Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна
Глава 4
СОЛНЦЕ БЕРЕТ ВЕРХ
ПЕРЕСТАНОВКА ЗЕМЛИ
Коперник отправился в Италию и жил гам десять лет. Первоначально он собирался изучать медицину и юриспруденцию; после возвращения в Польшу он на самом деле работал врачом. Однако в Италии он заинтересовался также математикой и астрономией и питал некоторые интересные идеи.
Хотя астрономам Птолемей надоел, никто не решался выступить против всех греков. Однако существовали и такие греки, которые были не согласны с Птолемеем! Например, некие ученики Пифагора (того самого, который открыл, что Геспер и Фосфор — это одна планета) считали, что Земля также составляет часть небесной сферы, совершающей вращение в небесах. Они полагали, что все сферы, включая и земную, вращаются вокруг таинственного и невидимого «центрального огня», а Солнце — лишь отражение этого огня.
Аристарх Самосский предположил, что все планеты, за исключением Луны, движутся вокруг Солнца, и Земля движется вместе с ними.
Коперник, видимо, знал о теории Аристарха, и она его заинтересовала. А что, если такую теорию разработать математически так же тщательно, как была разработана система Птолемея? Он решил сделать именно это и рассмотреть результаты.
Во-первых, если все планеты вращаются вокруг Солнца, тогда Меркурий и Венера должны находиться ближе к Солнцу, чем Земля. Это объяснило бы, почему они не могут отходить от Солнца дальше определенных расстояний.
Представьте себе, что вы наблюдаете за бейсбольным матчем издали и с высоты, с мест, которые расположены на самом краю стадиона. Чуть поворачивая голову направо и налево, вы можете видеть весь стадион. Для того чтобы наблюдать за игрой, вам никогда не придется поворачивать голову полностью. Точно так же наблюдатель с Земли видит всю орбиту Венеры и Меркурия, глядя в сторону Солнца. Обе эти планеты никогда не окажутся позади нас в полночном небе. Поскольку Меркурий ближе к Солнцу и дальше от нас, его «игровая площадка» будет уже, чем у Венеры, так что будет казаться, что он держится еще ближе к Солнцу, чем Венера.
С другой стороны, орбиты Марса, Юпитера и Сатурна будут от Солнца дальше, чем орбита Земли. Это означает, что эти планеты иногда будут оказываться у нас за спиной, если мы повернуты лицом к Солнцу. Когда это происходит, они будут видны наверху в полночном небе. Это похоже на то, как если бы мы наблюдали за бейсбольным матчем от второй базы. Нам не придется полностью поворачиваться для того, чтобы видеть подающего и принимающего (Меркурий и Венеру), но нам часто придется это делать, чтобы посмотреть на игроков в дальней части площадки (Марс, Юпитер и Сатурн).
Теперь посмотрим, что происходит с изменениями яркости планет. Если бы Солнце было центром планетной системы, тогда Земля и какая-нибудь другая планета, такая, как Марс, могли бы находиться но одну сторону от Солнца. Тогда они окажутся довольно близко друг к другу, и с Земли Марс будет казаться более ярким. Однако порой они будут на противоположных сторонах от Солнца, и тогда Марс окажется дальше и потускнеет.
Юпитер и Сатурн с самого начала будут дальше от Земли, и лишнее расстояние, появляющееся из-за того, что они окажутся по другую сторону от Солнца, будет вносить меньше изменений. По этой причине яркость Юпитера будет изменяться меньше, чем яркость Марса, а яркость Сатурна — еще меньше (и это на самом деле так).
А как тогда насчет попятного движения? Действительно, кажется, что чем ближе планета находится к Солнцу, тем быстрее она движется. Так, Меркурий движется по небу быстрее Венеры, а та — быстрее Марса, и так далее.
Поскольку Земля к Солнцу ближе, чем Марс (иначе Марс не мог бы появляться на полночном небе), значит, она должна двигаться быстрее. Когда обе планеты находятся по одну сторону от Солнца, быстро движущаяся Земля догоняет Марс, который движется медленнее, и тогда кажется, что он перемещается на фоне звезд в обратную сторону. Вы никогда не находились в скором поезде, который обгоняет электричку? Вы не замечали, что при этом кажется, будто электричка движется назад?
