Текст
                    НОВОЕ
В ЖИЗНИ, НАУКЕ,
ТЕХНИКЕ
10/1973
СЕРИЯ
КОСМОНАВТИКА.АСТРОНОМЙЯ
НИКОЛАЙ
КОПЕРНИК


НИКОЛАЙ КОПЕРНИК ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ» Москва 1973 Scan: г2017; DjVu: Dmitry7
52(09) К 65 Николай Коперник К65 Сборник. М:, «Знание», 1973. (Новое в жизни, науке, технике. Серия «Космонавти- ка, астрономия», 10). 64. с. В 1973 г. весь мир торжественно отмечает 500-летний юбилей со дня рождения великого польского ученого Николаи Коперни- ка, совершившего революционный переворот в представлениях человечества о строении Вселенной. Авторы статей сборника — известные советские специалисты в области астрономии — рас- сказывают о жизни и научном подвиге Коперника и влиянии его учения на развитие естествознания, 2-6-1 52(09) Т. п. 1973 г. № 70 СОДЕРЖАНИЕ Николаи Коперник. Жизнь и творчество Д. Я. Мартынов 3 Коперник и планетная астрономия И. Н. Веселовский 38 Идеи Коперника и их значение для развития естествознания Г. М. Идлис 57 Редактор Р. Г. Базурин Обложка И. Е. Сайко Худож. редактор В. Конюхов Техн. редактор Т. Айдарханова Корректор А. Пузакова А 11786. Индекс заказа 34210. Сдано в набор 19.V1I-73 г. Подписано к печати 13.IX-73 г. Формат бумаги 84X108'/зг. Бумага типографская № 3. Бум. л. 1,0* Печ. л. 2,0. Усл.-печ. л. 3,36. Уч.-изд. л. 3,33. Тираж 118 680 экз. Издательство «Знание». 101835, Лтосква, Центр, проезд Серова, д. 3/4. Заказ 1361. Типография Всесоюзного общества «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4, Цена 10 коп. (g) Издательство «Знание», 1973 г.;
Николай Коперник. Жизнь и творчество Д. Я. МАРТЫНОВ, профессор ЭПОХА Мы отмечаем в 1973 г. 500-летие со дня рождения одного из величайших представителей рода человеческо- го, который первым распахнул двери в необъятные про- сторы Вселенной и установил место человека в ней. Николай Коперник, рожденный в польской семье, окончивший Краковский и несколько итальянских уни- верситетов, чьи идеи публикуются на латинском языке в Гданьске, Нюрнберге и Базеле, перед кем преклоняют- ся датчанин Тихо Браге, итальянец Галилей, немец Кеп- лер— Николай Коперник принадлежит всему человече- ству. Он один из тех избранных, память о ком пережи- вает столетия, живет через 500 лет после его рождения и не угаснет через тысячу лет. Ньютон на склоне лет как-то писал: «Если я видел дальше других, то потому только, что стоял на плечах гигантов...». Одним из этих гигантов был Коперник, сын своей эпохи, первый астроном нашего (времени. Говоря словами Энгельса, эта эпоха «была величай- шая из революций, какие до тех пор пережила Земля. И естествознание, развивавшееся в атмосфере этой ре- волюции, было насквозь революционным, шло рука об руку с пробуждающейся новой философией великих итальянцев, посылая своих мучеников на костры и в темницы... Это было время, нуждающееся в гигантах и породившее гигантов, гигантов учености, духа и харак- тера. Это было время, которое французы правильно на- звали Ренессансом, протестантская же Европа односто- ронне и ограниченно — Реформацией»1. 1 Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1948, стр. 154. 3
В рассматриваемую нами пору великие поэты италь- янского Возрождения — Данте, Петрарка, Боккаччо — уже давно сказали GBoe слово. Вскоре зазвучат стихи Ариосто и Тассо и брызжущая веселостью сатира Раб- ле. Уже достигло своих неповторимых высот изобрази- тельное искусство: старшим современником Коперника был Леонардо да Винчи, почти ровесниками или млад- шими современниками его были Микеланджело, Рафа- эль, Дюрер, Кранах, Тициан. На смену схоластики в учениях Николая Кузанского, Парацельса, Кардано при- ходила возрожденная натурфилософия. Гутенберг в Майнце уже изобрел и осуществил свой способ книгопечатания (1445—1454 гг. Библия, 1457 — Псалтырь), а 20-летний Коперник мог узнать об откры- тии Америки Колумбом, практически подтвердившим идею шарообразности Земли (бесспорно доказанную лишь в пору зрелости Коперника — в 1522 г., когда экс- педиция Магеллана реально обошла земной шар). Все сказанное происходило практически на глазах Коперника, потому что, начав образование в гуманисти- ческом Краковском университете, он проводит потом свои лучшие молодые годы (от 23 до 33 лет) в Италии, в самой гуще новых идей и ярких впечатлений. Там же, непрерывно общаясь с талантливыми людьми — товари- щами и учителями, он завоевывает себе авторитет и признание как глубокий и тонкий знаток астрономии, хотя он в ту пору не напечатал еще ни одной строчки. Эта его репутация не меркнет и после того, как он по- селится, вернувшись на родину, «в отдаленнейшем угол- ке Земли» (как говорил сам Коперник), у побережья Балтийского моря. Подлинный сын своей эпохи, он и здесь, в Вармии, не прекращает своего общения с учеными современни- ками либо путем переписки, либо при длительных поезд- ках в Краков, сохранявший и в XV в. свое значение крупного культурного центра. жизнь Но начнем по порядку. Николай Коперник, как принято считать, родился в г. Торуне 19 февраля 1473 г. В нашем современном ка- 4
лендаре этому соответствует 28 февраля. На самом деле год рождения его 1473-й недостоверен. Отцом будущего великого астронома был богатый краковский купец Коперник, тоже Николай, переселив- шийся в Торунь и там женившийся на Варваре Ватцен- роде, дочери именитого бюргера. От этого брака роди- лось две дочери и два сына. Николай был самым млад- шим. Мы ничего не знаем о детских и отроческих годах Николая Коперника, кроме гого, что он после ранней смерти отца оказался на интеллектуальном и матери- альном попечении Лукаша Ватценроде — своего дяди по матери. Лукаш Ватценроде был высокообразованным гума- нистом. Он учился в Краковском, Кельнском и Болон- ском университетах и стал доктором церковного права старейшего в Европе университета в Болонье. Когда Николаю Копернику было 6 лет, Лукаш стал канони- ком, а с 1489 — епископом Вармийской епархии, распо- ложенной у самого Балтийского моря в низовьях Вис- лы. Следуя примеру дяди, Николай Коперник поступил в 1491 г. в Краковский университет. Дядя хотел подго- товить племянника к политической карьере, но юный Николай именно здесь увлекся астрономией, и уже до конца дней своих. Впрочем, он не совсем обманул ожи- дания епископа Вармийского, так как в зрелые годы ак- тивно и успешно помогал ему в его обширной полити- ческой и административной деятельности. Краковский университет был в ту пору знаменит своим резко выраженным гуманистическим уклоном, направленным против средневековой схоластики. Сво- бодное, конечно, в известных пределах, и очень ожив- ленное общение между академическими, церковными и лросто просвещенными деятелями через университет и небольшие научные общества создавало высокий интел- лектуальный потенциал, который не мог не оказать влия- ния на талантливого юношу. Здесь примерно с 1410 г. существовала кафедра астрономии и математики. В ко- перниковские годы в Кракове преподавал астрономию Ян Шеллинг из Глогува (Иоанн Глогувский, 1445— 1507), известный как разносторонний ученый, коммента- тор Аристотеля, таблиц планетных движений и верный 5
продолжатель преподавания астрономии в духе антич- ной науки. Еще большую славу в преподавании астрономии Краковский университет приобрел благодаря деятельно- сти профессора Альберта Брудзевского (Войцех Бляр из Брудзева, 1445—1495), читавшего астрономию и ма- тематику с 1470 до 1490 г. В это время вышел в свет превосходный учебник выдающегося австрийского аст- ронома Г. Пурбаха (1423—1461) «Новые теории планет» (1472), содержавший свободное от вековых наслоений изложение геоцентрической теории строения мира как она была создана во II веке нашей эры античным аст- рономом Птолемеем. Комментируя это учение на сво- их лекциях, Брудзевский проявил немало самостоятель- ности, но не выходил за его пределы. Кроме того, он разделял учение парижского схоластика Ж. Буридана (1300—1358) о движении. Вопреки представлениям Ари- стотеля о том, что движение совершается под действием силы, непрерывно воздействующей на тело, Буридан утверждал, что для движения достаточно первоначаль- ного импульса. Это было предвосхищение закона инерции. И ученик Буридана епископ Николай Орезмский (1325—1382) сде- лал отсюда выводы о движении Земли, но, убоявшись господствующей доктрины, отказался от них. Уйдя с кафедры астрономии в 1490 г. на другую еще до поступления Коперника в Краковский университет, Брудзевский оставил учеников, которых и слушал Ко- перник, поэтому, если не прямо, то косвенно Коперник может считаться учеником Брудзевского. Именно здесь, в Кракове, были заложены у будущего астронома осно- вы точных астрономических и математических знаний, конечно, в духе старой геоцентрической теории. И здесь же Коперник приблизился к правильному пониманию природы движения. В последующие годы Коперник сде- лает из этого правильные выводы о движении Земли — то самое, на что не отважился Николай Орезмский! Не закончив обучения в Краковском университете, Коперник вернулся домой в 1494 г., может быть, по вы- зову дяди, ставшего к тому времени епископом. В ва- рийском капитуле имелась вакансия каноника, но Ко- перник на нее избран не был. В 1496 г. он отправляется для продолжения образо- 6
вания в Италию. Средства на это дает ему состоятель- ный Лукаш Ватценроде. Цель — получить степень докто- ра канонического права, — ту ученую степень, которая откроет молодому Копернику возможность для продви- жения вверх в церковной иерархии. Но не это увлекает Коперника. Хотя в университете в Болонье он записался студентом на юридический фа- культет, все его интересы были сосредоточены в обла- сти астрономии, математики, древних греческих авторов. В Болонском университете Коперник нашел выдающих- ся профессоров, имена которых в наши дни полузабы- ты, но главным фактором научного воспитания великого астронома был, вероятно, высокий научный потенциал в университетских городах тогдашней Италии. В 1497 г. Лукаш Ватценроде добивается места кано- ника для своего племянника (его избирают заочно). Значительно меняется материальное положение Копер- ника, так как доходы каноника вармийской епархии вы- соки. В 1498 г. к Николаю Копернику присоединяется его старший брат Андрей, тоже вармийский каноник. Мо- лодые братья, свободные от уз, налагаемых церковным саном, ведут образ жизни, свойственный молодым лю- дям, и канониковских бенефиций им иногда не хватает. Не закончив Болонский университет, оба брата уез- жают в 1500 г. в Рим, где Николай продолжает зани- маться астрономией — сохранились его наблюдения лун- ного затмения 1500 г. Здесь же он выступает с лек- циями по математике и астрономии перед довольно ши- рокой аудиторией студентов и ученых. Вероятно, это бы- ли пробные лекции или выступления на диспутах. Вес- ной 1501 г. братьям приходится по требованию вармий- ского капитула вернуться на родину, чтобы отчитаться в достигнутом. Удается еще раз уговорить капитул от- пустить их для окончательного завершения образования. Николай избирает себе Падуанский университет, чтобы изучать медицину, а Андрей вновь уезжает в Рим. И в Падуе Коперника интересуют прежде всего точные нау- ки, с неохотой занимается он юриспруденцией и с еще меньшей охотой — медициной. В Ферраре в 1503 г. он получает степень доктора канонического права — долг дяде, в Падуе он, выполняя обязательства, данные им капитулу, еще два года изучает медицину. Получил ли он медицинскую ученую степень — неизвестно, но точно 7
известно, что впоследствии он нередко и с любовью к делу врачевал больных. В самом начале 1506 г. он возвращается на родину, чтобы больше не покидать ее, и вступает фактически в капитул вармийских каноников, со всеми вытекающими отсюда обязанностями. Годы учения, годы странствий кончились. Каковы же были обязанности Коперника? Можно с уверенностью утверждать, чго для него исполнение цер- ковных требований и служб могло быть необязатель- ным. Можно далее утверждать, что сам Коперник их не исполнял и даже, по-видимому, не имел права испол- нять, так как не носил священнического сана. Чаще дру- гих на коноников возлагались различные администра- тивные, хозяйственные и политические поручения, неред- ко длительные и нелегкие. Местопребыванием вармийского капитула был город Фромборк с его великолепным собором, расположенным на берегу залива Фришгаф. Н. Коперник очень скоро покидает Фромборк. По вызову Кукаша Ватценроде он в 1507 г. переезжает в епископскую резиденцию в замок Лидзбарк, где и проводит последующие 5 лет в роли врача своего дяди вплоть до смерти последнего в 1512 г, В эти годы появляется первое печатное произведе- ние Коперника — совсем не астрономические «Нрав- ственные, сельские и любовные письма» Феофилакта Симокатты, византийского историка VII века. Коперник перевел их с греческого на латинский язык, доказав на деле, насколько хорошо он овладел греческим языком. Конечно, в научном отношении сентиментально-буколи- ческие письма Феофилакта интереса не представляли, но соответствовали гуманитарному образованию капиту- ла и епископа вармийского. Вероятно, именно по совету дяди он и опубликовал свои переводы в 1509 г. при по- сещении Кракова. Коперник приехал в Лидзбарк зрелым 33-летним че- ловеком. Он был всесторонне образован — гражданское и каноническое право, медицина, греческие и латинские авторы, математика и прежде всего астрономия. В ту пору так было возможно! Но, быть может, еще более важным было то, что в годы странствий он общался со множеством знающих талантливых людей, окунулся 8
в атмосферу подлинно научного обсуждения множества важнейших вопросов и как раз в ту пору, когда като- лическая церковь довольно благодушно смотрела на та- кие вольные рассуждения, не усматривая пока в них угрозы своему авторитету. В отдаленную Вармию Ко- перник принес с собой новые знания и дух Ренессанса. Он принес с собой скепсис в отношении космологических построений великого эллинистического астронома — Пто- лемея, но ни у кого из общавшихся с ним астрономов он не заимствовал ничего положительного, созидающего новую теорию — по крайней мере ни от кого из извест- ных нам. Казалось бы, что у своего дяди, в Лидзбар- ском замке, он располагал достаточным временем для научных размышлений. Но это было не совсем так! В те годы Пруссия была ареной больших раздоров между Польским королевством и Тевтонским орденом* Прошло столетие после того, как при Грюнвальде ли- товские, польские и русские полки наголову разбили ры- царей ордена. На Вармию и прилегающие к ней обла- сти Прибалтики суверенитет польского короля распро- странялся, но орденские руководители, опираясь на свои замки и отряды подвластных им рыцарей, не переста- вали разорять северные области Польши набегами и грабежами. Они все еще назывались «крестоносцами» и имели полную возможность плести свои интриги при папском дворе. Польскому королю — хотел он или не хотел — приходилось с ними считаться, а передовым представителем польской короны в Пруссии был не кто иной, как умный и властный епископ вармийский, Лу- каш Ватценроде. Коперник же был не только врачом, но и секретарем у своего дяди, сопровождая его везде и всюду. А Ватценроде с жаром защищал интересы Польши. Так, например, он выступал с таким предложением. Раз в Пруссии уже все обращены в христианство, Тевтон- скому ордену нечего больше там делать и потому нуж- но переселить орден в Подолию, где он будет, воюя с турками, обращать их в христианст- во. Когда это предложение не прошло, он задумал пре- образование Вармии в архиепископство. Тогда он под- чинил бы себе все епархии, в том числе и находящиеся во владениях ордена. Но и этот проект не осуществил- ся из-за несогласия папы, внявшего протестам ордена. 9
