Преступление Галилея, или Оболганный Аристотель

В отношении Птолемея часто можно встретить мнение, что им была обоснована и закреплена геоцентрическая модель Аристотеля. На самом деле, Птолемей в полной мере опирается лишь на аристотелевскую физику, а в остальном он больше опирается на Гиппарха. Как отмечает У. Уэвелл «Птолемей стоит только между теми людьми, которые проверяли, развивали, и распространяли теорию Гиппарха» (21, с. 238). Таких людей было достаточно много, ибо астрономия щедро поощрялась египетскими правителями. Отличие Птолемея от других состояло главным образом в том, что ни одно положение Гиппарха он не принимал на веру, а тщательно проверял и также тщательно дорабатывал. Кроме того, Птолемей, подобно Аристотелю, был систематизатором астрономической науки своего времени, рассматривая все известные на тот момент учения астрономов и пытаясь на их основе произвести объединение наиболее верных основоположений. Приведём общую характеристику работ Птолемея, которую даёт Уэвелл:

«…его сочинения заключают в себе девяносто девять сотых из того, что мы знаем о греческой астрономии; и хотя он сам не создал новой теории, он сделал несколько весьма замечательных шагов в поверке, исправлении и распространении той теории, которую он принял» (там же, с. 247).

Вместе с тем Р. Ньютон, перепроверяя изложенные у Птолемея данные и исходя при этом из возможностей астрономов того времени, пришёл к выводу, что все наблюдения самого Птолемея являются на самом деле поддельными. Также Птолемей искажал приводимые в его работе данные, полученные другими астрономами. Давая оценку Птолемею как астроному, Р. Ньютон называет его заурядностью (13, с. 352) и недоумевает, как его книга смогла завоевать такую популярность, как его многочисленные подтасовки не увидели астрономы тех времён. Незаслуженная популярность книги Птолемея, согласно Р. Ньютону, привела к тому, что астрономы брали данные (неверные!) исключительно из неё, а вследствие этого интерес к книгам с подлинными исследованиями сильно упал, и эти книги для нас оказались утерянными. Не будь вообще книги Птолемея, для науки это было бы лучше – так считает Р. Ньютон.

В своей геоцентрической системе Птолемей поместил внутри солнечной орбиты вместе с Луной Меркурий и Венеру – на том основании, что они всегда видны. За пределы солнечной орбиты были вынесены Марс, Юпитер и Сатурн. Но и здесь Птолемею нельзя приписывать авторство, ибо подобное расположение планет присутствовало ещё у халдеев, о чём он сам и говорит.

Сферичность Неба, как отмечает Птолемей, вытекает из кругового движения незаходящих звёзд, вращающихся вокруг своего центра (Полярной звезды) – при наблюдении этого явления, действительно, складывается ощущение, что мы видим вращающийся купол. В пользу же сферичной формы Земли Птолемей приводит три основных аргумента, среди которых почему-то отсутствует вышеприведённое эмпирическое доказательство Аристотеля. Аргументы эти следующие. Первый: Солнце и Луна всходят не одновременно для всех, а сначала для тех, кто живёт на востоке, а затем для тех, кто на западе – то же самое касается и затмений. Второй: если бы Земля была плоской или цилиндрической, то светила всходили и заходили бы одновременно для всех жителей Земли. Третий аргумент состоит в том, что если подплывать на лодке к горам, то они как бы поднимаются из водной поверхности, будучи ранее заслонены выпуклостью воды.

Говорит Птолемей и об аргументах в пользу центрального положения Земли в небесной сфере. Он исходит из того, что существует «ось Вселенной», и если предположить Землю находящейся не в центре небесной сферы, то получается, что она находится либо вне этой оси, либо всё же на оси, но на неодинаковом расстоянии от полюсов. В первом случае мы не наблюдали бы равноденствий, величина звёзд и расстояние до них казались бы разными для восточного и западного горизонта, также время от восхода светил до их прохождения меридиана и от этой точки до захода было бы разным. Во втором случае дуги небесных движений над Землёй и под ней были бы неравными. Общий суммарный вывод Птолемея следующий:

«…если предположить, что Земля не была расположена в самой плоскости равноденственного круга, но отклонялась от неё к северу или к югу, то уничтожится весь порядок, усматриваемый нами в увеличениях и уменьшениях дней и ночей. Кроме того, и лунные затмения не могли бы иметь места во всех частях неба при диаметрально противоположных положениях [Луны и] Солнца» (15, с. 11).