Если предположить, что Земля движется вокруг Солнца, то понятное движение Марса, Юпитера и Сатурна можно объяснить этим «обгоном».
Как только Коперник представил себе Землю, вращающуюся вокруг Солнца вместе с остальными планетами, стало странно полагать, что все звездное небо поворачивается вокруг Земли в течение двадцати четырех часов. Раз уж Земля все равно двигалась, гораздо проще было предположить, что она вращается вокруг своей оси, а звезды остаются неподвижными. Таким образом, Коперник принял идею Гераклида Понтийского, который выдвинул ее на 1800 с лишним лет раньше.
В Древней Греции также знали, что Северный полюс мира меняет свое положение, а Полярная звезда не всегда остается рядом с ним. Греки считали это еще одним осложнением движения сферы звезд. Однако Коперник решил, что поскольку Земля вращается вокруг своей оси, то подлинным объяснением будет небольшое покачивание этой оси, которая каждые 26 000 лет будет совершать полный поворот. Движение Северного полюса мира было простой иллюзией, которую создавало собственное движение Земли, такой же иллюзией, как ежедневный восход и закат небесных тел.
Имея все это в виду, Коперник обнаружил, что гелиоцентрическая (с Солнцем в центре) теория Вселенной объясняет целый ряд загадочиых фактов относительно планет, и делает это доступнее, чем геоцентрическая теория. Более того, математические формулы, которые приходилось использовать для оиисания движения планет в гелиоцентрической системе, были гораздо проще тех, которые применялись в старой системе Птолемея. Поскольку именно Коперник заставил мир принять гелиоцентрическую систему и разработал ее математическую основу, то в его честь она названа системой Коперника, хотя он не первым ее придумал.
КНИГА НА СМЕРТНОМ ОДРЕ
Однако Коперник все-таки не решился напечатать свои теории. Он приготовил их и виде рукописи, и к 1530 г. эта рукопись передавалась среди ученых Запада из рук в руки.
Это было время протестантской Реформации, и религиозные чувства были жаркими. О теории Коперника узнали, и он приобрел не только много последователей, но и много врагов. Многие иерархи католической церкви считали, что теория Коперника противоречит тому, чему учит религия. Более того, Мартин Лютер, возглавивший протестантское движение, назвал Коперника дураком, отвергающим Библию. Так что, наверное, осторожность Коперника была оправдана.
Однако в 1540 г. последователь Коперника, которого звали Георг Иоахим Ретик, опубликовал краткое изложение теории Коперника. Потом он убедил самого Коперника согласиться на публикацию его рукописи. Коперник решил отбросить осторожность и посвятил книгу папе Павлу III вместе со смелой атакой на тех людей, которые готовы использовать библейские цитаты для того, чтобы опровергать математические доказательства.
Однако у Ретика начались неприятности (возможно, из-за его приверженности теории Коперника), и ему пришлось оставить город. Он поручил публикацию книги Коперника своему другу, Андреасу Озиандеру, который был лютеранским пастором. Озиандер, помня о взглядах Лютера, хотел избежать впечатления, будто он опровергает Библию. Без согласия Коперника он вставил в книгу предисловие, в котором говорилось, что представленная в ней теория не предлагается как верная. Это — просто прием или уловка, которая делает математические расчеты положения планет более простыми. Он не подписал это предисловие, и в течение долгих лет люди думали, что его написал сам Коперник. Его использовали как аргумент против системы Коперника: астрономы-традиционалисты утверждали, будто Коперник не верил в свою собственную теорию.
К счастью, Коперник об этом не узнал. Первый экземпляр книги попал к нему 24 мая 1543 г., в самый день его смерти. Книгу положили в руки умирающего, который уже несколько дней бредил, так что он, возможно, даже не понял, что именно он держит в руках.
Однако книга продолжала жить и не погибла. Она называлась «De Revolutionibus Orbitum Caelestium». В те дни ученые книги всегда писались на латыни, которая была языком науки по всей Европе. По-русски это название звучало бы как «Относительно вращения небесных тел».
Эта книга вызвала сенсацию в Европе, и люди сразу же стали спорить о ней. В день выхода книги началась эпоха современной астрономии.
Сегодня нам покажется, что система Коперника настолько проще системы Птолемея, что она должна была бы сразу же победить. Однако этого не произошло. Для победы системе Коперника потребовалось почти сто лет, и на то было несколько веских причин.
