Астрономическая революция

В мышлении Бруно причудливо сочеталось мистическое и естественнонаучное понимание мира. По мнению ряда авторов, энтузиазм, с которым Джордано Бруно приветствовал открытия Коперника, объяснялся его уверенностью в том, что гелиоцентрическая теория таит в себе глубокий религиозный и магический смысл (во время своего пребывания в Англии Бруно проповедовал необходимость возврата к магической религии Египта в том виде, как она изложена в трактате «Asclepius».).

Он читал лекции об учении Коперника по всей Европе, и в  его руках коперниканство стало частью традиции герметизма… Бруно превратил математический синтез в религиозное учение, рассматривал вселенную в тех же терминах, как это делали Раймунд Луллий, Фичино и Пико, то есть как магическую вселенную. Задачей философа ставилось воспользоваться невидимыми силами, пронизывающими вселенную, а ключ к этим силам находился у Трисмегиста^[11].

Ноланец ответил, что он не смотрит ни глазами Коперника, ни Птолемея, но своими собственными. Эти математики — как бы посредники, переводящие слова с одного языка на другой; но затем другие вникают в смысл, а не они сами. Они же подобны тем простым людям, которые сообщают отсутствующему полководцу о том, в какой форме протекала битва, и каков был результат её, но сами-то они не понимают дела, причины и искусства, благодаря которым вот эти победили… Ему (Копернику) мы обязаны освобождением от некоторых ложных предположений общей вульгарной философии, если не сказать, от слепоты. Однако он недалеко от неё ушёл, так как, зная математику больше, чем природу, не мог настолько углубиться и проникнуть в последнюю, чтобы уничтожить корни затруднений и ложных принципов, чем совершенно разрешил все противодействующие трудности, избавил бы себя и других от многих бесполезных исследований и фиксировал бы внимание на делах постоянных и определённых.

Тихо Браге.

Всю свою жизнь Браге посвятил наблюдениям неба, неустанным трудом и изобретательностью добившись  результатов, не виданных ранее нигде  в мире по точности и широте охвата.

Тихо Браге составил новые  точные солнечные таблицы и измерил  длину года с ошибкой менее  секунды. В 1592 году он опубликовал каталог сначала 777 звёзд, а к 1598 году довёл число звезд до 1004, заменив ранее использовавшиеся в Европе, давно устаревшие каталоги Птолемея.

Браге открыл две новые  неравномерности («неравенства») в  движении Луны по долготе: третью (вариацию) и четвёртую (годичное). Он обнаружил также периодическое изменение наклона лунной орбиты к эклиптике, а также изменения в положении лунных узлов (эвекция по широте). Вплоть до Ньютона в созданной Браге теории движения Луны не понадобилось никаких поправок.

Точность наблюдений звёзд  и планет он повысил более чем  на порядок (погрешность менее угловой минуты), а положение Солнца по его таблицам находилось с точностью до одной минуты, тогда как прежние таблицы давали ошибку в 15—20 минут.

Тихо Браге составил первые таблицы искажений видимых положений  светил, вызванных рефракцией света в атмосфере Земли^[55]. Сравнивая текущие и отмеченные в античности долготы звёзд, он определил довольно точное значение предварения равноденствий.

С именем Тихо Браге связаны  наблюдение сверхновой звезды в созвездии Кассиопеи 11 ноября 1572 года и первый обоснованный наблюдениями вывод о внеземной природе комет, основанный на наблюдении Большой кометы 1577 года. У этой кометы Тихо Браге обнаружил параллакс, что исключало атмосферную природу явления^[56]. Надо отметить, что земным явлением считали кометы такие авторитеты, как Аристотель и Галилей; теория о внеземном происхождении комет дебатировалась ещё немало времени и утвердилась в науке только в эпоху Декарта.

В течение 16 лет Тихо Браге  вёл непрерывные наблюдения за планетой Марс. Материалы этих наблюдений существенно помогли его преемнику — немецкому учёному И. Кеплеру — открыть законы движения планет.