К концу жизни Ватценроде, а умер он на руках племян- ника в родном ему городе Торуне в 1512 г., отношения между Польшей и Тевтонским орденом нормализова- лись, но затем вновь обострились до открытых военных столкновений, осады городов, в частности Фромборка и Лидзбарка, и разорения местного населения, их сел и деревень. С осени 1516 до конца 1521 г. Коперник, находившийся в расцвете своей зрелости, несет разнооб- разные административные, дипломатические, хозяйст- венные и даже военные функции (руководит обороной Фромборка и Ольштына). К этому же времени отно- сится составленная им для сейма (в 1519) записка об улучшении монетного обращения в Пруссии и смежных с ней районах — «Соображения о чеканке монет». Хотя непосредственного эффекта эта записка не имела, но спустя семь лет в ухазе короля Сигизмунда, вводившем новую монетную систему, повторяются почти дословно мысли коперниковской записки. И в последующие годы Коперник еще и еще раз выступал на сеймах все по тому же вопросу монетного обращения, в котором он приобрел репутацию знатока. Но годы идут. В 1533 г. Копернику исполняется 60 лет, он еще выполняет отдельные административные и ревизорские поручения по Вармийской епархии. Все больше склоняется он к врачебным делам, в которых снискал себе широкую извесгность. Астрономические работы не отнимают больше у него много времени, они давно завершены, и Николаю Ко- пернику остается теперь подвести им итог, создать ле- бединую песню, если прибегнуть к поэтическому обра- зу, и реально заложить фундамент новой астрономии, если воспользоваться техническим выражением. ПРЕДШЕСТВЕННИКИ Что же сделал Коперник в астрономии? Сейчас это знают все образованные люди, начиная со школьного возраста, и, может быть, поэтому грандиозность содеян- ного Коперником теряется в прозе обыденных и привыч- ных знаний. В настоящей статье я хочу представить круг идей и доказательств коперниковской астрономии в свободном от заученных фраз и представлений виде. Звездное небо со всеми его красотами было доступ- 10
но для созерцания тысячи лет назад в той же мере, как и сегодня, а наши отдаленные предки пользовались этой возможностью гораздо больше, чем современные нам жители городов и сел, более того, они изучали его, по- тому что это было необходимо — для учета времени, для движения караванов, для мореплавания... Так мало-ло-> малу возникла древнейшая из наук — астрономия. В разных странах это произошло в разное время, при- близительно за 10 веков до нашей эры. Уже в ту пору хорошо знали, что небесный свод со всеми находящимися на нем звездами вращается как единое целое, что по нему, двигаясь с запада на во- сток (так называемое прямое движение), перемещается Луна, завершая свой оборот за один месяц. По нему же, уже более медленно, движется Солнце, из-за чего вид звездного неба медленно, с равным году периодом, меняется: одни созвездия исчезают в лучах дневного светила на западе,. а другие появляются на востоке пе- ред утренней зарей. Это значит, что Солнце движется среди звезд с запада на восток, т. е. тоже прямым дви- жением. Путь Солнца среди звезд совершается по боль- шому кругу небесной сферы, который получил грече- ское название «эклиптика». Наконец, среди звезд, как бы закрепленных на небо- своде неизменно и неподвижно, было отмечено присут- ствие звезд блуждающих, названных «планетами». Их было тогда известно пять — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. В отличие от Солнца и Луны, пере- мещение планет среди звезд не было простым — они дви- гались и прямым и попятным движением, описывая зиг- заги и петли. Но и в сложных их движениях замечалась периодичность. В середине первого тысячелетия до н. э. уже были накоплены многочисленные наблюдения положений пла- нет на небе (их угловых координат, отнесенных к эклип- тике), а еще раньше была определена продолжитель- ность таких важных для человечества циклов, как год, месяц, а также повторяемости явлений у планет. На- зревала пора дать всем этим чисто эмпирическим фак- там теоретическое объяснение. И греческая наука не преминула это сделать. С од- ной стороны, объяснение астрономическим явлениям пы- талась дать греческая натурфилософия, а с другой—ма- И
тематика. Уже в середине IV в. до н. э. Евдокс Кипя* ский, старший современник Аристотеля, моделировал Вселенную совокупностью равномерно вращающихся прозрачных сфер, имеющих общий центр — неподвиж- ную Землю. Каждая планета имела своих несколько сфер, имели их и Солнце и Луна. Дальше всех распо- лагалась сфера неподвижных звезд. Всего было 27 сфер. Аристотель воспользовался моделью Евдокса, но довел число сфер до 56. Картина мира Евдокса—Аристотеля просуществовала около 2 тысячелетий, главным образом из-за особого места, которое занимал Аристотель в схо- ластическом средневековье. Но эллинистическая эпоха успела создать конкурирующую систему — систему Пто- лемея, которая для своего времени (второй век н. э.) была полноценной научной теорией, способной предска- зывать явления. У Птолемея были выдающиеся предшественники: ма- тематик Аполлоний (III в. до н. э.) и астроном Гиппарх (II в. до н. э.). Первый для объяснения сложных пла- нетных движений ввел понятие «эпициклов». Эпицикл— круг, по которому движется планета, но центр эпицик- ла, в свою очередь, обращается вокруг Земли по кру- гу— деференту, Гиппарх существенно повысил точность астрономических наблюдений и, будучи превосходным теоретиком, нашел способ объяснить известную ему не- равномерность движения Солнца и открытые им нера- венства в движении Луны, помещая Землю несколько в стороне от центров соответствующих кругов, которые мы и сегодня, следуя Гиппарху, называем эксцентрика- ми. Для Солнца и Луны Гиппарх довел свою теорию до конца, а в отношении планет он ограничился серией искусных и точных наблюдений. Создать полную кар- тину мира выпало на долю Клавдия Птолемея два с половиной века спустя в знаменитом на века сочинении «Тринадцать книг математического построения», дошед- шем до нас под заглавием «Великое построение» или искаженном арабами названием «Альмагест» («Величай- шее...»). Главная часть этой книги посвящена изло- жению геоцентрической системы мира, в которой шаро- образная Земля занимает центральное положение, а во- круг нее по своим деферентам и эпициклам со смещен- ными, где надо, центрами движутся небесные тела в та- кой последовательности: Луна, Меркурий, Венера, Солн- J2
це, Марс, Юпитер, Сатурн. Это была чисто геометриче- ская теория, доведенная до высокой степени совершен- ства. Теперь стало возможным предсказание места на небе планет, Солнца и Луны на многие годы вперед. С точки зрения узкого эмпиризма это была великолеп- ная теория высокой прикладной ценности! Что Земля — шар, знал еще Пифагор, а Эратосфен — александриец — ее измерил. Но античная наука не ре- шалась признать Землю движущейся. Правда, отдель- ные высказывания на протяжении веков делались. Пи- фагореец Филолай в довольно запутанной теории припи- сывал Земле движение. Пифагорейцы Никетас и Эк- фант были убеждены, что Земля вращается вокруг оси, то же утверждал и Гераклит Понтийский. Но всего от- четливее идею движения Земли вокруг оси и вокруг Солнца высказал Аристарх Самосский, живший немно- го позже Аристотеля. Своей идеей он «лишал покоя бо- гов», за что и был изгнан из Афин, как безбожник. Ари- старх Самосский был едва ли не первым ученым, под- вергшимся преследованию со стороны духовных властей! Аристарх был провозвестником гелиоцентрической теории мира. Его идея двойного движения Земли (во- круг оси и вокруг Солнца) учеными не замалчивалась. Птолемей обсуждает в Альмагесте эту идею и не согла- шается с нею. Возражения против движения Земли, вы- двинутые Птолемеем, наивны, они не имеют под собой физической основы, физика была тогда в зародышевом состоянии и полна предрассудков. Однако одно сообра- жение — геометрическое — было вполне основательно: отсутствие заметного параллактического смещения у звезд. Действительно (см. рис. 1), если Земля движется вокруг Солнца, то ее расстояние до звезд должно ме- няться в течение года и мы должны наблюдать смещение близких звезд относительно более далеких или вообще смещение направления на ту или иную звезду. Звезды, ближайшие к Земле в данный момент, должны «рассту- паться», а более далекие — «смыкаться»; через полгода будет наоборот. Аристарх объяснял отсутствие таких смещений тем, что орбита Земли вокруг Солнца неизмеримо меньше размеров «сферы неподвижных звезд», но выразил это в математически неудачной форме. Как говорил Архимед 13
4s Звёзды f расступаются" - Параллактический круг^ rq/ ^A*~ описываемый звездой ' Ьк\\ на небосводе |S Близкая звезда 3 Орбита Земли Звёзды смыкаются" Рис. 1. К объяснению параллактических смещений звезд: наверху — кажущиеся смещения близкой звезды на небосводе, внизу— кажу- щиеся смещения звезд, если они все одинаково удалены. в своем «Псаммите» («Исчисление песчинок»), отноше- ние размеров земной орбиты к радиусу сферы непо- движных звезд Аристарх уподоблял отношению разме- ров центра сферы, т. е. точки, к поверхности сферы, что, конечно, неправильно и вызвало возражения Архимеда в его попытках определить размеры Вселенной для того, чтобы потом найти число помещающихся в ней песчи- нок. Архимед ограничивается этим и не обсуждает ге- лиоцентризм Аристарха как таковой, но сама идея ге- лиоцентризма, рожденная в древности как научная докт- рина, дошла до XVI века именно через Архимеда, хотя об Аристархе как стороннике двух движений Земли пи- сали и другие авторы древности — в частности Плутарх (46—126 г.) и скептик Секст Эмпирик (III в. н. э.). Латинский перевод «Псаммита» Архимеда был опуб- ликован лишь во втором издании трудов Архимеда (Ве- неция, 1558 г.) уже после смерти Коперника, но еще в 1501 г. в Падуе Коперник мог узнать из только что вы- 14
шедшей в свет книги Дж. Валли из Пьяченцы — энцик- лопедии почти всех наук — и об Аристархе, и о пифаго- рейце Филолае, и о Гераклите Понтийском (современ- нике Платона и Аристотеля), которые учили, что Земля движется. А параллактическое смещение звезд, как. правильно угадывал Аристарх, по своей малости и не могло быть обнаружено ни в античные зремена, ни в XVI веке. Его обнаружили лишь в середине XX века! В настоящее время небесная механика на основе за- кона всемирного тяготения Ньютона представляет дви- жение Земли, планет и Луны в виде тригонометрических рядов, которые математически выражают взаимодейст- вия Солнца с планетами и планет между собой. В рядах, изображающих движение Луны,—сотни членов для каж- дой координаты — долготы, широты, радиуса-вектора. Все это глубоко обосновано с точки зрения физики. То же самое (разумеется, с несравненно меньшим числом членов) делал Птолемей, без малейшего физиче- ского основания. С практической стороны результаты его можно было бы признать вполне удовлетворительными, если бы чисто эмпирические «разложения» Птолемея не опирались на мало точные наблюдения. Из-за этого вво- дились фальшивые члены или члены с неверными ко- эффициентами или с неправильными периодами (я поль- зуюсь современной терминологией), так что все «вели- кое построение» с течением времени приходилось пере- сматривать, иначе предсказывать положения на небе Солнца, Луны и планет или вести не расходящийся с при- родой календарь было просто невозможно. Уже послед- ние философы античности, неоплатоники Прокл и Симп- лиций, говорили, что «Великое построение» ничего не дает для истинного познания, а несколько столетий спу- стя великий арабский мыслитель Аверроес еще более определенно утверждал: «Астрономия Птолемея ничтож- на в отношении, существующего, но она удобна, чтобы вычислять то, что не существует». Правда, Аверроес был сторонником совершенно бесплодной в математическом отношении системы сфер Аристотеля. Таким образом, если внимательно рассмотреть выска- зывания философов и ученых о движении планет и во- обще о строении мира, начиная от пифагорейца Фило- лая и кончая натурфилософом Ренессанса Николаем 15
Кузанским, мы найдем немало верных догадок наряду с сомнениями в правильности построения Птолемея и даже прямого несогласия с ним. Но все это — догадки, лишенные прочного основа- ния, чахлые деревца без корней, или, выражаясь по-со- временному, флюктуации, едва превышающие шумы на- учного фона! И все же они свидетельствуют о проходя- щей через века неудовлетворенности существом Птоле- меевой системы. В середине XV в. два выдающихся не- мецких астронома, Пурбах и его ученик Региомонтан, сделали последнюю попытку пересмотреть геоцентриче- скую теорию Птолемея в свете новых наблюдений и ос- вободить ее от позднейших наслоений. И хотя составлен- ные Региомонганом «Эфемериды» неплохо предсказыва- ли положение на небе Солнца, Луны и планет на 1475— 1506 гг., ничего принципиально нового в астрономию ими внесено не было. «Ремонта» «Великого построения», пусть даже капитального, было недостаточно: все здание пришло в ветхость! С началом великих географических открытий, с пе- реходом от феодального средневековья к новому време- ни здание теории Птолемея потребовалось заменить но- вым. И это сделал Коперник. РОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ИДЕИ Мы видели уже, что к этому он был вполне подго- товлен. Однако всю жизнь он оставался одиночкой, наедине со своими идеями, в то время как вокруг продолжала господствовать все та же антично-средневековая астро- номическая традиция. Никто из тех, с кем сталкивался Коперник за годы своей творческой научной деятельности на родине и в Италии, не был ни автором новых идей, ни даже их сто- ронником. Как мы видели выше, преподавание астроно- мии в Кракове Брудзевским и Яном Шеллингом шло целиком в русле идей древних — о полной неподвижно- сти Земли. В Болонье Коперник находился в тесном контакте, скорее как товарищ, а не ученик, с Доменико Мариа да Новара (известным в своих кругах астроно- мом), много более старшим, работавшим в области прак- тической астрономии и, по-видимому, далеким от теоре- тических вопросов. Мог он еще встретиться в той же 16
