Дмитрий Калюжный - Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона
Его талантливый ученик Бернгард Вальтер (1430–1504) продолжал проводить наблюдения на Нюрнбергской обсерватории до конца своей жизни. Его сочинения, как и сочинения Региомонтана, были выброшены невежественным душеприказчиком, а драгоценные астрономические инструменты, вновь изобретенные или значительно усовершенствованные, были проданы в лом как старая медь.
Пеурбах, Региомонтан и Вальтер – последние выдающиеся астрономы, умершие с твердою верой в Птолемея. Но, с другой стороны, они же сами своими точными и многочисленными наблюдениями подготовили падение его системы.
Коперник был современником и даже прямым учеником Пеурбаха, но имел перед ним и Региомонтаном преимущество долгой жизни, в течение которой его идеи успели окончательно созреть.
Но прежде чем великая астрономическая революция успела «сдвинуть с места» земной шар, старое учение испытало неожиданное потрясение от важного переворота на самой Земле.
Большинство людей в это время все еще продолжало представлять себе Землю в виде плоского диска, на краях которого вода, воздух и облака смешивались в непроницаемую кашу. Из пяти земных поясов населенным считался только умеренный; под тропиками всякую жизнь должен был прекращать жар, у полюсов – холод. Несбыточность учения об антиподах была доказана отцами церкви, и тот, кто вместе с Аристотелем верил в шаровидность Земли, остерегался высказывать свои убеждения слишком громогласно.
Когда Колумб после 18 лет напрасных поисков поддержки своего великого предприятия явился наконец к испанскому двору, его отправили в саламанкский университет, а там не замедлили основательно ниспровергнуть все его доводы цитатами из Библии и святых отцов. Уверяют, будто там ему не советовали плыть слишком далеко, так как в случае правильности его предположений о шаровидности Земли он встретит на обратном пути такую «гору», на которую ему, пожалуй, не удастся взобраться.
А после того как Колумб действительно открыл новую часть света, вся старая система мира начала распадаться.
Французский врач Ж. Фернель (1528) в своей «Cosmotheoria» описывает градусное измерение, произведенное им в 1525 году. Определив высоту полюса в Париже, он направился к северу и продолжал путь, пока высота не уменьшилась на 1°. С этого места он по прямой линии вернулся обратно в экипаже, к колесам которого был приделан измерительный прибор. Несмотря на произвольную поправку на кривизну пути, Фернель случайно пришел к довольно верному результату. Измерение это представляет интерес только потому, что здесь в первый раз была употреблена точно известная нам единица длины, а не стадий неизвестного размера.
Иероним Фракасторий (1538), врач, философ и поэт, живший в Вероне, высказался против эпициклической теории планетных движений. Изложение его было темным и никого не убедило, но само появление его книги свидетельствует о возрастающем сомнении в верности птолемеевой системы.
В 1543 году в Нюрнберге вышло в свет знаменитое сочинение Николая Коперника «Об обращении небесных кругов».
Николай Коперник
Коперник родился 19 февраля 1473 года в Торне. Воспитывался сначала в Кракове, а потом в Италии, где прожил около девяти лет, изучая математику, юриспруденцию и медицину. Возвратившись в свое отечество, получил должность каноника в Вармии, где и прожил до самой смерти, постигшей его 24 мая 1543 года.
Занятый самыми разнообразными делами, он не прекращал давно задуманной им переработки системы Птолемея. Свое сочинение, начатое еще в 1506 году, он закончил только к 1530-му. Через три года после этого было объявлено о предстоящем выходе книги, однако печатание задержалось и было начато только в 1541 году. Первый экземпляр отпечатанной книги, как гласит предание, был принесен автору, когда он лежал на смертном одре.
Основная идея Коперника: Земля вращается вокруг своей оси и вместе с пятью планетами обращается вокруг Солнца, стоящего неподвижно. Аналогичные взгляды Аристарха Самосского (о котором Коперник мог не знать) излагались в виде гипотезы в некоторых отношениях довольно удобной, но которую никак нельзя было доказать. Даже после Коперника гелиоцентрическая система оставалась гипотезой, пока не были установлены принципы небесной механики, а это было сделано только Ньютоном. Если бы Коперник ограничился поиском аргументов в пользу правдоподобия своей системы, то старания его остались бы такими же бесплодными, как бесплодны были попытки его византийского предшественника.
