Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна
Поначалу греки даже думали, что «вечерняя звезда» и «утренняя звезда» — это две разные планеты. Они называли «вечернюю звезду» Геспер (их слово «вечер»), а «утреннюю звезду» — Фосфор (что значит «несущая свет», поскольку после ее восхода близок солнечный рассвет).
Латинское слово, означающее «несущий свет», звучит как «Люцифер», и это название можно применить к «утренней звезде». В Книге пророка Исайи в Библии Исайя упоминает царя Вавилона, которому предрекает катастрофу. Он говорит: «Как упал ты с неба, денница, сын зари!», саркастически уподобляя царя «утренней звезде», потому что монарх считал себя стоящим намного выше простых людей.
В латинском переводе Библии слово «денница» было переведено как «Люцифер». Позднее этот стих был истолкован как относящийся к дьяволу, который был самым светлым ангелом на небесах, но восстал и был низринут в бездну. Вот так имя «утренней звезды» стало одним из имен дьявола.
Пифагор, который считал, что Земля круглая, был также первым греком, который сказал, что Геспер и Фосфор — одна планета. Возможно, он узнал это во время своего путешествия по Египту. (Египтяне развили астрономию еще до греков. В некоторых вещах они превзошли и вавилонян. Например, египтяне точнее вавилонян вычислили продолжительность года.)
Меркурий ведет себя так же, как Венера, только еще активнее. Он, конечно, далеко не такой яркий и никогда не поднимается на западе так высоко, как Венера. Меркурий проходит самое большее четверть пути до зенита и никогда не садится позже чем через полтора часа после захода Солнца. Поскольку Меркурий тусклее Венеры и ближе к Солнцу, то из всех планет его увидеть труднее всего.
Меркурий остается «вечерней звездой» не так долго, как Венера. Потом он перемещается на западную сторону Солнца и превращается в «утреннюю звезду». Он опять-же тусклее Венеры, никогда не восходит раньше, чем за полтора часа до Солнца, и не поднимается к зениту выше, чем на одну четверть пути. Меркурий проходит весь цикл за 116 дней, или приблизительно за четыре месяца.
Поначалу греки и Меркурий считали двумя планетами. Когда он был «вечерней звездой», его называли Гермесом, а «утренней» — Аполлоном.
Теперь встает вопрос: если Меркурий и Венера закреплены на сферах, которые вращаются вокруг Земли., то почему они не движутся но небу независимо от Солнца, как это делают остальные планеты? Почему Меркурий и Венера вынуждены постоянно оставаться на определенном расстоянии от Солнца? Может быть, их сферы каким-то образом прикреплены к солнечной сфере, так что они не могут вращаться свободно?
Такая связь Меркурия и Венеры с Солнцем показалась особенно важной одному греческому астроному, которого звали Гераклидом Понтийским. Он жил приблизительно в 350 г. до н. э. и стал первым, кто заявил, что Земля вращается вокруг своей оси. Он также предположил, что Меркурий и Венера движутся не вокруг Земли, а вокруг Солнца. Это объясняло бы, почему кажется, что они всегда находятся рядом с Солнцем и движутся но небосводу в его обществе. Однако его предположение не приняли.
НОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Другие планеты — Марс, Юпитер и Сатурн — вели себя не так, как Меркурий и Венера. Они могли находиться на любом расстоянии от Солнца, и их можно было видеть в любое время ночи, но в определенные периоды года. Однако траектории этих планет загадали иные загадки.
Например, Марс не двигался плавно с запада на восток, как это делали Солнце и Луна. Некоторое время казалось, что он действительно это делает, но затем его движение начинало замедляться день ото дня, а затем вовсе прекращалось. После этого в течение какого-то времени планета начинала даже медленно двигаться в обратную сторону, с востока на запад! Такое движение можно назвать попятным или ретроградным, по латинскому слову, означающему «ступать назад». По прошествии двух месяцев такого попятного движения Марс снова делал остановку, опять поворачивал и начинал снова двигаться в обычном направлении.
Марс переходил в такое попятное движение один раз в два года. С Юпитером и Сатурном все обстояло еще хуже. Юпитер переходил на попятное движение каждые 13 месяцев, а Сатурн — каждые 12 1/2 месяца.
