Лекции о Солнце
Шрифт:
Труд Птолемея назывался «Математическое сочинение», или «Большое сочинение» («Мегалэ Синтаксис», как это название звучало по-гречески). Позже вместо «большого» его стали называть «величайшим» – «Мегистэ». Арабы именовали труд Птолемея «Аль Маджисти», что привело к современному обозначению «Альмагест».
«Альмагест» – это грандиозный труд в 13 книгах. В нем, помимо многого другого, математически точно описаны движения планет с учетом их сложного петлеобразного движения по небу. Сегодня мы знаем, что странные петли, которые выписывают на небе планеты, объясняются тем, что сама Земля вовсе не неподвижна, и когда мы глядим на движущуюся планету с движущейся же Земли, создается впечатление сложного петлеобразного движения. Это похоже на наблюдения с вращающейся карусели, где наблюдатель сидит на вращающемся сидении! Учитывая, что планеты движутся не по окружностям, а по слегка вытянутым орбитам (эллипсам), да еще и не в одной плоскости, да еще и с переменной
Рис. 4. Система Птолемея. Неподвижная Земля находится в центра мира, планеты движутся по эпициклам, центры эпициклов – по деферентам (орбитам вокруг Земли). У Луны и Солнца эпициклов нет
Птолемей блестяще справился с этой задачей. Он предложил систему, которая в результате длительных и сложных вычислений давала поразительную точность определения положения планеты на небе в данный момент времени – всего лишь до 10 угловых минут! Учитывая, что система при этом была принципиально неверна (Птолемей исходил из того, что Земля неподвижна и не вращается, а светила движутся вокруг нее, причем планеты – по очень сложным составным траекториям, участвуя в перемещении одновременно по многим окружностям), это была тем более сложная проблема. Но Птолемею удалось подобрать такой набор окружностей (эпициклов) с разными диаметрами. Планеты в системе Птолемея двигались по эпициклам: планета – по первому эпициклу, центр первого эпицикла – по второму эпициклу, центр второго – по третьему, и так далее, причем диаметры и скорости вращения для каждого из эпициклов были точно подобраны. Эта невероятно сложная аналоговая система, как было указано выше, прекрасно работала и позволяла с приемлемой точностью рассчитывать перемещения планет, Солнца и Луны на фоне звездного неба.
Замечательно, что после Аристарха было известно, что Солнце значительно больше Земли. Птолемей прекрасно понимал, что движение огромного светила вокруг нашей небольшой (по сравнению с Солнцем) планеты выглядит не очень логичным. Но в пользу системы Птолемея работал набор доказательств неподвижности Земли, который 2000 лет назад выглядел вполне убедительным.
В соответствии с утверждавшейся в те годы научной методологией, которая успешно работает и сегодня, каждое научное утверждение должно быть доказано. По тем временам, убедительных доказательств вращения (и движения) Земли не было. Зато доводы в пользу неподвижности нашей планеты казались вполне логичными. Например, Птолемей считал, что в случае вращения Земли вокруг своей оси мы должны наблюдать облака, уносящиеся в направлении, противоположном вращению планеты. Это правильное рассуждение: если бы все окружающее Землю пространство было заполнено бесконечным воздухом, и облака принадлежали бы этому пространству. Кто мог подумать во времена Птолемея, что Земля вращается вместе с атмосферой, в которой плавают облака, а светила разделяет безвоздушное пространство… Были и другие соображения, работавшие в пользу идеи о неподвижности Земли. Знаний не хватало, и логика позволяла строить концепции на уровне тех знаний, которые были…
В описаниях системы Птолемея ничего не говорится о сущности Солнца. Здесь основное внимание уделялось кинематике – законам движения, которые сводились к многочисленным вращениям вокруг множества осей. Продолжала работать идея Аристотеля, предлагавшая считать Солнце сгустком таинственного эфира.
«Альмагест» оказался результатом грандиозной работы всей древнегреческой культуры. Начиная с III века этот труд изучался и комментировался. Из Греции он попал на арабский Восток и в Индию.
