§ 5. Система Коперника и ее роль в универсальной научной революции конца XVI — начала XVII в.

В чем же таилась истинно революционная сила учения Коперника? Его гелиоцентрическая система завершала собой более чем двухтысячелетний путь развития умозрительных (или опиравшихся на слишком грубый опыт) космологических теорий Вселенной и частично еще опиралась на некоторые древние космологические представления. Но она принципиально отличалась от всех прежних теорий.

Революционная преобразующая сила коперниковой системы таилась в ее внутренней логичности, в осуществлении принципа простоты (экономии причин), — отражение физического единства реальной системы. И достигнуто это было введением нового гелиоцентрического принципа движения планет, прежде всего подвижности самой Земли как планеты. Это позволило единой причиной объяснить совокупность главных астрономических явлений, многие из которых ранее были вообще необъяснимы!

С помощью двух основных действительных движений Земли — суточного и годичного — теория Коперника сразу же объяснила смену дня и ночи, раскрыла причину суточного движения звездного неба, все главные особенности сложных неравномерных наблюдаемых движений планет (попятные движения, стояния, петли). Впервые было получено объяснение смены времен года: Земля движется вокруг Солнца, сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения. Правда, для этого Копернику пришлось ввести «третье» движение Земли — обратное вращение, с тем же годичным периодом (вернее, почти с тем же), вокруг некой другой оси, перпендикулярной плоскости эклиптики¹. С помощью комбинации обычного годичного движения Земли — обращения вокруг Солнца — и этого дополнительного обратного ее вращения, допуская небольшое различие в их скоростях, Коперник дал первое физико-кинематическое объяснение явления прецессии (принципиально отличающееся от кинематико-геометрического объяснения Гиппарха своей физичностью).

В системе Коперника впервые получила объяснение загадочная прежде последовательность размеров первых, или главных эпициклов у верхних планет (они были введены Птолемеем для описания петлеобразных движений планет). Размеры этих эпициклов по отношению к своему основному деференту уменьшались от Марса к Сатурну. Другой загадкой системы Птолемея было то, что движение по этим эпициклам, равно как и движение по деферентам для нижних планет, совершалось с одним и тем же периодом, равным периоду обращения Солнца вокруг Земли! Все эти годичные круги геоцентрической системы оказались излишними в системе Коперника. Петлеобразные движения планет теперь объяснялись одной-единственной причиной — годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же размеров петель (и, следовательно, относительных радиусов соответствующих первых эпициклов) Коперник правильно усмотрел отображение того же орбитального движения Земли: наблюдаемая с Земли планета должна описывать видимую петлю, и тем меньшую, чем дальше она от Земли.

Эта гениальная расшифровка видимых явлений и сведение их к одной причине позволила Копернику впервые за всю историю изучения неба сделать обоснованный вывод о действительном расположении планет в Солнечной системе и получить весьма точные относительные расстояния планет от Солнца (в расстояниях Земля — Солнце, т. е., выражаясь современным языком, в астрономических единицах, см. табл.).

Таким образом, то, что Птолемей считал непостижимым, уже содержалось в скрытом виде в его системе, в форме неких удивительных и непонятных числовых соотношений! Но только Коперник понял, что эти величины — а именно, обратные радиусам первых эпициклов для внешних планет и совпадающие с радиусами деферентов — для внутренних («нижних» по геоцентрической терминологии) — не что иное, как отображение истинных относительных расстояний планет от Солнца. Коперник как бы поставил зеркало перед зеркально перевернутой (по отношению к действительности) картиной Птолемея и, таким образом, впервые получил правильное, прямое изображение устройства планетной системы.

Относительные расстояния планет в Солнечной системе по Копернику (в скобках — современные данные)

Хорошее совпадение коперниковых и современных оценок показывает достаточно высокую точность, достигнутую в измерениях некоторых постоянных астрономических величин уже в древности, но вместе с тем еще раз демонстрирует бессилие геоцентрической системы в объяснении действительности. Только введение гелиоцентрического принципа позволило понять истинный смысл полученных величин.

