Наука Ренессанса. Триумфальные открытия и достижения естествознания времен Парацельса и Галилея. 1450–1630
Шрифт:
В результате появилась новая проблема, которую предстояло решить будущим космологам.
Третье допущение заключалось в том, что центр движения планетарной системы на самом деле Солнце [23] , которое, таким образом, является истинным центром Вселенной. Коперник заявил, что этот вывод предполагается систематическим ходом событий и гармонией всей Вселенной [24] . Особое положение Солнца, по мнению Коперника, объясняло многое, что раньше было тайной: всегда считалось странностью, что Солнце, планета, как Венера или Марс, не слишком близкая к Земле, столь отлична от других планет. Только Солнце дает свет и тепло, необходимые для жизни. Очевидно, что его важность намного больше, чем астрологическое влияние планеты, и ему всегда придавалось особое внимание. Теперь, наконец, уникальные свойства Солнца были признаны соответствующими его уникальному положению.
23
Получалось,
24
De Revolutionibus. P. 16.
Коперник писал, что в центре всего находится Солнце на троне: «…кто мог бы поместить этот светильник в другом и лучшем месте, как не в том, откуда он может все освещать? Ведь не напрасно его называют светильником мира, умом его, правителем. Именно так Солнце, как бы восседая на царском троне, правит обходящей вокруг него семьей светил» [25] .
Кстати, это объясняло, почему все планетарные движения включают 365-дневный период.
Четвертое допущение касалось размера Вселенной; она должна быть, как утверждал Коперник, очень велика, настолько велика, что расстояние от Земли до Солнца ничтожно мало по сравнению с расстоянием от Солнца до сферы неподвижных звезд. Это очень важный постулат, поскольку он один мог объяснить тот факт, что движение Земли не отражено в видимом движении фиксированных звезд. Фиксированные звезды в системе Коперника должны показывать явление параллакса. Иными словами, любая звезда должна казаться движущейся туда-обратно относительно заднего плана в течение года, когда Земля движется с одной стороны своего годового пути к другой. Точно так же фотограф видит группу людей перед ним по-разному, если он будет перемещаться в разные стороны перед ней. Но фиксированные звезды не демонстрировали никакого параллакса. Этот факт вряд ли можно считать удивительным, поскольку он не улавливался даже телескопами до 1838–1839 годов. Это было слабое место системы Коперника. Он мог лишь настаивать на том, что параллакс существует, но слишком мал (из-за огромных расстояний), чтобы его можно было заметить.
25
Ibid. P. 19.
Три последних допущения касались движения Земли. Коперник предполагал, что суточное вращение Земли порождает восход и заход Солнца, планет и неподвижных звезд, а годовое обращение Земли вокруг Солнца вызывает видимое годовое движение Солнца и видимую ретроградацию определенных планет [26] . Получившаяся система – знакомая картина коперниковской Вселенной: в центре – Солнце, затем сферы Меркурия, Венеры и Земли с Луной, Марса, Юпитера и Сатурна со сферой неподвижных звезд, образующей границу Вселенной.
26
К этим двум движениям Коперник впоследствии добавил третье – движение полюсов, чтобы объяснить постоянство угла наклона земной оси, которой грозит опрокидывание, когда Земля переносится по кругу твердой движущейся сферой.
Так, проявив большой талант, Коперник улучшил порядок и гармонию расположения планет. Движения Земли, утверждал он, объясняют многое, что до этого вызывало беспокойство астрономов, ведь отсутствие гармонии не может не тревожить. Одно только суточное движение Земли объясняло восход и заход звезд, планет и Солнца, которые сами теперь не демонстрировали суточного движения. Не менее важно: годовое обращение Земли вокруг Солнца не просто заменило годовое движение Солнца. Оно также послужило для упорядочения движения планет. В системе Коперника ретроградные движения планет считались только видимыми.
Рис. 4. Видимое движение Юпитера в связи с его истинным движением. Размер орбит не в масштабе
Истинное движение каждой планеты шло только в одном направлении – вокруг Солнца, хотя из-за движения Земли так не казалось. Движение Земли (наше собственное) заставляет нас видеть планеты на фоне неподвижных звезд под разными углами зрения, пока Земля (и мы) движется по орбите вокруг Солнца в том же направлении, но с другой скоростью.