В начале нашей эры отношение молодой, энергичной и потому агрессивной и нетолерантной христианской религии к концепции Птолемея было скорее негативным. Помимо прочего, дело было в том, что новая религия поддерживалась не очень образованными людьми. Сложные геометрические построения в «Альмагесте» были для них абсолютно чуждыми. Даже представление о шарообразности Земли вызывало резкое неприятие: этого не могло быть! Ведь люди не могли жить на «нижней» полусфере планеты – они должны были отрываться и падать «вниз». Так рассуждал, например, христианский богослов Лактанций (250–330). А Тертуллиан (150–222) утверждал прямо: «Нам после Христа не нужна никакая любознательность, не нужно никакого исследования». Подразумевалось, что все, что следует знать человеку, содержится в Священном Писании. Если же чего-то там нет, то это неслучайно: видимо, Создатель счел нецелесообразным сообщать людям нечто. И значит, попытки узнать это нечто (сверх Писания) расценивались как ненужные и греховные, и их надлежало рассматривать как ересь.
Византийский купец и путешественник Косма (Козьма)
Рис. 5. Система мира Козьмы Индикоплевста. Земля плоская и прямоугольная, небесный свод твердый, ночь наступает, когда Солнце прячется за гору
Такая система мира в гораздо большей степени соответствовала библейскому описанию, чем «Альмагест». Поэтому первые столетия христианской эпохи в Европе прошли без использования интеллектуальных достижений древних греков. Труд Птолемея сохранился на Востоке, откуда он снова пришел в Европу в IX веке на арабском языке. Но потребителей «Альмагеста», тех, кто мог бы по достоинству оценить этот великий труд, здесь не было: культурная традиция средневековой Европы практически исключала научные исследования, тем более в области постижения устройства мира. На рубеже VIII–IX веков некий Алкуин, наставник и друг короля франков Карла Великого, в своем учебнике для дворцовой школы характеризует дневное светило следующим образом: «Солнце – это блеск Вселенной, краса небес, прелесть природы, делитель часов». Это, собственно, почти все, что можно было сказать о природе Солнца 1000 лет назад.
Система мира Птолемея, тем не менее, не умерла. Со временем ее идеология была взята на вооружение христианскими богословами. Центральное место Земли в «Альмагесте» вполне соответствовало первым стихам Библии, из которых следовало, что мир целенаправленно создавался для человека: Земля – чтобы жить на ней, Солнце и Луна – чтобы освещать мир для человека днем и ночью, животные и растения – чтобы обеспечить человеку питание. Отбросив сложные математические построения Птолемея, Римская католическая церковь приняла и адаптировала идею о центральном месте и неподвижности Земли во Вселенной и особом (но неизвестном) божественном устройстве всего того, что видно на небе, включая Солнце. В этом виде система Птолемея существовала вплоть до XVI века. Природа Солнца оставалась неизвестной, как и полтора тысячелетия тому назад.
Лекция вторая
Солнце в центре мира
Вся история науки на каждом шагу показывает, что отдельные личности были более правы в своих утверждениях, чем целые корпорации ученых, <….> придерживающихся господствующих взглядов.
Во все века людям хватало наличных сведений для объяснения всего на свете.
В научной и философской литературе есть устойчивое словосочетание – «коперниканская революция». О чем идет речь?
В 1543 году в Польше была издана знаменитая книга «Об обращениях небесных сфер». Ее автором был польский мыслитель, астроном и математик Николай Коперник (1473–1543).
Структура сочинения Коперника повторяет «Альмагест» Птолемея, хотя по объему труд польского ученого значительно меньше (шесть книг против тринадцати). Коперник пытается донести до современников идеи своего великого предшественника, так сказать, в современном изложении.
Рис. 6. Страница из рукописи Н. Коперника. В центре мира находится Солнце, все планеты движутся вокруг него, вокруг Земли обращается Луна
В пятой книге нового сочинения «мнение древних» подвергается критике, и движение планет рассматривается на новой, гелиоцентрической основе (Солнце в центре мира). Помимо существенного упрощения чрезмерно усложненной системы Птолемея, некоторые ее загадки естественным образом разрешались введением новой сущности – движения Земли вокруг Солнца.