Именно логическая стройность, экономность и в этом смысле простота и совершенство теории Коперника, ее способность объяснить немногими причинами совокупность многих явлений, считавшихся до этого совершенно различными, увязать их в единую систему привлекли к ней симпатии прогрессивно мыслящих ученых уже в XVI в.² И уже неважно было, что принесенная в ней дань традициям — принятие круговых равномерных движений небесных тел, центрального положения одного тела во Вселенной (теперь это было Солнце) и ограничивающей Вселенную сферы звезд — снижало ее точность при практических расчетах или ограничивало Вселенную единственной планетной системой.

Возрожденные Коперником принципы подвижности Земли и центрального положения Солнца в системе планет не только явились ключом к объяснению истинного строения собственно Солнечной системы, но стали и мощным инструментом для дальнейшего познания мира за ее пределами. Теория Коперника вскрыла важнейший принцип устройства Вселенной: признав подвижность, планетарность, неуникальность Земли, она тем самым устраняла вековое представление и об уникальности по крайней мере материального центра вращения во Вселенной. Солнце стало главным центром вращения. (Земля же сохранила эту роль только для Луны.) Но Солнце не было уникальным телом. О его тождественности звездам как светила догадывались еще в древности. Это «освобождение» материального центра вращения от его «единственности» в свою очередь раскрепощало человеческую мысль, выпускало ее на простор для дальнейших сравнений и обобщений, которые уже вскоре — с 80-х годов XVI в. — и последовали.

Раскрытие двойственной причины сложных видимых планетных движений — разложение их на собственные реальные движения планет и на видимые, являющиеся отражением движения наблюдателя (т. е. Земли), направило мысль на поиски истинных движений небесных тел, а также на углубленное изучение законов движения вообще. Эти два пути развития теории Коперника привели к созданию небесной и общей механики и объединились впоследствии в новой, гравитационной физической картине мира. Геоцентрический способ описания видимого движения, например, Солнца, метеорных потоков, иногда комет сохранился в современной астрономии лишь как математический прием, удобный при решении некоторых задач.

На первый взгляд теория Коперника затрагивала лишь некий элемент аристотелевой физико-космологической картины мира — изменяла конкретную модель Вселенной и, напротив, даже стремилась сохранить остальное, во всяком случае механизм процесса: равномерные круговые движения небесных тел, причина которых не обсуждалась и у Коперника, т. е. они принимались как факт. Но теория Коперника сразу вступила в конфликт с главным элементом физической картины мира Аристотеля: небесные тела, как и Земля, которая была введена в круг планет, в свою очередь оказывались центрами тяжести, во всяком случае центрами обращения других тел.

А спустя чуть более полувека выяснилось противоречие гелиоцентрической системы (точнее, модели) Коперника и другому элементу картины мира Аристотеля: истинные движения планет оказались некруговыми и неравномерными. Таким образом, начавшись как революция в астрономии, коперниковская революция в теории планетных движений уже вскоре проявила черты революции физической, фундаментальной и в этом смысле универсальной, так как привела к полной смене физической картины мира.

Примечания

1. Годичное движение Земли Коперник представлял еще в духе древних представлений о вращательном движении, при котором наклоненная ось Земли описывала широкий конус, сохраняя таким образом свою ориентацию относительно центра вращения системы. Этот поворот оси Коперник и компенсировал, постулировав третье движение Земли. В то время еще не был установлен закон инерции в современном нам понимании и, следовательно, возможность сохранения пространственной ориентации оси Земли при орбитальном движении, т. е. не было известно поступательно-вращательное движение, какое и совершает в действительности Земля вокруг Солнца. (Это впервые понял Кеплер) Коперник представлял инерциальное, бессиловое движение планет еще в духе механики Аристотеля, где оно мыслилось круговым. Такое представление об инерциальном движении сохранялось и долго после Коперника, даже в механике Галилея.

2. Одним из самых первых идеи Коперника оценил и стал излагать в своих лекциях базельский математик, геолог и астроном Х. Вурстейзен (1544—1588), рассуждения которого использовал Галилей в «Диалоге» в устах Сагредо — скрытого сторонника новой системы.