9. Спор с Птолемеем

Приступая к изложению теории планетных движений, Копернику нужно было установить характер своих отношений к астрономическому авторитету того времени, Клавдию Птолемею, выяснив, в чем он солидарен с александрийским астрономом, а в чем их разделяют непреодолимые противоречия. Так как основы теории Коперника достаточно хорошо известны, то удобнее начать с изложения основных положений теории Птолемея, тем более что первую книгу «О вращении небесных сфер» можно рассматривать как необходимый комментарий к первой книге «Альмагеста».

Основные положения формулируются Птолемеем в главе 2-й первой книги «Альмагеста»:

«В качестве общего положения мы должны принять, что небо имеет сферическую форму и движется сферически; затем, что Земля является по виду сферической, если рассматривать ее во всей совокупности частей; по своему положению она лежит в середине всего неба, являясь как бы его центром, по величине же и расстоянию относительно сферы неподвижных звезд она является как бы точкой и не имеет никакого движения, изменяющего место»¹.

После этого Птолемей рассказывает, что небо имеет сферическое движение (гл. 3):

«Первое представление об этих предметах несомненно получилось у древних в результате соответствующих наблюдений; они видели, что Солнце, Луна и остальные светила движутся с востока на запад и всегда по взаимно параллельным кругам; они начинают подниматься снизу как будто из самой Земли; поднявшись же немного в высоту, они опять совершенно так же движутся по кругу и опускаются вниз, пока, наконец, не исчезнут, как бы уйдя в Землю; после этого они, пробыв некоторое время в невидимости, опять восходят, как бы получив новое бытие, и заходят в соответствующие времена и в соответствующие места восходов и заходов; при этом они соблюдают совершенно правильный и всегда один и тот же порядок.

Представлению о сферичности их движения больше всего способствовало наблюдение кругового движения незаходящих звезд, которое всегда совершается вокруг одного и того же центра; эта точка необходимо стала полюсом всей небесной сферы...

...К представлению о сферичности приводит нас и то, что... поскольку движение небесных тел не встречает никаких препятствий и происходит легче всех других движений, то ему должна быть свойственна и наиболее удобоподвижная форма; для плоских фигур это будет круговое движение, а для пространственных — сферическое...

...Из всех веществ тончайшим и однороднейшим является эфир, а у однородных тел должны быть однородными и граничные поверхности; однородными же границами будут для плоских фигур только круговая, а для телесных — сферическая; поскольку же эфир представляет не плоскую фигуру, но тело, то только и остается ему быть сферическим ...если бы все светила были плоскими и дисковидными, то в различных местах Земли в одно и то же время они всем наблюдателям не казались бы имеющими круговую форму; вследствие этого вполне разумно будет предположить, что окружающий их эфир, имеющий подобную же природу, тоже сферический и вследствие однородности своих частей совершает круговые и равномерные движения».

В следующей главе Птолемей доказывает, что Земля в целом имеет вид сферы (гл. 4):

«...Солнце, Луна и остальные светила ...всегда восходят сначала для живущих на востоке, а потом для живущих на западе...

Если бы поверхность Земли была вогнутой, то восход светила казался бы происходящим раньше для более западных наблюдателей; если бы она была плоской, то светило восходило бы и заходило в одно и то же время сразу для всех находящихся на поверхности Земли.

...А что она не имеет и формы цилиндра, кривая поверхность которого обращена к востоку и западу, а плоские основания — к полюсам мира, как это считали более вероятным некоторые², то это будет ясно из следующего: для живущих на кривой поверхности никакая звезда не представлялась бы вечно видимой — они или все восходили бы и заходили, оставаясь все время на одинаковом расстоянии от каждого из полюсов, или были бы для всех невидимыми. В действительности же чем больше мы будем продвигаться по направлению к северу, тем больше будет скрываться южных звезд и открываться северных, так что и здесь сказывается кривизна Земли ...это доказывает, что Земля является сферической повсюду».

В 5-й и 6-й главах Птолемей доказывает, что Земля находится в середине неба и является точкой по сравнению с небесным миром:

«А что для чувственного восприятия Земля является точкой по отношению к расстоянию до сферы так называемых неподвижных звезд, существенным доказательством будет то, что для всех ее мест величины и расстояния светил в одно и то же время кажутся во всех отношениях равными и подобными; произведенные на различных широтах наблюдения одного и того же светила не обнаруживают ни малейших разногласий...

