Астрономия до Коперника

Астрономов, то есть людей, занимающихся изучением небесных светил, нередко называли и называют «звездочётами». В этом названии сказывалось представление о том, что астрономы будто бы «читают по звёздам», как по каким-то письменам, «небесные тайны». И до сих пор сохранились выражения: «тайны неба», «загадки неба» и т. п.

Названию «звездочёты» иногда придавался даже иронический смысл: вот-де, эти люди только и делают, что «считают звёзды», да только сосчитать-то их невозможно. Не за своё дело берутся астрономы.

Между тем решительно все звёзды, доступные наблюдению невооружённым глазом, а также и многие, видимые только в телескопы, давно уже подсчитаны. Больше того: многие десятки тысяч звёзд занесены в специальные списки — в звёздные каталоги. Они, так сказать, «заинвентаризованы». О каждой из них в звёздных каталогах имеются различные сведения: как далека данная звезда, как много света по сравнению с нашим Солнцем она излучает, какова её температура и др. Грандиозные успехи астрономии, имеющей возможность заранее точно выяснять, например, когда какие затмения Луны или Солнца произойдут, где и как будут наблюдаться, убедительно показывают, что люди, посвящающие свои силы этой науке, берутся за дело изучения неба не зря, что людям под силу выяснить и такие вопросы, которые на первый взгляд кажутся прямо-таки неразрешимыми.

Не зря берутся астрономы за изучение небесных светил также и потому, что это дело очень нужное. Об астрономии многие и сейчас думают, что это наука отвлечённая, какая-то созерцательная и поэтому практически бесполезная.

Но и это неверно. Астрономия — эта древнейшая из всех наук — и возникла-то в силу необходимости определять время суток и смену годичных сезонов, находить нужное направление при движении в местах, где нет подходящих земных ориентиров, вех. И теперь важнейшими задачами астрономии являются вопросы определения, хранения и передачи для всеобщего и специального пользования точного времени (в специальных случаях с точностью до сотых долей секунды); снабжение людей, нуждающихся в этом, наиболее точными исходными данными и способами для ориентировки (вождение морских кораблей и самолётов, составление точных географических карт и топографических планов).

Как возникновение астрономии, так и всё её развитие определялось производственными нуждами человеческого общества, насущными житейскими надобностями людей, общавшихся друг с другом.

Рис. 1. Земля и небо по средневековым религиозным учениям (рисунок из книги 1538 г.)

Чем теснее и оживлённее были взаимоотношения людей — социальных групп, классов, государств — друг с другом и в своих рамках, тем больше была надобность как в астрономии, так, естественно, и в других науках.

Кто же были первые астрономы? Кто положил начало астрономии? Кто развивал её успехи?

Первыми астрономами были многочисленные совершенно безвестные ныне наблюдатели небесных светил, которые накапливали и передавали последующим поколениям людей навыки наблюдений, собранные данные и свои выводы и соображения по поводу наблюдавшегося на небе. Это были люди очень далёкого прошлого. Их трудами были заложены основы и созданы предпосылки той науки, которая получила право называться астрономией вероятно уже около четырёх тысяч лет тому назад.

В далёком прошлом в плодороднейшей долине рек Тигра и Евфрата (Месопотамия) существовало могущественное государство Ассиро-Вавилония. Как и во всех государствах древнего мира, власть в Ассиро-Вавилонии принадлежала богатым людям, создававшим своё благополучие за счёт эксплуатации рабского труда. Нужды этих эксплуататоров обслуживали представители ассиро-вавилонской религии — жрецы, имевшие в своём распоряжении великолепные сооружения — храмы с высокими ступенчатыми башнями. Вавилонские жрецы вели наблюдения небесных светил и накапливали различные знания. Они хорошо знали звёздное небо, знали многое из того, что можно было видеть на небе на протяжении многих дней, месяцев и лет (например, движение Луны, последовательность смены её фаз, видимые движения планет и др.).

За несколько тысяч лет до нас наука и техника достигли больших успехов в Египте, в Китае, а также в Индии.

