новина за тези хора, чиито измервания на Земята се основавали на презумпцията, че Земята е съвършена сфера, а това били всички учени тогава.

Половин век хората се опитвали да изчислят размера на Земята, най-вече като направят точни измервания. Един от първите такива опити бил на Ричърд Норуд. Като млад Норуд бил ходил до Бермудските острови със звънец за гмуркане, направен като приспособлението на Халей, с намерението да забогатее, като събира миди от морското дъно. Планът пропаднал, тъй като нямало миди, а и без това звънецът му не действал, но Норуд не бил от хората, които не биха се възползвали от случилото се. В началото на седемнайсети век остров Бермуда бил известен сред капитаните на кораби с това, че бил труден за намиране. Проблемът бил, че океанът е голям, Бермуда — малка, а навигационните уреди за справяне с тези несъразмерности били безнадеждно неадекватни. Дори нямало съгласие за дължината на една морска миля. Спрямо размерите на океана и най-малката грешка в изчисленията ставала огромна, така че корабите често пропускали с ужасни разлики цели с размерите на Бермудските острови. Норуд, чиято първа любов била тригонометрията и следователно ъглите, решил да внесе малко математическа точност в мореплаването, и с тази цел решил да изчисли дължината на един градус.

Започвайки с гръб към Лондонската кула, Норуд прекарал две всеотдайни години, като крачел напред 330 километра на север към Йорк, непрекъснато разпъвал един синджир и мерел, и през цялото време правел педантично корекции, като отчитал възвишенията, впадините и криволиченето на пътя. Накрая трябвало да измери ъгъла на Слънцето в Йорк в същото време на деня и в същия ден на годината, както бил направил при първото си измерване в Лондон. Оттук, разсъждавал той, можел да определи дължината на градуса на меридиан на Земята и така да изчисли цялото разстояние. Това било почти абсурдно начинание — грешка с частица от градуса би изместила всичко с километри — но всъщност, както Норуд с гордост и патос казва, измервал най-прецизно — или, да бъдем точни, прецизността възлизала до 600 ярда. В метрични единици числото било 110,72 километра на градус от дъга на окръжност.

През 1637 г. шедьовърът на Норуд по навигация Практика на моряка бил публикуван и имал много последователи. Бил преиздаван седемнайсет пъти и двайсет и пет години след смъртта му все още бил издаван. Норуд се върнал на Бермудските острови със семейството си и станал преуспял плантатор, като посветил свободното си време на първата си любов — тригонометрията. Живял там 38 години и би ни било приятно да кажем, че е прекарал този период в щастие и хвалебствия. Но всъщност не било така. Когато пътувал от Англия, двамата му млади синове били настанени в една кабина с Натаниел Уайт и някак си така успели да травматизират младия свещеник, че той посветил доста от кариерата си оттук нататък в преследване на Норуд по всякакъв начин, който можел да измисли.

Двете дъщери на Норуд му причинили още неприятности, като сключили неудачни бракове. Един от съпрузите, вероятно подтикнат от свещеника, непрекъснато предявявал някакви обвинения срещу Норуд в съда, които го карали да изпада в гняв и непрекъснато да плава до Бермуда, за да се защитава. Накрая през 1650 г. в Бермуда започват процеси срещу вещиците и Норуд прекарал последните си години в тревога, че трудовете му по тригонометрия с мистериозните си символи могат да бъдат взети като осъществяване на връзка с дявола и да доведат до екзекуцията му. Толкова малко се знае за Норуд, че може би всъщност е заслужавал нещастните си години в края на живота си. Това, което със сигурност е истина е, че те наистина са били такива.

Междувременно силното желание да се определи обиколката на Земята обзело и Франция. Там астрономът Жан Пикар измислил впечатляващо сложен метод на триангулация, включващ квадранти, часовници с махало, зенитни сектори и телескопи (за наблюдаване движението на спътниците на Юпитер). След две години, прекарани в мъкнене, търкаляне и триангулиране из Франция, през 1669 г. Пикар съобщил за по-точно измерване на един градус на дъга от окръжност и стойността била 110,46 километра. Това предизвикало голяма гордост у французите, но то било изчислено въз основа на предположението, че Земята е пълна сфера — а Нютон сега казвал, че тя не е такава.