На все эти аргументы Птолемей указывает и при отрицании поступательного движения Земли, ведь предположение такого движения одновременно означает и отказ от её центрального положения. Вместе с тем Птолемей разделяет воззрение Аристотеля о том, что все тяжёлые тела стремятся к центру Вселенной, и именно этим объясняет отсутствие у Земли опоры: она принимает все падающие тела на себя и под напором противодействий со всех сторон остаётся неподвижной.

В отношении допущения суточного вращения Земли или её движения вместе с небом вокруг одной и той же оси (при разных скоростях) Птолемей говорит, что в этом случае все незакреплённые предметы должны будут двигаться в направлении противоположном этому движению – на запад, не будет движущихся на восток облаков, невозможно будет бросить предмет в восточном направлении, ибо Земля своим движением опередит его. При этом он сразу же выдвигает контраргумент против тех, кто утверждает, что Земля в этом случае будет двигаться вместе с воздухом с той же скоростью и в том же направлении: в этом случае никакое из незакреплённых тел «не оказалось бы опережающим другое или отстающим от него, но оставалось бы на месте, в полёте или бросании оно не совершало бы отклонений или движений в другое место вроде тех, которые мы воочию видим совершающимися, и у них вообще не происходило бы замедления или ускорения, оттого, что Земля не является неподвижной» (15, с. 13). Однако такая аргументация является слишком краткой и малопонятной.

Успехи александрийской астрономии были бы невозможны без измерительных приборов, изобретённых к тому времени. Во времена Птолемея основными такими приборами были параллактическая линейка (трикветрум), армилла и астролябия.

В разных источниках сообщается, что живший в III веке до н. э. и являющийся современником Архимеда, Аристарх Самосский впервые поставил в центр мироздания Солнце. Оснований не доверять этим источникам нет, но, к сожалению, в единственном дошедшем до нас его сочинении «О расстояниях Солнца и Луны» он придерживается ещё геоцентрической точки зрения. Также сторонником гелиоцентризма был Селевек из Селевкии, живший во II веке до н. э. Гелиоцентрическая точка зрения вызывала у Птолемея смех, аналогично и Архимед потешался над гелиоцентрическими воззрениями Аристарха Самосского.

Но что могло заставить уже древних греков говорить о гелиоцентризме? Здесь можно только предполагать. Р. Ньютон говорит о четырёх таких факторах. Первый он находит в той самой дошедшей до нас работе Аристарха. Там содержится вывод, что Солнце по объёму больше Земли примерно в 300 раз5. Если исходить из того, что меньшему объекту будет проще двигаться вокруг большего, а не наоборот, то движение следует приписать Земле, а не Солнцу. Но это аргумент весьма слабый, если вообще и можно считать его аргументом. В качестве второго фактора, свидетельствующего в пользу гелиоцентризма, у Р. Ньютона фигурируют два уравнения, вытекающие из птолемеевой модели экванта. В первом из них долгота внутренней планеты (Меркурия или Венеры) совпадает с долготой Солнца. Во втором, уже для внешней планеты (Марс, Юпитер или Сатурн), угол долготы Солнца равна сумме угла долготы данной планеты и угла так называемой «аномалии». Если исходить из гелиоцентризма, то эти уравнения очевидны, а исходя из геоцентрической точки зрения необъяснимы. Р. Ньютон отмечает, что Птолемею эти уравнения были знакомы, и он их использовал, но никак не пояснял их происхождение (13, с. 75). Справедливость данного аргумента может оценить только астроном. Мы лишь отметим, что в горячих дискуссиях, сопровождавших борьбу гео- и гелиоцентризма (по крайней мере, дошедших до нас), данный аргумент отсутствует с обеих сторон.