Как все это объяснялось? Конечно же сами небесные сферы не могли тормозить и время от времени поворачивать в обратную сторону. Это было бы изъяном в движении, а небеса безупречны.
Один греческий астроном предложил смелое объяснение. Это был Аристарх Самосский, живший через пятьдесят лет после Гераклида Понтийского. Он был согласен с Гераклидом относительно того, что Земля вращается вокруг своей оси и что Меркурий и Венера движутся вокруг Солнца. Более того — он пошел дальше, и именно это стало источником его смелой идеи. Примерно в 280 г. до н. э. он высказал предположение, что, хотя Луна вращается вокруг Земли, все остальные планеты и даже сама Земля (!) движутся вокруг Солнца. Таким образом, как я покажу дальше в этой книге, было бы легко объяснить попятное движение.
Эту теорию Аристарха греки никогда не признали. Они просто не видели в ней логики. В конце концов, Земля представляла собой громадную массу суши и воды шириной в много тысяч километров, а Солнце казалось всего лишь светящимся шаром примерно в греть метра в поперечнике. Как могла огромная Земля летать в пространстве вокруг столь маленького объекта?
Чтобы опровергнуть этот довод, Аристарх использовал методы геометрии, желая доказать, что на самом деле Солнце больше, чем Земля, и подсчитал, что оно в семь раз больше Земли.
В своей оценке размера Солнца Аристарх сделал его слишком маленьким, но его геометрия теоретически была правильной. Как бы то ни было, греки ему не поверили. Великий философ Аристотель за пятьдесят лет до этого с помощью множества философских доводов уже доказал, что Земля должна быть центром Вселенной, и авторитет Аристотеля победил. Позже величайший греческий математик Архимед упомянул об Аристархе, но только для того, чтобы с ним спорить. Греки придерживались геоцентрической (с Землей в центре) модели Вселенной.
По правде говоря, даже странно, что с Аристархом ничего плохого не случилось. Примерно за двести лет до него греческий философ Анаксагор высказал предположение, что Солнце — это раскаленная скала, которая может иметь диаметр примерно в сто восемьдесят километров. Его привлекли к суду за нечестивость, и философ покинул Афины, после того как был оправдан с очень небольшим перевесом голосов.
Однако с движением планет что-то нужно было делать. Греки не могли успокоиться, пока все не будет улажено; в этом состояло их отличие от остальных древних народов.
Например, вавилоняне и египтяне знали, что Меркурий и Венера всегда находятся на определенном расстоянии от Солнца. Они также знали, что другие планеты демонстрируют попятное движение. Однако все это их не беспокоило. С их точки зрения, планеты двигались так потому, что этого захотели боги, а людям не полагалось задавать вопросы относительно воли богов.
Однако греки были убеждены в том, что даже боги подчиняются законам природы. Нот почему они были уверены, что где-то должно иметься решение. Должен существовать строгий и логический способ объяснить странное движение планет.
Глава 3
ЗЕМЛЯ В ЦЕНТРЕ
СФЕРЫ НА СФЕРАХ
Первым греком, который попытался отладить небесные сферы так, чтобы движения планет поддавались объяснению без утери Землей положения в центре системы, стал Евдокс Книдский. Oн был учеником Платона, жил в одно время с Гераклидом Понтийским и Аристотелем и первым определил продолжительность года с точностью до часа.
Чтобы объяснить, что именно сделал Евдокс, представим себе сферу, которая должна была удерживать Марс. Когда сфера Марса вращается, то делает это вокруг некоей воображаемой оси. Эта ось выходит из противоположных сторон сферы на полюсах. (В соответствии с тем же принципом мы считаем, что земная ось выходит — разумеется, в воображении — на Северном и Южном полюсах Земли.)
Евдокс предположил, что эти полюса закреплены в кристаллическом материале еще одной сферы, которая охватывает первую. Эта наружная сфера также вращается, увлекая за собой внутреннюю. Поэтому движение Марса представляет собой соединение двух вращательных движений. Происходит вращение внутренней сферы, на которой закреплен Марс, и наружной сферы, на которой закреплены полюса внутренней сферы. Обе сферы двигаются совершенно равномерно по идеальным окружностям, так что небесная гармония не нарушается. Однако соединение этих двух движений создает впечатление, будто Марс движется неравномерно.