 

За да станат нещата още по-сложни, след смъртта на Пикар, екипът от баща и син — Джовани и Жак Казини, повторили експериментите на Пикар върху по-голяма площ и получили резултати, които показвали, че Земята била по-дебела не на екватора, а на полюсите — с други думи, че Нютон абсолютно грешал. Именно това накарало Академията на науките да отпрати Буге и Ла Кондамин в Южна Америка, за да направят нови измервания.

Избрали Андите, защото трябвало да мерят близо до екватора, за да определят дали има разлика в сферичността там, както и защото, разсъждавали те, планините ще им дадат добра видимост. Всъщност планините в Перу били постоянно в облаци, така че екипът често трябвало да чака със седмици за един час измерване при ясно време. Отгоре на това били избрали един от най-невъзможните терени на Земята. Перуанците говорят за страната си като „muy accidentado“ — „много пресечена“, и наистина била такава. Французите не само че трябвало да сведат в мащаб планините, които са едно от най-големите предизвикателства в света — планини, които са недостижими, дори и за мулетата им — но за да ги достигнат, трябвало да преминат буйни реки, да се провират през джунгли и да прекосят километри хълмисти и каменисти пустини, повечето неотбелязани на карта, и далече от всякакви продоволствия. Но Буге и Ла Кондамин били изключително упорити и не се отказали от задачата девет и половина години, които били безкрайни, сурови, а кожата им все повече се напуквала от слънцето. Малко преди края на мисията, им било съобщено, че втори френски екип, който правел измервания в северна Скандинавия (изпитвайки значителни неудобства от джапане в тресавища до ледени плаващи късове), е открил, че един градус фактически е по-дълъг близо до полюсите, както Нютон предвиждал. Измерена по екватора, Земята била четирийсет и три километра по-дебела, отколкото когато е измерена от горе до долу по меридиан през полюсите.

Буге и Ла Кондамин следователно прекарали около десетилетие в търсене на резултат, който не искали да намерят, за да узнаят отгоре на това, че дори не са първи. Без настроение те завършили земемеренето си, което доказало, че първият френски екип е прав. След това, като продължавали да не разговарят един с друг, се върнали на крайбрежието и взели различни кораби за вкъщи.

 

Друго предположение, което направил Нютон в Principia, е, че един оловен отвес, провесен близо до планина, ще се наклони съвсем малко към планината, повлиян от гравитационната маса на планината и от Земята. Това било нещо повече от любопитен факт. Ако точно се измери отклонението и се изчисли масата на планината, може да се намери универсалната гравитационна константа — т.е. основната величина на гравитацията, означавана като G-и заедно с нея масата на Земята.

Буге и Ла Кондамин опитали да направят това на планината Чимборасо в Перу, но били провалени от технически трудности и от кавгите помежду си, така че идеята останала неприложена трийсет години, докато интересът към нея бил възвърнат от Невил Маскелайн, кралски астроном. В популярната книга от Дава Собел Географска дължина Маскелайн е представен като мухльо и злодей за това, че не успява да оцени гения на часовникаря Джон Харисон, и това навярно е така, но ние трябва да сме му благодарни за други неща, които не са споменати в книгата, най-малкото заради успешния му план да претегли Земята. Маскелайн осъзнал, че същината на проблема е намирането на планина с достатъчно правилна форма, за да се прецени масата й.

По неговото настоятелно искане Кралското дружество се съгласило да наеме една благонадеждна личност да обиколи Великобритания и да види дали съществува такава планина. Маскелайн познавал именно такъв човек — астрономът и земемерът Чарлс Мейсън. Били се сприятелили единайсет години по-рано, докато участвали в проект за измерване на астрономическо събитие от огромно значение: преминаването на планетата Венера пред диска на Слънцето. Неуморният Едмънд Халей бил изказал предположението, че ако се измери едно от тези преминавания от определени точки на Земята, може да се използват принципите на триангулацията, за да се намери разстоянието до Слънцето и оттук да се калибрират разстоянията до всички други тела в Слънчевата система.

За жалост „пасажите“ на Венера пред Слънцето, както ги наричат, са нередовни събития. Случват се на двойки, като интервалът помежду им е осем години, а след това няма такива за век или повече, като през живота на Халей не е имало никакви.^[3] Но идеята дремела в очакване, и когато следващият пасаж дошъл през 1761 г., почти две десетилетия след смъртта на Халей, научният свят бил готов — наистина по-готов от всякога преди това за астрономическо събитие.