Ещё два фактора в пользу гелиоцентризма Р. Ньютон формулирует на основе представления, что при прочих равных условиях отдавать предпочтение следует более простой теории. Третий фактор звучит так:

«…взаимное расположение среднего Солнца, Земли и внешних планет в противостоянии при геоцентрической системе надо доказывать как теорему, а при гелиоцентрической гипотезе оно является тавтологией» (13, с. 359).

А четвёртый выглядит следующим образом:

«В гелиоцентрической теории удовлетворительная теория широт намного проще, чем в геоцентрической. В гелиоцентрической теории нам для каждой планеты нужен лишь один угол наклона орбиты и не требуется никакой сложный механизм типа „крючок – паз“ для сохранения ориентации плоскости. Простая инерция сохранит положение плоскости гелиоцентрической орбиты параллельной самой себе во время движения планеты» (13, с. 326).

Однако, говоря лишь о простоте как критерии предпочтения одной теории другой, Р. Ньютон смотрит на проблему очень узко. Не одна простота здесь может иметь значение. Куда более важным, например, является согласованность теории со смежными дисциплинами. Геоцентризм опирался на аристотелевскую физику, а вот физики, совместимой с гелиоцентризмом, тогда вообще не было. И пусть у нас имеется теория, более просто объясняющая явления, но если она несовместима с современным состоянием науки, а более сложная – совместима, то предпочтение будет отдано последней.

Р. Ньютон недоумевает, почему греками гелиоцентрическая система была отвергнута, и делает лишь одно предположение: отсутствие видимых изменений расположения звёзд в отношении друг к другу и отсутствие параллакса можно было объяснить либо геоцентризмом, либо неимоверно огромной удалённостью от нас звёзд, но во второе греки не верили (13, с. 77). Отсутствие годового звёздного параллакса действительно стало основным аргументом сторонников геоцентризма. Но к одному этому, как уже было показано и будет показано дальше, их аргументы отнюдь не сводились.

В борьбе геоцентризма и гелиоцентризма в древности победа оставалась за первым. Впрочем, никакой серьёзной борьбы, в общем-то, и не было: господствовали геоцентрические учения, а гелиоцентризм казался абсурдным. Помимо уже вышеназванных причин неприятия гелиоцентризма имело сильное влияние древнее представление о противоположности земного и небесного, и в рамках этого представления Земля не могла рассматриваться как одна из планет – её подобие другим планетам отрицалось.

Птолемеево учение стало хорошо известно европейцам лишь в XVI веке. Перевод с арабского на латинский был осуществлён в 1175 г. итальянским математиком и астрологом Герардом Кремонским. Книгопечатание тогда ещё не было изобретено, а потому перевод существовал лишь в рукописях. С изобретением книгопечатания «Альмагест» впервые был издан в Венеции – первые шесть книг в 1496 г., а в полном варианте – в 1515 г. О гелиоцентризме же в то время ничего не слышали – до выхода книги Николая Коперника. Впрочем, некоторые наброски гелиоцентризма присутствуют и у Леонардо да Винчи: он определённо утверждает неподвижность Солнца, косвенно говорит о суточном движении Земли… Однако это были лишь афористические фрагменты. Николай Коперник же предложил большой, серьёзный труд, обосновывающий движение планет вокруг Солнца.

1.4. Николай Коперник

Николай Коперник родился в 1473 г. в польском городе Торуне. В связи с тем, что это была территория Пруссии, и Торунь в то время была преимущественно заселена немцами, у биографов возник вопрос о национальности Коперника – многие считают, что, по крайней мере, его отец был немцем, в отношении же матери вопрос более спорный: она была либо также немкой, либо славянского происхождения… Большую роль в судьбе Коперника сыграл его дядя – епископ Ватзенроде… Благодаря его протекции в 1491 г. Коперник поступил в Краковский университет на факультет свободных искусств, однако, проучившись там три года, вернулся домой, так и не закончив обучение. Епископ Ватзенроде, по-прежнему помогая своему племяннику, способствовал выдвижению его кандидатуры на административную должность каноника капитула Фромборкского собора. Но поскольку у Коперника не было законченного образования, решение о его избрании было отложено. Для дальнейшего обучения он направляется в Италию и в 1496 г. поступает на факультет канонического права в Болонский университет. В этом университете астрономию преподавал ученик Региомонтана Доминико Навара, с которым Коперник подружился, проводил совместные наблюдения за звёздами, и даже некоторое время жил в его доме (22, с. 50). По свидетельству Ретика, единственного ученика Коперника, в 1499 г. он стал профессором математики Римского университета и заслужил на этом посту весьма приличную репутацию (4, с. 93). Также есть сведения, что Коперник в период 1501—1503 гг. занимался изучением медицины в Падуанском университете6. Завершил свой долгий путь получения образования Коперник 21 мая 1503 г. уже в университете Феррары (22, с. 51), где ему была присвоена степень доктора канонического права.