Болонье или в Ферраре с Челио Кальканьини (1479— 1541), который двадцать лет спустя (около 1525 г.) на- писал небольшое сочинение «О том, что небо неподвиж- но, а Земля вращается, .или о вечном движении Земли», в котором говорил и о суточном вращении Земли, и о пе- риодически меняющемся наклоне ее оси. Но Кальканьи- ни написал свое сочинение после того, как побывал в Кракове в 1518 г., где мог встретиться или слышать о Копернике, и было это после того, как Коперник напи- сал свой «Малый Комментарий» (ом. ниже), а уви- дело оно свет после смерти автора и Коперника в 1544 г. В то же время появлялись «фундаментальные» про- изведения по астрономии, продолжавшие средневековую и античную традицию, вроде «Гомоцентрики» итальянца Фракасторо (1483—1553), с которым Коперник, конеч- но, встречался в Падуе и, наверное, обсуждал с ним трудности птолемеевой теории. А результатом этих об- суждений было появление тридцать лет спустя книги, где была сделана попытка (последняя в истории астро- номии) возродить сферы Евдокса и Калиппа. Теперь их число достигло 79! Конечно, «Гомоцентрика» ни в ма- лейшей степени не.могла соперничать с Альмагестом и его математически стройной теорией. По-видимому, после возвращения на родину в 1506 г. и особенно после смерти дяди между 1512 и 1516 гг., т. е. в течение десяти лет, свободных от административ- ных обязанностей, Коперник оформил свои идеи, рож- денные в годы странствий, до состояния законченной на- учной теории — гелиоцентрической системы мира. Об этом свидетельствуют, по крайней мере, три обстоятель- ства. В предисловии к составленному Коперником пере- воду «Писем» Симокатты помещены стихи Лаврентия Корвина, бывшего учителя Коперника по Краковскому университету. Стихи эти прославляют Лукаша Ватцен- роде и тут же характеризуют его племянника, как «му- жа ученого», который «исследует быстрый бег Луны и переменчивые движения созвездий и все небо с блуж- дающими планетами... и умеет, исходя из поразительных начал, доискиваться до скрытых причин вещей». В предисловии к своему капитальному труду, издан- ному в 1543 г., Коперник говорит, что его друг каноник, впоследствии епископ, Тидеман Гизе часто убеждал его 1361—2 17
предать гласности свои открытия, «чтобы я сочинение, скрываемое мною не только девять, но четырежды де- вять лет, наконец, издал в свет*. Наиболее достоверно другое свидетельство. Где-то около 1515 г. Коперник решил познакомить узкий круг ученых с основами разработанной им новой теории и со- ставил для этой цели короткое сочинение: «Николая Ко- перника о гипотезах небесных движений, им выдвину- тых, Малый Комментарий». Этот «Commentariobus» из- вестен нам в виде двух рукописных копий. Он не был напечатан, но, очевидно, был разослан ограниченному кругу. «Малый Комментарий» является своего рода за- явкой на предстоящее еще построение теории, которое будет снабжено математическими доказательствами, а пока в нем в форме шести аксиом сформулированы все основные положения гелиоцентрической теории мира. Им предшествует изложение классических теорий Евдокса, Калиппа, Птолемея, о которых Коперник отзывается с величайшим уважением. Для круга специалистов Коперник был в ту пору уже крупным авторитетом: его, скромного и провинци- ального каноника, приглашают в Рим для участия в ра- боте Латеранского собора в 1514 г., где должна была, обсуждаться реформа календаря. Но Коперник не по- ехал Гуда и не высказал никаких предложений к ре- форме, потому что считал, что фундаментальная для по- строения календаря величина — продолжительность тро- пического года — известна недостаточно хорошо. Делая заявку на новую теорию в очень скромной форме, Коперник, несмотря на обширные и ответствен- ные обязанности по Вармийской епархии, продолжает свои астрономические занятия. Прежде всего для эмпи- рического обоснования своей новой теории он ведет аст- рономические наблюдения Солнца, звезд и планет, кото- рые ему необходимы, чтобы перекинуть мост между аст- рономическими явлениями XVI века и эпохи Птолемея. Его наблюдательные средства очень скромны — само- дельный инструмент \ устанавливаемый либо у окна, ли- 1 Инструмент, изготовленный самим Коперником, так называе- мый «птолемеева линейка», или «трикветрум», спустя 70 лет попал в руки великого наблюдателя Тихо Браге, который принял копер- никовский деревянныц треугольник как драгоценность и сочинил восторженную оду в честь его создателя. 18
бо на крепостной стене рядом с той башней, коперни- ковской башней, где жил наш астроном. В 1524 г. по запросу краковского каноника Б. Вапов- ского Коперник в сочинении, явно предназначенном для печати, пишет так называемое «Послание против Вер- нера», где сурово и с большой обстоятельностью кри- тикует неправильные выводы нюрнбергского ученого И. Вернера (1468—1528) о движении «сферы неподвиж- ных звезд» — явлении, которое мы сейчас именуем пре- цессией, или предварением. В своем сочинении «О дви- жении восьмой сферы» (1522 гг.) Вернер приписывает этой сфере разнообразные тонкие движения, подвергая сомнению и неосновательно исправляя древние наблю- дения в угоду своим теоретическим представлениям. Наоборот. Коперник относится к наблюдениям своих предшественников с доверием и уважением, особенно к наблюдениям Птолемея. Пиетет Коперника по отношению к автору «Альмаге- ста» нетрудно понять: без Птолемея и его трактата Ко- пернику пришлось бы создавать всю планетную теорию сначала. Какие закономерности, заключенные в геоцент- рическую теорию мира, порождали возможность иного истолкования явлений? Главной из таких закономерностей было неизменное присутствие движения Солнца в движениях всех планет. Во-первых, период обращения вокруг Земли центров эпициклов Венеры и Меркурия по своим деферентам. В то же время у так называемых верхних планет — Марса, Юпитера и Сатурна — движение по своим эпи- циклам совершается с тем же периодом (который назы- вается синодическим периодом), что и повторения про- тивостояний планеты с Солнцем, т. е. таких положений, когда Солнце, планета и Земля находятся на одной пря- мой. При этом плоскость эпицикла планеты параллель- на плоскости того круга, по которому движется Солн- це— плоскости эклиптики. Более того, радиусы-векторы к этим трем планетам, проведенные из эпициклов, всегда параллельны друг другу и радиусу-вектору Солнца, про- веденному от Земли. Это — закономерность, которая требует объяснения. Нельзя объяснить только случай- ностью, что Марс, Юпитер и Сатурн оказываются всего ближе к Земле именно тогда, когда они находятся в противостоянии с Солнцем. Наконец, как понять тот 19
факт, что попятные движения наблюдаются только у планет и никогда — у Луны и Солнца? Таков перечень вопросов, которые, конечно, возни- кали у Коперника при его размышлениях о системе ми- ра и на которые он еще до 1515 г. нашел ответ, сформу- лированный им в «Малом Комментарии» в виде шестой аксиомы. Спустя почти 30 лет в посвящении своей книги папе Павлу III он выразил найденное решенние такими словами: «Допустив те движения, которые придаются Земле в этом сочинении, я после долгих и многократных иссле- дований пришел, наконец, к заключению, что если отне- сти движения прочих блуждающих светил к кругу, по коему движется Земля, и на этом основании вычислять движения каждого светила, то не только представляе- мые ими явления будут вытекать как следствия, но что самые светила и пути оных по последовательности или величине своей и само небо явятся в такой между собой связи, что нигде, ни в одной части нельзя чего-либо из- менить, не запутывая остальных частей и всего целого». Слабое место всех предшествовавших теорий — во- прос о суточном вращении небесного свода, в которое вовлечены все небесные светила, у Коперника решался самым простым естественным образом — как отражение суточного вращения Земли. Теперь не нужно было при- думывать способы передавать дополнительное суточное вращение ко всем другим планетным движениям. Ко- пернику пришлось особенно обстоятельно отстаивать эту идею, против закрепленных вековой традицией на- падок Птолемея и Аристотеля и их последователей, поль- зуясь для этого разнообразными аргументами, преиму- щественно логическими. Но упрекать Коперника за это не следует, потому что необходимые понятия и принци- пы механики ждали еще своего открытия Галилеем и Ньютоном. Однако Коперник уже понимал относитель- ность движения и, как мы видели выше, через Брудзев- ского владел правильным представлением о том, что для движения не нужна постоянная «подталкивающая» сила, как это думали последователи Аристотеля. Если для последних, как и для других современников и пред- шественников Коперника, планеты вместе с Солнцем и Луной и звездами представлялись объектами небесными, то Земля была вполне материальной. Можно было не 20
задумываться над причинами движения планет (в конце концов двигать планеты могли ангелы...), но движение Земли требовало в их представлении движителя, а его не было. Для Коперника же с его буридановским пони- манием инерции, сколь смутным оно ни было, такой движитель не был нужен! Существенно важна была новая идея Коперника — параллельного перемещения оси вращения Земли в те- чение года, так как она правильно объясняла времена года и климатические пояса. Правда, Коперник услож- нял объяснение из-за незнания законов механики. Для успеха своей аргументации Копернику очень нужно было возродить упоминавшееся выше утвержде- ние, что расстояние от Солнца до Земли совершенно ничтожно сравнительно с радиусом сферы неподвижных звезд. Этот аргумент, как мы помним, выдвигался еще Аристархом Самосским, но Архимед формально отводил его из-за неудачной в математическом отношении фор- мулировки. А между тем именно он делал понятным от- сутствие заметного параллакса у звезд. Действительно, мы хорошо знаем, что когда мы двигаемся, близкие пред- меты сильно смещаются относительно далеких, а более далекие — мало и тем меньше, чем они дальше; это и есть параллактическое смещение. Глядя из окна движу- щегося поезда, мы наблюдаем как бы вращенге всей местности вокруг далекой точки на горизонте так, что самые близкие к поезду предметы проносятся мимо с большой скоростью, а далекие кажутся неподзижными. Однако неподвижность для невооруженного глаза не означает неподвижности, если рассматривать явление в бинокль или в телескоп. Но звезды так далеки от нас, что даже движение Земли вокруг Солнца не отражается во взаимном расположении звезд, если их наблюдать не- вооруженным глазом или несовершенными угломерными инструментами античности и средневековья и даже бо- лее позднего времени, когда звезды наблюдались с ин- струментами все более точными, а затем и с телескопа- ми. (А то, что параллаксы звезд упорно не поддавались обнаружению, не переставало тревожить астрономов еще три столетия). Итак, Коперник низвел Землю до роли рядовой пла- неты, поместил Солнце в центре системы и создал ге- лиоцентрическую систему мира, ведущую к перевороту 21
в мировоззрении ученых и философов. Но не будем обольщать себя мыслью, что этот переворот прошел лег- ко. Потребовалось не менее столетия; прежде чем гелио- центрическая система мира получила широкое (но не всеобщее) признание, потому что ей пришлось проби- раться через чащу школьных «истин», ложных предрас- судков и представлений, которые нужно было преодоле- вать и логическим путем, и противопоставлением новых фактов и идей. Инертность духовная и в науке тоже нередко бывает очень большой. Мы говорили до сих пор о Малом Комментарии, ко- торый содержал в себе фрагменты новой теории. Эго был пристрелочный выстрел. Но доказательства, те са- мые доказательства, которых недоставало всем предше- ственникам Коперника, он накопил значительно позже — примерно к 1532 г. в своем великом произведении «De Revolutionibus orbjum coelestium», увидевшем свет лишь еще через десяток лет1. Не дробью мелких идей и мыс- лей, разлетавшихся вокруг цели, а единственным могу- чим выстрелом внес в науку Коперник все богатство сво- иа новых идей и построений. ИДЕЯ СОЗРЕЛА И ВЫШЛА НА СВОБОДУ История этого произведения такова. Как мы видели выше, после 1515 г. вармийский ка- питул поручает Копернику одно за другим целый ряд административных и политических поручений, вплоть до исполнения обязанностей епископа включительно. Тем- пы научной работы, естественно, снизились. Но теперь, когда идеи сформулированы и теоретически доказаны, остается их изложить последовательно, со всеми эмпи- рическими доказательствами. Эта задача—тоже не про- стая—занимает у Коперника еще 16 лет. Коперник, при- 1 Из двух сохранившихся до нас экземпляров рукописи книги Коперника один, обнаруженный в конце прошлого столетия в част- ной библиотеке в Праге (и переданный недавно польскому народу), написан рано и носит в себе многочисленные следы позднейших дополнений и переделок. В нем содержатся наблюдения Коперника, сделанные им в 1592 г., но не содержится определение апогея Ве- неры, сделанное Коперником в 1,532 г. и внесенное им на поля дру- гой ему принадлежавшей книги. Эй
ближается к шестидесятилетнему возрасту, книга напи- сана, но нужно ли и можно ли ее печатать, тем более в эпоху религиозных смут, начавшихся выступлением в 1517 г. Лютера против индульгенций и открытым разры- вом его с Римом и со всей католической традицией в 1520 г.? Каноник Коперник тоже видит некоторые недо- статки в обрядности католицизма и в образе жизни представителей церкви, но вместе с вармийской епар- хией он остается верен ей. Наоборот, новый гроссмей- стер Тевтонского ордена Альбрехт в 1525 г. переходит со всем орденом в лютеранство и объявляет свои владе- ния светским герцогством Пруссией. В то же время ко- ролевство Польское остается верным католицизму, а но- вый епископ вармийский Дантишек занимает позицию воинствующего католицизма. По этим ли или по другим причинам, но деятели Реформации — Лютер и даже мягкий «учитель Герма- нии» Меланхтон отзываются о новом учении Коперника резко отрицательно и даже грубо. Лютер обзывает Ко- перника дураком, а Меланхтон считает учение Коперни- ка вредным и опасным. Аргумент один и тот же: проти- воречие Священному .писанию. В противоположность этому католицизм относился к учению Коперника с благожелательным интересом. Уче- ный секретарь папы Климента VII читает папе и другим князьям церкви в 1533 г. лекцию о новой системе мира. И при новом папе — Павле III — внимание к новому уче- нию не гаснет. Кардинал Николай Шенберг, глава До- миниканского ордена, в 1536 г. пишет Копернику очень лестное письмо, в котором просит его не скрывать свои «вычисления о Вселенной вместе с таблицами и всем, к ней относящимся». Как мы видели раньше, менее замет- ный епископ Хелминский Тидеман Гизе, ближайший друг Коперника, много лет просит о том же. Но Коперник колеблется. Он видит неустойчивую об- становку религиозных войн и политических перемен. Он пересматривает рукопись своего коронного произведения и вычеркивает оттуда упоминание об Аристархе Самос- ском, прослывшем безбожником, и опять не решается. А ведь ему уже больше шестидесяти пяти лет. Он одинок в своем Фромборке, его брат Андрей давно скончался, его друг Гизе далеко в Хелмно, его притесняет новый епископ Дантишек. Он уже не несет административных 23