В гелиоцентрическую систему Коперника Браге не верил и называл её математической спекуляцией (хотя к Копернику относился с глубоким уважением, держал в обсерватории его портрет и даже сочинил восторженную оду в его честь^[57]). Браге предложил свою компромиссную «гео-гелиоцентрическую» систему мира, которая представляла собой комбинацию учений Птолемея и Коперника: Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неподвижной Земли, а все планеты и кометы — вокруг Солнца. Суточное вращение Земли Браге тоже не признавал. С чисто расчётной точки зрения, эта модель ничем не отличалась от системы Коперника, однако имела одно важное преимущество, особенно после суда над Галилеем: она не вызывала возражений у инквизиции. Среди немногочисленных сторонников системы Браге в XVII веке был видный итальянский астроном Риччиоли(у Риччиоли, впрочем, Юпитер и Сатурн обращаются вокруг Земли, а не Солнца). Прямое доказательство движения Земли вокруг Солнца появилось только в 1727 году (аберрация света), но фактически система Браге была отвергнута большинством учёных ещё в XVII веке как неоправданно и искусственно усложнённая по сравнению с системой Коперника-Кеплера.

Сам Браге искренне верил  в реальность своей системы и  перед смертью просил Кеплера  поддержать её^[59]. Он подробно аргументировал в письмах, почему он считает ошибочной систему Коперника. Один из самых серьёзных аргументов вытекал из его ошибочной оценки углового диаметра звёзд и, как следствие, расстояния до них. Рассчитанные Браге расстояния были на несколько порядков меньше действительных и должны были, если признать движение Земли вокруг Солнца, вызвать заметные смещения звёздных долгот, чего в действительности не происходило. Отсюда Браге сделал вывод, что Земля неподвижна. На самом деле видимые диаметры звёзд были увеличены атмосферной рефракцией^[60], а параллаксы звёзд астрономы сумели обнаружить только в XIX веке.

Галилео Галилей

Выдающийся итальянский  ученый Галилео Галилей сделал много  открытий в астрономии. В 1609 г. он изготовил  небольшой телескоп (об изобретении  телескопа в 1608 г. в Голландии  он знал) и применил его для наблюдения небесных светил. Направив телескоп на небо, Галилей своими открытиями подтвердил теорию Коперника. 
 
Так, Галилей открыл фазы у Венеры. Он нашел, что такая их смена возможна лишь в том случае, если Венера обращается вокруг Солнца, а не вокруг Земли. На Луне Галилей обнаружил горы и измерил их высоту. Оказалось, что между Землей и небом — «вместилищем божества» — нет принципиального различия. Горы, подобные горам на Земле, оказываются существующими и на небесном светиле. И становилось легче поверить, что Земля — это лишь одно из  таких светил. 
 
У планеты Юпитер Галилей открыл четыре спутника. Их обращение вокруг Юпитера опровергало представление о том, что лишь Земля находится в центре вращения. На Солнце Галилей обнаружил пятна и по их перемещению заключил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Пятна на Солнце, считавшемся эмблемой «небесной чистоты», тоже опровергали идею о будто бы принципиальном различии между Землей и небом. Млечный Путь в поле зрения телескопа распался на множество слабых звезд. Вселенная предстала перед человеком как нечто несравненно более грандиозное, чем маленький мирок, кружащийся якобы вокруг Земли, в представлениях Аристотеля и Птолемея. 
 
Пропаганда Галилеем учения Коперника на итальянском языке, доступном более широким кругам читателей, вызвала ярость церковников. Ведь до него ученые писали свои сочинения на латинском языке. Сначала учение Коперника было объявлено ложным, еретическим, и пропаганда его была запрещена. Галилей не посчитался с этим запрещением, и его вызвали на суд. В 1633 г. под страхом пыток престарелый ученый был вынужден официально отречься от своих взглядов и «раскаяться» в том, что он распространял учение Коперника.  
 
Но и после этого вынужденного раскаяния церковники содержали Галилея под домашним арестом и запретили ему печатать книги, касающиеся астрономии.

