Арктическая градусная экспедиция. Начало. Геодезия и Отвага
Это второй блок рассказа о Великих градусных экспедициях XVIII века, которые должны были определить, сплюснутая Земля или вытянутая. Если раньше мы говорили о горе-миссии, которая завершилась только чудом, то теперь речь об эффективном менеджменте в науке.
О великом споре (флешбек с предысторией, можно пропускать)
История Великих Градусных Экспедиций, о которых я тут толкую, началась с великого спора между сторонниками Ньютона и Декарта о том, какой формы должна быть Земля. Надо сказать, оба ученых строили свои рассуждения на теоретических выкладках. Ньютон (к 1730-ым годам уже покойный) утверждал, что Земля должна быть несколько сплюснута у полюсов. В «Началах натуральной философии» звучало: «Земля при экваторе выше, нежели чем при полюсах, примерно на 17 миль». В качестве косвенного доказательства своей позиции ученый приводил эксперименты французского астронома Рише конца XVII века. Тот работал с маятниковыми часами (а других и не было) и обнаружил, что секундный маятник, точно выверенный в Париже, начинает «отставать» вблизи экватора. Ньютон полагал, что причина наблюдаемого эффекта в том, что на экваторе сила притяжения Земли меньше, а значит, расстояние до центра Земли — больше, чем на полюсах. Это знание так бы и оставалось прерогативой узкого круга ученых, если бы не Вольтер (весьма публичная персона). Он съездил в Англию, впечатлился ньютонианством, и, вернувшись на родину в 1728 году, начал двигать Ньютона в массы. В Париже, между тем, превалировала отечественная «декартистская» позиция по отношению к фигуре Земли.
Дело в том, что в середине XVII века французский математик Рене Декарт высказал предположение, что Земля должна быть слегка вытянута у полюсов. Более того, у французских же астрономов имелся набор измерений парижского меридиана, подтверждающий, что длина одного градуса меридиана на севере и юге Франции неодинаковая, причем больше на юге, чем на севере.
О Кассини
Что это были за французские астрономы, которые намерили вытянутую Землю? А это была целая семья Кассини, стоявшая у руля Парижской обсерватории почти 150 лет.
Пикар и Кассини (в красном квадрате) на картине Анри Тестлена про открытие Академии Наук.
Все началось с аббата Пикара, который убедил Кольбера (министра финансов при Людовике XIV) создать в Париже обсерваторию. Сам Пикар был астрономом и измерял парижский меридиан еще в 1660-е. Обсерватория открылась в 1671, тогда ее директором была назначен (нет, не Пикар, он был лицом духовным и не очень хотел углубляться в администрирование), а его коллега и давний знакомый: Джованни Доменико Кассини, 45 лет. Итальянской астроном из Болонского Университета, также имевший опыт градусных измерений. Кстати, ходят слухи, что не последним аргументом за иностранца, Джованни Кассини, на пост главы обсерватории являлось его католическое вероисповедание и близость к церкви. Надо помнить, что, как и сейчас, тогда директор обсерватории — не просто астроном, а администратор и политик, который должен уметь входить в кабинеты и выбивать гранты.
Кстати, я очень хочу порекомендовать книжку »Звезды Парижа» — про закулисные интриги и непростое становление Парижской Обсерватории в XVII веке. Написана астрономом с огромной любовью к истории астрономии. Находится в свободном доступе.
Итак, к началу XVIII века разными астрономами было выполнено несколько «поступательных измерений» Парижского меридиана.
Аббат Пикар в конце 1660-х измерил кусочек меридиана к северу от Парижа: до Амьена (помечено красным). Джованни Кассини, директор обсерватории, в 1701 г. продлил эти измерения на юг, получив отрезок Париж-Коллиур (синий отрезок). Заметим, прошло с предыдущего измерения 30 лет. Сын Джованни, Жак, он же Кассини II, в 1718 году (еще почти 20 лет спустя) объединил старые и новые измерения в длинный отрезок Дюнкерк-Коллиур: целых 8 градусов. Отрезок Амьен-Дюнкерк показан зеленым.