Очевидный признак этого в том, что проведенные через глаз плоскости, которые мы называем горизонтальными, везде делят небесную сферу пополам, чего никак не могло бы произойти, если бы величина Земли была заметной по сравнению с расстоянием до небесных тел, — в противном случае только одна плоскость, проведенная через центр Земли, могла бы делить пополам небесную сферу, плоскости же, проводимые через любую точку на поверхности Земли, рассекали бы ее на две неравные части, большую ту, что находится ниже Земли, и меньшую ту, что над Землей».

До сих пор мы затрагивали вопросы, ответы на которые были одинаковыми и у Птолемея, и у Коперника. Разногласие начинается, когда ставится вопрос о возможных движениях, которые может иметь Земля. Птолемей считает Землю находящейся неподвижно в центре мира, Коперник же считает ее движущейся.

Предоставим слово обеим сторонам.

В 7-й главе «Альмагеста» Птолемей доказывает, что Земля не совершает никакого поступательного движения:

«Соображения, подобные предыдущим, могут показать, что Земля не может совершать никакого бокового движения, ни вообще когда-нибудь выйти из центрального положения. Действительно, тогда получилось бы то же, как если бы Земля занимала любое положение, отличное от центрального».

Птолемей считал невозможным, чтобы ось вращения мира находилась вне центра Земли и чтобы центр Земли не лежал в плоскости экватора (гл. 5):

«Мне также кажется бесполезным отыскивать причины движений к центру, так как раз навсегда из наблюдаемых явлений установлено, что Земля занимает центральное положение в мире и что все тяжелые тела движутся по направлению к ней. Для понимания этого достаточен, пожалуй, такой довод. Если, как мы сказали, доказана шаровидность Земли и ее нахождение в центре Вселенной, то в каждой точке Земли движение обладающего тяжестью тела (я говорю, конечно, об естественных движениях) всегда и везде происходит под прямым углом к не имеющей никакого наклона касательной плоскости, проведенной в точке падения. Отсюда очевидно, что если бы не препятствовала земная поверхность, то все тела встретились бы в центре Земли, ибо проведенная к центру прямая линия всегда образует прямые углы с плоскостью, касательной к шару.

Те же, кто полагает странным, что Земля с ее громадной тяжестью ни на что не опирается и не движется, как мне кажется, совершают ошибку, делая вывод из того, что они видят вокруг себя, и не обращая внимания на то, что свойственно миру, взятому в целом. Я полагаю, что все это не показалось бы им удивительным, если бы они представили, что Земля по отношению ко всей окружающей ее телесной среде является только точкой. Тогда станет ясно, что, являясь наименьшей по отношению к окружающему миру, Земля встречает равные и одинаково направленные противодействия громаднейшей и однородной среды, окружающей ее со всех сторон. В мире, взятом в целом по отношению к Земле, нет ни верха, ни низа, и чего-нибудь подобного нельзя вообразить и на шаре.

Что же касается материальных тел, находящихся в мире, в частности присущих им естественных движений, то легкие и состоящие из тончайших частиц тела, устремляясь вверх к окружности, кажутся нам стремящимися каждая к соответствующему верху на окружности. Так и для всех нас называется верхом то, что находится над головой, и направление это идет как бы к окружающей поверхности. Тела же тяжелые и состоящие из грубых частиц движутся к середине, как бы к центру, и кажутся нам падающими вниз, так как опять для всех нас низом называется то, что находится под ногами, и соответствующее направление идет к центру Земли. Они вполне естественно движутся к нему под действием со всех сторон равных и подобных взаимных ударов и противодействий. Таким образом, вся масса Земли, очень большая по отношению к падающим на нее телам, под действием напора тяжестей, меньших, чем она сама, остается повсюду неподвижной, как бы воспринимая все, что падает на нее.

Если бы у Земли было какое-нибудь движение, общее с другими тяжелыми телами, то она, конечно, вследствие своей превосходящей массы унеслась бы вперед, оставив плавающими в воздухе животных и другие тяжелые тела, а сама в конце концов с громадной скоростью врезалась бы в небо. Но все это кажется нам очень смешным даже в воображении.