С инстинкта за премеждия, който е характерен за века, учените се отправили към повече от сто места по света — Сибир, Китай, Южна Африка, Индонезия, горите на Уисконсин и много други. Франция изпратила 32 наблюдатели, Великобритания — 18, а мнозина тръгнали от Швеция, Русия, Италия, Германия, Ирландия и от другаде.

Това било първото съвместно международно научно начинание в историята и почти навсякъде срещало проблеми. Много наблюдатели били възпрени от войни, болести или корабокрушения. Други достигнали до целта си, но като отворели сандъците с багажа си, намирали оборудването счупено или деформирано от тропическата горещина. Отново на французите им било отредено да имат участник, който се помни с липсата си на късмет. Жан Шап прекарал месеци в пътуване до Сибир с карета, лодка и шейна, като пазел грижливо фините си инструменти при всяко опасно друсане, за да стигне накрая до последната важна местност, която била задръстена от прелели реки в резултат на необичайно проливните пролетни дъждове, за които местното население решило, че е предизвикал именно той, след като го видели да насочва странни инструменти към небето. Шап успял да избяга невредим, но без да може да направи желаните измервания.

Още по-лош късмет имали Гийом льо Жантий, чиито преживявания са описани накратко по чудесен начин от Тимоти Ферис в Пълнолетие в Млечния път. Льо Жантий поел от Франция една година по-рано, за да наблюдава пасажа от Индия, но различни препятствия го задържали в морето до деня на пасажа — наистина на най-лошото място, тъй като прецизни измервания били невъзможни на люлеещ се кораб.

Непоколебим, Льо Жантий продължил към Индия да чака следващия пасаж през 1769 г. Тъй като имал осем години за подготовка, издигнал първокласна наблюдателна станция, тествал отново и отново инструментите си, и всичко било в перфектна готовност. На сутринта на втория пасаж — 4 юни 1769 г., когато се събудил, денят бил прекрасен, но тъкмо когато Венера започнала да преминава, един облак се плъзнал пред Слънцето и останал там точно толкова, колкото траел пасажът: три часа, четиринайсет минути и седем секунди.

Стоически Льо Жантий опаковал инструментите си и потеглил към най-близкото пристанище, но по пътя хванал дизентерия и останал на легло близо година. Все още слаб, накрая успял да се качи на кораб, който почти бил разбит от ураган близо до африканското крайбрежие. Когато най-накрая се добрал до вкъщи, единайсет и половина години след заминаването си и без да постигне нищо, открил, че роднините му го били обявили за умрял по време на отсъствието му и с ентусиазъм били разграбили имуществото му.

 

В сравнение с това разочарованията, изпитани от разпръснатите осемнайсет английски наблюдатели, не били особено големи. Майсън бил в тандем с един млад земемер на име Джеремая Диксън и явно добре се разбирали, тъй като установили трайно партньорство. Инструкциите им били да отидат до Суматра и там да направят карта на пасажа, но само след една нощ, прекарана в морето, корабът им бил нападнат от френска фрегата. (Въпреки че учените работели в дух на международно разбирателство, това не било така при държавите.) Майсън и Диксън пратили бележка на Кралското дружество, като отбелязали, че е ужасно опасно в открито море и вероятно трябва всичко да бъде прекратено. В отговор били рязко и хладно порицани, като се отбелязвало, че вече им било платено, че държавата и научните среди разчитат на тях, и че неуспехът им да продължат ще доведе до необратимо влошаване на репутацията им. Със смирение те отплавали, но по пътя узнали, че Суматра е в ръцете на французите, така че наблюдавали пасажа безрезултатно от нос Добра надежда. На връщане спрели на уединената оголена скала Св. Елена в Атлантическия океан, където срещнали Маскелайн, чиито наблюдения били възпрепятствани от облака. Мейсън и Маскелайн положили основите на крепко партньорство и прекарали няколко щастливи и може би до известна степен ползотворни седмици в чертане на карта на приливите и отливите.

Скоро след това Маскелайн се завърнал в Англия, където станал кралски астроном. Мейсън и Диксън — очевидно сега повече се разбирали — прекарали четири години в земеизмерване на дълъг 390 километра път от опасната и изпълнена с премеждия американска шир, за да разрешат граничен спор между именията на Уилям Пен и лорд Балтимор, и съответно техните колонии — Пенсилвания и Мериленд. Резултатът бил прочутата линия Мейсън и Диксън, която по-късно придобива символично значение като разграничителна линия между свободните щати и тези с робство. (Въпреки че линията била тяхната основна задача, те също участвали в няколко астрономически изследвания, включително и в едно от най-точните измервания на градус от меридиан през този век — постижение, което им донесло доста повече признание в Англия, отколкото решаването на граничен спор между разглезени аристократи.)