В 1503 г. Коперник возвращается в Польшу и становится личным врачом своего дяди Ватзенроде, который в 1512 г. умирает. Ватзенроде очень хотел, чтобы место епископа перешло к его племяннику, однако Коперник предпочёл более скромную должность каноника – скорее всего потому, что она не отнимала много времени и позволяла заниматься астрономией. В 1510 г. Коперник окончательно переезжает во Фромборк, где уже поселяется до конца жизни, занимая место каноника местного собора – в башне собора ему было выделено помещение для проживания.

Как астроном Коперник приобрёл некоторую известность ещё задолго до опубликования своей главной работы. Об этом, как минимум, говорит то, что когда в 1516 г. на Лютеранском соборе был поднят вопрос о неточности Юлианского календаря, то приглашение (скорее, неофициальное) о содействии в этом вопросе было направлено и ему. Тогда вопрос о новом календаре не был решён по причине отсутствия точного определения продолжительности года. Юлианский календарь эту продолжительность считал равной 365,25 дней, а согласно расчётам Птолемея, она была 365 дней, 5 часов, 55 минут. Коперник же в результате своей работы добавил к итоговым данным Птолемея ещё 57 секунд. Позднее же данные, изложенные в работе «О вращениях небесных сфер», легли в разработку Григорианского календаря.

Первый набросок своей теории Коперник изложил в небольшой работе «Краткое описание гипотезы движения небесных тел», которая в виде рукописи распространялась среди его знакомых. Точная дата написания этой работы неизвестна, но самый ранний срок – 1514 г. (22, с. 343). Что же касается сочинения «О вращениях небесных сфер», то, как говорит сам Коперник, он писал его «до четвёртого девятилетия». Несмотря на то, что своё учение Коперник почти не распространял, о нём знали в Пруссии ещё до выпуска его главной книги. Известно, что этим учением интересовался Алессандро Фарнезе – вскоре после того, как он стал понтификом Павлом III (в 1534 г.), Коперник даже был приглашён к нему, чтобы прочитать лекцию о своих основных выводах относительно движения небесных тел.

У Коперника вовсе не было стремления к непременному опубликованию своих произведений. Для современного человека это может показаться странным, ведь считается, что если ты нечто создал, то нужно скорее донести это до других, либо заработав на этом денег, либо получив популярность. «А иначе, зачем вообще что-либо открывать?» – так скажет большинство современных людей. Но Коперник, можно сказать, руководствовался новозаветным принципом «не метайте бисер перед свиньями». В предисловии к своей главной книге, обращённом к понтифику Павлу III, он говорит, что раздумывал над тем, не пойти ли ему путём пифагорейцев, которые передавали свои учения тайно, не давая тем самым возможность другим надругаться над этими учениями, не давая возможность попадать им в руки случайных людей. И следуя примеру пифагорейцев, Коперник первоначально делился своим учением только с друзьями и знакомыми.