обязанностей по капитулу, он только лечит. Труд всей его жизни написан, но лежит без движения. И вот светлый луч осветил его одинокую старость. Наслышанный о новом учении, может быть, познако- мившись с «Малым Комментарием», без предупрежде- ния во Фромборк в 1539 г. приезжает из научного цент- ра «лютеранский ереси» молодой (25-летний) профессор Виттенбергского университета Георг Иоахим Ретик. Он хочег узнать из первоисточника новую теорию устройст- ва Вселенной. Ретик преисполнен любознательности, и его свежий ум готов к восприятию всего нового. Копер- ник принимает его с радостью, и, по-видимому, между ними устанавливается настолько тесный контакт, 4TQ Ре- тик далее называет его не иначе как «господин учитель, наставник» (Dominus Doctor, Praeceptor). Ретик прово- дит в Фромборке 2 года. По-видимому, в первый год он полностью овладевает учением Коперника по его гото- вому сочинению и с помощью Гизе издает уже в 1540 г, в Гданске небольшое сочинение под заглавием «О кни- гах обращения Николая Коперника первое повествова- ние...». Написанное в форме письма к нюрнбергскому астроному И. Шонеру, это произведение стало первым напечатанным систематическим изложением гелиоцент- рической системы мира. Написанное молодым человеком, благоговейно проникшимся идеями своего учителя, оно откровенно и увлеченно пропагандировало новое учение. Оно имело большой успех и было переиздано спустя год с указанием имени автора на заглавном листе (первое издание полуанонимно). Роль «Первого повествования» в распространении идей Коперника трудно преувеличить. Не всякий в состоянии прочитать оригинальное произве- дение Коперника, и далеко не всякому это нужно. Но талантливое изложение «Первого повествования» было доступно многим и нашло своего читателя на много де- сятилетий. Пребывание Ретика во Фромборке имело еще одно последствие. По рукописи Коперника Ретик полностью подготовил к печати две главы произведения Коперни- ка— математические главы, относящиеся к плоской и сферической тригонометрии с приложением многих таб- лиц. Он увез их в 1541 г. и издал в Нюрнберге в 1542 г. Успех «Первого повествования», энтузиазм его авто- ра, горячие убеждения его опубликовать свой трактат 24
заставили престарелого каноника еще раз заколебаться. Коперник приближался к своему семидесятилетию. И он дает согласие на опубликование только таблиц, состав- ленных им на основании своей теории для предвычисле- ния положений небесных светил на небесной сфере. Эту полумеру он оправдывал таким соображением: «Рядовой астроном воспользуется вычислениями; а тот, на кого милостиво взглянул Юлитер, сам найдет и выведет но- вые причины по многим таблицам». Но Ретик и Гизе решительно запротестовали, и Ко- перник, наконец, сдался. Он написал предисловие, по- священное папе Павлу III, ,в котором, предвосхищая возможные упреки в отсутствии почтения к библейской и аристотелевской космологии, отстаивал свои идеи с большой убедительностью и смелостью. Он передал уже после отъезда Ретика всю рукопись Гизе, тот переслал ее Ретику в Нюрнберг, и там она пошла в печать в 1542 г. Уже зимой 1542 г. Коперник тяжело заболел, а 24 мая (3 июня) 1543 г. скончался. Первый биограф Колерника Гассенди утверждает, что за несколько часов до смерти Копернику принесли отпечатанную его книгу, но осознал ли он это событие или нет — неизвестно. Книга эта называлась «De Revolutionibus orbium coelestium. Libri VI» и на заглавном листе по обычаю того времени помещалась краткая аннотация несколь- ко рекламного характера. Автором был назван «Нико- лай Коперник Торуньский». Заглавие книги перевести с латинского довольно трудно. Буквальный перевод был бы «Об обращениях небесных сфер», но эти «небесные сферы» как раз противоречат и смыслу и духу книги Коперника. Сам Коперник в первой своей (пражской) рукописи слова «orbium coelestium» зачекнул, и Ретик в «Первом повествовании» их избегает. В тексте же Ко- перник употребляет слово orbis и как сферу, и как круг» или орбиту. Не следует забывать, что Коперник не осво- бодился от древней традиции рассматривать движения небесных тел как сочетание круговых движений и, мо- жет быть, он не хотел порывать с этой традицией. С дру- гой стороны, в посвящении своей книги Павлу III Ко- перник называет ее «De Revolutionibus spherae mundi», т. е. «Об обращениях мировых сфер». Наконец перевод слова Revolutio как «вращение», а не «обращение» более точен. Немудрено, что пои таких трудностях перевода, ?5
усугубляемых гем, что смысл некоторых слов мог изме- ниться за четыре столетия, мы не имеем установившего- ся перевода названия бессмертного произведения Ко- перника. Полный русский перевод его, выполненный проф. И. Н. Веселовским, озаглавлен так: «О вращениях небесных сфер». Каково было отношение к заглавию трактата Ко- перника со стороны его душеприказчиков Гизе и Ретика, мы не знаем. Быть может, они не высказались на этот счет потому, что в изданной книге Коперника обнару- жился очень их обеспокоившая фальшивка — анонимное предисловие, не только не принадлежавшее перу Копер- ника, но и я<вн*о противоречившее всем его идеологиче- ским установкам и, в частности, посвящению Павлу III; Ретик, уезжая из Нюрнберга в Лейпциг, перепоручил следить за печатанием «De Revolutionibus» лютеранско- му богослову Осиандеру. Как установил спустя несколь- ко десятилетий Кеплер, именно Осиандер был автором этого искажающего предисловия. Еще при жизни Копер- ника Осиандер в письмах убеждал Коперника не на- стаивать на физической стороне гелиоцентрической тео- рии, а рассматривать ее лишь как удобное средство для описания небесных явлений. Коперник с ним не согла- сился и, может быть, поэтому написал свое смелое по- священие римскому папе. Но Осиандер, в свою оче- редь, по-видимому, зная о состоянии здоровья Коперни- ка, осмелился предпослать этому посвящению свое пре- дисловие под заглавием «Читателю о гипотезах этого со- чинения», где убеждал читателя в том, что коперников- ская трактовка совсем не затрагивает существа дела: «Гипотезы его могут быть и несправедливыми, могут быть даже невероятными; достаточно если они приводят нас к вычислениям, удовлетворяющим нашим наблюде- ниям»— и1 все в таком духе. Гизе возмущен. Но исправить что-либо уже поздно. Книга вышла в свет. К сожалению, она выходила в том же виде в последующих изданиях 1566, 1617 гг. и предисловие к ней вводило читателя в заблуждение, так как казалось, что автор этого предисловия — сам Ко- перник. Лишь в 1609 г. Кеплер реабилитировал Копер- ника. Для знающего читателя рааъяснение Кеплера не могло быть неожиданным. Мы уже цитировали одно ме- сто из коперниковского посвящения Павлу III, где он 26
говорит, как вся планетная теория становится на свое место, если допустить, что Земля движется. Нескольки- ми строками далее он с еще большей определенностью говорит, что его теория — не для одних практических нужд, что она — истинна. Вот это место: «Итак, обнару- живается, что в процессе доказательства, которое назы- вается методом, они (предшественники Коперника) или пропустили что-нибудь необходимое, или допустили что- то чуждое и никак не относящееся к делу. Этого не могло бы случиться, если бы они следовали истинным началам...». И не менее показательно, что в заглавии «Малого комментария» Коперник говорит еще о «ги- потезах о небесных движениях», а в трактате «Об обра« щениях...» — речь идет не о гипотезах, а об истине и только истине! Было ли предисловие Осиандера злонамеренным? Быть может — нет. Сам Осиандер — лютеранский бого- слов, книга печаталась в лютеранском городе, а как от- несся к Копернику Лютер, мы уже слышали. Может быть, Осиандер проявил себя как редактор-дипломат и поступил так из боязни, «как бы чего не вышло». Во вся- ком случае в течение первых 75 лет из публикации труда Коперника действительно «ничего плохого не вышло», но в жизни Галилея она сыграла роковую роль. ТРАКТАТ «ОБ ОБРАЩЕНИЯХ...» Здесь не время и не место для подробного рассмот- рения содержания книги Коперника — трактата, насы- щенного математикой и вычислениями. Нам придется ограничиться пересказом его основных идей. То неизменное присутствие Солнца в планетных дви- жениях, о котором было сказано выше, конечно, должно было заставить задуматься о его «руководящей роли» в планетной системе, и Коперник, владеющий понятием относительности движений, решал для себя этот вопрос положительно, но для других нужно было дать дока- зательства. Если в первой из шести книг трактата «Об обращениях...» приводятся все логические и физические аргументы в пользу движения Земли, та в пятой книге он дает полное развитие гелиоцентрической теории пла- нетных движений со всеми математическими и численны- ми доказательствами, показывая, что новые поииципы 27
приводят в одних случаях к столь же точному описа- нию движения планет, как и в «Альмагесте», а в других даже точнее. Таким образом, новое миропонимание ока- зывалось вполне правомерным и в теоретическом и в прикладном отношениях, оно переставало быть гипо- тезой. Все годичные периодичности в движении планет Ко- перник отнес к движению Земли, а остальные — к соб- ственному движению планет. Период обращения пла- неты вокруг Солнца Si вытекал из сопоставления сино- дического периода Sy с годичным периодом об- ращения Земли Е. Это сопоставление мы запи- сываем в наши дни в виде формулы slT + 'sj в"2Г» K0" торой пользовался еще Птолемей, но в другом виде: ес- ли в течение п лет происходит 5 возвращений планеты в одно и то же место неба и / синодических оборотов, то должно быть l+s=n. Эта последняя формула должна была бы удовлетво- ряться из наблюдений тождественно, если бы все три числа, I, s и п были целыми, но это означало бы их соизмеримость, которая осуществляется лишь прибли- женно. И Птолемей, и Коперник, беря из наблюдений це- лое число пи/, находили, что до целого числа s звезд- ных оборотов планета не доходила (или переходила) та- кую-то дугу, которая и служила для точных расчетов. Таким образом, Коперник получил точные значения периодов обращения планет. Они мало отличались от тех, что были приведены в «Альмагесте». Но далее Ко- перник задается вопросом о расстояниях планет от Солнца — тем, что совсем не интересовало Птолемея. А между тем в птолемеевой теории они в неявной фор- ме уже содержались. Те самые попятные движения, которые отсутствуют у Луны и Солнца, у планет являются отражением дви- жения Земли. Это их параллактическое движение. Дли- на пути попятного движения определяла радиус эпицик- ла, описываемого планетой по Альмагесту. Наибольший эпицикл был у Марса, у Юпитера он был меньше и еще меньше у Сатурна. Значат^ орбита Марса всего бли- же к земной, а у Сатурна — самая далекая. У «нижних» планет — Меркурия и Венеры— радиусы деферентов указывали на их расстояния от Солнца. Если не ссы- 28
латься на остроумные, но сложные геометрические по- строения Альмагеста, то сказанное можно иллюстриро- вать таким рассуждением: наибольшее угловое расстоя- ние Венеры от Солнца равно 46°. Это происходит от того, что с Земли орбита Венеры видна под углом 2X46°, а радиус ее, выраженный в долях радиуса земной орбиты, есть sin46°=0,72. Коперник с помощью новых наблюде- ний переопределил необходимые геометрические харак- теристики планетных орбит и нашел (в прекрасном сов- падении с величинами Птолемея) следующие значения для средних расстояний планет от Солнца (в единицах расстояния от Солнца Земли). Сатурн Юпитер Марс Венера Меркурий 9,184 5,2,17 1,520 0,720 0,376 в то время как истинные расстояния таковы: 9,139 5,203 1,524 0,723 0,387 Таким образом, Коперник дал подлинную модель Солнечной системы с расстояниями и периодами обра- щений. В то же время Коперник в однрм отношении оказался позади своего отдаленного во времени пред- шественника. Птолемей при построении своих планет- ных теорий прибегал к сложным кинематическим схе- мам, в результате чего оказывалось, что планета дви- галась по своей траектории не сбвсем равномерно. Ему было необходимо возможно ближе подойти к истинному движению планет, которое, как мы знаем теперь, про- исходит неравномерно по эллипсу. Коперник же ока- зался верным последователем идеи полной равномерно- сти круговых планетных движений, «как того требует правило абсолютного движения», — пишет он. И он при- думывает свою кинематическую схему, пожалуй, более сложную, чем у Птолемея, но зато обеспечивающую рав- номерное движение по всем кругам, которые приходи- лось вводить, чтобы наилучшим образом описать дви- жение планеты. При этом Коперник заметил, что в ко- нечном счете из комбинации всех круговращений плане- та движется по кругу лишь приблизительно — обстоя- тельство, которое 65 лет спустя послужило основанием для Кеплера искать и найти истинную формулу планет- ных орбит. 29
