Страница 24 из 30
Следует также отметить отличия, которые можно заметить между версией модели, описанной в «Малом комментарии...», и окончательной версией, вошедшей в «О вращении небесных сфер». Оказывается, что хотя оба текста описывают гелиоцентрическую модель, в «Малом комментарии...» планетарная механика гораздо более сложная: планета движется по первому эпициклу, центр которого движется по второму эпициклу, центр которого, в свою очередь, движется по окружности деферента, в центре которой находится Солнце. В «О вращении небесных сфер», напротив, динамика напоминает птолемееву, хотя Солнце и Земля в ней меняются местами.
Ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики, то есть плоскости, по которой наша планета движется вокруг Солнца.
Вследствие этого наклона появляется третье движение, которое Коперник предложил в своем труде «О вращении небесных сфер». Из-за деформации Земли гравитационная сила Солнца вызывает движение, которое изменяет направление земной оси. Таким образом, ось совершает вращательное движение, описывая конус, наподобие прецессии волчка. На рисунке изо- бражено движение оси по окружности; период этого вращения составляет около 25 776 лет и называется Платоновым годом. На прецессию накладывается еще одно движение — нутация, — вследствие которого скорость прецессии изменяется. Это приводит к тому, что земная ось совершает колебания и траектория становится более сложной, как показано на рисунке. Для нутации пока нет удовлетворительной модели, так как она является следствием множества эффектов. Считается, что Гиппарх первым изучил этот тип движения; также о нем говорил Теон Александрийский (ок. 335-405). ВIX веке Ибн Курра развил свою теорию колебаний, которая была предшественницей рассуждений Коперника о третьем земном движении.
Комбинация прецессионного и нутационного движения земной оси.
С другой стороны, в «Малом комментарии...» утверждается, что эксцентриситет земной орбиты имеет постоянное значение и положение солнечного апогея не меняется по отношению к неподвижным звездам; в «О вращении небесных сфер», напротив, все не так: из текста следует, что наблюдения, проведенные в 1515 году, заставили Коперника отбросить эту идею.
Наблюдаемые отличия показывают, что с течением времени польский астроном скорректировал свои теории согласно эмпирическим данным. Точно известно, что его представление о космосе не было полным в момент написания первой книги, хотя некоторые утверждают обратное. В качестве вывода мы можем разделить вклад Коперника на четыре основные части.
— Земля установлена на правильное место в Солнечной системе и создана гелиоцентрическая модель.
— Разъяснена связь между экспериментальными наблюдениями и параметрами модели.
— Определен критерий для определения относительных расстояний для каждой планеты.
— Предложено эффективное решение проблемы определения широты каждой из планет.
С другой стороны, Коперник сохранял излишнюю сложность, которая не приводила к увеличению точности. В частности, в случае Марса его модель выдавала значительные ошибки. Наилучшее обоснование модели Коперника — возможно, то, которое использовал он сам и которое мы находим в поиске более элегантной альтернативы. В конце концов, в основе его работы лежит глубокий и убежденный неоплатонизм.
Глава 4
Модель, проверенная временем
Работа Коперника не была хорошо принята современниками. Пройдут еще 50 лет с момента публикации, и гении современной науки, Галилей и Кеплер, доведут смену парадигмы до логического завершения. А пока реакция Христианской церкви будет направлена против теории, в которой она увидит только угрозу своим догмам.
С философской точки зрения система, предложенная Коперником, противоречила общепринятой традиции, поэтому было необходимо найти объяснение новым движениям Земли, которые в ней постулировались. Мог ли перводвижитель Аристотеля участвовать и в небесной динамике? Кроме того, круговое и равномерное, то есть идеальное движение было закреплено за небом, и приписывать его нашему миру казалось бессмысленным. Другая трудность проистекала из элементарного наблюдения: почему камень падает на землю, если Земля не является центром Вселенной? В таком случае он должен был падать на Солнце. Коперник пытался решить эту проблему, утверждая, что вещи подчиняются «естественной тенденции частей целого, отделенных от этого целого, возвращаться к нему»; в этом смысле «земные» тела стремятся вернуться к своему «целому», Земле, а не к «центру мира», который для них чужой. Объяснение слабое, но приемлемое.
Другим поводом для сомнений был состав звездного вещества. До этого момента, так как другие небесные тела были отделены от нашей планеты, их состав мог считаться другим. Но если Земля — лишь одно из тел, вращающихся вокруг Солнца, то возникает вопрос: состоят ли другие планеты из того же самого вещества, что и наша? А Солнце? А звезды? Коперник разрушил неприкосновенное различие между подлунным и надлунным пространством. Следовательно, существование эфира ставилось под сомнение. Даже Луна вызывала концептуальный парадокс: почему это светило вращается вокруг нашего? Почему только оно? И, вдобавок, почему Земля не оставляет его позади в ходе своего движения?
Сюда следует добавить и проблему параллакса звезд. Большая часть экспериментальных обоснований коперникан- ской модели состоит из наблюдений, в частности из измерений параллакса планет. Этот феномен, однако, не наблюдался у звезд. На самом деле звездный параллакс существует, но так как звезды чрезвычайно далеки, то его невозможно было обнаружить с помощью методов и инструментов, доступных в XVI веке. Пройдут еще 300 лет, прежде чем будут предприняты первые попытки измерения параллакса. Коперник был прав, считая, что проблема может быть связана с большой отдаленностью звезд от нашей планеты.
Не следует забывать, что новая модель использовала те же математические трюки, что и предшествующая. Деференты и эпициклы все еще были необходимы, и Копернику даже потребовался скрытый эквант: он предполагал, что в центре планетарных орбит находится некое среднее Солнце. Но несмотря на все эти вопросы, его система открыла двери в невиданную Вселенную. Новое представление о космосе было прямым следствием постоянного научного прогресса. Как и многие другие открытия, решение, представленное астрономом из Торуня, не было идеальным. Ответы были получены не на все вопросы, но это был по-настоящему гигантский шаг.
Астроном из Торуня заслуживает нашего уважения не только из-за полученных им результатов, но и из-за своего метода. Чтобы понять тщательность его труда, приведем слова Ретика о Копернике из его «Первого повествования»:
«У моего учителя всегда перед глазами наблюдения всех эпох и его собственные, упорядоченные как в каталоге; поэтому, когда ему нужно сделать выводы или что-то изменить в науке или своих принципах, он начинает с самых древних наблюдений и заканчивает своими в поисках взаимосвязей, которые бы все их согласовывали; полученный результат [...] он сравнивает с гипотезами Птолемея и античных авторов; проверив тщательнейшим образом эти гипотезы, он находит, что астрономические доказательства их опровергают; выдвигает новые гипотезы не без божественного вдохновения и во славу богов; применяя математику, устанавливает геометрически следствия, которые вытекают из правильного рассуждения; затем согласует древние и собственные наблюдения с выбранной гипотезой и после всех этих операций создает, наконец, свои астрономические законы».
Вдобавок к своему открытию гелиоцентризма, Коперник является первым примером современного ученого. Его влияние на последующую науку было огромно, однако распространение его идей и методов происходило с большим трудом.