Рис. 5. Сравнение систем Коперника и Птолемея В системе Коперника С – Солнце, центр системы; В – Земля; Е – внешняя планета. В системе Птолемея С – Земля; D – Солнце; Е – центр эпицикла планеты; сама планета – в точке F. Линия от Земли до планеты во втором случае будет параллельна линии от Земли до планеты в первом случае, и угол между этой линией и линией от Земли до Солнца будет одинаковым в каждой системе. Следовательно, видимое положение планеты одинаковое
Предположим, мы рассматриваем видимый путь внешней планеты, такой как Юпитер, за год. Пока Земля делает один полный оборот вокруг Солнца, Юпитер продвинется только примерно на 30 градусов своей орбиты (здесь обе орбиты считаются круглыми), потому что ему необходимо около двенадцати лет, чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца. Как показано на рис. 4, результат будет следующим: пока Земля делает оборот за двенадцать месяцев, и Юпитер перемещается на своей орбите между точками 1 и 12, его путь, видный с предположительно неподвижной Земли на фоне сферы фиксированных звезд, будет таким, как показано цифрами 1' и 12', причем в начале года движение происходит в обратном направлении. Если видимый путь Юпитера наблюдается на протяжении полного орбитального цикла, результат будет выглядеть серией петель. Видимый путь Юпитера, таким образом, является результатом пренебрежения различий между абсолютным и относительным движениями. На самом деле его орбита – такая же плавная кривая, как орбита Земли, и его движение происходит всегда в одном направлении. Для Коперника это открытие явилось удовлетворительным упрощением, хотя представляется сомнительным, что остальные восприняли его так же. Оно определенно отделило видимость от реальности. Коперник пытался доказать лишь одно: относительное движение – обычное дело.
Как говорит Эней у Вергилия: «В море из порта идем, и отходят и земли, и грады». Когда корабль идет по спокойной воде, все, что находится вне его, представляется морякам движущимся в соответствии с движением корабля. Сами же они со всеми находящимся там будто бы стоят на месте [27] .
Это было правильно, как и то, что многие движения в двух системах, которые кажутся разными, на самом деле взаимозаменяемы, будучи идентичными, хотя и приписываемыми разным телам (случай с внешней планетой, такой как Юпитер, показан на рис. 5).
27
De Revolutionibus. P. 14.
Коперник был уверен, что Земля движется и что он убедительно ответил на все доводы Птолемея, отвергающие этот факт. Несомненно, он успешно вывернул систему Птолемея наизнанку, убрав Землю из центра Вселенной (хотя не так далеко, чтобы это представляло неудобства: она находилась совсем рядом с центром, если сравнивать с расстоянием от неподвижных звезд) и поместив туда Солнце. Также он сделал фиксированные звезды действительно неподвижными, лишил движения Солнце и использовал движение Земли для объяснения нескольких движений сразу. Так, по его мнению, он значительно упростил, упорядочил и гармонизировал систему, придав ей единообразие. В результате теперь она более соответствовала, чем система Птолемея, оригинальной концепции Вселенной Платона, став математически выразимой в терминах кругового движения. Правда, Копернику все еще приходилось использовать эксцентрики, эпициклы и деференты, которые вряд ли можно было считать простыми, хотя их использование трактовалось как соответствующее Платонову требованию – сочетания круговых движений. Но он ликвидировал понятие «эквант», обладавшее весьма сомнительной полезностью и не имевшее физического смысла. И он объяснил непонятные движения планет в обратном направлении как видимость. Коперник не сомневался, что математическая изобретательность и элегантность должны понравиться астрономам-теоретикам. Он создал истинно пифагорейскую систему, которую математики не могли не оценить. То, что в ней продолжали оставаться знакомые эпициклы и эксцентрики, в XVI веке могло считаться преимуществом: все знали, как ими пользоваться. Без них Вселенная могла бы показаться неполной. Коперник сохранил кристаллические сферы и не только объяснил, что удерживало планеты на местах во Вселенной и почему они движутся по кругу, но и сохранил аристотелевскую концепцию Вселенной – средоточия концентрических сфер. Вселенная Коперника стала больше, но она все еще была ограничена внешним краем сферы фиксированных звезд, теперь по-настоящему неподвижных. Кроме того, математика Коперника была чуть проще, чем математика Птолемея.
Было ли преимуществ много? Можно ли принять систему, если в ней все устроено вроде бы разумно, но недоказуемо? И было ли в ней все действительно разумно? Да, в системе Коперника, безусловно, имелись преимущества, но было ли достаточно, чтобы люди захотели отказаться от того, что существовало много веков, и заменить Аристотеля и Птолемея Пифагором и Коперником? Даже преимущества, касающиеся единообразия, были достигнуты не без трудностей. Хотя утверждение о том, что Земля вращается вокруг Солнца, создало некоторые упрощения, но не объяснило, почему, если Луна вращается вокруг Земли, нет оснований предполагать, что планеты делают то же самое. Конечно, было утешением удостовериться в том, что Земля все-таки не сведена к статусу обычной планеты, она остается уникальной, имея спутницу Луну.