Некоторые философы, не имея определенных возражений против этих доводов, все же считают более вероятным другое — они полагают, что не столкнутся ни с какими противоречиями, если, например, будут считать небо неподвижным, а Землю — вращающейся вокруг своей оси с запада на восток и совершающей каждый день одно обращение, или же небо и Землю движущимися вместе вокруг той же самой оси, но каждое по своему направлению.

Если ограничиться явлениями, наблюдаемыми у звезд, то, пожалуй, ничто не будет противоречить такому простейшему предположению. Но это покажется невероятно смешным, если мы обратим внимание на явления, совершающиеся вокруг нас и в воздухе: чтобы согласиться с ним, мы должны будем предположить нечто совершенно противное природе, а именно что легчайшие тела, состоящие из наиболее тонких частиц, или совсем не движутся, или движутся так же, как и тела противоположной природы. Но окружающий воздух и тела, состоящие из менее тонких частиц, очевидно, движутся гораздо быстрее, чем все более земные тела, а теперь окажется, что наиболее тяжелые тела, составленные из грубейших частиц, будут иметь собственное быстрое и равномерное движение, между тем как все согласны, что земные тела легко не поддаются движениям, сообщаемым им другими телами. В таком случае пришлось бы согласиться, что вращение Земли совершалось бы значительно быстрее всех происходящих вокруг нас движений. Мы увидали бы все неприкрепленные к ней предметы совершающими одно и то же движение, противоположное земному, иначе говоря, мы никогда не смогли бы видеть тело движущимся к востоку и движение тела, получившего удар или брошенного: Земля в своем движении к востоку всегда опережала бы все тела и они казались бы нам движущимися к западу.

Если бы все придерживающиеся такого мнения философы в защиту его сказали, что воздух совершает с Землей круговое движение в ту же сторону и с той же скоростью, то все равно тела, находящиеся в небе, всегда казались бы отстающими от движения Земли и воздуха; а если бы эти тела вращались с воздухом как одно целое, то ни одно из них не могло бы опередить другое или отстать от него, но всегда оставались бы на месте, и в полете или бросании они не совершали бы отклонений или движений в другое место вроде тех, которые мы воочию видим совершающимися. И они не имели бы ускорения или замедления, происходящих от того, что Земля не является неподвижной».

Любопытно отметить, что и в античные времена были люди, придерживавшиеся мнения, что Земля вращается, — по-видимому, их следовало искать среди астрономов, но не физиков.

Теперь нам остается предоставить слово Копернику, разбирающему вопрос, обладает ли Земля круговым движением:

«Большинство авторов согласны с тем, что Земля покоится в середине мира, так что противоположное мнение они считают недопустимым и даже достойным осмеяния. Однако если мы разберем дело внимательнее, то окажется, что этот вопрос еще не решен окончательно и поэтому им никак нельзя пренебрегать.

Действительно, всякое представляющееся нам изменение места происходит вследствие движения наблюдаемого предмета или наблюдателя или, наконец, вследствие неодинаковости перемещений того и другого, так как не может быть замечено движение тел, одинаково перемещающихся по отношению к одному и тому же... А ведь Земля представляет то место, с которого упомянутое небесное круговращение и открывается нашему взору.

Таким образом, если мы сообщим Земле какое-нибудь движение, то это движение обнаружится таким же и во всем том, что находится вне Земли, но только в противоположную сторону, как бы проходящим мимо; таким прежде всего будет и суточное вращение. Мы видим, что оно увлекает весь мир, за исключением Земли и того, что ее непосредственно окружает. А если допустить, что небо вовсе не имеет такого движения, а вращается с запада на восток Земля, то всякий, кто это серьезно обдумает, найдет, что все видимые восхода и заходы Солнца, Луны и звезд будут происходить точно так же. Так как именно небо все содержит и украшает и является общим вместилищем, то не сразу видно, почему мы должны приписывать движение скорее вмещающему, чем вмещаемому, содержащему, чем содержимому»³.