Что получалось при сравнении количества туазов (это такая французская единица длины) на севере и юге Франции?
Для отрезка Дюнкерк (51° 02′ 25,5) — Париж (48° 50′ 10″) в одном градусе в среднем выходило 56 960 туазов
Для отрезка Париж (48° 50′ 10″) — Коллиур (42° 31′ 14) в одном градусе в среднем выходило 57 097 туазов.
Разница (при переводе в метры) составляет примерно 200 м на 110 км и указывает в сторону вытянутости Земли. Эрго: Декарт — молодец!
Вы, наверное, заметили, что Кассини I на ниве измерения меридиана сменил его сын — Кассини II, Жак (кстати, местом его рождения значится Парижская обсерватория, уютненько). Астрономом стал также сын Жака: Кассини III (Цезарь Кассини Тюри).
Цезарь Кассини (Кассини 3й)
Этот сын, кстати, будет фигурировать в нашей истории: в 1735 году это молодой астроном 20 лет, еще не принятый в Академию Наук, но идущий по стопам отца. В будущем он тоже станет директором Парижской обсерватории, выпустит огромное количество карт Франции, а его сын, Кассини IV, граф Кассини, окажется последним из Кассини на посту директора обсерватории. Его карьерный путь прервет революция. Но мы отвлеклись…
Про «старых» и «новых» академиков.
Астрономические (и вообще научные) круги Парижа в 1730-е поделились на «традиционных» декартистов и «оппозиционных» ньютонианцев. Надо сказать, это было одновременно противостояние «новых» и «старых» ученых. Старые ученые: те, что начинали Академию Наук почти 90 лет назад, все были аристократами. Достаточно богатыми, чтобы исследованиями заниматься из любви к науке и оплачивать их из своего кармана. При этом они были светскими, политически подкованными, ибо конкурировали не за деньги, но за власть, влияние и принятие.
А между тем, в 1730-е годы в Академии Наук начинают появляться другие ученые. Такие «самородки-буржуа». Молодые, честолюбивые, хваткие. Рассматривающие науку как социальный лифт, который поднимет их к успеху. Не то, чтобы небогатые (бедные люди просто не сумели бы получить необходимое образование), но не герцоги в пятом колене. Таким «новым ученым» был негласный лидер «ньютонианцев» — математик Пьер Моро де Мопертюи. И на встречах, которые происходили за чашечкой кофе в Градо или за бокалом вина, Мопертюи с приятелями Лакондамином и Годеном (мы их уже знаем по предыдущим заметкам) обсуждал идею отправиться в экспедицию куда-нибудь к экватору и там измерить длину дуги меридиана. Чтобы сравнить ее с меридианом Парижским: низвергнуть Кассини, доказать правоту Ньютона, а заодно заработать себе славу и богатство. Но потом он отмел эту идею: далеко, дорого, идет война с Испанией, непонятно, куда именно ехать. И сосредоточился на более реализуемых вариантах: например, измерить длину дуги параллели.
Тут внимательный читатель задумается: погодите, при чем тут вообще параллель? А вот при чем. На Земле (посмотрите на глобус) длина параллели в один градус будет разной на разных широтах. И через нее можно косвенно вычислить сжатие планеты. Но основная причина: Парижский меридиан уже занят. Его уже лет сто измеряет семья Кассини (они это делали не просто так, а в ходе программы картографирования Франции, вообще-то), к тому же за бюджетные деньги. Два раза на одну и ту же работу денег не дадут. Надо придумать что-то новенькое.
Что произошло дальше — мы уже знаем. Луи Годен «выступил» с предложением отправиться в Перу и измерить там длину дуги меридиана. Его предложение приняли, и Мопертюи остался с носом. Но как из этого всего образовалась вторая — «Арктическая экспедиция», раз дважды на одну работу денег не дают?