В Европа Маскелайн и колегите му от Германия и Франция били принудени да стигнат до заключението, че измерванията на пасажа през 1761 г. са всъщност провал. Иронично е, че един от проблемите е многото наблюдения, които, събрани заедно, често били противоречиви и неразрешими. Успешното очертаване на пасажа на Венера се паднало на неизвестния морски капитан, родом от Йоркшир, Джеймс Кук, който наблюдавал пасажа през 1769 г. от слънчев хълм в Таити и след това очертал на карта Австралия и предявил права, тя да принадлежи на Британската корона. След завръщането му вече имало достатъчно информация, за да може френският астроном Жозеф Лаланд да изчисли, че средното разстояние от Земята до Слънцето е малко над 150 милиона километра. (Други два пасажа през деветнайсети век позволили на астрономите да се спрат на стойността 149,59 милиона километра, и оттогава тя не се е променяла. Сега знаем, че точното разстояние е 149,597870691 милиона километра.) Най-накрая Земята имала точна позиция в пространството.

 

Що се отнася до Мейсън и Диксън, те се завръщат в Англия като научни герои и по незнайни причини слагат край на партньорството си. Въпреки че те се появяват често при творчески събития в науката от осемнайсети век, и за двамата се знае изключително малко. Не съществуват портрети, а написаното е малко. За Диксън в Речник на националните биографии пише интригуващо, че „твърди се, че е бил роден във въгледобивна мина“, но след това е оставено на въображението на читателя да даде правдоподобно обяснение на обстоятелствата, и е добавено, че умира в Дърам през 1777 г. Освен името му и дългото му сътрудничество с Мейсън, не се знае нищо повече.

Сведенията за Мейсън са съвсем малко по-ясни. Знаем, че през 1772 г. по повеля на Маскелайн приел задачата да намери подходяща планина за експеримента с гравитационното отклонение, като накрая докладва, че нужната им планина се намира в централните Шотландски планини, точно над Лох Тей, и се нарича Шихалиън. Нищо обаче не могло да го накара да прекара едно лято в измерването й. Не се завръща там никога. Следващото му действие, за което има сведения, е било през 1786 г., когато ненадейно и мистериозно се появява във Филаделфия с жена си и осем деца, очевидно на ръба на нищетата. Не се бил връщал в Америка, откакто завършил проучването си там осемнайсет години по-рано и няма знайни причини за пребиваването му там — не е имал приятели или покровители, за да го посрещнат. След няколко седмици умира.

 

След като Мейсън отказал да измери планината, с тази работа се заел Маскелайн. Така че четири месеца през лятото на 1774 г. той живял на палатка в затънтена шотландска долчинка и прекарвал дните си в ръководене на екип от земемери, които направили стотици измервания от всяка възможна позиция. За да се намери масата на планината въз основа на тези числа, било нужно да се извършат дълги изчисления, за които бил нает математикът Чарлс Хътън. Земемерите били покрили една карта с много от получените числа, всяко едно маркирало дадено възвишение на или около планината. Всъщност картата представлявала една объркваща маса от числа, но Хътън забелязал, че ако с молив свърже точките с еднаква височина, всичко ставало много по-прегледно. Наистина, човек веднага можел да добие представа за цялостната форма и наклон на планината. Така той открил хоризонталите в картографията.

Екстраполирайки от измерванията си на Шихалиън, Хътън изчислява масата на Земята на 5000 милиона милиона тона, и оттук може да се изведе масата на всичките останали по-значими тела в Слънчевата система, включително и на Слънцето. Така че от този единствен експеримент сме узнали масата на Земята, на Слънцето, на Луната, на другите планети и техните спътници, а освен това сме получили и хоризонталите в картите — не е лошо за работа през едно лято.

Не всички обаче били доволни от резултатите. Недостатъкът на експеримента Шихалиън бил в това, че не било възможно да се получи наистина точен резултат, без да се знае фактическата плътност на планината. За удобство Хътън възприел, че планината има еднаква плътност като на обикновен камък — около 2,5 пъти повече от тази на водата, но това не било нищо повече от компетентно налучкване.