То обстоятельство, что и в «Альмагесте», и в тракта- те Коперника пути планет удовлетворительно описыва- лись сочетанием различных круговых движений, вытека- ло из малой вытянутости планетных орбит, в том числе и орбиты Земли — то, что мы теперь называем эксцент- риситетами планетных эллипсов. Будь эти эксцентри- ситеты велики, ни Птолемей, ни Коперник не построили бы своих теорий на основе круговых движений. Книга вторая трактата Коперника содержит в себе элементы сферической астрономии и заканчивается звездным каталогом, содержащим координаты 1025 звезд и повторяющим в слегка измененном виде каталог «Альмагеста». Книга III содержит теорию движения Солнца, т. е. в конечном счете Земли, а книга IV —теорию Луны. В этой книге с особенным блеском проявился математи- ческий талант Коперника, вызвавший восхищение его последователей и противников. Здесь не затрагиваются спорные вопросы — Луна движется вокруг Земли у Ко- перника так же, как и у Птолемея,— но кинематическая схема, хотя и более сложная, дает более точное описа- ние движения Луны по небосводу, а кроме того выво- дятся расстояния Луны от Земли несравненно более близкие к действительности, нежели в «Альмагесте». Не все в построениях Коперника выдержало провер- ку временем. Так, он дал впервые со времен Гиппарха лочти правильное объяснение явлению предварения (пре- цессии) равноденствий — не сфера неподвижных звезд имеет, кроме суточного, еще и медленное вращение, а ось вращения Земли имеет медленное вращение относи- тельно сферы неподвижных звезд. Действительно, признав, что Земля обладает суточ- ным вращением, а никакой сферы неподвижных звезд не существует — наоборот, звезды очень-очень далеки, Коперник должен был дать объяснение прецессии, исхо- дящее только из движения Земли относительно окру- жающей ее огромной Вселенной. Из того, что небесный экватор не совпадает с эк- липтикой, следовало, что ось вращения Земли не пер- лендикулярна к плоскости земной орбиты; с другой сто- роны, неизменное положение среди неподвижных звезд полюса мира, т. е. той точки неба, в которой земная ось встречается с небосводом, говорит о том, чго вокруг 30
Солнца Земля движется, сохраняя неизменной в прост- ранстве ориентировку оси своей. Иными словами, зем- ная ось перемещается параллельно самой себе. Это — фундаментальный вывод, так как он объясняет смену времен года и климатические пояса на Земле, и мы узнаем это на уроках географии в самом начале своих школьных лет. Для нас параллельное перемещение оси вращения любого тела есть естественное следствие одного из фун- даментальных законов механики, установленного много позже Коперника, а Коперник этого не знал и ему, на- оборот, казалось невозможным, чтобы земная ось пере- мещалась параллельно самой себе, она должна была вращаться относительно окружающего мира, но так как это противоречит наблюдениям, то должно существовать противоположное вращение, поддерживающее направле- ние оси неизменным. Только неизменность слегка нару- шается. Противоположное вращение компенсирует пря- мое неполностью, в результате точка весеннего равно- денствия— пересечения экватора с эклиптикой медленно перемещается навстречу видимому движению Солнца. Это и есть прецессия. Она очень невелика. Птолемей считал ее равной одному градусу в столетие. Впоследст- вии арабские астрономы дали большее значение—Г в 70 лет. Это дало повод многим, в том числе и Копер- нику, считать, что прецессионное движение меняется со временем. Поэтому он придал компенсирующему движе- нию земной оси сложный характер — как результат сло- жения двух конических движений (кроме годичного, ко- нечно)— с периодами в 3474 и 1717 лег. Эта модель не удержалась в науке. На самом деле прецессионное движение, хорошо всем известное из движения волчка, когда его ось, колеблясь, описывает конус, в случае Земли есть простое следствие сплюснутости Земли у полюсов. Если бы Земля была точным шаром, прецессии ее не существовало бы. Все это было показано Ньютоном полтора столетия спустя после выхода в свет трактата Коперника. Полный пери- од прецессионного движения земной оси составляет око- ло 26000 лет. Как теория прецессии, так и усложненная теория дви- жения Солнца составляют содержание мало удачной книги III трактата «Об обращениях». Книга VI также 31
не оказала влияния на развитие астрономии — в ней из- лагается теория видимого движения планет по широте, т. е. их перемещения поперек эклиптики. Геометрические построения Коперника отличаются от построений «Альмагеста», но в целом теория развивается в том же духе и не соответствует современным представлениям. Мы не повторяем сейчас сделанный выше упрек пла- нетной теории Коперника, что она основывалась на ари- стотелевском принципе совершенства небесных явле- ний— на принципе равномерных круговых движений. В том виде, в каком эта теория вышла из-под пера Ко- перника, она могла быть развита в правильном направ- лении, что и не замедлило произойти в трудах Кеплера. В этой связи нелишним будет отметить одну непо- следовательность гелиоцентрической теории Кеплера. Провозглашая в первой глазе, что Солнце находится в центре мира, он в практических построениях центр Сол- нечной системы помещает в центре земной орбиты, око- ло которого находится неподвижное Солнце. В своих вычислениях Коперник основывался на на- блюдениях эллинистической эпохи, арабов и современ- ных наблюдениях, в том числе своих собственных. Он относился с полным доверием к наблюдениям, легшим в основу Альмагеста, несколько меньше доверял он ара- бам; в обоих случаях преувеличенное, это доверие было незаслуженным, и теория страдала от вынужденных ус- ложнений. В то же время он вполне правильно оценивал точность (невысокую) своих наблюдений и предостере- гал Ретика от увлечения вносить в теорию новые элемен- ты, основываясь на надежных эмпирических данных. Та- кое предостережение сохраняет свою воспитательную ценность и в наши дни, тогда же оно получило блестя- щее подтверждение спустя всего лишь полвека, когда Тихо Браге улучшит на порядок точность астрономиче- ских наблюдений и тем доставит теоретическому гению Кеплера возможность устранить неверный принцип кру- говых движений планет и заменить его тезисом о дви- жении планет по эллипсам. Но для непосредственных преемников Коперника — как бы они ни относились к принципам его учения — заключительные книги «De Revolutionibus» послужили основой для построения новых планетных эфемерид. До самой середины XV в. в употреблении астрономов были 32
так называемые «Альфонсинские таблицы», составлен- ные в конце XIII в. при дворе кастильского короля Аль- фонса X, собравшего для этой работы более 50 ученых. Значение таких таблиц росло но мере развития море- плавания и их усовершенствованное переиздание в Ве- неции датируется 1453 г., т. е. на заре книгопечатания. Упомянутые ранее эфемериды Региомонтана просто про- должали все ту же птолемеевскую традицию. Теперь, имея в своем распоряжении теорию Коперника, друг Ре- тика, виттенбергский математик Эразм Рейнгольд стро- ит новые астрономические эфемериды, названные им «Прусскими таблицами». Они заменили собой «Альфон- синские таблицы» и, в свою очередь, были заменены лишь спустя 80 лет более совершенными «Рудольфин- скими», которые составил Кеплер и опубликовал в 1627 г. Нужно ли напоминать, что эти таблицы, как и все последующие вплоть до наших дней, истоком своим имеют гениальную идею Коперника. ТВОРЕЦ УМЕР — ИДЕЯ БЕССМЕРТНА Мне остается совсем немного — рассказать о судьбе учения Коперника,— созданной им гелиоцентрической системы мира. Как мы говорили уже, католическая церковь отнес- лась к учению Коперника с благосклонным интересом, в противоположность лютеранству. Дело в том, что в на- чале XVI в. католицизм уже пережил свой расцвет, а, с другой стороны, до открытого вызова со стороны Лю- тера и его приверженцев она не видела угрозы своему существованию ни с какой стороны и меньше всего со стороны науки, в практических применениях которой она нуждалась, а в ее теоретических построениях позволяла некоторое вольнодумство постольку, поскольку оно не затрагивало основных догматов церкви (ее «символ ве- ры») и не претендовало на массовое распространение. А тут как раз эпиграфом к книге стоял принцип Плато- новой Академии: «Пусть не входит никто, не знающий геометрии». Наконец, учение Коперника ни в малейшей степени не касалось вопросов обрядности, тех вопросов, которые в борьбе с «Лютеранской ересью» были самым уязвимым местом у римской церкви. Наоборот, для Лю- тера, поставившего во главу угла своего учения безого- 33
ворочное восприятие Библии как всеобъемлющего авто- ритета во всех, решительно во всех областях человече- ской деятельности, учение Коперника было неприемлемо от начала до конца. Оно могло «ввести в соблазн» любо- го грамотного человека хотя бы потому, что Иисус На- вин приказывал Солнцу остановиться в его суточном движении по небесному своду. Новая идеология всегда непримиримо относится к любому отклонению от своих догм. Но время идет, и знакомый уже нам папа Павел III начинает активную борьбу с реформацией, он утверж- дает в 1540 г. орден иезуитов — армию воинствующего католицизма, учреждает центральный инквизиционный трибунал (1542) и собирает в 1545 г. Тридентский собор для укрепления основных догматов католицизма и вы- работки доводов против реформатской критики. Вскоре после этого (1559) появляется и первый «Индекс за- прещенных книг», который на несколько столетий стал для католицизма орудием борьбы католической реакции против всякой новой идеологии. К концу XVI в. уже многие ученые усваивают копер- никовское учение, но не выходят с этим учением за пределы университетских аудиторий или узкого круга придворных ученых. Но вот появляется бывший монах, который и в церковных догматах сомневается, и, начав скитальческую жизнь по европейским столицам, прини- мается за пропаганду гелиоцентрической системы мира, да еще вместе с идеей о многочисленности обитаемых миров. Этот монах Джордано Брунот Его печальная судь- ба известна. Год его сожжения на костре—1600-й — можно считать начало^ решительного наступления офи- циальной рцмской церкви на учение Коперника. Судьба другого яркого последователя Кбперника — Галилея — тоже известна. Именно он своими телескопическими от- крытиями и установлением закона инерции и принципа относительности в механике придал учению Коперника новую силу и убедительность. И тем же самым он спо- собствовал внесению книги Коперника и тех книг, кото- рые поддерживают его идеи, в список запрещенных цер- ковью книг. Это позорное событие, которое католическая церковь обосновывала юридически предисловием Осиан- дера, случилось в 1616 г., и запрет продержался более 200 лет. 34
Младший современник Галилея Кеплер, был убеж- денным коперниканцем и, не отягощая себя никакими трудностями, связанными с геоцентрической теорией, сво- бодно и последовательно открыл три фундаментальных закона планетных движений. Вместе с Галилеем Кеплер был одним из тех гигантов, которым так признателен Ньютон за то, что получил из их рук правильное опи- сание устройства Солнечной системы и потому оказался в состоянии дать ему объяснение. Это случилось, как мы знаем, во второй половине XVII в., около полутора столетий спустя после опубликования бессмертного тру- да Коперника. Но и после этого оставались еще астро- номы, даже видные, которые оспаривали гелиоцентри- ческую доктрину. Последний удар этим ретроградам на- несло ае ожидавшееся никем открытие в начале XVIII столетия Брадлеем явления аберрации света. Явление это состоит в том, что каждая звезда опи- сывает на небе периодическое смещение, подобное па- раллактическому смещению, но в то время как параллак- тическое смещение выражается ее сдвигом в сторону Солнца, аберрационный сдвиг направлен перпендикуляр- но этому — в сторону движения Земли. Аберрация света есть результат геометрического сло- жения движения Земли по орбите и движения света ог звезды к земному наблюдателю. Как видно из рис, 2, S S Рис. 2. К объяснению абер- рации света. а в в результате этого сложения наблюдатель вядит звезду не в направлении S, а в направлении S', так как пока 85
свет от звезды проходит длину телескопа, сам телескоп, уносимый Землей со скоростью около 30 км/сек, переме- стится из А в В. Так как скорость света приблизительно в 10000 раз больше, то и угол а аберрационного сдвига составляет Vioooo радиана, или около 20". Он не зависит от расстояния звезды. Очевидно, аберрации звезд не было бы в двух слу- чаях— бесконечно большой скорости света или (и) не- подвижности Земли, но за полстолетия до открытия Брадлея Рёмер (1644—1710) открыл конечную скорость света, так что для объяснения аберрации света остава- лось одно — признать реальным движение Земли. После этого геоцентрическая система мира стала в астрономии реликтовой теорией. Но вне точных наук с ней прихо- дилось считаться и бороться. Достаточно вспомнить зна- менитую басню Ломоносова об очаге и вертеле: Случились вместе два астронома в пиру, И спорили весьма между собой в жару. Один твердил: Земля, вертясь, круг Солнца ходит; Другой — что Солнце все с собой планеты водит; Один Коперник был, другой слыл Птолемей, Тут повар спор решил усмешкою своей. Хозяин спрашивал: — Ты звезд теченье знаешь? Скажи, как ты о сем сомненье рассуждаешь? Ой дал такой ответ: — Что в том Коперник прав, Я правду докажу, на Солнце не бывав, Кто видел простака из поваров такого, Который бы вертел очаг кругом жаркого? Грандиозные успехи небесной механики в конце XVIII и начале XIX в. вынудили и католическую цер- ковь сдаться: решением Конгрегации «Индекса запре- щенных книг» в 1822 г. с книга Коперника, а вместе с ней с произведений Галилея и Кеплера запрет был снят. В списке 1835 г. эти произведения уже отсутствуют. К своему сочинению «Первое повествование» Ретик избрал эпиграфом цитату из Алкиноя, философа I в. н. э.: «Намеревающемуся философствовать необхо- димо быть свбодным в мыслях», тем самым делая на- мек на свободомыслие своего «дорогого наставника и учителя». Мы видели, что Коперник действительно имел смелость отвергнуть идеи, освящаемые авторитетом церк- ви на протяжении полутора тысячелетий, и свободно раз- вернуть круг своих идей. Но мы видели также, что в 36
выражении своих идей он был стеснен и лишь на са- мом склоне дней своих сказал о них полным голосом, а ведь он мог это сделать по крайней мере двадцатью годами раньше. Так же стеснен был Галилей в обнаро- довании своих научных достижений и был жестоко на- казан католической церковью, не пощадившей его пре- клонный возраст (ему было тогда за 70 лет). Только Ньютон был и остался свободен в своем научном твор- честве. Но это была математика, ее понимали немногие, ее обсуждали в узком кругу ученых обществ и акаде- мий. Ньютон не пропагандировал, он принимал за не- преложное то, что его предшественники страстно дока- зывали... Но именно они, чьи слова были понятны и доступны не только узким знатокам, но всем мыслящим людям, они вели вперед все человечество в познании природы, в развитии научного мировоззрения, в освобождении от религиозного варварства. И чем дальше, тем свободней становились науки и философия и тем быстрее и вернее они развивались на благо и торжество рода человече- ского! Оттого, что границы доступной нашему познанию Вселенной Коперник расширил сравнительно с античным космосом в сотни раз, а мы, его потомки, — в миллиар- ды раз, мы, люди, обитающие на маленькой Земле, не предаемся самоуничижению. Наоборот, мы гордимся тем, что астрономия вместе с техникой манит нас и уносит реально за пределы узкого «круга земного». И мы склоняем свои головы перед памятью того, кго первым направил нас по этому пути!