О Мопертюи
Давайте снова вернемся к эпохе и астрономической тусовке. У нас эпоха Просвещения. Наука делается в Академии, но каждый приличный человек должен хотя бы хотеть быть образованным. Очень популярен формат лекций в баре. Точнее, в кофейне. Например, кафе Градо: место неформального общения ученых из Академии Наук. Чем больше тебя знают в тусовке, тем больше у тебя возможностей поступить на службу, найти ученика или инвестора.
Кстати, кофейни — это сугубо мужское место. Дам туда вообще не пускают. Для общения с дамами, поскольку они тоже были просвещенными и часто богатыми, существовали салоны. В них нравы были пожестче, было важно, с кем ты знаком и на каком месте от хозяйки сидишь за столом, но это еще одна трибуна, с которой можно себя рекламировать. Если ты только туда пробился, конечно.
Предполагаемый портрет Мопертюи в юности. Неизвестный автор.
Пьер Моро де Мопертюи, (в 1735 году ему 36 лет) в Париже приезжий. И дворянин в первом поколении. Его отцу, вообще-то корсару и бизнесмену, даровали титул за заслуги перед короной. И отец решил, что сын должен стать умным человеком и выбиться в люди по-настоящему. В общем-то традиционная история. Мопертюи брал частные уроки по геометрии, математике и музыке, потом перебрался в столицу, купил должность мушкетера, да так увлекся математикой и радостями интеллектуального общения, что военную службу забросил. Он очень амбициозный и очень светский. Он покоряет дам направо и налево, бросая их, но поддерживая с ними увлекательную переписку (никогда не знаешь, когда тебе потребуется протекция от маркизы или баронессы). Он стремится к успеху, поэтому четко идет по «карьерному маршруту», пишет работы на наиболее хайповые темы и является завсегдатаем светских сборищ. Кстати, первым его сочинением по математике было сочинение «о форме музыкальных инструментов» с точки зрения влияния ее на звукоизвлечение. Он, как любой незаменимый в компании человек умеет шутить и играть на гитаре. Причем недурно.
«Он играет на гитаре при туалете принцесс и за ужином у министров. И получает за это номинальные должности с реальным доходом…» — писал Аббат Леблан, который откровенно завидовал Мопертюи и желал бы оказаться на его месте.
Математику нравилось окружать себя свитой из учеников и поклонников. Лакондамин (его друг на долгие годы), при этом потомственный дворянин, вспоминал, что нрав у Мопертюи был таким искренним и открытым, что ему прощали высокомерие, с которым он быстро начинал относиться к окружающим, завоевав их внимание.
Как-то про него сказали: «Имею честь представить Мсье де Мопертюи. Отличный математик, и при этом не дурак».
Практичный Мопертюи ухватился за ньютонианство как за актуальную тему, но подошел к нему основательно. В 1720-е он предпринял путешествие в Англию для изучения Ньютона там, где его ценят, а потом съездил в Базель пообщаться с семейством Бернулли, с которыми состоял в длительной переписке.
Кстати, Швейцария в ту пору была основным центром тусовки европейских математиков. Иоганн Бернулли после смерти Ньютона считался главным математиком Европы и задавал тон всему, что происходит в этой области. Он состоял в переписке с Лейбницем, воспитал Мопертюи, Эйлера и Клеро. Я сейчас перечисляю фамилии, знакомые из школьного и институтского курса математики, чтобы показать, насколько узкой и «междусобойной» была компания образованных людей в XVIII веке. Они могли сидеть за одним (игорным) столом и потом войти в один учебник.
Вернемся к Мопертюи: к 33 годам он заработал себе в Париже основательную репутацию и должность «геометра — пенсионера» в Академии Наук. То есть, он был ученым на содержании. Жалованья, однако, не хватало на все желания, и Мопертюи брал учеников.
Вот несколько советов от Мопертюи его протеже — молодому ученому:
«Тот, кто дает повод о себе говорить — всегда на слуху, а это и есть успех».