Рис. 2. Древнегреческий астроном наблюдает небесные светила, пользуясь простейшим угломерным инструментом

Египетские жрецы на основе своих длительных, вероятно многовековых, наблюдений смогли очень точно установить истинную продолжительность года (365¼ суток). У них сложился тот календарный счёт времени, который затем распространился путём римского влияния и в других странах.

Астрономические сведения играли очень большую роль в Китае. Уже более чем за четыре тысячи лет до нас обязанностью придворных астрономов было составление календарных расчётов. Эти расчёты основывались на наблюдениях движения небесных светил. Обязанностью китайских астрономов в те давно прошедшие времена являлось даже выяснение того, когда и какие будут затмения.

Астрономия древности была, конечно, ещё очень далека от той сложной и разнообразной системы знаний и методов, которые составляют ныне содержание этой могущественной науки.

Но хотя долгое время древняя астрономия была в сущности неотделима от религии, поскольку наблюдениями небесных светил обычно ведали жрецы и всё истолкование небесных явлений и движений небесных светил основывалось на религиозных представлениях, однако эта наука развивалась вместе со всем развитием человеческого общества. Находилось всё больше и больше людей в разных странах, которые нередко прямо пренебрегали религиозными учениями. Уже в древнейшие времена возникла борьба между идеализмом и материализмом как между двумя диаметрально противоположными воззрениями на природу и человека. Эта борьба в разных видах и формах пронизывает всю историю науки вообще. В этой борьбе находили своё отражение противоречия, свойственные обществу с классовым неравенством и гнётом.

Особенно ярко проявлялась эта борьба двух мировоззрений в древней Греции. Приморское положение этой страны, население которой обитало в значительной части на побережье и на многочисленных островах, способствовало широкому развитию торгового мореходства и колонизаторской деятельности предприимчивых людей, владевших богатствами и имевших власть и влияние в древней Греции.

Идеи и стремления этих социальных групп обычно и отражали в своих учениях и взглядах философы-натуралисты, которые обеспечили пышный расцвет древнегреческой науки.

Ещё за две с половиной тысячи лет до нас Фалес (около 624—547 гг. до н. э.) — купец из юрода Милета, много путешествовавший и наблюдавший, — сумел указать на предстоявшее 28 мая 585 года до нашей эры затмение Солнца.

Несколько позже Фалеса жил, наблюдал и размышлял философ Пифагор (571—497 гг. до н. э.). У него и у его учеников и последователей родилась и окрепла великая идея о том, что Земля имеет форму шара. Ряд философов древней Греции высказывал даже некоторые соображения о движениях Земли.

Философ Анаксагор (около 500—428 гг. до н. э.) правильно утверждал, что Солнце только кажется нам маленьким, но в действительности оно огромно. Правда, истинные размеры Солнца Анаксагор представлял себе чрезвычайно упрощённо: он сравнивал его размеры с Пелопоннесским полуостровом, но уже и это было* огромным шагом вперёд. Здесь нелишне вспомнить, что ещё и в XVI столетии многие, считавшиеся учёными людьми, не могли, как следует, понять той простой идеи, которая понятна ныне всем и каждому: чем дальше от нас предмет, тем меньшие видимые размеры он имеет. Леонардо да Винчи (1452—1519), например, вынужден был доказывать нелепость общепринятых в ею время представлений о том, что диаметр Солнца равняется одному футу (30 сантиметров).

Анаксагору приписывают правильное объяснение причины лунных затмений (попадание Луны в тень Земли). Он, кстати сказать, подвергался преследованиям за свои смелые научные воззрения.

Широкое обобщение достижений древнегреческой науки создал и подробно обосновал крупнейший учёный древнего мира Аристотель (384—322 гг. до н. э.).

Аристотель был уверен в том, что Земля есть шар. Среди доводов в пользу шарообразности Земли у него имеется ссылка на всегда округлые очертания любого края земной тени, в которую вступает Луна при затмении. Но Земля по Аристотелю неподвижно покоится в центре всего мира.

При таком допущении отпадал вопрос о том, на чём держится Земля. Ей вовсе ни на чём и не надо держаться: всё в мире может падать только на Землю, двигаясь к центру мира.