Основным доказательством неподвижности Земли в античное время были явления, отмечаемые у легких и тяжелых тел, а именно их движение по прямым, проходящим через центр Земли. Аристотель развивал теорию естественных движений простых тел, считал, что в подлунном мире четырех стихий естественное движение совершается по прямой, а в надлунном мире, где все является вечным и неизменным, естественное движение тоже должно быть вечным, а именно равномерным круговым. Если же Земле сообщить движение, свойственное надлунному миру, то быстро вращающаяся Земля, делая полный оборот за 24 часа, должна была бы развалиться.

Возражения Коперника сводятся к следующему:

«Если кто-нибудь выскажет мнение, что вращается Земля, то ему придется сказать, что это движение является естественным, а не насильственным. Все то, что происходит согласно природе, производит действия, противоположные тем, которые получаются в результате насилия. Те вещи, которые подвергаются действию силы или напора, необходимо должны распасться и существовать долго не могут. Все то, что делается согласно природе, находится в благополучном состоянии и сохраняется в своем наилучшем составе. Поэтому напрасно боится Птолемей, что Земля и все земное рассеется в результате вращения, происходящего по действию природы; ведь это вращение будет совсем не таким, какое производится искусственно или достижимо человеческим умом.

Но почему не предполагать этого в еще большей степени относительно Вселенной, движение которой должно быть во столько раз быстрее, во сколько раз небо больше Земли?⁴

...Будем считать твердо установленным, что Земля, заключенная между полюсами, ограничивается шаровидной поверхностью. Но тогда зачем же еще нам сомневаться? Скорее следует допустить, что подвижность Земли вполне естественно соответствует ее форме, чем думать, что движется весь мир, пределы которого неизвестны... И почему нам не считать, что суточное вращение для неба является видимостью, а для Земли действительностью?..⁵

...что же мы скажем относительно облаков и всего остального, что каким-либо образом парит в воздухе или опускается вниз и снова стремится вверх? Да лишь то, что вращается не только Земля с соединенной с нею водной стихией, но также и немалая часть воздуха и все то, что каким-либо образом сродно с Землей»⁶

Дальше идет любопытное место, которое показывает, что Коперник гораздо больше был астрономом, чем философом-физиком. Речь идет о так называемой теории космической инерции, которую, между прочим, слишком хорошо усвоил Галилей, но в сущности которой историки науки разобрались только в XX в.:

«...Если говорят, что у простого тела будет простым и движение (это прежде всего проверяется для кругового движения), то это лишь до тех пор, пока простое тело пребывает в своем природном месте и в целостности. В своем месте, конечно, не может быть другого движения, кроме кругового, когда тело всецело пребывает в себе самом наподобие покоящегося. Прямолинейное движение бывает у тел, которые уходят из своего природного места или выталкиваются из него, или каким-либо образом находятся вне его. Ведь ничто не противоречит всему порядку и форме мира, как то, что какая-нибудь вещь находится вне своего места. Следовательно, прямолинейное движение происходит, только когда не все идет как следует, а для тел, совершенных по природе, — только когда они отделяются от своего целого и покидают его единство»⁷.

Эта остроумная теория выводила Коперника из следующего противоречия: как могло получиться, что для отдельно взятого элемента Земли, согласно Аристотелю, естественным движением будет движение по вертикали вниз, а для Земли, как совокупности всех этих элементов, естественным движением является равномерное и круговое. После Коперника история физики заключается в последовательном освобождении от аристотелизма. Галилей показал, что свободное падение тяжелых тел происходит не «по природе», а под действием силы веса и является ускоренным, а не равномерным. После него Гюйгенс показал, что круговое равномерное движение тоже является ускоренным и, следовательно, требует приложения некоторой силы. Но Коперника философия Аристотеля мало интересовала; заплатив ей некоторую дань, он занялся более важной задачей — определить, каким образом движется Земля. Решению этой задачи посвящен его «Малый комментарий».

Примечания

1. Здесь и далее перевод с греческого И.Н. Веселовского.

2. Например, древнегреческий ученый Анаксимандр (прим. авт.).

3. Николай Коперник. О вращениях..., стр 22.

4. Николай Коперник. О вращениях..., стр. 26—27.

5. Там же, стр. 27.

6. Там же, стр. 28.

7. Николай Коперник. О вращениях..., стр. 28—29.