«Публикуйте небольшие работы, но почаще — и вы многого добьетесь».
В 1732 году он напишет трактат о «сплюснутости земли» в Лондонское королевское общество, а не в Парижскую Академию наук, потому что, как он признается: «в Англии эта работа будет лучше принята, чем во Франции». Человек очень тонко чувствовал, куда ветер дует.
Какие отношения связывают Мопертюи с участниками перуанской экспедиции?
Луи Годен «увел его идею» и стал врагом номер один (не уверена, правда, что в те времена человек мог позволить высказаться себе столь открыто). С Лакондамином он дружил (с Лакондамином вообще все дружили, такой уж у того был характер). А к Буге он ревновал. Для Мопертюи, Пьер Буге, гидрограф, практик, любимчик Морепа (это морской министр Франции, который принимал решение о выделении финансов на градусные экспедиции) — выскочка из Бретани, который наступает ему на пятки и угрожает карьере. Была даже неприятная история с тем, что в одной из своих работ Мопертюи использовал результаты Буге без указания на первоисточник. Для вражды вполне достаточно.
Проект экспедиции в Лапландию
Синее — предполагаемый маршрут Лапландской экспедиции
Через неделю после отплытия Портофе, корабля, который унес экспедицию Луи Годена к экватору, Мопертюи выступает на ассамблее Академии наук с неожиданным предложением: отправить еще одну миссию с той же целью: установить вытянутая Земля или сплюснутая. Но теперь на Север. И приводит следующие аргументы:
Две миссии на экватор и на полюс дадут более надежный результат, чем одна на экватор.
Ученый аналитически обосновывает, почему точность измерений меньшего расстояния будет выше: так не будет накапливаться ошибка, неизбежная при большем числе наблюдений.
А также северная экспедиция будет дешевле.
Северная миссия быстрее привезет результаты. Мало ли, что может произойти на той стороне мира за несколько лет. Коллегам угрожают дикие звери, неизвестные болезни, войны, кораблекрушение и самое главное — внутренние конфликты команды.
Казалось бы, откуда это все известно Мопертюи в Париже, когда коллеги еще даже не достигли Мартиники? А он состоит в непрерывной переписке со своим приятелем Лакондамином, который сливает ему все сплетни.
Научная общественность скандализирована: какой-то геометр предлагает взять и сделать астрономическую работу лучше и быстрее, чем заслуженный астроном? С точки зрения астрономической братии, это была экспедиция «чужака». Идея Мопертюи сводилась к тому, чтобы измерить длину дуги меридиана в 1 градус за северным полярным кругом. Широту определяют при помощи зенитного сектора конструкции Джорджа Грэхема (такого же, как у экваториальной миссии). Триангуляцию разметят по островам Ботнического залива. Вершины, возвышающиеся над водой, должны стать отличный ориентиром. А, когда наступит зима и залив замерзнет, по этой идеально ровной поверхности определят базис. Последнее, кстати, идея Андреаса Цельсия — шведского астронома. Да, того самого Цельсия.
Может быть, Мопертюи не был астрономом и не имел в измерениях никакого опыта, зато, в отличие от Луи Годена, он был четким организатором и хорошим управленцем. И именно поэтому Морепа принял и предложение Мопертюи.
Как Мопертюи «продвигал» экспедицию
В июне 1735 года Мопертюи официально опубликовал свое предложение об альтернативной миссии и принимал активное участие в дискуссиях на эту тему с коллегами из Академии. А еще не упускал случая подчеркнуть, что его (быстрая, качественная и дешевая) экспедиция позволит точнее определить форму и размеры Земли, что послужит к морской славе Франции, снизит человеческие жертвы от кораблекрушений и уменьшит затраты на долгие путешествия, и так далее в таком же духе.
Профиль Клеро в зрелом возрасте.Louis-Jacques Cathelin, Public domain, via Wikimedia Commons.