Вполне возможно, что главное произведение Коперника, сыгравшее огромную роль в истории науки, так и осталось бы неизданным, если бы его друзья Николас Шёнберг (кардинал Капуи) и Тидеман Гизе (епископ Кульма) не уговорили бы его эту работу опубликовать. Значимую роль здесь сыграл и молодой профессор математики Ретик, который приехал в 1539 г. к Копернику и на протяжении двух лет у него обучался. Благодаря Ретику в 1540 г. было издано краткое изложение коперниковой теории под названием «Первое повествование», а в 1542 г. вышли в свет отдельной книгой две главы основного произведения, посвящённые треугольникам. Приняв всё же решение о публикации своей главной работы, Коперник отдаёт рукопись Тидеману Гизе, позволив ему самому решать вопрос о месте печати. Тот, в свою очередь, встретившись с Ретиком, передаёт сочинение в его руки. Местом печати Ретик выбирает Нюрнберг, где его друг, лютеранский богослов Андреас Осиандер, с большим энтузиазмом берётся за издание этого сочинения. Перед изданием он обменивается с Коперником несколькими письмами, где задаёт разные уточняющие вопросы, касающиеся опубликования. Понимая, что сторонниками Птолемея и Аристотеля книга будет встречена с негодованием, Осиандер предлагает обозначить во вступительном слове, что это не более как гипотеза, предположение. Коперник отказывается, но Осиандер всё равно пишет такое вступительное слово, которое позже стали ошибочно приписывать самому Копернику. Приведём небольшой отрывок из этого вступительного слова:

«…поскольку никакой разум не в состоянии исследовать истинные причины или гипотезы этих [небесных] движений, астроном должен изобрести и разработать хоть какие-нибудь гипотезы, при помощи которых можно было бы на основании принципов геометрии правильно вычислять эти движения как для будущего, так и для прошедшего времени. <…> Ведь нет необходимости, чтобы эти гипотезы были верными или даже вероятными, достаточно только одного: чтобы они давали сходящийся с наблюдением способ расчёта <…> Во всём же, что касается гипотез, пусть никто не ожидает получить от астрономии чего-нибудь истинного, поскольку она не в состоянии дать что-либо подобное» (7, с. 450—451).

Написанное вовсе не являлось личной точкой зрения Осиандера на астрономию. Это было весьма распространённое в представление о возможностях астрономии, берущее начало ещё у древних греков. И именно отход от этого представления, утверждение гелиоцентрической теории как абсолютной истины, а не как гипотезы, сыграет в дальнейшем в истории Галилея одну из главных ролей. Вместе с тем, несмотря на распространённое в мнение, что Копернику чужда была позиция, описанная Осиандером, он сам в первой книге своего сочинения называет движение Земли гипотезой (7, с. 43).

Поскольку книга Коперника была выпущена в протестантской стране, она первоначально была плохо известна в католической Европе. Что касается протестантов и кальвинистов, то особых волнений сочинение Коперника не вызвало, хотя негативные отзывы и имели место. Так, Мартин Лютер о Копернике говорил: «Этот дурак хочет перевернуть всю астрономию. Но ведь в священном писании сказано, что Иисус Навин остановил солнце, а не Землю» (цит. по: 6, с. 386). Сподвижник Лютера Ф. Меланхтон называл учение Коперника «безбожным» и предлагал его запретить, противником этого учения также был наиболее известный в то время немецкий астроном Региомонтан, негативно отнёсся к коперниковскому учению и «реформатор научного метода» Ф. Бэкон… В 1566 г. в Базеле состоялось второе издание книги, и она получила распространение уже среди католиков. Никакой бурной реакции также не последовало – книга отнюдь не вызвала споров и возмущений. В отношении же того, преподавалась ли система Коперника в университетах, информация противоречива. Так, например, П. Таннери говорит: «изучение его системы сделалось обязательным» (19, с. 40), Р. Тарнас пишет, что сочинение Коперника «изучалось на кафедрах астрономии в католических университетах» (20, с. 211), а вот Ч. Хаммель утверждает обратное: «учение о гелиоцентрической системе мира не могли преподавать открыто» (22, с. 63).

Теперь перейдём непосредственно уже к основным положениям коперниковской теории. Конечно же, Коперник разделяет мысль о шарообразной форме Земли, а объясняет это аристотелевским положением о стремлении всех её частей к центру. Но только это не стремление к центру Вселенной, как считал Аристотель, а именно стремление к центру Земли – Коперник считает, что притяжением обладает центр каждого небесного тела. Эмпирические доказательства шарообразности Земли у него сводятся к различиям в наблюдении звёзд на юге и на севере, затмений Солнца и Луны на востоке и западе, а также к тому, как скрываются корабли из виду и как с них становится видна земля.