Макар и да изглежда неправдоподобно, човекът, заел се с по-точното определяне на масата на земята, бил провинциален свещеник на име Джон Мичъл, който живеел в уединеното йоркширско село Торнхил. Въпреки отдалечеността си и сравнително скромното си обществено положение, Мичъл е един от големите умове в науката на осемнайсети век и бива много ценен.

Освен всичко друго, Мичъл установява вълнообразния характер на земетресенията, провежда много оригинални изследвания в областта на магнетизма и гравитацията, и доста оригинално предвижда възможността за съществуването на черни дупки двеста години преди всеки друг — това е скок на интуивната дедукция, какъвто дори Нютон не могъл да направи. Когато роденият в Германия музикант Уилям Хершел решил, че истинският интерес на живота му е астрономията, той се обърнал именно към Мичъл, за да го научи как се правят телескопи — едно мило деяние, за което науката за планетите му е длъжник оттогава.^[4]

Но в сравнение с всичко, което Мичъл постигнал, нищо не било толкова гениално или е имало такъв ефект, както машината, която конструирал и направил за измерване на масата на Земята. За жалост той умира преди да проведе експериментите, но идеята и нужното оборудване преминали в ръцете на блестящия, но изключително необщителен лондонски учен Хенри Кавендиш.

Може да се напише цяла книга само за Кавендиш. Роден в семейство, което водело охолен и привилегирован живот — дядовците му били херцози, съответно на Девъншир и Кент, той бил най-надареният учен на времето си, но и най-странният. Страдал, по думите на един от биографите му, от свенливост до „степен, граничеща с болезнено състояние.“ За него всеки човешки контакт бил източник на изключително неудобство.

Веднъж, като отворил вратата си, видял да стои на стълбището почитател, който току-що бил дошъл от Виена. Развълнуван, австриецът започнал да бръщолеви хвалебствия. Няколко секунди Кавендиш слушал комплиментите, като че ли били удари с тъп предмет, а след това, като не можел повече да издържи, побягнал навън надолу по пътеката, оставяйки вратата широко отворена. Минали няколко часа, преди да бъде придуман да се върне обратно в имението си. Дори икономът му общувал с него чрез писма.

Въпреки че понякога имал смелостта да излезе в обществото — особено обичал седмичните научни соарета на великия природоизследовател сър Джоузеф Банкс — на другите гости им било ясно обяснявано, че в никакъв случай не трябва да заприказват и дори да поглеждат към Кавендиш. На тези, които искали да узнаят мнението му, им казвали да минават около него, като че ли е случайно, и да „говорят, като че ли няма никой.“ Ако казаното от тях е научно значимо, може да получат смутолевен отговор, но в повечето случаи ще чуят дразнещ звук (изглежда гласът му е бил писклив) и като погледнат, ще видят, че наистина няма никой, и че Кавендиш бяга към по-спокойно кътче.

Богатството му и склонността му към уединение му позволили да превърне дома си в Клапхъм в голяма лаборатория, където можел да броди необезпокояван из всяка област на физичните науки — електричество, топлина, гравитация, газове, всичко свързано със състава на материята. Втората половина на осемнайсети век е време, когато хората с научни наклонности започнали интензивно да се интересуват от физичните свойства на основните неща — особено газовете и електричеството, и започнали да търсят какво могат да правят с тях, често с повече ентусиазъм отколкото с наличието на здрав разум. В Америка Бенджамин Франклин рискувал живота си, като пускал хвърчила по време на електрическа буря. Във Франция химик на име Пилатр дьо Розие тествал възпламенимостта на водорода, като всмукал малко водород в устата си и после го издухал върху запалена свещ, като от раз доказал, че водородът наистина е лесно запалим, и че веждите не винаги са постоянна черта от лицето. Кавендиш, от своя страна, провеждал експерименти, в които се подлагал на постепенни раздрусвания от електрически ток, като прилежно записвал усилващите се степени на агония, докато не можел повече да държи перото за писане, а понякога и да остане в съзнание.

През дългия си живот Кавендиш направил редица значими открития — сред които било първи да изолира водорода и първи да съедини водород и кислород, за да се получи вода — но почти всичко, което правел, било съпроводено със странностите му. Непрекъснато вбесявал колегите си учени, като често в публикациите се позовавал на резултати от експерименти, които евентуално бил провел, а не бил споменал на никого за тях. В потайността си не само че приличал на Нютон, но значително го надминавал. Експериментите му, свързани с електропроводимостта, изпреварили времето си с един век, но за жалост станали известни чак като минал този век. Наистина повечето от това, с което се занимавал, станало достояние в края на деветнайсети век, когато кеймбриджкият физик Джеймс Кларк Максуел се заел със задачата да редактира трудовете на Кавендиш, но в повечето случаи вече други били обрали лаврите за описаните изследвания.

