Мы уже не раз упоминали, что наука «нового времени» начала свое развитие с восстановления и изучения наследства древнегреческой науки. Мы знаем также, что сам Коперник считал древних астрономов своими учителями. Поэтому мы должны начать наше изложение с эпохи, отдаленной от нас на две с лишним тысячи лет.
Древнейшей из известных нам теорий мироздания является система «пифагорейцев», которую предание ведет от полулегендарного Пифагора. Эта система в противовес прежним представлениям о мире выдвигала идею движения Земли. Это обстоятельство было причиной того, что учение Коперника получило в свое время наименование «пифагорейского учения», хотя, как мы сейчас увидим, сходство здесь очень поверхностное.
Уже в V веке до нашей эры пифагорейская система получила свое оформление, но нам немного известно об ее деталях. Аристотель (IV в. до н. э.) сообщает о космологии пифагорейцев следующее:
«Относительно положения Земли мнения философов различны между собой. Впрочем, большая часть философов, считающих небо ограниченным, помещает Землю в середине. Напротив, италийские философы, пифагорейцы, полагают, что в середине находится огонь и что Земля обращается вокруг него подобно звезде, через что происходят перемены дня и ночи. Они также принимают другую Землю, противоположную нашей и называемую ими «противоземлей», так как главная цель их состоит не в исследовании явлений, а в приноравливании последних к собственным своим воззрениям и теориям». Аристотель говорит и о том, почему пифагорейцы помещают в центре мира огонь:
«Важнейшим вещам, по их (пифагорейцев) мнению, подобает и почетнейшее место, а так как огонь важнее Земли, то он и помещен в середине».
Наш рисунок поясняет идею пифагорейцев, согласно которой Земля вращается в направлении с запада на восток вокруг «центрального огня», а вместе с тем и вокруг своей оси. Оба вращения Земля заканчивает в одни сутки. Вот почему никто из людей не видал божественного очага, где пылает «центральный огонь» и где пребывает божество, ибо «центральный огонь» освещает только антиподов, куда с обитаемой части Земли никак нельзя проникнуть. Антихтон, т. е. «противоземля», обращается вокруг «центрального огня» (постоянно между Землей и последним, что и видно хорошо на нашем рисунке) и совершенно закрывает от Земли лучи «центрального огня».
Роль Солнца была только подсобная: оно только концентрировало и посылало на Землю лучи «центрального огня». Оно прозрачно, подобно стеклу, и совершает в течение года движение по зодиаку, отчего и происходит изменение длины дня и смена времен года.
Уже пифагореец Филолай одарил Землю движением вокруг «центрального огня». Это дало основание считать его предшественником Коперника. Следующий шаг вперед был сделан Хикетом и Экфантом, тоже пифагорейцами. Хикет считал, что Земля занимает центр мироздания и что «центральный очаг», или «центральный огонь», помещается в центре земного шара. Далее он приписывал Земле вращательное движение вокруг оси в течение суток в прямом направлении, т. е. с запада на восток. От существования «противоземли» он, повидимому, совершенно отказался.
Знаменитый римский адвокат, писатель и политический деятель Цицерон следующим образом характеризует космологические воззрения Хикета: «Сиракузянин Хикет, как утверждает Теофраст, полагает, что небо, Солнце, Луна, звезды, вообще все, что над нами, покоится и что ничто в мире не движется, за исключением Земли». Далее Цицерон вполне ясно приписывает Хикету мнение о вращении Земли только вокруг оси.
Приблизительно такова же была и доктрина Экфанта. Отрицание существования «противоземли» было все-таки большим шагом вперед по сравнению с доктриной Филолая, всецело основанной на ходячей числовой мистике пифагорейцев. Тот факт, что Экфант и Хикет отчетливо говорили о суточном вращении Земли, заслуживает быть особенно отмеченным, так как Коперник осмелился снова вернуться к этой гениальной и плодотворной идее.
Коснемся теперь вкратце воззрений на строение мира двух выдающихся греческих философов — Платона и Аристотеля (IV и V вв. до н. э.).
В одном из последних своих произведений («Тимей») Платон в очень неясных выражениях приписывает и самой Земле некоторое движение вокруг оси. Но, повторяем, это место «Тимея» весьма темное, и мнения о смысле того, что хотел сказать Платон, сильно расходятся. Согласно преданию Платон будто бы поставил своим ученикам задачу — объяснить движение планет по небу комбинациями равномерных круговых движений, ибо только круговое движение, как «совершенное», считал он «достойным» для небесных тел. Вряд ли это предание имеет под собой основу, но для нас важно то, что в эпоху Возрождения эта странная на наш взгляд мотивировка пользовалась успехом и освещалась именем Платона.
Аристотель был строгим геоцентристом. В своем большом трактате «О небе» Аристотель помещает Землю в центре мироздания и пытается рассуждениями обосновать, что Земля должна совершенно неподвижно покоиться в центре мира. Вместе с тем Землю он считает шаровидной и очень удачно и хорошо доказывает это. Солнце, Луна и планеты, а также и сфера звезд, по мнению Аристотеля, обращаются вокруг Земли. Все гипотезы пифагорейцев о движении Земли или вращении ее вокруг оси Аристотель отбрасывает как совершенно вздорные и недостоверные.
Аристотель всю вселенную разделял на две принципиально различные по своим свойствам и строению части:
1) область совершенного — небо, где все нетленно, абсолютно чисто и совершенно и где находится «пятая стихия» — нетленный, совершенный и вечный эфир, более субтильная (тонкая) материя, нежели воздух и огонь;
2) область земных элементов, где происходят постоянные изменения и превращения элементов, где все тленно и подвержено разрушению и смерти.
Вообще, небо — область абсолютных, неизменных законов: там все неизменно и вечно. Земля, наоборот, есть область преходящего, изменяемого, — на ней господствуют случай, возникновение и уничтожение. В силу сказанного, на небе, в совершенной области, и все движения совершенны, т. е. все тела небесные движутся по кругам, наиболее «совершенным» кривым; все движения на небе, кроме того, только равномерные; неравномерных движений там быть не может.
Мы видим, что Аристотель, подобно Платону, тоже придает исключительное значение «совершенству» во вселенной. Именно потому он вселенную тоже считает имеющей форму шара.
Стихии в космологии Аристотеля располагаются пропорционально их весу (или плотности). В силу этого в центре вселенной сосредоточена самая грубая и тяжелая стихия — земная, шар земной окружает вода, как более легкий элемент; затем располагается воздушная оболочка (земная атмосфера), а еще выше — оболочка из еще более легкой стихии — огня. Эта оболочка занимает все пространство от Земли до Луны. Над оболочкой из огня простирается оболочка из чистого эфира, из которого состоят, по Аристотелю, все небесные тела. Собственно говоря, Луна, Солнце и планеты не движутся вокруг неподвижной Земли. Обращаются вокруг Земли только те сферы, к которым «прикреплены» эти небесные тела.
Эти концентрические сферы (их общий центр, по Аристотелю, совпадает с центром Земли) были введены в астрономию знаменитым математиком Евдоксом (408–355 до н. э.). Он был не только замечательным астрономом, но и выдающимся математиком. Так как Евдокс, несомненно, являлся учеником Платона, то, движимый желанием осуществить идею своего учителя — объяснить сложением круговых движений странные движения планет по небу, он сделал остроумную попытку получить видимые движения планет (а также Солнца и Луны) сочетанием равномерных вращательных круговых движений.
Поставленная задача Евдоксом была, в общем, разрешена, и в эпоху Аристотеля его теория концентрических сфер пользовалась большой славой. Аристотель тоже принял ее и в своем большом сочинении «О небе» (в четырех книгах) широко ею воспользовался. Общее число сфер Евдокса Аристотель даже увеличил до 56 (сам Евдокс пользовался только 27 сферами).
Чтобы вкратце пояснить читателям наиболее простым способом, зачем понадобились эти сложные системы концентрических сфер, напомним прежде всего, как двигаются по небу Солнце, Луна и планеты. Это нам будет необходимо для понимания не только построений Евдокса — Калиппа — Аристотеля, но и гениальной системы мира, выдвинутой Николаем Коперником.
Луна и Солнце перемещаются по небесному своду с запада на восток, по одним и тем же созвездиям (созвездия зодиака): Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы. По этим же 12 зодиакальным созвездиям движутся все пять планет, видимых простым глазом.
Движения по небу двух «нижних» планет — Меркурия и Венеры — представляются менее сложными, нежели движения планет «верхних» (Марса, Юпитера и Сатурна). Обе эти «нижние» планеты всегда бывают видимы на небесном своде недалеко от Солнца, т. е. или на западе, после захода Солнца (иначе говоря, по вечерам), или утром, но уже на востоке, т. е. до восхода Солнца. При этом и Меркурий, и Венера то постепенно отходят от Солнца, то приближаются к нему, пока, наконец, не скрываются в его лучах.
Гораздо более сложным и запутанным представляется движение планет «верхних». Посмотрим на прилагаемый рисунок. На нем изображен видимый путь Марса в 1932–1933 гг. Внимательно рассматривая этот рисунок, мы по цифрам месяцев (римским) замечаем, что сначала, с ноября 1932 года по январь 1933 года, Марс двигался по небесному своду справа налево (с запада на восток), т. е. перемещался по небу «прямым» движением, затем, приблизительно с февраля по апрель 1933 года, Марс двигался слева направо. Такое движение верхней планеты — слева направо — принято называть попятным, или обратным, движением.
Перед тем, как изменить свое прямое движение на обратное, или попятное, каждая верхняя планета как бы совсем перестает двигаться и кажется на фоне данного созвездия некоторое время неподвижной; наступает, как говорят,