Подобно всем более ранним астрономам, Коперник считает движения небесных тел круговыми:

«…их движения являются или круговыми, или составленными из нескольких круговых, так как неравенства этого рода подчиняются определённому закону и правильным возвращениям, чего не могло бы случиться, если бы эти движения не были круговыми. Действительно, только круг может возвратить назад прошедшее…» (7, с. 27).

Мы видим, что представление о равномерном круговом движении здесь отнюдь не является предрассудком, как принято считать многими историками науки, – Коперник, как и Аристотель, обосновывает этот тип движения.

Ставя под сомнение центральное положение Земли, Коперник указывает на одну из основных трудностей, с которой здесь можно столкнуться: «состояние неподвижности считается более благородным и божественным, чем состояние движения и неустойчивости» (7, с. 36). И это было одной из причин считать Землю неподвижной. Признать движение Земли – значит признать её лишь одной из планет. Также неравномерное видимое движение планет, наблюдаемое с Земли, не соответствует её центральному положению.

Усомнившись в геоцентризме, Коперник стал искать в истории астрономии другие взгляды на устройство Вселенной. Ознакомившись с сочинением Цицерона, где тот говорит про Гикета Сиракузского, а также с работой Плутарха, который упоминает о Филолае, он рассматривает гипотезу о движении Земли и становится её сторонником. Движение небосвода теперь он предлагает рассматривать как иллюзию, порождённую суточным вращением Земли. В качестве основного аргумента против такого вращения он называет представление о том, что все тела, притягиваясь к центру Земли, как бы скрепляются друг с другом, а стремительное суточное вращение препятствовало бы этому скреплению, и все тела попросту разлетелись бы в небо, а Земля распалась бы на кусочки. Коперник приписывает данный аргумент Птолемею, однако у последнего он выглядит несколько по-иному и вовсе не относится к суточному вращению Земли. В ответ на этот, непонятно кому на самом деле принадлежащий, аргумент, Коперник говорит, что данное опасение напрасно, ибо движение Земли не насильственное, а естественное – она движется «по природе», распасться же на части может только то, что движется благодаря внешнему воздействию некоторой силы. При этом Коперник ничего не говорит о позиции Аристотеля, согласно которой каждое тело может иметь лишь одно естественное движение, – и если у Земли есть естественное движение к центру Вселенной, то другого естественного движения у неё быть не может. Также Коперник возражает против доводов, что в случае суточного вращения Земли мы не наблюдали бы отвесно падающих тел, а висящие в воздухе тела постоянно двигались бы на запад. Этот довод справедлив только в том случае, если бы вращалась сама Земля, а воздух оставался неподвижным. И Коперник занимает точку зрения, известную ещё во времена Птолемея: воздух также движется вместе с Землёй. При этом возражения Птолемея по данному поводу обходятся стороной.

Ставит под сомнение Коперник и наличие границы небосвода. Но если такая граница существует, то она, при представлении неподвижности Земли, должна вращаться с огромной скоростью, ибо находится от нас на огромном расстоянии. В отношении того, что Земля является несоизмеримо малой по сравнению с размерами неба, Коперник совпадал во взглядах с Птолемеем.

Подводя итог своим базовым утверждениям об устройстве небосвода, Коперник в качестве принципов и гипотез принимает «что мир сферичен, неизмерим и подобен бесконечности, что вмещающая всё сфера неподвижных звёзд находится в покое, что все остальные небесные тела имеют круговое движение» (7, с. 48). Помимо этого Земля обладает тремя видами движения: суточное вращение вокруг своей оси, годовое движение её центра вокруг Солнца, а также «деклинационное» движение периодически меняющее её наклон.

Но если Земля имеет годовое обращение вокруг Солнца, то каждые шесть месяцев она оказывается как бы на противоположных полюсах этого движения, и с этих полюсов расположение звёзд должно выглядеть по-разному, т. е. мы должны наблюдать звёздный параллакс, однако этого не происходит. Коперник даёт этому объяснение: