О том, как устроено окружающее пространство, человечество задумывалось столько времени, сколько человек смотрит в небо. В прежние времена люди были уверены, что мир вращается вокруг них, и такая система называлась геоцентрической. Со временем астрономы получили гораздо больший объем информации, позволивший выяснить, что наша планета вращается вокруг Солнца. Это дало старт господству новой теории - гелиоцентрической. Впрочем, как показывают опросы, и по сей день есть приверженцы не только нового взгляда на мир, но и бытовавшего в прежние столетия. В чем особенности каждой из теорий? Попробуем разобраться повнимательнее. Зная, в чем основное отличие гелиоцентрической системы мира, можно расширить свой кругозор, получить общее представление о его устройстве.
В центре - Гея
В прежние столетия люди были убеждены, что центром всего сущего является та земля, на которой они проживают. Так как земля в греческой мифологи связывалась с богиней Геей, то и наименование эта теория получила соответствующее - геоцентрическая. Она характеризуется начальной точкой отчета координат - ею является наша планета. В прежние времена предполагали, что во Вселенной наша Земля неподвижна, спокойна, является центральной точкой, вокруг которой вращаются элементы космоса.
Разбираясь, какая система мира названа геоцентрической, важно отметить не только факт наличия отсчетной точки для системы координат в нашей планете. Эта теория задавала и порядок расположения небесных тел. Первой по счету в тот период шла Луна, за ней следовала наша главная звезда - Солнце. Далее по удалению считались Марс и Юпитер, Сатурн. На заднем плане были все остальные звезды. Впрочем, разбираясь с тем, чем отличается геоцентрическая система мира от гелиоцентрической, необходимо отметить неоднородность мнений в прежние времена касательно порядка расположения небесных тел в пространстве. В будущем, когда Коперник предложит свой вариант, все встанет на свои места, но в Древней Греции довольно часто астрономы спорили между собой относительно размещения Венеры, Меркурия. По мнению Платона, эти тела следовали за Солнцем, а вот Птолемей доказывал, что они располагаются между двумя главными небесными телами, видимыми на нашем небе: Луной и Солнцем.
Исторические предпосылки
Когда современные ученые проводили сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем мира, полученная в ходе анализа информация позволила предположить, что в Древнем Вавилоне астрономы имели довольно точное представление о том, что Земля на самом деле вращается вокруг Солнца. Правда, окончательного подтверждения эта теория в настоящие дни не имеет, так как дошедшие до наших дней данные довольно обрывочные, неполные. В ходе научного сравнения геоцентрической и гелиоцентрической систем мира удалось обнаружить такие таблички, сохранившиеся от вавилонян, на которых (по мнению ряда современных учёных) отображена картина мира, какой она представлялась в тот период развития человечества в той области очагов цивилизации. К сожалению, в силу древности этих материалов, их расшифровка представляет собой очень сложную задачу.
Очень много интересной информации можно извлечь из анализа мифологии Древнего Египта. Это огромный пласт информации, сохранившийся до наших дней в довольно полной форме. Разбираясь, кто первым вник в суть гелиоцентрической системы мира, иные ученые предлагают считать таковыми именно древних египтян. Как известно, бог солнца в мифологии этого народа был центральным, главным - отцом прочих божественных созданий. Гелиополис, о котором рассказывают древнеегипетские мифы, был образован из солнечного Ра и его восьми потомков. В этом прослеживается определенная связь со строением Солнечной системы, официально открытым гораздо позже.
Мифология и наука
При анализе того, чем отличается геоцентрическая система мира от гелиоцентрической, важно обратить внимание на все ключевые особенности египетской мифологии, бытовавшие в прежние времена, ведь именно в них отражалось представление широких масс об устройстве окружающего пространства. В частности, бытовало представление о том, что мир создан восемью богами, четверо из которых были мужского пола, а остальная четверка - женского. Одна пара представляла собой воду, другая - тьму, третья пара - бесконечное пространство. А вот четвертая постоянно менялась. В четвертом египетском царстве она прочно установилась из божеств, которые отвечали за воздух, невидимость. Бытовало представление о том, что именно эти боги породили Солнце, давшее тепло и свет миру и сделавшее возможным творение.
Кстати говоря, школьный курс математики, как ни странно, довольно близок по своей сути к геоцентрической теории мира в том представлении, которое было характерно для Древней Греции.
Теория развивается
Несмотря на то что в школьном курсе истории и астрономии на вопрос о том, кто предложил гелиоцентрическую систему мира, обычно отвечают «Коперник», в реальности, как предполагают ученые, такое предложение было выдвинуто гораздо раньше Аристархом Самосским. Этот древнегреческий ученый жил в третьем веке до нашей эры. Он рассматривал особенности движения Солнца по небосводу и на основании собранных данных предположил, что Земля и Солнце находятся друг от друга довольно близко, особенно в сравнении с расстоянием, отделяющим эти тела от прочих звезд. В будущем астрономы подтвердили, что это предположение абсолютно верно. Также именно в тот период, в третьем столетии до нашей эры, удалось выявить, что Земля значительно меньше по размеру, нежели Солнце. Фактически именно Аристарх Самосский был тем, кто открыл гелиоцентрическую систему мира.
С течением времени астрономия развивалась. Получение новой информации об окружающей нас Вселенной требовало новых подходов к объяснению обнаруженных фактов. В частности, нужно было разработать теорию, которая бы описывала передвижение небесных тел достаточно точно. Сейчас уже нельзя сказать точно, кто создал геоцентрическую систему мира, зато доподлинно известно, кто вложил серьезный вклад в продвижение гелиоцентрической теории - тот самый Николай Коперник, живший в шестнадцатом столетии и оказавший очень сильное влияние не только на астрономию, но и на многие другие науки.
Шаг вперёд
Не секрет, что в Средневековье (во многом под влиянием церковных представлений об устройстве мира) преобладала геоцентрическая система мира, и гелиоцентрическая, когда Коперник предложил ее рассмотреть всерьёз, показалась многим ересью, направленной против господствующей религии. По крайней мере именно так ситуация сложилась в европейских государствах.
В настоящее время какую систему мира называют гелиоцентрической? Ту, которую предложил Коперник, а его работы основывались не только на наблюдении за небом, но и на тщательном анализе данных, собранных еще Птолемеем. Кроме того, европейский учёный особенное внимание обратил на работы различных философов древнего времени, математиков, специалистов по астрономии. Это позволило ему систематизировать достаточно большой объем информации для подтверждения факта того, что гелиоцентрическая система гораздо более точная.
И все же общество, убежденное в правоте бытовавшей несколько столетий теории, не согласилось с утверждениями Коперника. Так сложилось, что в этот период геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира были в применении одновременно: одна считалась официально более точной, а вторая - применимой на практике, так как позволяла упростить расчеты математиков.
Наука не стоит на месте
Если кратко: геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира отличаются в первую очередь точкой, которую необходимо считать началом координат. В одном варианте это должна быть наша планета, в другом следует брать за центр расчета для нашей системы Солнце как главную звезду, вокруг которой и вращается близкий к нам сектор Вселенной. Но фактически различия этих теорий более глубокие. В шестнадцатом столетии общество оказалось не готово пересматривать свои взгляды на строение окружающего пространства, но первые зерна были, как говорится, брошены в почву, и ученые разных стран прислушались к доводам Коперника.
Время возникновения геоцентрической и гелиоцентрической системы мира, конечно, отличается очень сильно: первая существует столько, сколько человек задумывается над устройством Вселенной, а вторая появилась гораздо позже, а в широкое употребление вошла и вовсе относительно недавно - лишь несколько столетий тому назад. Существенный вклад в это внес в шестнадцатом веке датский ученый Тихо Браге. Так сложилось, что идея Коперника (по его мнению) было некорректной, а истина лежала где-то посередине. Поэтому Браге предложил компромисс: геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира в его теории слились в одно целое. Браге сформулировал следующий вариант: Земля неподвижна и вокруг нее вращаются звезды, Луна и Солнце, а вот кометы и иные планеты совершают свое движение по орбитам, центр которых - именно Солнце. Для математиков такая модель по сути были аналогичной коперниковской, зато при компромиссном подходе геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира удовлетворяли требованиям религии, не вызывали протеста у инквизиции.
Медленно, но верно
В настоящее время, если кого-нибудь попросят: «Пожалуйста, опишите геоцентрическую и гелиоцентрическую системы мира», человек может смело рассказать оба варианта и выразить свое мнение относительно того, какую из теорий необходимо считать корректной и точной. А вот еще несколько столетий тому назад можно было выразить свое согласие только с теорией, ставившей в центр Землю, а также с компромиссной моделью, предложенной Браге.
И все же определённый шаг вперёд был сделан, когда общество приняло эту модель, которую прозвали «легальной системой Коперника». Это стало одним из кирпичиков фундамента, на котором в будущем работал Ньютон, формулируя законы динамики. Когда удалось открыть закон всемирного тяготения, стало ясно, что геоцентризм - это пережиток прошлого.
В настоящее время официальная теория гласит, что солнце - центр вращательного движения Земли и других планет. И все же опросы широких слоев населения, проведенные несколько лет назад, показали, что и по сей день есть люди, придерживающиеся бытовавших несколько веков назад взглядов. Такие есть и в нашей стране, и за границей: едва ли не треть населения планеты считает, что именно Земля - центр Вселенной.
Те, кто создавал представление о мире: Птолемей
Клавдий Птолемей сыграл очень важную роль как для общества своего времени, так и для поздних веков, так как его работы во многом стали базисом для фундаментальных исследований в будущем. Птолемей принадлежал к эпохе позднего эллинизма, занимался географией, математикой и астрономией. Ученый жил во втором веке нашей эры. Как его личность, так и его труды в истории - довольно своеобразная тема. Так, в работах современников о нем никакого упоминания. Предполагается, что этот ученый родился приблизительно в то же время, что и Гален, но никаких точных данных об этом нет.
А вот сочинения за авторством Птолемея дошли до потомков и высоко были ими оценены - не только в эпоху становления наук и Средневековья, но и в наши дни. Самая известная работа александрийского ученого носит название «Альмагест». Ее не раз переводили на разные языки: сирийский, санскрит. Птолемей был переведён и на арабские языки, и на латынь, а затем на различные европейские - от английского до русского. Именно «Альмагест» до семнадцатого века считался наиболее значимым классическим астрономическим трудом, его использовали в качестве учебника.
Птолемей: система мира
Одна из ключевых заслуг Птолемея - разработка геоцентрической системы мира и фиксация основных догматов этой теории в официальной документации. Конечно, представление о том, что мир вращается вокруг Земли, бытовало и ранее, но именно Птолемей смог систематизировать и опубликовать основные постулаты этого предположения, а также сформулировать порядок вращения небесных тел вокруг нашей планеты. Из его теории следует, что пяти планетам свойственны собственные эпициклы, вращающиеся вокруг Земли по деферентам.
Эта теория была основной до тех пор, пока Коперник не смог выдвинуть собственное предположение о взгляде на мир, совершив буквально научную революцию. В то же время большая часть известных нам эскизов - это не точное изображение Вселенной по Птолемею, а лишь приблизительные рисунки, отражающие основные постулаты теории. Так, в его идее было указание на факт того, что центральные точки деферентов и Земля не совпадали, а эпициклы и точное положение в пространстве небесных тел частично определялись положением Солнца. Также Птолемей, описывая движение небесных тел, обращал внимание, что есть другие круги, не только эпициклы, и они также влияют на траектории.
Новое прорастает из старого
Доподлинно известно, что при создании своей системы мира Коперник, Кеплер использовали информацию, доступную из работ Птолемея, но преобразовали ее таким образом, что в центре вместо Земли оказалось Солнце. При этом Коперник применял предложенный Птолемеем математический аппарат, а вот Кеплер им пренебрег, хотя использовал птолемеевские построения для отражения орбит перемещения небесных тел. В то же время Коперник прибег к опыту и других ученых, с давних пор предполагавших, что в центре нашего мира расположено именно Солнце, а не Земля. Официальное изложение на бумаге впервые увидело свет только в 1543 году.
Обновленное представление об устройстве мира позволило оставить в прошлом довольно противоречивую систему Птолемея, основанную на многочисленных допущениях. Коперник сформулировал объяснения различных астрономических фактов, прибегая к одной точке зрения, и создал принцип научного исследования, задавший направление для развития научного сообщества на долгие годы. При этом, как утверждал Коперник, видимое человеку не обязано быть реально происходящим. Учение, созданное им, позволило отказаться от представления о делении на порочное земное и чистое небесное. Он сказал, что Земля - это самая обычная планета, такая же, как и все другие. Именно поэтому теория Коперника вызвала такое резкое неприятие у религиозных деятелей.
Имена и лица
Имя Джордано Бруно - еще одно из ключевых, позволивших научному сообществу составить корректное представление о положении Земли во Вселенной. Бруно сформулировал идею бесконечности Вселенной и отождествил Солнце с иными звездами. Именно он предположил, что есть несколько населённых жизнью миров.
Идеи Коперника окончательно утвердились как корректные, когда свои исследования опубликовали Кеплер, Галилей. Первый начал работу, основываясь на достигнутых Браге успехах, в том числе получил от него огромный свод информации о движениях Марса. Проанализировав информацию, учёный смог сформулировать законы передвижения небесных тел. Именно тогда стало ясно, что движение планет происходит по траектории в форме эллипса, при этом скорость не остается постоянной на всех участках орбиты. Это окончательно оставило в прошлом те допущения, на которых базировалась идея Птолемея, и теорию Коперника удалось улучшить, сделать более точной, применимой к реальности.
А с 1610 наблюдениями за ночным небом стал заниматься Галилео Галилей, чье имя в курсе истории астрономии и физики обязательно проходят в любой школьной программе. Именно этот выдающийся ученый выявил, что есть очень много звезд, различить которые без увеличения невозможно. Стало ясно, что Млечный Путь сформирован огромным количеством слабых звезд, которые для наблюдателя с поверхности нашей планеты кажутся единым объектом - полосой тумана. При наблюдении через телескоп удалось увидеть диски звезд, отраженное свечение Венеры и горы на Луне, спутники Юпитера, вращающиеся вокруг своей планеты. Все зафиксированное оказалось мощным подтверждением идеи Коперника о гелиоцентризме.
Г иппарх , александрийский ученый, живший во 2 веке до н. э., и другие астрономы его времени уделяли много внимания наблюдениям за движением планет. Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу как бы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля " догоняет" другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.
Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою "систему мира ". Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет. Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной . Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической. Вокруг земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли,- деферентом.
Трудно представить, чтобы в природе совершались такие запутанные движения, да еще вокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалось Птолемею для того чтобы, основываясь на ложном представлении о неподвижности Земли, расположенной в центре Вселенной, объяснить видимую сложность движения планет. Птолемей был блестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля, который считал, что Земля неподвижна и только она может быть центром Вселенной. Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время - это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Эту ложную систему признавали почти полторы тысячи лет. Также эту систему признавало Христианская религия. В основу своего миропонимания христианство положило библейскую легенду о сотворении мира Богом за шесть дней. По этой легенде Земля является "сосредоточием" Вселенной, а небесные светила созданы для того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление от этих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля - Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечала христианскому вероучению. Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
Другой не менее известный ученый древности, Демокрит - основоположник представлений об атомах, живший за 400 лет до нашей эры, - считал, что Солнце во много раз больше Земли, что Луна сама не светится, а лишь отражает солнечный свет, а Млечный Путь состоит из огромного количества звезд. Обобщить все знания, которые были накоплены к IV в. до н. э., смог выдающийся философ античного мира Аристотель (384-322 до н. э.).
Рис. 1. Геоцентрическая система мира Аристотеля-Птолемея.
Его деятельность охватывала все естественные науки - сведения о небе и Земле, о закономерностях движения тел, о животных и растениях и т. д. Главной заслугой Аристотеля как ученого-энциклопедиста было создание единой системы научных знаний. На протяжении почти двух тысячелетий его мнение по многим вопросам не подвергалось сомнению. Согласно Аристотелю, все тяжелое стремится к центру Вселенной, где скапливается и образует шарообразную массу - Землю. Планеты размещены на особых сферах, которые вращаются вокруг Земли. Такая система мира получила название геоцентрической (от греческого названия Земли - Гея). Аристотель не случайно предложил считать Землю неподвижным центром мира. Если бы Земля перемещалась, то, по справедливому мнению Аристотеля, было бы заметно регулярное изменение взаимного расположения звезд на небесной сфере. Но ничего подобного никто из астрономов не наблюдал. Только в начале XIX в. было наконец-то обнаружено и измерено смещение звезд (параллакс), происходящее вследствие движения Земли вокруг Солнца. Многие обобщения Аристотеля были основаны на таких умозаключениях, которые в то время не могли быть проверены опытом. Так, он утверждал, что движение тела не может происходить, если на него не действует сила. Как вы знаете из курса физики, эти представления были опровергнуты только в XVII в. во времена Галилея и Ньютона .
Гелиоцентрическая модель Вселенной
Среди ученых древности выделяется смелостью своих догадок Аристарх Самосский, живший в III в. до н. э. Он первым определил расстояние до Луны, вычислил размеры Солнца, которое, по его данным, оказалось в 300 с лишним раз больше Земли по объему. Вероятно, эти данные стали одним из оснований для вывода о том, что Земля вместе с другими планетами движется вокруг этого самого крупного тела. В наши дни Аристарха Самосского стали называть «Коперником античного мира». Этот ученый внес новое в учение о звездах. Он считал, что они отстоят от Земли неизмеримо дальше, чем Солнце. Для той эпохи это открытие было весьма важным: из уютного домашнего мирка Вселенная превращалась в необъятный гигантский мир. В этом мире Земля с ее горами и равнинами, с лесами и полями, с морями и океанами становилась крошечной пылинкой, затерянной в грандиозном пустом пространстве. К сожалению, труды этого замечательного ученого до нас практически не дошли, и более полутора тысяч лет человечество было уверено, что Земля - это неподвижный центр мира. В немалой степени этому способствовало математическое описание видимого движения светил, которое разработал для геоцентрической системы мира один из выдающихся математиков древности - Клавдий Птолемей во II в. н.э. Наиболее сложной задачей оказалось объяснение петлеобразного движения планет .
Птолемей в своем знаменитом сочинении «Математический трактат по астрономии» (оно более известно как «Альмагест») утверждал, что каждая планета равномерно движется по эпициклу- малому кругу, центр которого движется вокруг Земли по деференту - большому кругу. Тем самым ему удалось объяснить особый характер движения планет, которым они отличались от Солнца и Луны. Система Птолемея давала чисто кинематическое описание движения планет - иного наука того времени предложить не могла. Вы уже убедились, что использование модели небесной сферы при описании движения Солнца, Луны и звезд позволяет вести многие полезные для практических целей расчеты, хотя реально такой сферы не существует. То же справедливо и в отношении эпициклов и деферентов, на основе которых можно с определенной степенью точности рассчитывать положение планет.
Рис. 2.
Однако с течением времени требования к точности этих расчетов постоянно возрастали, приходилось добавлять все новые и новые эпициклы для каждой планеты. Все это усложняло систему Птолемея, делая ее излишне громоздкой и неудобной для практических расчетов. Тем не менее геоцентрическая система оставалась незыблемой еще около 1000 лет. Ведь после расцвета античной культуры в Европе наступил длительный период, в течение которого не было сделано ни одного существенного открытия в астрономии и многих других науках. Только в эпоху Возрождения начинается подъем в развитии наук, в котором астрономия становится одним из лидеров. В 1543 г. была издана книга выдающегося польского ученого Николая Коперника (1473-1543), в которой он обосновал новую - гелиоцентрическую - систему мира. Коперник показал, что суточное движение всех светил можно объяснить вращением Земли вокруг оси, а петлеобразное движение планет - тем, что все они, включая Землю, обращаются вокруг Солнца .