Коперник и планетная астрономия И. Н. ВЕСЕЛОВСКИЙ, профессор ПЛАНЕТНАЯ АСТРОНОМИЯ ОТ АНТИЧНЫХ ВРЕМЕН ДО КОЛЕРНИКА Система Евдокса Употребляемые сейчас названия планет — это ла- тинские переводы гречеоких названий: Меркурий — Гер- мес, Венера —Афродита, Марс—Арес, Юпитер — Зевс, Сатурн — Крон. Греческие «божественные» имена пла- нет появились в середине IV в до н э.: Платон (427— 347 гг) пользовался еще старыми, пифагорейскими на- зэаниями плацет, а Аристотель (384—322 гг.) —уже но- выми, божественными. Так как пифагорейские названия были известны Хопернику, имеет смысл привести их и здесь: Стильбон (Меркурий), Фосфор и Геспер (Вене- ра утром и вечером), Пироент (Марс), Фаэтон (Юпи- тер) и Файнон (Сатурн). В свою очередь, греческие бо- жественные названия были переводами с вавилонского: Гермес — Набу, городской бог Борсиппы, предместья Ва- вилона, бог письменности и торговли Афродита — Иш- тар, богиня плодородия и любви, Арес — Нергал, бог войны и чумы; Зевс — Мардук, городской бог столицы Вавилона; Крон — Нинурта, бог осеннего Солнца, город- ской бог древней шумерской столицы Ниппура. Но и этц названия не были изначальными. За исключением пла- неты Иштар, божественность которой признавалась еще в III тысячелетии до н. э., вавилонские божественные 38
имена другим планетам были даны примерно в VI или в VII вв. до н. э., в эпоху нововавилонского царства: ведь самая яркая после Иштар планета (Юпитер) по- лучила имя Мардука — бога столицы Вавилона. В пред- шествующую, ассирийскую эпоху планеты (кроме Иш- тар) носили небожественные имена. Как раз в тот пе- риод (IV в. до н. э.) создавалась математическая аст- рология. Поскольку боги больших и малых государств не смогли защитить своих подопечных от завоевания их персидской империей, астрологи низвели богов на роль простых изъяснителей велений рока и поместили их на планеты, положения которых стали определять дальней- шие судьбы человечества и каждого человека в отдель- ности. В это время развилась также и математическая астрономия, были точно определены продолжительности тропического года и лунных месяцев, что позволило пра- вильно отрегулировать лунно-солнечный год (19-летний цикл), который до сих пор сохранился в еврейском, а также в христианском («пасхальном») календарях. За- тем были выработаны математические методы, необхо- димые для предвычисления будущих астрономических событий. Таким образом, было установлено одно из су- щественных положений современной науки, а именно, что естественные процессы могут быть выражены с по- мощью математических формул. Несовершенство вавилонской астрономии заключа- лось в том, что она, умея достаточно точно предсказы- вать наступление отдельных астрономических событий, не ставила вопроса об их физической сущности, не рас- сматривала всего процесса непрерывного движения пла- неты; иными словами, ее интересовала только математи- ка, а не механика планеты движений. Вопрос о механике планетных движений был постав- лен греческими астрономами; они стремились найти ме- ханизм, с помощью которого можно было бы воспро- извести все движение данной планеты, рассматриваемой как некая материальная точка. Так как все объекты над- лунного мира были совершенными, неизменными и веч- ными, считалось, что их естественное движение должно быть тоже неизменным и вечным, т. е. круговым и рав- номерным. Поэтому Платон поставил перед своими уче- никами задачу—представить движение планет как ком- бинацию равномерных круговых движений, или враше- 39
ний (в то время круговое движение точки еще не отли- чали от вращения). Эта задача была решена младшим современником Платона Евдоксом Книдаким (около 368 г. до н. э.). Все движения планет он получил путем сложения рав- номерных вращений ряда сфер, на поверхности которых были прикреплены планеты (рис. 1); центры этих сфер совпадали с центром Земли (так называемые гомоцент- рические сферы). Суточное движение неподвижных звезд представлялось в виде вращения сферы, которое совер- шалось вокруг оси, проходящей через полюсы Земли. На Рис. 1. Система гомоцентрических сфер Евдокса для Солнца и не- подвижных звезд (аналогичное построение для Луны и планет зна- чительно сложнее). В представлениях древних эти сферы совпадали одна с другой: а — неподвижная сфера, связанная с неподвижной Землей. Экватор этой сферы представляет собой сечение неба пло- скостью экватора Земли; б — подвижная сфера, на которой укреп- лены все звезды. Экватор этой сферы скользит по экватору непо- движной сферы, совершая один оборот за сутки. На сфере непо- движных звезд начерчена линия эклиптики, проходящая через две- надцать знаков зодиака. Ось эклиптики вращается вместе с этой сферой, описывая на неподвижной сфере северный и южный поляр- ные круги; в — сфера, экватор которой скользит по эклиптике, со- вершая один оборот в год. Ее полюса совпадают с полюсами эклип- тики. На экваторе этой сферы находится Солнце, которое проходит каждый знак зодиака за одну двенадцатую часть года. Полгода оно выше экватора сфер а и б, а полгода — ниже него. Этим объясняет- ся существование времен года. Линия пересечения плоскостей эква- тора и эклиптики неподвижна на сфере б и называется линией рав- ноденствия. поверхности этой сферы имеется большой круг — траек- тория годового движения Солнца — эклиптика. Чтобы описать движение Солнца по эклиптике, надо было по- 40
местить Солнце на экваторе еще одной сферы, которая вращалась бы вокруг оси, проходящей через полюсы эклиптики; совокупность двух этих врап1ений представит видимое движение Солнца по небесному своду в тече- ние года. Примерно таким же образом определялось движение Луны; осложнение заключалось лишь в том, что ее ор- бита не совпадала с эклиптикой и, кроме того, точки ее пересечения с эклиптикой перемещались по эклиптике примерно с периодом в 19 лег. Это уже потребовало вве- дения трех сфер, которые вращались с периодами в сут- ки, год и 19 лет, и еще одной сферы, на экваторе ко- торой помещалась Луна; эта сфера, вращаясь вокруг полюсов лунной орбиты с периодом в один лунный ме- сяц, заставляла Луну перемещаться по ее орбите тоже за один месяц. У остальных планет движение рассмат- ривалось только по долготе, поэтому эклиптику можно было считать и орбитой всех планет. Зная сидерический период1 движения планеты, можно представить ее сред- нее движение по эклиптике также в. виде сложения дви- жений трех сфер: одной сферы — для суточного, другой— для годового движения, третьей — для движения по эк- липтике среднего положения планеты с периодом, рав- ным времени сидерического движения. Чтобы получить истинное движение планеты, надо было добавить пере- мещение планеты относительно ее среднего положения; это перемещение Евдокс рассматривал как гармониче- ское колебание с центром в среднем положении. (На са- мом же деле такое перемещение происходило вследствие того, что планета наблюдалась с движущейся Земли), Период этого колебания он и мог принять равным од- ному году, а амплитуду — равной наибольшему отклоне- нию планегы от своего среднего положения. Построения Евдокса были проверены его учеником Калиппом, а полученные результаты утверждены самим Аристотелем. Теория гомоцентрических сфер была впоследствии принята арабскими философами, в частности Ибн-Рош- дом (Аверроэсом, род. в 1126 г.), а после них —и сред- 1 Сидерический, или звездный, оборот планеты — время, за ко- торое планета займет w же видимое положение среди неподвиж- ных звезд. 41
невековыми схоластами. Она нашла последователя даже во времена Коперника, это был итальянец Джироламо Фпакасторо (1483—1553 гг.). Система Аристарха Самосского У системы Евдокса были существенные недостатки. Так как каждая планета двигалась по сфере, центром которой была Земля, то все время движения, находясь на одинаковом расстоянии от Земли, планета должна была сохранять одинаковую яркость. Но это с очевид- ностью не осуществлялось для самой яркой планеты — Венеры, на что обратил внимание уже ученик Платона Гераклид Понтийский (около 300 г. до н. э.). Учитывая, что Венера не может удаляться от Солнца по небесной сфере более чем на 45°, Гераклид предположил, что Ве- нера должна вращаться вокруг Солнца; таким образом, ее расстояния от Земли изменяются, а это отражается и на ее яркости. То же самое было принято и для Мер- курия; мнение, что обе эти нижние планеты вращаются вокруг Солнца, сохранялось и во времена Римской им- перии. Второй «непослушной» планетой оказался Марс, ко- торый, находясь в противостоянии с Солнцем, был го- раздо ярче, чем в соединениях. Так как эти противостоя- ния и соединения происходили в любых местах зодиака, это означало, что орбита Марса должна охватывать не только Землю, но и Солнце. Объяснялось это двояко: либо Марс должен вращаться вокруг Солнца, а Солнце вокруг Земли, либо же Земля, находясь между Солнцем и Марсом, должна вращаться вокруг Солнца. Такое заключение было очевидным для другого великого аст- ронома античности Аристарха Самосского, жившего в первой половине III в. до н. э. Наблюдая время про- хождения Луны через тень Земли в течение лунного затмения, Аристарх установил, что у конуса тени, кото- рую Земля отбрасывает от Солнца, вершина ле- жит вне отрезка, соединяющего центры Земли и Солн- ца. Поокольку этот конус представляет собой общую обертывающую для сфер Земли и Солнца, диаметр Солн- ца должен быть больше диаметра Земли примерно в отношении 19 к 3, а расстояние от Земли до Солнца при- мерно в 20 раз больше расстояния до Луны. Эго, в 42
свою очередь, показывает, что объем Солнца должен быть примерно в {19/3)?, т. е. примерно в, 250 раз, боль- ше объема Земли1, а если так, то гораздо более вероят- но, что Земля вращается вокруг большего тела — Солн- ца, а не наоборот. Так родилась первая гелиоцентриче- ская теория строения Солнечной системы. Почему же в дальнейшем развитии астрономии она не удержалась. Дело в том, что теория Аристарха ос- нована на двух несовместимых предположениях: все не- бесные светила должны вращаться по окружностям во- круг материального тела; все движения планет вокруг этого центрального тела должны быть равномерными* Система Гиппарха и Птолемея Однако уже предшественники Аристарха афинские астрономы Метон и Евктемон (середина V в. до н. э.) знали, что продолжительность астрономических времен года неодинакова. От весеннего равноденствия до лет- нею солнцестояния проходит 93 дня; от этого солнце- стояния до осеннего равноденствия — 90 дней, столько же — от осеннего равноденствия до зимнего солнцестоя- ния, а от зимнего солнцестояния до весеннего равноден- ствия— снова 93 дня. В V в. до н. э. этими отклоне- ниями можно было пренебрегать, считая их лежащими в пределах ошибок наблюдения, но когда стали извест- ны более точные вавилонские наблюдения (около 200 г* до н. э.), выяснилось, что эти отклонения действительно существуют и второе основное положение Аристарха о равномерном движении планет неверно. Но равномерность круговых движений небесных тел считалась незыблемым законом их естественных движе- ний планет. Таким образом, иппарх пожертвовал пер- вым законом Аристарха, заставив планеты вращаться не вокруг материального тела (Земли), а вокруг некоторой геометрической точки, положение которой Гиппарх и, определил (рис. 3). Соответствующая орбита светила по* 1 В действительности диаметр Солнца больше диаметра Земли в 109 раз, а .об ьем--в 1 млн. 301 тыс. раз. 43
Рис. 2. Система Гиппарха и Птоле- мея для внутренних планет (а): Солнце С\ вращается вокруг Земли по окружности с радиусом /?, а во- круг Солнца по эпициклу с радиу- сом г вращается планета h. Система для внешних планет (б): планета h вращается по эксцентру с радиусом R вокруг Солнца С2, которое нахо- дится на расстоянии г от неподвиж- ной Земли и вращается вокруг цент- ра Земли. лучила название эксценгра. Любопытно, что лишь через 1800 лет после Гиппарха Кеп- лер пришел к диаметрально противоположному решению: он заставил планеты вращать- ся вокруг материального тела (Солнца), но не по окружно- сти, а по эллипсам и вдобавок с изменяющейся ско- ростью. Гиппарх полностью разработал свою теорию види- мого движения Солнца вокруг Земли по эксцентру, а теория движения планет была разработана через 300 лет (около 150 г. н. э.) александрийским астрономом Клав- дием Птолемеем. Но культурная атмосфера в его время была другая. В предшествующую эпоху астрология уже существовала (в частности, она лежала в основе фило- софской системы стоиков), но в чистую науку астроло- гия еще не вторгалась; была сильна материалистическая школа эпикурейцев; продолжали работать и последова- тели Аристотеля и Платона. К этому времени уже была создана тригонометрия (как плоская, так и сфериче- ская); улучшены, вавилонские методы расчета планет- ных движений; начинала формироваться алгебраическая математика, получившая расцвет позже, в деятельности Диофанта (предположительно III в. н. э.). Во времена начинавшегося упадка Римской империи мистика и астрология господствовали повсюду. Не избе- жал влияния астрологии и Птолемей, астрологические труды которого пользовались большой известностью. Следы астрологии (правда, только следы) внимательный читатель может найти даже в его «Альмагесте»± Наибо- 44
лее заметно это оказалось в том, что у Птолемея Земля служит центром, вокруг которого должны вращаться все планеты, в том числе и Венера с Меркурием, несмотря на то, что эпицикл Венеры при этом получался очень большим. Схема птолемеевых расчетов движения планеты изо- бражена на рис. 3. Птолемей исходил из некоторого среднего равномерного движения планеты, к которому прибавлялись поправки (так называемые уравнения). Основных поправок было две. Одна из них вызывалась тем, что в действительности планета движется по эллип- су, поэтому в различных местах орбиты меняется ско- рость планеты. Эта поправка называлась неравенством в отношении зодиака и исправлялась путем введения эксцентра. Другая поправка появлялась вследствие того, что наблюдения велись с движущейся Земли; это при- водило к тому, что планета в одних местах совершала прямое движение (против стрелки часов), в других — об- ратное, а в некоторых точках останавливалась (так на- зываемое стояние). Эта поправка носила название- не- равенства относительно Солнца и исправлялась по мето- ду Гераклида с помощью эпицикла, центр которого пе- ремещался по эксцентру, в то время как сама планета двигалась по эпициклу. л*Л2 о: Рис. 3. Движение планеты в системе Птолемея. Пла- нета h движется равномер- но по эпициклу с радиусом г, центр которого также равномерно движется по эксцентру с радиусом R и центром Л, находящимся вне Земли. Коперник отме- тил, что периоды движений по эпициклам у всех планет одинаковы и равны одному году. Это совпадение легко объяснялось при переходе к гелиоцентрической системе, 45
Напомним, что до Птолемея занимались движением планет только по долготе. Птолемей создал методику расчета движения планет по широте, которая, между прочим, была почти целиком принята Коперником. Можно поставить вопрос о точности, которую давала методика Птолемея. Для этош нужно взять положение планеты, вычисленное у Птолемея, и сравнить с тем, ко- торое можно рассчитать современными методами с по- мощью особых астрономических таблиц. Результаты по- лучаются настолько близкими, что во избежание совме- щения кривых пришлось взять для каждой кривой свою начальную точку — положение точки весеннего равноден- ствия. Таким образом, мы видим, что в преде- лах точности наблюдений невооруженным глазом мето- дика Птолемея давала достаточно удовлетворительные результаты. Кажется, астрономы могли бы радоваться, но тут случилось непредвиденное. В александрийский период развития астрономии усовершенствовались инструменты, появились приборы-армиллы, с помощью которых мож- но было измерять на небе углы во всех плоскостях, и была разработана астрономическая терминология: дол- гота, широта, меридианы, параллели, склонение, прямое восхождение и т. д. Кроме того, был принят вавилонский способ измерения углов в градусах, минутах и даже се- кундах. Еще около 300 г. до н. э. астрономы Аристилл и Тимохарис произвели инвентаризацию звезд, перепи- сав их названия и координаты — широту и долготу каж- дой. Через полтораста лет Гиппарх повторил определе- ние координат и обнаружил любопытное явление: в то время как широты практически остались неизменными, долготы светил увеличились примерно на два градуса, что, конечно, намного превышало допустимые пределы погрешностей. Эта работа была еще раз проделана Пто- лемеем, причем оказалось, что описанное явление — так называемая прецессия (.или предварение равноденст- вий)— действительно существует и долгота неподвиж- ных звезд, по его вычислениям, изменяется примерно на 1 градус в столетие. Неподвижные звезды оказались дви- жущимися! Астрономы последующих четырнадцати ве- ков— от Птолемея до Коперника — получили трудную задачу: как объяснить это движение! 46
ПЛАНЕТНАЯ АСТРОНОМИЯ СРЕДНИХ ВЕКОВ Для астронома средневековья планетная система ри- совалась в следующем виде, Землю окружают семь планетных сфер — Луны, Мер- курия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна — с необходимыми для определения их движения эксцентра- ми и эпициклами; эти сферы иногда понимались как чи- сто геометрические (идеальные), но иногда также и как материальные. Семь планетных сфер окружала восьмая сфера — заведомо материальная («из чистого кристал- ла»), к которой были прикреплены неподвижные звезды. Размеры этой сферы были громадными, но все же ко- нечными. Сфера совершила вращательное движение во- круг полюсов Земли, делая один оборот за 24 часа. На этой сфере помещался Первый Двигатель, сообщавший движение ей и всем остальным планетным сферам. Что же было вне восьмой сферы? Философы отвечали: бес- конечные пространства, заполненные тонкой материей — эфиром. Средневековая церковь давала иной ответ, вне этой сферы помещается эмпирей, царство бога, небес- ных существ (ангелов, архангелов и т0 д), а также бла- женные души добродетельных людей и святых, Астро- номы во избежание неприятностей предпочитали не уточ- нять этого вопроса, находящегося вне их ведения. Но им пришлось отвечать на следующий вопрос*, если вось- мая сфера, кроме суточного вращения, имеет еще и пре- цессионное, то, следовательно, должна быть к еще одна сфера — девятая, которая сообщает это движение. По теории, восходящей к Птолемею, кроме непо- движной Земли существовали еще неподвижные небес- ный экватор и эклиптика с двумя неподвижными точка- ми пересечения, одна из которых — точка весеннего рав- ноденствия— принимается за начало тропического года. Вместо одной сферы неподвижных звезд появлялись те- перь две: одна из них, определявшая прецессионное дви- жение (восьма сфера), совершала за 36 тыс. лет (по тогдашним вычислениям) J полный оборот вокруг оси, проходящей через полюса эклиптики; девятая же сфера, к которой были прикреплены неподвижные звезды, де- лала вокруг полюсов Земли один оборот в сутки. J По современным измерениям — 26 тыс. лет. 47