Введение 

 
Гелиоцентрическая система Коперника  с современной точки зрения является, несомненно, устаревшей.  
Во-первых, бросается в глаза отсутствие четкого математического доказательства. Во-вторых, с точки зрения практической астрономии точность даваемого его моделью описания движения планет была невысокой в сравнении с подробно разработанной геоцентрической системой Птолемея.  
Орбиты планет Коперник полагал круговыми.  
Наконец, явно ошибочным является ввод третьего движения Земли, которое Коперник называет деклинационным, или движением по склонению – как известно, такого движения не существует.  
Кроме того, Коперник не видел ничего странного в том, что в его теории центром Вселенной служит не материальное тело, а некоторая «пустая» точка — центр круговой орбиты Земли.  
И вся эта система заключена в сферу неподвижных звезд, чье кажущееся вращение объясняется суточным вращением Земли.  
Ито есть не вызывающая никаких принципиальных возражений теория гелиоцентризма оказывается вписана в такой круг нелепиц, что остается только удивляться, так в чем же заслуга этого ученого? Почему же именно Коперника считают автором гелиоцентрической модели и величайшим революционером в отношениях неба и Земли? Почему, если вроде бы такая же схема существовала у Аристарха восемнадцать веков назад, а ликвидация Земли как вселенского центра в идейном плане была успешно проведена Николаем Кузанским?  
Цель данной работы – последовательно ответить на все эти вопросы и попытаться определить, в чем же ошибался Николай Коперник и почему его ошибки не мешают нам считать его одним из величайших астрономов.  
Для этого прежде всего необходимо обратиться к двум моделям мироустройства: собственно коперникианской, гелиоцентрической, и птолемеевской, геоцентрической.  
При этом не стоит односторонне понимать систему Птолемея как нечто примитивное, как ее традиционно изображают в научно-популярной литературе для школьников. Система мира Птолемея представляет сложную модель с ее сложной комбинацией кругов: деферентов, эпициклов, эксцентров и эквантов. Эта модель позволяла вычислять точные положения планет, и модель Коперника дает даже несколько худшее представление реального движения планет, чем модель Птолемея (что подтвердили расчеты О. Гингерича, выполненные на ЭВМ).[1]  
Более того, О. Нейгебауер считает, что «Распространенное мнение, что гелиоцентрическая система Коперника является значительным упрощением системы Птолемея, очевидно, является неверным. Выбор системы отсчета не оказывает никакого влияния на структуру модели, а сами коперниковские модели требуют почти вдвое больше кругов, чем модели Птолемея, и значительно менее изящны и удобны».[2]  
 Мало того именно эпициклы, деференты и экванты теории Птоломея и соединении с гелиоцентрической системой Коперника проложили путь к законам Кеплера. И, разумеется, система Птолемея не была существенным и необходимым этапом на пути становления системы Коперника.  
Для изучения системы Н. Коперника основным источником служит его собственное сочинение «О вращениях небесных сфер».[3] Этот главный труд его жизни, был написан в 1542 г. и издан в год смерти автора – 1543. Кроме того, свою идею гелиоцентрической системы Коперник кратко сформулировал в «Малом комментарии».  
В нем Коперник вводит семь аксиом, которые позволят объяснить и описать движение планет значительно проще, чем в Птоломеевской теории:  
«Первое требование. Не существует одного центра для всех небесных орбит или сфер.  
Второе требование. Центр Земли не является центром Мира, но только центром тяготения и центром лунной орбиты.  
Третье требование. Все сферы движутся вокруг Солнца, расположенного как бы в середине всего, так что около Солнца находится центр мира.  
Четвертое требование. Отношение, которое расстояние между Солнцем и Землей имеет к высоте небесной тверди, меньше отношения радиуса Земли и ее расстоянию от Солнца, так что по сравнению с высотой тверди оно будет даже неощутимым.  
Пятое требование. Все движения, замечающиеся у небесной тверди, принадлежат не ей самой, но Земле. Именно Земля с ближайшими к ней стихиями вся вращается в суточном движении вокруг неизменных своих полюсов, причем твердь и самое высшее небо остаются все время неподвижными.  
Шестое требование. Все замечаемые нами у Солнца движения не свойственны ему, но принадлежат Земле и нашей сфере, вместе с которой мы вращаемся вокруг Солнца, как и всякая другая планета; таким образом, Земля имеет несколько движений.  
Седьмое требование. Кажущиеся прямые и понятные движения планет принадлежат не им, но Земле. Таким образом, одно это ее движение достаточно для объяснения большого числа видимых в небе неравномерностей».[4]  
Таким образом, основываясь на изученных источниках и литературе, следует определить место системы Коперника в истории науки и философии. Почему философии? По мнению ряда исследователей, теория Коперника – не только инее столько астрономическая, сколько общемировоззренческая. «Вопрос о том, в какой степени гелиоцентризм был более чем астрономической проблемой, большая тема для отдельной книги», – считает Т. Кун.[5] Этот же вопрос поднимает в «Эстетике Возрождения» А. Ф. Лосев.[6]  
Впрочем, в споре об ошибках Коперника следует всегда помнить, что Коперник не имел физических доказательств вращения Земли, о которых теперь знает каждый школьник (отклонение падающих тел к востоку, маятник Фуко, подмыв реками в Северном полушарии правого берега, а в Южном – левого, пассаты и др.). открытие Коперника базировалось не столько на опытных доказательствах, сколько являлось прозрением и интуитивным открытием, математически обосновать которое смог Иоганн Кеплер.  
 
