Константин Баев - Коперник Страница 29

Чтобы оценить силу этих аргументов, мы должны иметь в виду, что, согласно представлениям, господствовавшим в древности и не оставленным и в эпоху Коперника, все «неподвижные» звезды (т. е. все светила, за исключением Солнца, Луны и планет) располагаются на сферической поверхности, так что существует некоторый «центр мира». Вопрос заключался в том, Солнце ли, или Земля помещаются в этом центре.

Но среди аргументов против движения Земли мы находим у Птолемея и такие, которые не связаны необходимо с тем или иным представлением о расположении звезд. Из повседневного опыта мы знаем, что отдельные предметы кажутся то ближе, то дальше друг от друга, по мере того как наблюдатель перемещается и изменяет свое положение по отношению к ним. Это происходит от того, что величина угла, который образуется направлениями, проведенными от глаза к двум каким-нибудь неподвижным объектам, изменяется при изменении положения глаза.

Если Земля обладает поступательным движением, то положение ее, а вместе с тем и положение наблюдателя, изменяется, и потому видимые расстояния между отдельными звездами должны изменяться в зависимости от положения Земли на ее орбите, т. е. в зависимости от времени года. Между тем самые тщательные наблюдения не обнаруживали этого изменения. Отсюда Птолемей делал вывод, что Земля не имеет поступательного движения.

Ошибка Птолемея, как мы теперь знаем, проистекает из того, что расстояния Земли от звезд так огромны по сравнению с диаметром земной орбиты, что смещение Земли по орбите вызывает ничтожнейшие изменения в их видимом расстоянии. Эти изменения не могли быть обнаружены с помощью тех приборов, которыми пользовались древние астрономы. И в эпоху Коперника техника наблюдений не стояла на необходимой для этого высоте. Лишь около ста лет тому назад (в 1838 году) Бессель впервые обнаружил существование такого «смещения» для одной из ближайших к нам звезд (звезда 61 созвездия Лебедя), а впоследствии эти смещения были найдены и для других звезд. Ниже мы увидим, какими соображениями руководствовался Коперник, когда отводил этот и другие аргументы Птолемея. Здесь же мы отметим, что соображения, которыми Птолемей обосновывал невозможность поступательного движения, были еще и в эпоху Коперника очень убедительны.

Что касается вращательного движения Земли, то и против него Птолемей приводит ряд сильных аргументов. Вот, например, один из них. Известно, что при вращательном движении какого-нибудь тела всякий положенный на него предмет отбрасывается наружу (действие центробежной силы). Эта центробежная сила должна была бы при вращении Земли отрывать от Земли и уносить в пространство все предметы, находящиеся на ее поверхности. Этого, однако, не наблюдается.

Мы видим, что Птолемей не принимает во внимание силы земного тяготения, которое перевешивает центробежную силу. Эта ошибка может показаться очень грубой, если не принять во внимание, что механика во времена Птолемея, да и во времена Коперника, находилась в младенческом состоянии, и сколько-нибудь четкого представления об основных законах движения еще не существовало.

То же незнакомство с учением о движении тел проявляется и в других рассуждениях Птолемея; для примера приведем еще одно из них, которое способно, если его не разъяснить с помощью законов механики, показаться неотразимым. Если Земля имеет вращательное движение с запада на восток, то тело, брошенное вверх, при своем обратном падении вниз должно, — говорит Птолемей, — упасть не на прежнее место, а несколько к западу, чего, однако, не наблюдается. Этот аргумент может быть опровергнут только тогда, когда мы обратимся к закону инерции, согласно которому тело, при отсутствии внешних препятствий, должно сохранять имеющуюся у него скорость. Тело, лежавшее на Земле, имело до бросания ту же скорость, что и та точка Земли, где тело находилось. Будучи брошено кверху, оно этой скорости не теряет и поэтому от Земли не «отстает»[5].

Читатель видит, что «простая» ошибка, сделанная Птолемеем, требует для исправления знания «простых» законов механики. Но эти «простые» законы отнюдь не столь очевидны, как может показаться человеку, свыкшемуся с ними: открытие их составило целую эпоху в истории науки. Коперник, как мы увидим, уже предвосхищал эти законы, но с полной ясностью они были осознаны и сформулированы гораздо позднее, лишь в XVII веке.

Основываясь на соображениях, подобных выше описанным, Птолемей построил свою теорию движения планет, которая поражает своей грандиозностью. В этой системе, как и в системе Гиппарха, для объяснения всех особенностей движения планет, планеты предполагаются движущимися по кругам (эпициклам), центры которых в свою очередь движутся по кругам (деферентам).

Коснемся теперь птолемеевой теории движения планет. Согласно этой теории Земля находится в некоторой точке, вблизи центра деферента планеты; планета движется равномерно по окружности эпицикла. С помощью вычисления можно выбрать относительные размеры деферента (эксцентрика) и эпицикла, а также времена обращения так, что при наблюдений с Земли планета будет казаться движущейся то в одну, то в противоположную сторону, т. е. то с запада на восток, то с востока на запад, и возможно так хорошо подобрать размеры эпицикла и эксцентрика, что видимое движение какой-нибудь планеты, например Марса, по небу будет представляться хорошо.

Чтобы учесть все особенности движения планет, Птолемею нужно было подбирать различные углы наклонения их деферентов и эпициклов к плоскости орбиты Солнца. Все указанные детали теории вели к очень сложным вычислениям. И все-таки Птолемей их сумел произвести, сумел создать стройную и достаточно хорошо согласовавшуюся с тогдашними наблюдениями теорию. Эта теория прославила имя Клавдия Птолемея и сделалась в течение многих веков единственной, при помощи которой пытались объяснить все особенности, все «неравенства» в движениях пяти известных в то время планет.

Однако, эта теория даже самому Птолемею представлялась весьма сложной. В XIII книге своего «Большого Трактата» Птолемей с полной откровенностью пишет: «Нас не должна устрашать многосложность гипотезы или же трудность вычисления; мы должны единственно заботиться о том, чтобы по возможности удовлетворительнее объяснять явления природы». Во всяком случае, при разработке только что вкратце изложенной теории эпициклов Птолемей проявил блестящее математическое дарование и большой талант вычислителя.

Птолемей не имел метода для определения расстояний планет от Земли, вследствие чего его система страдала полной неопределенностью в этом отношении. Все древние астрономы и Птолемей вместе с ними предполагали, что планеты, имеющие быстрое видимое движение по небу, расположены ближе к Земле, нежели те, которые движутся по небу медленнее. Поэтому Птолемей и принял такой порядок расположения своей системы мира (см. рисунок): Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Имя Птолемея пользовалось огромным авторитетом у арабских астрономов, сделавшихся наследниками древнегреческой науки. Но наблюдения арабских астрономов в их обсерваториях были точнее птолемеевых, и потому очень скоро обнаружились «неувязки» с теорией эпициклов Птолемея. Оказалось при этом, что одного эпицикла было недостаточно; что для сохранения общего плана системы Птолемея по окружности второго круга необходимо было вообразить себе движущимся центр третьего круга, а по окружности третьего круга — еще центр четвертого круга и т. д. На окружности последнего из этих всех эпициклов следовало помещать планету. Это, конечно, страшно осложняло первоначально сравнительно простую теорию Птолемея.