Всё, что есть на Земле, сложено из четырёх элементов, или сущностей (по-гречески — «эссенций»): земля — тяжёлый и холодный элемент, вода — менее тяжёлая, но также холодная, воздух — лёгкий, но холодный элемент и огонь — горячий и ещё более лёгкий элемент, поскольку он даже в воздухе вздымается языками кверху. Всё земное, в том числе тела растений и животных, представляет собой различные комбинации этих четырёх элементов-эссенций.

Огонь простирается до той части окружающего Землю мирового пространства, где находится самое близкое к Земле небесное тело — Луна. Здесь начинается уже область пятого, внеземного элемента — эфира, из которого сложены все небесные тела. Эта пятая сущность (по-латыни «квинтэссенция») резко отличается от того, что имеется на Земле. На Земле всё подвержено изменениям, даже тлению и разрушению. В небе же никаких изменений не происходит.

Вселенная, по Аристотелю, имеет конечные размеры. Небесные светила движутся вокруг Земли потому, что каждое из них прикреплено к некоторой движущейся сфере. Таких сфер 56. Эти сферы твёрдые, прозрачные.

Во времена Аристотеля и в последующие времена, когда наука основывалась целиком на аристотелевских идеях, мысль о возможности свободного движения небесных тел в пространстве без какой-либо опоры для этих тел представлялась совершенно несуразной.

Системы мира, в которых Земле отводилось центральное место, получили общее название — «геоцентрические» (от древнегреческого слова «ге» — Земля). Геоцентрической была и система мира Аристотеля. Аристотель проводил при этом идею о резком различии области земных элементов («подлунный мир») от области небесной («надлунного мира»), где всё якобы совершенно, чисто, нетленно, сияет «неземным светом».

Эта основная идея Аристотеля, снискавшего себе большую славу целым рядом работ, была в дальнейшем целиком воспринята феодальным миром, мировоззрение которого освящала христианская религия. Христианская церковь — эта обширная социально-классовая, политическая организация имущих эксплуататорских классов, исходила в своих учениях из подобного же противопоставления земного небесному. Вынужденная допускать занятия наукой, ибо без данных науки немыслимо даже самое варварское общество, христианская церковь освятила своим авторитетом систему мира Аристотеля, убив в его философии живое и сохранив мёртвое. На протяжении веков аристотелевские идеи оказывали огромное влияние на мировоззрение даже выдающихся учёных. Именно учением Аристотеля пользовались в борьбе против передовых учёных защитники господства рабовладельцев и феодалов, сделав это учение знаменем реакции.

* * *

В эпоху военных походов и завоеваний Александра Македонского в дельте реки Нила (в Египте) возник новый центр культуры древнего мира — город Александрия, столица могущественной греко-египетской монархии.

Александрия стала основным центром мировой науки древнею мира. На протяжении нескольких веков учёные, работавшие в этом городе, оказывали наибольшее влияние на развитие науки, в частности астрономии.

Здесь в III веке до нашей эры астрономы Аристилл и Тимохарис составили первый звёздный каталог с точным указанием видимого положения нескольких сот звёзд. Здесь в том же III веке жил и работал гениальный математик Архимед.

Его современник Аристарх (320—250 гг. до н. э.), родом с острова Самоса, сделал первую попытку отойти от геоцентризма. Он полагал, что в центре мира находится не Земля, а Солнце: при этом допущении устранялись некоторые трудности в объяснениях движений небесных светил.

Аристарх сделал также вполне обоснованную попытку геометрическим путём сравнить между собой расстояния от Земли до Луны и Солнца, а также определить размеры этих последних.

Идя верным путём к решению задачи и проявляя при этом тонкий математический ум, Аристарх, однако, не смог произвести достаточно точных измерений. Между тем полученные им данные, раз в 20 преуменьшавшие действительные, считались общепринятыми в науке до середины XVII столетия.

Коперник, Кеплер и Галилей основывались в оценке размеров нашей солнечной системы именно на данных Аристарха.