Главнейший недостаток астрономии Птолемея заключался в том, что гипотезы этого астронома относительно движения Луны и планет были не только запутанны и произвольны, но и несовместимы друг с другом; они не совпадали с данными наблюдений (в особенности с данными, касающимися изменения видимого диаметра Луны). Вот из-за чего возникла необходимость исправить все гипотезы Птолемея и установить новые правила для вычисления астрономических таблиц. В этом и заключалась самая важная часть работы Коперника. Он сумел выполнить ее с таким успехом, что предложенные им правила вычислений были тотчас же приняты астрономами; первые таблицы, вычисленные по принципам Коперника, были выполнены в 1551 году.
Его гелиоцентрическая система находилась с этими правилами только в косвенной связи, но она также привлекла внимание, хоть и не слишком большое. Сначала взгляды Коперника завоевали себе немногих последователей. Лишь позже пришло время, и изучение его системы сделалось обязательным.
К ниспровержению прежней системы мира Коперник привлек и астрономические и физические соображения. Первые основывались на страшной сложности геоцентрической системы и на той простоте, с которой планетные движения могут быть объяснены гелиоцентрической теорией. Пример – Луна, для которой эпициклический путь при обращении вокруг Солнца совместно с Землей выглядит естественным, а вращение, подобно другим планетам, только вокруг Земли не может быть объяснено. Физические соображения заставляли усомниться в возможности той неимоверной быстроты, с которой старая система заставляла отдаленнейшие планеты описывать свои круги в 24 часа. Коперник заменил суточное вращение небесного свода вращением Земли вокруг оси, движение Солнца по эклиптике – обращением Земли вокруг него и заставил все остальные планеты обращаться вокруг Солнца как центрального светила.
Тем не менее новая система заключала в себе еще значительные астрономические погрешности, да и с точки зрения тогдашней физики она открывала возможность для возражений.
Астрономические недочеты были устранены ранее других. Коперник понимал, что земная ось при движении вокруг Солнца должна постоянно оставаться параллельной себе, для того чтобы смена времен года была вообще объяснима. Но не зная еще механического закона инерции и находясь под влиянием учения Аристотеля о естественных и насильственных движениях, он предполагал, что земная ось, предоставленная самой себе при движении Земли, должна сохранять постоянным наклонение к оси эклиптики и, следовательно, описывать вокруг последней коническую поверхность, и потому приписал Земле сверхвращения вокруг своей оси и вокруг Солнца еще третье движение, поддерживающее параллельность земной оси при всех положениях.
Преемники Коперника очень скоро заметили его ошибку и отбросили это третье движение. Труднее было устранить другую астрономическую погрешность: Коперник, приняв эксцентрические круги птолемеевой системы без изменения, учил, что планеты описывают вокруг Солнца круговые пути. Тихо Браге заметил, что круговые пути не соответствуют истинному положению, но был не в силах разрешить этого вопроса. Только Кеплер после долгих утомительных попыток нашел, что планетные орбиты имеют форму эллипсов, весьма близких к кругу.
Коперник находился всецело под влиянием аристотелевской физики. А согласно Аристотелю, за исключением равномерного кругового движения светил и отвесных движений вверх и вниз тяжелых и легких земных тел, все прочие движения насильственны и должны прекращаться сами собой; и далее, что круговое движение как совершеннейшее присуще одним небесным телам. Коперник признавал все это, он только отверг различие между небесными телами и Землей: круговое движение должно быть присуще и ей. Прямолинейное движение происходит, только когда тела насильственно выводятся из своего положения, и в этих случаях они постоянно стремятся к соединению с однородными: земные тяжелые тела – с Землей, легкие пары – с воздухом. Нельзя не видеть смутного предчувствия законов тяготения в следующих словах Коперника:
«Мне кажется, что тяжесть есть не что иное, как естественное стремление, сообщенное божественным промыслом всем мировым телам, сливаться в единое и цельное, принимая форму шара. Это стремление к соединению присуще, может быть, и Солнцу, Луне и другим подвижным светилам и составляет вероятную причину их шаровидности».