Но наряду с этим возник еще один вопрос. Светило движется равномерно по окружности, центр которой не совпадает с центром Земли. Если мы соединим оба эти центра прямой и продолжим ее до пересечения с орби- той светила, то получим линию, на одном конце кото- рой светило будет находиться дальше всего от Земли, в апогее, а на другом — в наименьшем расстоянии от нее, в перигее. Таким образом, необходимо было установить, неподвижен ли апогей светила или он тоже движется и в какой мере его движение завиоит от прецессии. По изложенной теории Птолемея он должен быть постоян- ным. В своих звездных каталогах Птолемей отмечал по- ложение апогея для различных светил, но в общей по- становке вопрос оставался открытым. Точно так же нель- зя было сказать, равномерно прецессионное движение или нет. Первые, изменения в предположенную Птолемеем тео- рию внесли в IX в. работавшие в астрономическом цент- ре Харране1 сабейцы (немусульмане) Сабит ибн Кур- ра и Аль-Баттани (Альбатений). Первый считал, что пре- цессионное движение неравномерно, более того, оно представляет колебательное движение. Работавший не- сколько позднее (в 828 г. н. э.) Альбатений установил перемещение апогейной точки Солнца, а также более точную величину прецессии, а именно Г градус не за 100, а только за 70 лет2. В связи с этим он изменил данную Птолемеем величину продолжительности тропического года и одновременно подтвердил представление о неиз- менности его продолжительности. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ КОПЕРНИКА Таково было состояние астрономии в эпоху, предше- ствующую Копернику. Сначала обрисуем образ Копер- ника как астронома в тот период, когда он приступил к работе, коренным образом изменившей дальнейший путь астрономии. Подчеркнуть основные положения его теории тем более важно, что на этот счет существуют некоторые предвзятые мнения, рисующие образ Копер- 1 Находился в северо-западной Месопотамии, вблизи г± Эдессы (ныне Урфа). 2 По современным данным — за 69,5 года 48
ника с точки зрения XIX—XX вв., но не с точки зрения XVI в. Первое основное положение теории Коперника: все движения небесных тел должны быть круговыми равно- мерными или составленными из таковых. Что Коперник действительно думал именно так, можно видеть из его критического отношения к некоторым элементам теории Птолемея. Второе положение: весь технический аппарат планет- ной астрономии должен строиться по Птолемею. В на- писанном в 1524 г. послании к своему другу Бернарду Ваповскому против Вернера Коперник говорит: «...мы... должны идти по стопам древних математиков и держать- ся оставленных ими как бы по завещанию наблюдений. И если кто-нибудь, наоборот, хочет думать, что верить им не следует, то, конечно, врата нашей науки будут для него в этом вопросе закрыты и он, лежа у порога, будет в сне больных грезить о движении восьмой сферы, и вполне заслуженно, ибо он клеветой на древних хотел помочь собственным галлюцинациям» К Третье положение: каждая новая теория должна строиться на основании наблюдений, и прежде всего соб- ственных. Копернику понадобилось десять лет, чтобы на основе собственных наблюдений (с 1515 по 1525 г.) соз- дать новую теорию прецессии и в соответствии с ней — методику расчета видимого движения Солнца. Четвертое — и не только положение, но даже основ- ное правило его деятельности: исследовательская работа должна обязательно быть доведена до чисел, больше то- го, даже до таблиц. Первоначально он и хотел ограни- читься только таблицами, и лишь настоятельные прось- бы друзей заставили его написать большую книгу «О вращениях небесных сфер». Как же решал Коперник задачу, поставленную перед ним ходом развития астрономии? ИСПРАВЛЕНИЕ КАЛЕНДАРЯ Вселенский Латеранский собор (1514 г.) поставил во- прос об исправлении Юлианского календаря. 1 Николай Коперник. О вращениях небесных сфер. М, «Наука», 1964, стр, 433* 49
Хорошо известно, что этот календарь был создан по заказу Юлия Цезаря в 46 г. до н. э.. александрийским астрономом Созигеном на основе египетского. Египетский календарь включал двенадцать месяцев по 30 дней и еще пять дней. Египетский имел всегда постоянное чис- ло дней — 365, что было очень удобно для вычислений, охватывающих большие промежутки времени, почему им и пользовался Коперник1. Правда, египетский календарь с течением времени сильно уходил от солнечного, но это компенсировалось тем, что хозяйственные работы произ- водились по звездному календарю — 36 деканов (декад) по 10 дней каждый. В гражданском же египетском году недостающая четверть дня, накапливаясь, приводила к тому, что начало года, пройдя последовательно через все календарные даты, спустя 1460 лет (4X365) снова воз- вращалось к первому дню -первого месяца. Так как истинный тропический год равен 365 дням 5 часам 48 минутам и 45,5 секунды, т. е. 365,2422 сред- них солнечных суток, а Юлианский — 365,25 суток, то разность 0,0078 дня, накапливаясь за 128 лет, дает лиш- ний день. Это было замечно в 325 г. н. э., и один лиш- ний день был убавлен, но в дальнейшем таких исправ- лений уже не делали. Папа Лев X обратился 21 июля 1514 г. к императо- ру, королям и университетам, в частности к польскому королю Сигизмунду I, с просьбой прислать богословов и астрономов на Вселенский собор для исправления ка- лендаря. Коперник на этот собор специального пригла- шения не получил. В «Актах» Латеранского собора имя Коперника не упоминается, но во втором докладе о ра- боте комиссии (1516 г.) Павел Миддельбургский в чис- ле участников называет и Коперника. Первое заседание собора, на котором рассматривался вопрос об исправле- нии календаря, состоялось 1 декабря 1514 г.; потом ра- бота комиссии была дважды отсрочена и в конце кон- цов прекратилась, так как вопрос о реформе календаря был признан неподготовленным. В своем посвящении папе Павлу III (предисловие к книге «О вращениях») Коперник пишет: «Не так далеко 1 Календарем с непрерывным отсчетом дней (без лет и меся-* цев) широко пользуются и в современной астрономии—это так на- зываемая Юлианская эра, введенная Жозефом Скалигером (1540—» 1609 гг.) и названная им в честь своего отца Юлия, 56
ушло то время, когда при Льве X на Латеранском со- боре обсуждался вопрос об исправлении церковного ка- лендаря. Он остался тогда нерешенным только по той причине, чго не имелось достаточно хороших определе- ний продолжительности года и месяца и движения Солн- ца и Луны. С этого времени и я начал заниматься более точными их наблюдениями, побуждаемый к тому слав- нейшим мужем Павлом, епископом Семпронийским, ко- торый в то время руководил этим делом»1. Действительно, как отмечал Коперник в своей книге «О вращениях», им в Фромборке был произведен полный, цикл наблюдений движения Солнца за один год: И мар- та 1515 г. наблюдалось весеннее равноденствие; 26 апре- ля Солнце находилось в середине Тельца, а 29 июля — в середине Льва; 14 сентября наблюдалось осеннее рав- ноденствие; 29 октября Солнце находилось в середине Скорпиона, 26 января 1516 г. — в середине Водолея и, наконец, 11 марта 1516 г. определялось весеннее рав- ноденствие. Эти наблюдения позволили установить величину тро- пического года, а если прибавить к ним и более ранние определения равноденствия, можно было выяснить пере- мещение точки весеннего равноденствия. Кроме того, Коперник пришел к убеждению, что «более правильно будет определять одинаковость (среднюю величину.— Авт.) солнечного года относительно сферы неподвижных звезд, что первым сделал Тебит сын Хоры...» и «...не должно в этом вопросе следовать Птолемею, который считал нелепым и неподходящим определять годовое рав- номерное движение Солнца по возвращению к какой^ нибудь из неподвижных звезд, думая, что это будет не более подходящим, как если бы кто-нибудь предположил делать так по отношению к Юпитеру или Сатурну»2. ЗЕМЛЯ ВЕРТИТСЯ Но еще в Краковском университете Коперник усвоил, что всякое движение относительно и что всякое «движе- ние требует чего-то, что находится в покое»3, т. е. систе- 1 Николай Коперник. О вращениях небесных сфер, стр. 14—15. 2 Т а м же, стр. 190* 8 Т а м же, стр» 105* 51
мы отсчета, как мы бы сказали теперь. Такой неподвиж- ной системой отсчета Коперник признал совокупность неподвижных звезд. Это сразу же устранило одну из помех; если совокупность неподвижных звезд находится в покое, то никакого движения восьмой сферы не тре- буется. Исходя из этих соображений, Коперник построил веч- ный каталог неподвижных звезд, положение которых рас- считывалось по эклиптическим координатам — долготе и широте, причем положение звезды по долготе определя- лось дугой, отсчитываемой от большого круга, который проходит через полюса эклиптики и звезду, появляющу- юся первой из всех звезд Овна. В этом заключается су- щественное отличие от звездного каталога Птолемея, который дал широты и долготы звезд для первого года (137/138 гг. н. э.) правления императора Антонина, ука- зывая, что широта остается постоянной, а долготу надо увеличивать на длину дуги, соответствующей прираще- нию в 1 градус за 100 лет. Суточное движение неба за- менялось теперь суточным вращением Земли вокруг оси, проходящей через Северный и Южный полюса 1. Само это утверждение еще не представляло ничего существенно нового-, ибо такого же мнения придержива- лись пифагореец Филолай, Гераклид Понтийский и дру- гие; вопрос этот обсуждался и в Краковском универси- тете. Земля, согласно таким представлениям, оставалась в центре мира, а Солнце описывало вокруг нее большой круг, двигаясь по эклиптике; следствием этого движения была смена времен года на Земле. Такого рода допуще- ние имело два недостатка. Во-первых, поскольку Земля вращается вокруг неподвижной оси, проходящей через полюса Земли, то плоскость, проведенная через ее эква- тор, будет сохранять неподвижное положение в прост- ранстве, следовательно, точка ее пересечения с эклипти- кой, а также получающийся в этом сечении угол должны быть неподвижными, иными словами, прецессионное дви- жение точки весеннего равноденствия невозможно. Во- вторых, Коперник знал, что объем Солнца гораздо боль- ше объема Земли, следовательно, вращение большего те- 1 Опровержение противоположного мнения Птолемея дается в главе 8-й первой книги «О вращениях». 52
ла вокруг меньшего гораздо менее вероятно, чем обрат- ное предположение. Противоположное утверждение, а именно, что Солн- це находится 6 центре мира, а Земля вращается вокруг него, устраняло эти неудобства, но требовало объяснить происхождение времен года, а кроме того — и это было главным — нужно было установить, каким образом это вращение может происходить. Что касается планет, ко- торые рассматривались как своего рода материальные точки, то их вообще можно было с одинаковым успехом заставить вращаться вокруг Солнца и вокруг Земли, но Земля никоим образом не могла считаться материальной точкой и движение ее должно изучаться как движение твердого тела. ПРЕЦЕССИЯ Если прецессионное движение существует, то отсюда, естественно, вытекает, что ось вращения Земли не мо- жет быть постоянной; иными словами, существование прецессии показывает, что ось Земли движется (рис. 4 и 5). Каково это движение? Коперник уже установил, что Земля имеет два движения: суточное вращение во- круг оси, проходящей через полюса Земли, и годовое — вокруг оси, которая проходит через Солнце и перпенди- кулярна плоскости эклиптики. Но эти два вращения не могут объяснить годичную смену времен года» Рис. 4. Схема прецессии зем- ной оси по современным пред- ставлениям. Показан конус прецессии, который описывает- ся полностью за 25 тыс. лет« В настоящее время ось враще- ния Земли направлена на По- лярную звезду. По геоцентри- ческим представлениям пре- цессию испытывала не Земля, а сфера неподвижных звезд. 53
Будем считать Землю неподвижной; тогда неподвиж- ной будет и плоскость земного экватора. В течение года Солнце бывает то выше, то ниже экватора и, кроме то- го, перемещается параллельно экватору; два эти движе- ния, сложенные вместе, давали бы движение по эклип- тике. Если бы мы наблюдали движение Солнца вокруг неподвижной Земли в течение нескольких лет, мы по- лучили бы волнообразное движение, длина волны кото- рого равнялась бы измеренному по экватору расстоянию между двумя последовательными равноденственными точками, а амплитуда измерялась бы углом между эква- тором и тропиками, т. е. склонением Солнца во время солнцестояний. Именно такую картину движения Солн- ца рисует Лаврентий Корвин1 в стихотворении, поме- щенном в начале сделанного Коперником перевода Фео- филакта Симокатты (1509 г.): Qui celerem Lunae cursum alternosgue meatus Fratris... (Быстрый бег Луны, переменные брата движенья.) движение точки равноденствия Рис. 5. Предварение рав- ноденствий по современ- ным представлениям. В результате прецессии земной оси плоскость эк- ватора поворачивается и линия ее пересечения с плоскостью эклиптики пе- ремещается по отноше- нию к неподвижным звездам. За 25 тыс. лет точка весеннего равно- денствия описывает пол- ный круг. 1 Вавржинек (Лаврентий) Корвин (1460—151.7 гг.) — известный в свое время польский поэт-просветитель. 5*
Эти «переменные брата движенья» между двумя тро- пиками, совершающиеся относительно Земли как систе* мы отсчета, Коперник при переходе к неподвижной си- стеме отсчета (плоскость эклиптики и перпендикулярная к ней ось годового вращения) заменяет обратными, за- ставляя ось Земли в течение года описывать окружность вокруг проходящей через центр Земли другой оси, па- раллельной оси годового вращения. Это есть третье вра- щение Земли, введенное Коперником для объяснения смены времен года. Это третье вращение вместе с вра- щением вокруг параллельной оси, которая сама вращает- ся вокруг Солнца, дает круговое поступательное движе- ние Земли вокруг Солнца. Таким образом, общее дви- жение Земли составляется из двух: 1 — суточного вра- щения вокруг оси ЗемЛй и 2 — двух параллельных и про- тивоположных вращений, дающих вместе одно круговое поступательное движение Земли вокруг Солнца. ЧТО ЖЕ ОТКРЫЛ КОПЕРНИК? Итак, Копернику принадлежит честь двух величай- ших открытий: он показал, что видимые планетные дви- жения при прецессии могут быть объединены только при условии движения Земли, таким образом, движение Зем- ли не гипотеза, а реальный факт; он первый дал карти- ну движения твердого тела и в этом вопросе на двести с лишним лет опередил Д'Аламбера и Эйлера. Нужно подчеркнуть, что последователи Коперника, и прежде всего Галилей, не поняли третьего вращения Коперника. Поэтому считалось, что теория Коперника была хоть и очень вероятной, но все же не вполне до- казанной гипотезой. В связи с этим понятен гнев Копер- ника, когда А. Осиандер -предложил ему считать его теорию имеющей только геометрическое значение, удоб- ное для производства вычислений. Коперник возражал, что его теория не только математическая гипотеза; она отражает реальный факт, существование которого дока- зано К Почему только через 500 лет после рождения Копер- 1 См. письмо Тидемана Гизе к Ретику (впервые переведено на русский язык автором и включено им в книгу о жизни Н. Копер- ника, М., «Наука»)* 55
ника стало возможным утверждать, что его теория от- ражает вполне реальную действительность? Полную систему Коперника с ее сферами усвоил толь- ко Кеплер, изложивший ее в своем юношеском произве- дении «Тайна Вселенной». Дело в том, что Коперник в первой книге своего произведения «О вращениях небес- ных сфер» дал первоначальный набросок картины Сол- нечной системы, в котором каждая планетная сфера изо- бражена в виде окружности с центром в Солнце. Эта очень простая, но неверная картина была создана еще Аристархом Самосоким. Однако эту картину можно лег- ко исправить, что и было сделано Кеплером, который окружности заменил эллипсами, а вместо движения по окружности с постоянной скоростью ввел движение с по- стоянной секториальной скоростью. Эти два закона Кеп- лера вместе с третьим (о соотношении радиусов и пе- риодов обращения планет) дали ту основу, на которой построена современная небесная механика. Но в распространении учения Коперника основную роль сыграл не Кеплер, а Галилей, который в своем «Диалоге о двух системах мира» взял в качестве осно- вы именно эту простую, но неверную систему Аристар- ха Самосокого. Галилей был в высшей степени интерес- ным человеком, умевшим писать красиво (его недаром считают одним из основоположников художественной итальянской прозы), кроме того, он обладал огромным научным авторитетом. Но брать на себя большие мате- матические труды Галилей не любил: «Теорию движе- ния Марса» он получил от Кеплера еще до выпуска своего «Звездного вестника», но на просьбу Кеплера об отзыве на этот труд не реагировал. Любовь Галилея к простоте сделала его хорошим популяризатором, но у популяризатора есть опасность превратиться в популя- тора (от латинского глагола populor — опустошаю). Во всяком случае, получилось так, что изложение Галилея вытеснило изложение Коперника и большинство людей знает гелиоцентрическую систему не по Копернику, а по Галилею.