В эту же эпоху величественно просто и достаточно точно решил задачу о размерах земного шара александрийский учёный Эратосфен (276—196 гг. до н. э.).

Около 150 года нашей эры, следовательно, почти 18 веков тому назад, учёные того времени получили возможность ознакомиться с разработанной александрийским астрономом Клавдием Птоломеем (следуя греческому написанию — Птолемей) теорией движения планет.

Ещё в глубокой древности были выделены из среды звёзд пять похожих на звёзды светил. От всех звёзд, видимо сохраняющих одни и те же положения друг относительно друга, эти пять светил отличаются тем, что вполне заметно в небольшие промежутки времени (месяцы и даже дни) меняют свои места относительно Солнца и звёзд. Они перемещаются в основном от запада к востоку и по временам от востока к западу. Перемещения этих небесных светил происходят вблизи эклиптики. Так древнегреческие астрономы назвали линию на небе, по которой пролегает годичный путь Солнца относительно звёзд. Вблизи эклиптики движется также и Луна.

Странные блуждания планет (так назвали пять особенных «звёзд» древнегреческие астрономы) вызывали особый интерес и естественное желание всех, кто наблюдал планеты, понять, почему так происходит. Почему именно эти пять звёзд бродят по небу, описывая по временам какие-то петли?

Естественно, что на первых порах в истолкованиях движений планет и их природы сказались религиозные представления о небесных светилах вообще. Полагая, что небесные светила созданы богами с определённой целью, наблюдатели неба в далёком прошлом приписывали планетам роль вестников «божьей воли». Планеты, так же как Солнце и Луна, обожествлялись. Они и названия получили по именам богов. В современной астрономии сохранились наименования планет согласно древнеримской мифологии: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн.

Птоломей отверг всякие попытки приписать планетам или другим небесным светилам что-либо мистическое, сверхъестественное. Наоборот, все соображения и доводы Птолемея основаны на признании определённых естественных закономерностей, которые удалось выяснить предшественникам Птоломея — древнегреческим астрономам.

Птоломей совершил некоторое отступление от уже высказывавшихся до него соображений о движении Земли. Как и Аристотель, Птолемей исходит из того, что земной шар неподвижно покоится в центре всего мира. Птоломей вместе с тем пытается даже доказать, что иначе якобы и быть не может. Он ссылается на то, что все наблюдаемые явления противоречат какому бы то ни было допущению о движении Земли.

Согласно Птоломею, вокруг неподвижной Земли обращаются семь небесных светил: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Этот порядок расположения светил Птоломей считает общепризнанным. Древние астрономы располагали небесные светила в соответствии со средними видимыми скоростями их движений: движущиеся быстрее — это более близкие, движущиеся медленнее — более далёкие.

Дальше Сатурна находится сфера неподвижных звёзд. Это грандиозный шар, внутренняя полость которого усеяна звёздами.

Объяснение блужданий планет Птоломей находил в том, что эти небесные тела движутся не непосредственно вокруг Земли. Они описывают окружности (эпициклы — «околокруги») вокруг некоторых центров, которые в свою очередь движутся вокруг Земли, описывая свои окружности, названные «деферентами» (по-русски — «несущими»).

Рис. 3. Схема движения планет (по теории Птоломея)

Сложение этих двух круговых движений и должно создавать видимые с Земли блуждания планет в одну и другую сторону.

Своё геометрическое построение Птоломей разработал глубоко и тщательно. Он рассчитал отношения радиусов эпициклов к радиусам их деферентов, определил углы наклонений плоскостей деферента и эпицикла каждой планеты к плоскости эклиптики. Эти наклонения, согласно теории Птоломея, должны были объяснить, почему движения планет происходят не по эклиптике и почему прямые и попятные движения планет происходят не просто в одну и другую сторону, а по линиям, имеющим вид более или менее раскрытых петель.

Сочинение Птоломея было известно под греческим названием «Мегале (или «мегисте») синтаксис», что значит «Великое построение».