В путь Мопертюи с собой брал Алексиса Клеро — своего ученика и протеже. Тоже математика и теоретика, да еще с плохим зрением. Зато Клеро все любили (к нему питала слабость Эмили дю Шатле, крайне просвещенная маркиза-математик). Вообще-то Клеро тогда было 22 года, он считался юным гением, возможно «французским» Ньютоном. Почти сразу же после официального заявление Мопертюи об экспедиции, Клеро издал собственную работу, обосновывающую целесообразность Арктической миссии и подтверждающую мысль, что чем меньше измерений, тем меньшую погрешность они несут.
Публикации выходили одна за другой, и это была спланированная акция. Кстати в прессе и публичных докладах эта «альтернативная» экспедиция подавалась как экстремальное путешествие «к Северному Полюсу», хотя на деле речь шла только о пересечении Северного Полярного круга. Работать в тех местах, куда можно летом добраться на обычном коммерческом транспорте — куда практичнее.
Серьезным аргументом в пользу успеха предложенной миссии была поддержка Андреаса Цельсия — директора Уппсальской обсерватории. Кстати, во Франции тот оказался случайно: у него был европейский вояж по закупке рабочего оборудования, но Мопертюи так его очаровал и увлек, что Цельсий внес несколько ценных предложений, публично поддержал математика, а потом и вовсе согласился принять участие в экспедиции. Это ведь все было практически у него дома.
Кто поехал с Мопертюи
Было начало осени 1735 года. Пьер Мопертюи и его молодой друг Алексис Клеро отбыли в поместье Монт Валерьен, принадлежавшее Цезарю Кассини де Тюри (двадцатилетнему Кассини III). Математики планировали освоить практические приемы геодезии и астрономии, изучить приборы и методы работы с ними. Так сказать, взять ускоренный спецкурс. Кстати, обратите внимание на тот факт, что Мопертюи едет и учится у Кассини-младшего, представителя научной династии, на низвержении которой он планирует построить свой успех. В те времена светские люди старались иметь цивилизованные отношения даже с идеологическими противниками. Мало ли как жизнь повернется?
Костяком экспедиции были Мопертюи, Цельсий и Клеро (математик, астроном. математик), младший технический состав тоже был подобран добротно.
Подготовка к поездке была короткой и заняла всего несколько месяцев. Цельсий отправился в Гринвич за зенитным сектором Грэхема. Тот изготавливал для лапландской миссии прибор поменьше: 9 футов (3 м) против 12 футов у перуанцев. Сектор был совсем новым и требовал обкатки. По плану его должны были доставить сразу в Ботнический залив к августу 1736 года, к началу измерений. Для угловых измерений Мопертюи и Клеро арендовали квадранты у мастера Ланглуа (2 фута, с микрометром) и заказали ему изготовление еще одного мерного туаза — так называемого «северного туаза».
С собой брали не очень много (чай, не на край света отправлялись). Большую часть припасов планировали закупить в Стокгольме. Во Франции грузили только приборы и карты.
А еще: галеты, 300 бутылок красного вина, четыре бочонка пива и 210 фляжек с «одеви», ягодным бренди.
Доггер, на подобном отправилась в сторону Стокгольма наша экспедиция. Jean-Jérôme Baugean (1764 — 1819), Public domain, via Wikimedia Commons
Уже в апреле 1736 года ученые Арктической экспедиции погрузилась в Дюнкерке на судно Prudent (это был голландский доггер — небольшое рыбацкое судно, ходившее в северном море) и держали курс в сторону Стокгольма. Как они встречались с шведским королем, каков был план работ и удалось ли его реализовать — я расскажу в следующей части.
Предыдущие части цикла можно найти тут:
О форме Земли: тыква или дыня?
Как набрать команду к экватору?
Планирование экспедиции.
Приборы и инструменты.
Дорога на Запад.
Базисные измерения и политика.
Триангуляция и коррида.
О звездном непостоянстве.
Нельзя просто так взять и вернуться из экспедиции.