Идеи Коперника и их значение для развития естествознания г. м. идлис 1973 г. по решению ЮНЕСКО считается годом Ко- перника. Весь мир торжественно отмечает 500-летний юбилей со дня рождения великого польского ученого, совершившего революционный переворот в представле- ниях человечества о строении Вселенной. Астрономия — древнейшая наука. Причинами, поро- дившими ее, были не только насущные потребности лю- дей (счет времени, предвидение суточных и сезонных из- менений, ориентация на поверхности Земли), но и стрем- ление человека понять свое место в окружающем мире. Однако долгое время астрономия ограничивалась лишь внешним или сугубо формальным описанием непосред- ственно наблюдаемых явлений. Веками господствовала освященная авторитетом церкви геоцентрическая систе- ма мира Птолемея, основанная на аристотелевском про- тивопоставлении земного и небесного. Система, принима- ющая Землю — обитель высшего божественного творе- ния, созданного по образцу и подобию бога — за непо- движный центр мироздания и отождествляющая види- мые перемещения небесных^ тел с их действительными движениями вокруг этого центра. Далекие звезды счи- тались неподвижно прикрепленными к особой сфере, рав- номерно вращающейся вокруг земной полярной оси. Что- бы описать с достаточной точностью наблюдаемые за- мысловатые перемещения планет на фоне этой сферы, явно неравномерные, а иногда и петлеобразные, не вы- ходя за пределы традиционной идеи об идеальных рав- номерных круговых движениях, как единственно прили- чествующих совершенным небесным телам, Птолемею приходилось пользоваться сложнейшей системой доволь- 57
но произвольно выбираемых основных и вспомогатель- ных кругов, так называемых деферентов и эпициклов. Заслугой Николая Коперника является освобожде- ние от подобного противоестественного произвола, суще- ственное упрощение картины мира, переход от видимо- сти наблюдаемых явлений к их сущности. Он остановил Солнце и звезды и двинул Землю, превратив ее в одну из планет Солнечной системы. Все величие созданной им гелиоцентричеокой системы мира обнаружилось лишь позже, когда именно в рамках системы Коперника Кеп- лер установил истинные законы эллиптического движе- ния планет, позволившие Ньютону вывести общий закон всемирного тяготения, на основе которого по наблюдае- мым возмущениям в движении Урана была открыта но- вая планета — Нептун. По этому поводу Фридрих Эн- гельс писал: «Солнечная система Коперника в течение трехсот лет оставалась гипотезой, в высшей степени ве- роятной, но все-таки гипотезой. Когда же Леверье на основании данных этой системы не только доказал, что должна существовать еще одна, неизвестная до тех пор планета, но и определил посредством вычисления место, занимаемое ею в небесном пространстве, и когда после этого Галле действительно нашел эту планету, система Коперника была доказана»!. Разрушив мистические представления об исключи- тельности Земли, о коренном различии между земным и небесным, Коперник тем самым как бы открыл путь для распространения обычных — физических, методов иссле- дования нашей планеты и на другие космические объек- ты. Свидетельством плодотворности этого пути служат успехи современной астрофизики и выдающиеся достиже- ния наших дней в деле уже начавшегося освоения кос- моса. Отнеся видимое вращение звездного неба за счет действительного осевого вращения Земли, Коперник в своей гелиоцентрической системе мира по существу уст- ранил принципиальное различие между покоящимся Солнцем и столь же неподвижными звездами, т. е. под- готовил дальнейшее развитие этой системы, которое ока- залось необходимые после действительного установле- 1 К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., изд. II, т. 21, стр. 284. 58
ния, что Солнце — лишь одна из множества звезд и дви- жется вместе с ними вокруг центра нашей Галактики. В наше время стало уже общеизвестным, что Зем- ля— рядовая планета, Солнце — рядовая звезда, Млеч- ный Путь — рядовая галактика и т. д. Даже Метагалак- тика, охватывающая все непосредственно доступные нам астрономические объекты, лишь условно считается уни- кальной космической системой (с точностью до справед- ливости соответствующих релятивистских космологиче- ских моделей). Все движется и не имеет никакого аб- солютно неподвижного центра. Современная картина мира сформировалась в результате длительного истори- ческого развития науки. Причем наиболее трудным здесь, как и всюду, был именно первый шаг—шаг, сделанный Коперником. Вот почему все последующие достижения человечества не заслоняют и не умаляют, а лишь под- черкивают величие сделанного Коперником первого, ре- шающего шага на трудном пути к истине. Теперь, когда грань между земным и небесным сти- рается не только теоретически, но и практически (по ме- ре освоения космоса), не так просто представить себе всю силу традиционных догм о неподвижности и цент- ральном положении Земли, с которыми решительно по- рвал Коперник. Только всматриваясь в глубины веков, вспоминая деяния инквизиторов, пытавшихся сожжени- ем Джордано Бруно и осуждением Галилео Галилея предотвратить распространение и развитие учения Ко- перника и повернуть вспять движение истории, осо- знаешь значение предложенной им новой — гелиоцентри- ческой— системы мира. Пожалуй, наиболее яркая и точная историческая ха- рактеристика Коперника принадлежит Фридриху Эн- гельсу: «Современное исследование природы — единст- венное, которое привело к научному, систематическому, всестороннему развитию, в противоположность гениаль- ным натурфилософским догадкам древних и весьма важ- ным, но лишь спорадическим и по большей части без- результатно исчезнувшим открытиям арабов, — совре- менное исследование природы, как и вся новая исто- рия, ведет свое летосчисление с той великой эпохи, ко- торую мы, немцы, называем, по приключившемуся с на- ми тогда национальному несчастью, Реформацией, фран- цузы—Ренессансом, а итальянцы —Чинквеченто, и со- 59
держание которой не исчерпывается ни одним из этих наименований. Это — эпоха, начинающаяся со второй по- ловины XV века... Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила тита- нов по силе мысли, страсти и характера, по многосто- ронности и учености... Революционным актом, которым исследование приро- ды заявило о своей независимости и как бы повторило лютеровское сожжение папакой буллы, было издание бессмертного творения, в котором Коперник бросил — хотя и робко и, так сказать, лишь на смертном одре — вызов церковному авторитету в вопросах природы. От- сюда начинает свое летосчисление освобождение есте- ствознания от теологии, хотя выяснение между ними отдельных взаимных претензий затянулось до наших дней и в иных головах далеко еще не завершилось да- же и теперь. Но с этого времени пошло гигантскими ша- гами также и развитие наук, которое усиливалось, если можно так выразиться, пропорционально квадрату рас- стояния (во времени) от своего исходного пункта» 1. Другими словами, значение эпохальной работы Ко- перника «О вращениях небесных сфер», опубликованной им буквально накануне своей смерти, в 1543 г., выхо- дит далеко за пределы собственно астрономии. Она по- служила началом всего современного научного естест- вознания. Оттягивая до самого конца издание основного труда всей своей жизни, Коперник опасался не за себя, а за судьбу своего учения. «Наедине сам с собой, — писал он в предисловии,— я долго размышлял, до какой степени нелепой моя ама^а (концепция. — Г. Я.) покажется тем, которые на основании суждения многих веков считают твердо установленным, что Земля неподвижно расположена в середине неба, являясь как бы его центром, лишь толь- ко они узнают, что я, вопреки этому мнению, утверждаю 1 К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., изд. II, т. 20, стр. •345-347. 60
о движении Земли. Поэтому я долго в душе колебался, следует ли выпускать в свет мои сочинения, написанные для доказательства движения Земли, и не будет ли луч- ше последовать примеру пифагорейцев и некоторых дру- гих, передававших тайны философии не письменно, а из рук в руки, и только родным и друзьям, как об этом свидетельствует послание Лисида к Гиппарху. Мне ка- жется, что они, конечно, делали это не из какой-то рев- ности к сообщаемым учениям, как полагают некоторые, а для того, чтобы прекраснейшие исследования, получен- ные большим трудом великих людей, не подверглись пре- зрению тех, кому лень хорошо заняться какими-нибудь науками, если они не принесут им прибыли, или если увещания и пример других подвигнут их к занятиям сво* бодными науками и философией, то они вследствие ску« дости ума будут вращаться среди философов, как трут* ни среди пчел. Когда я все это взвешивал в своем уме, то боязнь презрения за новизну и бессмысленность моих мнений чуть было не побудила меня отказаться от про* должения задуманного произведения. Но меня, долго медлившего и даже проявлявшего не« желание, увлекли мои друзья... выдающиеся и ученей-* шие люди, увещевавшие не медлить дольше и не опа- саться обнародовать мой труд для общей пользы зани* мающихся математикой. Они говорили, что чем бессмыс* леннее в настоящее время покажется многим мое учение о движении Земли, тем больше оно покажется удиви- тельным и заслужит благодарности после издания моих сочинений, когда мрак будет рассеян яснейшими дока- зательствами» 1. И действительно, учение Коперника о движении Зем« ли получило в конце концов всеобщее признание. Истоки теоретического естествознания и критерии его справедливости в конечном счете всегда сводятся к опыту. Но сам по себе опыт никогда не определяет иско- мую теорию однозначно. Как правило, одни и те же фактические данные допускают различную теоретическую интерпретацию. Поэтому среди всевозможных конкури- 1 Николай Коперник. О вращениях небесных сфер, стр5 11—12. 61
рующих теорий наиболее естественной или истинной обычно признается та, которая содержит минимум про- извольных предположений и имеет соответствующие принципиальные преимущества. Именно этим отличалась гелиоцентрическая система Коперника от геоцентри- ческой системы Птолемея (а не фактической точностью предвычисления видимых положений небесных тел). Ки- нематически обе схемы были практически взаимно экви- валентными. Но в системе Коперника суточный .ход всех небесных тел, вплоть до далеких звезд, и годичная цик- личность в видимом движении Солнца и планет утрати- ли характер непонятного случайного совпадения и при- обрели естественное общее объяснение, как отражение собственного движения Земли, суточного (вокруг своей оси) и годичного (вокруг Солнца). Однако, несмотря на все несомненные принципиаль- ные преимущества системы Коперника перед системой Птолемея, не так-то просто было отказаться от тради- ционного положения об абсолютной неподвижности Зем- ли, которое воспринималось как нечто само собой ра- зумеющееся, подтверждаемое непосредственными ощу- щениями. Так, например, Тихо Браге строил свою си- стему мира с точки зрения неподвижной Земли, вокруг которой обращается Солнце, увлекающее в своем движе- нии все планеты, т. е. являющееся, как и у Коперника, динамическим центром планетных орбит, но все это по- мещал во вращающуюся небесную сферу звезд. Только после создания классической механики Нью- тона с его законом всемирного тяготения окончательно выяснилась физическая привилегированность гелиоцент- рической системы Коперника как наиболее близкой к соответствующей преимущественной, инерциальной систе- ме отсчета. Создавая свое учение о движении Земли, Коперник объяснял ее кажущуюся неподвижность относитель- ностью движения и покоя: «Так при движении корабля в тихую погоду все находящееся вне представляется мо- реплавателям движущимся, как бы отражая движение корабля, а сами наблюдатели, наоборот, считают себя в покое со всем с ними находящимся. Это же, без сом- нения, может происходить и при движении Земли, так 62
что мы думаем, будто вокруг нее вращается вся Вселен- ная» *. В дальнейшем отсюда возник галилеевский принцип относительности, пронизывающий всю теоретическую фи- зику. Равномерное прямолинейное движение по инер- ции— «движение корабля в тихую погоду» — оказалось на самом деле сугубо относительным. Ни о какой аб- солютной скорости такого движения нельзя говорить ни в механике Ньютона, ни в электродинамике Максвелла— Лоренца. Эйнштейн возвел на этом принципе свою спе- циальную теорию относительности. Однако вращение имеет абсолютный характер и в принципе всегда может быть установлено непосредствен- но. Правда, с точки зрения так называемой общей тео- рии относительности Эйнштейна формально являются совершенно равноправными любые, в том числе и явно неинерциальные (скажем, вращающиеся), системы от- счета, т. е. относительными считаются не только сами скорости, но и их изменения во времени по величине и направлению, поскольку из-за тождественного равенства инертных и гравитационных масс все тела движутся в заданном гравитационном поле с одинаковым ускоре- нием и возврат от гелиоцентрической системы Коперни- ка к геоцентрической системе Птолемея был бы, дескать, просто эквивалентным введению некоторого дополни- тельного гравитационного поля. Тем не менее ни о какой действительной равноправности систем Коперника и Птолемея говорить, конечно, нельзя. Возврат от Копер- ника к Птолемею лишен всякого физического смысла и в рамках общей теории относительности, так как воз- никающее при этом дополнительное гравитационное по- ле, лишенное реальных источников, имело бы явно фик- тивный характер (оно полностью устраняется при вы- боре рациональной — гелиоцентрической — системы Ко- перника). В настоящее время учение Коперника о движении Земли имеет уже отнюдь не чисто академический инте- рес. Запуская космические ракеты, осуществляя полеты космонавтов, приходится учитывать собственное враще- Николай Коперник. О вращениях небесных сфер, стр. 63
ние нашей планеты и ее орбитальное движение вокруг Солнца. Принято говорить, что основой и лидером современ- ного естествознания является физика. Но нельзя забы- вать, что наиболее универсальная физическая лаборато- рия— это сама Вселенная. Астрономические открытия, касающиеся всей Вселенной, как это было в случае си- стемы мира Коперника, не могли ие оставить неизглади- мый след на всем последующем развитии теоретической физики. Основные этапы исторического развития теоре- тической физики, связанные с созданием таких ради- кально новых общефизических оснований, как классиче- ская механика Ньютона с его законом всемирного тяго- тения, специальная или общая теория относительности Эйнштейна, начинались, как правило, с решения, каза- лось бы, чисто астрономических проблем, а именно: обоснование кеплеровских законов движения планет, объяснение безуспешности попыток определить абсолют- ную скорость движения Земли относительно так называе- мого мирового эфира, выяснение причины тождествен- ной эквивалентности инертных и гравитационных масс взаимодействующих небесных тел. Не исключено, что аналогичная ситуация, повторится и в будущем, посколь- ку характерные особенности элементарных частиц, на- пример, могут иметь космологическое происхождение. Уместно отметить, что когда Эйнштейн связывал гра- витацию с пространственно-временными свойствами ми- ра, геометризуя ее в своей общей теории относительно- сти и превращая тождественное равенство инертных и гравитационных масс из непонятного случайного совпа- дения в естественную — необходимую — закономерность, он, по существу, лишь последовательно шел по пути, указанному Коперником, который первым начал устра- нять произвольные положения из наших представлений о мире. Кстати, в качестве эпиграфа, предваряющего шесть книг Николая Коперника Торунского «О враще- ниях небесных сфер», выступает надпись, находившаяся по преданию на дверях Платоновой Академии: «Пусть не входит никто, не знающий геометрии».
10 коп. Индекс 70101