У арабских учёных оно стало называться «Аль-мажисти», а взятое затем у арабов получило в латинизированном виде название «Альмагест». Последующие поколения астрономов и все люди, вообще знакомившиеся с теорией Птоломея, поражались её глубине и стройности. Она была вполне пригодна для вычисления положений планет на небе в предстоящее время.

Возможно, что сам Птоломей, знавший, конечно, и об идеях движений самой Земли, излагал свою систему мира именно как геометрическое построение. Во всяком случае в его сочинении есть замечание о том, что допущение вращения Земли вокруг оси значительно упростило бы объяснение некоторых наблюдаемых явлений. Что же касается средневековых учёных и представителей христианской церкви, которая в IV веке приобрела огромное влияние на умы людей и на всё человеческое общество в Западной Европе, в Северной Африке и в Малой Азии, то они прежде всего видели в теории Птоломея незыблемое основание для утверждения одного из основных положений религии: мир создан для обитателя Земли — человека, а человек — для служения богу.

Система мира Птоломея очень долго пользовалась всеобщим признанием, хотя наблюдения вскоре уже стали показывать, что планеты не хотят следовать по рассчитанным для них эпициклам. Последующие учёные, считавшие систему Птоломея непререкаемой, стремились её несколько исправить, вводили добавочные эпициклы для объяснения различных отклонений в движениях планет и безуспешно нагромождали их в огромном количестве, пока Коперник не показал, что мир в самой своей основе устроен иначе.

Впрочем, с эпициклами не мог расстаться даже и Коперник. Гениально раскрыв общую картину движения планет вокруг Солнца вместе с Землёй, Коперник вынужден был сохранить в своей системе целый ряд эпициклов, пытаясь тем объяснить наблюдавшиеся уклонения планет от равномерного кругового движения. И только Кеплер, установив истинную форму планетных орбит в гелиоцентрической (от древнегреческого «Гелиос» — Солнце) системе, полностью покончил с этим наследием древнего времени.

Идею о центральном положении Земли в мире христианская религия возвела в непререкаемую догму. Для Земли и на Земле совершались якобы те трагические события, которые лежат в основе христианства и составляют содержание главных его легенд. После смерти и воскресения мифического, никогда не существовавшего, Иисуса Христа человеческому роду, по учению христианской религии, оставалось одно: жить на Земле так, чтобы заслужить в конце концов «вечную» жизнь в «царстве небесном».

Какая нужна была после этого наука? Распространители христианства отвечали на это: «после Христа нам нет нужды ни в какой науке». Они утверждали, что задача науки заключается не в том, чтобы объяснять, как устроены небеса, а в том, чтобы указывать путь к достижению «царства небесного», т. е. поддерживать и утверждать религию.

Презрение к земной жизни, внушавшееся угнетённым массам христианским духовенством в интересах имущих классов, вылилось в изуверское пренебрежение наукой и часто вело даже к прямым преследованиям людей, занимавшихся наукой.

Но без науки не могли обходиться даже самые оголтелые мракобесы. Поэтому и христианская церковь вынуждена была допускать занятия математикой, медициной, астрономией — всё это, конечно, в пределах веры, в рамках, в которых наука являлась «служанкой богословия». А это, естественно, означало глубочайший застой и отупение в умственной жизни.

Эпоха Возрождения, которую Фридрих Энгельс охарактеризовал как «величайший прогрессивный переворот, пережитый до того времени человечеством», вызвала необходимость пересмотра основных положений средневековой науки, полной нелепостей, заимствованных у древних авторитетов и из библейских сказок. Средневековая наука уже не могла удовлетворять возросшие потребности общества, в котором власть и влияние переходили в руки городской буржуазии. И хотя церковь упорно продолжала стоять на защите прав и привилегий феодалов-помещиков, за сохранение старых порядков, хотя церковь и её служители обладали чудовищной властью, хотя на защиту старого выступал мощный аппарат насилия и преследований, однако многие мужественные учёные, названные Энгельсом «гигантами духа, учёности и характера», выступили на борьбу против старого мира и помогли науке сбросить жестокое иго церкви.

О Копернике и тех учёных, которые заложили основы новой, свободной от церковных пут, науки и способствовали её развитию, рассказывается в этой книге.