Между другото и без да казва никому, Кавендиш бил открил или предугадил закона за запазване на енергията, закона на Ом, закона на Далтон за парциалните налягания, закона на Рихтер за обратните пропорционалности, закона на Чарлз за газовете, както и принципите на електропроводимостта. Това е само част от всичкото. Според историка в областта на науката Дж. Ж. Краудър той също бил предугадил „трудовете на Келвин и Дж. Х. Дарвин за ефекта на приливното триене върху забавянето на въртенето на земята, както и откритието на Лармър, публикувано през 1915 г., за ефекта на локалното атмосферно охлаждане… труда на Пикеринг върху замръзващите смеси и част от изследванията на Рузбум върху хетерогенните равновесни състояния.“ И накрая, оставил обяснения, които довели директно до откриването на група елементи, известни като благородни газове, някои от които са толкова неуловими, че последният от тях бил открит чак през 1962 г. Но това, което е интересно за нас сега, е последният известен експеримент на Кавендиш, когато в края на лятото през 1797 г. на шестдесет и седем годишна възраст вниманието му било привлечено от сандъците с оборудване — очевидно оставени му просто от уважение — на Джон Мичъл.

Сглобена, апаратурата на Мичъл наподобявала много версия от осемнайсети век на спортен тренажор „Наутилус“. Състояла се от тежести, противотежести, махало, оси и усукани жици. В основата на машината били две оловни топки, тежки 158,5 килограма, окачени до две малки сфери. Идеята била да се измери гравитационното отклонение на малките сфери от големите, което ще даде възможност за първи път да се измери неуловимата сила, известна като гравитационна константа, и от която може да се направи заключение за теглото (ако сме точни — масата^[5]) на Земята.

Тъй като гравитацията държи планетите в орбита и кара предметите да падат на земята, сме склонни да я възприемаме като могъща сила, но всъщност не е така. Гравитацията е силна някак си в общ смисъл, когато един масивен обект като Слънцето привлича друг масивен обект като Земята. На елементарно ниво гравитацията е много слаба. Всеки път, когато вземем книга от масата или монета от пода, без усилие преодоляваме сумарното гравитационно привличане на цяла планета. Това, което Кавендиш се опитвал да направи, е да измери гравитацията на това нищожно ниво.

Прецизност е ключовата дума. И най-малкото нещо не трябвало да смущава експериментите му в стаята с апаратура, така че Кавендиш заемал позиция в съседната стая и правел наблюденията си с телескоп, насочен към малък отвор. Работата била изключително деликатна и включвала седемнайсет точни, взаимносвързани измервания, които, взети заедно, отнели една година, за да бъдат завършени. Когато най-сетне завършил изчисленията си, Кавендиш съобщил, че Земята тежала малко над 13 000 000 000 000 000 000 000 фунта, или шест милиарда трилиона метрични тона, ако използваме съвременните мерки. (Един метричен тон е 1000 килограма или 2205 фунта.)

Днес учените разполагат с толкова прецизни машини, че могат да установят теглото на една бактерия, и които са толкова чувствителни, че резултатите се повлияват, ако някой на разстояние 25 метра се прозее, но не са подобрили значително измерванията на Кавендиш от 1797 г. Сегашното най-добро изчисление на теглото на Земята възлиза на 5,9725 милиарда трилиона метрични тона, или разликата е около 1% от стойността на Кавендиш. Интересното е, че всичко това само потвърдило изчисленията на Нютон, направени 110 години преди Кавендиш без всякакви експерименти.

Така че в края на осемнайсети век учените знаели с точност формата и размерите на Земята и разстоянието й от Слънцето и планетите; и сега Кавендиш, без дори да напусне дома си, им съобщил и теглото й. Така че човек би си помислил, че определянето на възрастта на Земята ще е нещо безпроблемно. В края на краищата нужните материали били буквално под краката им. Но не. Човешките същества ще разградят атома и ще изобретят телевизията, найлона, разтворимото кафе, преди да узнаят възрастта на своята собствена планета.

За да разберем защо е така, трябва да отидем в Шотландия и да започнем от запознаването си с един гениален и мил човек, за когото малцина са чували, но който току-що бил положил началото на една нова наука, наречена геология.