Глава 1. Математические недочеты системы Н. Коперника  

Система с современной  точки зрения считается устаревшей.

Принимая принципиальную правоту системы Коперника в  смысле гелиоцентризма, следует помнить, что гелиоцентрическая система  Коперника вовсе не базируется на точных математических данных.  

Один из крупнейших советских  астрономов, академик А. А. Михайлов, пишет: «Иногда говорят, что Коперник доказал, что Земля движется, но такое утверждение  не совсем правильно. Коперник обосновал  движение Земли, показав, что этим полностью  объясняются наблюдаемые в мире планет явления и вводится простота в сложную и путаную систему  геоцентризма. Но прямых доказательств, т. е. таких фактов, явлений или  экспериментов, которые можно было бы объяснить движением Земли, и  ничем другим, у него не было. Даже, более того, было обстоятельство, которое  противоречило орбитальному движению Земли. Это – отсутствие параллактического, т. е. перспективного, смещения звезд, представляющего  собой отражение движения Земли».[7]  

Наконец, Коперник вообще не доказал того, что именно Земля  движется вокруг Солнца, а не Солнце вокруг Земли. Он только дал в точной и простейшей форме подвижное  соотношение этих двух небесных тел. Но это подвижное соотношение  останется тем же самым и в  случае нашего предположения о движении Земли вокруг Солнца, и в случае если мы признаем движение Солнца вокруг Земли. Современная наука безусловно склоняется к движению Земли вокруг Солнца, а Солнце, если оно и движется, то вовсе не вокруг Земли, а своим собственным путем, о котором существует своя собственная теория.  
Поэтому и у Коперника доказано не столько движение Земли вокруг Солнца, сколько дана более простая картина соотношения движения Солнца и Земли, а картина эта остается одной и той же при любых системах отчета.  

Наконец, является полностью  ошибочным такая гипотеза Коперника: Коперник вводит третье движение Земли, которое он называет деклинационным, или движением по склонению. Упоминания о таком движении не найдется ни в одном учебнике астрономии – просто потому, что его не существует. Коперник не знал и не мог знать закона сохранения момента количества движения, согласно которому ось вращения Земли (и любого тела) сохраняет постоянное направление в пространстве (если на тело не действуют посторонние силы; действие Солнца и Луны на экваториальный «горб» Земли приводит к прецессии). Чтобы объяснить это наблюдаемое явление (неизменность положения полюса мира в течение года), он и был вынужден приписать земной оси третье движение. По мнению Коперника, если бы его не было, ось Земли должна была бы в течение года поворачиваться вокруг нормали к плоскости эклиптики, занимая в то же время одинаковое положение относительно Солнца.

Заключение  

Тогда в чем же заслуга  Коперника?  
Математически бездоказательная модель оказалась предсказанием, в котором чувствовалась необходимость. Дальнейшие исследования показали, что Коперник был не совсем прав в математическом обосновании. Но в том, что Земля вращается вокруг Солнца, Коперник оказался прав. 

 
Ему удалось сместить координаты отсчета. И здесь имеет место не просто количественная, а коренная качественная разница: когда мы говорим «система Коперника», то мы можем иметь в виду и теорию, созданную великим польским астрономом, и саму солнечную систему, как она существовала до и независимо от чьих бы то ни было теоретических представлений о ней. Мы, правда, различаем то и другое, но существенной разницы между тем и другим по содержанию мы совершенно не замечаем: система Коперника, как теория Коперника, – это и есть ставшая «прозрачной» для нас солнечная система. Это не один из равновозможных вариантов системного представления нашей солнечной системы, а сама эта система, развернувшаяся перед нами благодаря гению Коперника.[18]  

Главная заслуга Коперника  заключена вовсе не в его модели, которая математически по многим пунктам ошибочна. Главное, что он стронул-таки Землю с места, и  будущее подтвердило его правоту. Нововведение Коперника не было просто указанием на движение Земли.  
Скорее, оно составляло целиком новый способ видения проблем физики и  
астрономии.