На рисунке показано движение Земли и Марса в тот период, когда, как нам кажется, планета описывает на небе петлю. Создание гелиоцентрической системы ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Особо важную роль сыграла идея Коперника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недоступную для непосредственного наблюдения сущность этих явлений. Гелиоцентрическая система мира, обоснованная, но не доказанная Коперником, получила свое подтверждение и развитие в трудах таких выдающихся ученых, как Галилео Галилей и Иоганн Кеплер.
Галилей (1564-1642), одним из первых направивший телескоп на небо, истолковал сделанные при этом открытия как доводы в пользу теории Коперника. Открыв смену фаз Венеры, он пришел к выводу, что такая их последовательность может наблюдаться только в случае ее обращения вокруг Солнца .
Рис. 3.
Обнаруженные им четыре спутника планеты Юпитер также опровергали представления о том, что Земля является единственным в мире центром, вокруг которого может происходить вращение других тел. Галилей не только увидел горы на Луне, но даже измерил их высоту. Наряду с несколькими другими учеными он также наблюдал пятна на Солнце и заметил их перемещение по солнечному диску. На этом основании он заключил, что Солнце вращается и, следовательно, имеет такое движение, которое Коперник приписывал нашей планете. Так был сделан вывод о том, что Солнце и Луна имеют определенное сходство с Землей. Наконец, наблюдая в Млечном Пути и вне его множество слабых звезд, недоступных невооруженному глазу, Галилей сделал вывод о том, что расстояния до звезд различны и никакой «сферы неподвижных звезд» не существует. Все эти открытия стали новым этапом в осознании положения Земли во Вселенной .
Хорошо известно, что в Древней Греции (и Риме) господствовала геоцентрическая система мира. В описаниях различных философов она отличается в деталях. Наиболее известна система Аристотеля, который, по-видимому, обобщил известные до него данные. Эту систему использовал и Птолемей (дополнив её дифферентами и эпициклами). В таком виде она была принята Христианской церковью и средневековой наукой и оказала существенное влияние на всю европейскую культуру. На рис.1 приводится схема геоцентрической системы Аристотеля. Ниже мы даем её описание по А.Паннекуку.
Рис.1. Геоцентрическая система Аристотеля-Птолемея
«В системе Аристотеля, который объединил физику и астрономию в одну стройную систему мироздания, все тяжёлые элементы стремятся к центру мира и скапливаются вокруг него, образуя шарообразную массу Земли; более лёгкие элементы (вода, воздух, огонь) собираются в последовательно расположенных друг над другом слоях. Слово "вниз" означает к центру мира, слово "вверх" - к окружающей небесной сфере. Кроме четырёх земных элементов, имеется пятый - совершенный эфир, из которого состоят небесные светила. Там, где кончаются земные элементы, там, по Аристотелю, находится орбита Луны. За орбитой Луны вращаются планеты и Солнце. Сфера Солнца совершает оборот в течение года, сферы планет имеют каждая свой период вращения. Небесная сфера, несущая на себе звёзды, совершает оборот вокруг оси мира за сутки. Она увлекает за собой все внутренние сферы, и этим объясняются ежедневные заходы и восходы всех светил» .
Меня всегда удивляла наивность и вместе с тем сложность этой системы, напоминающей шестерёнки часового механизма. Вращение небесного свода можно рассматривать как наблюдательный факт, и объяснение суточного движения светил представляется вполне естественным. Но для представления годового движения Солнца и углового перемещения планет потребовалось введение дополнительных сфер - на каждое светило своя сфера, да ещё надо было увязать их все с вращением сферы неподвижных звёзд (я уже не говорю о появившихся позднее дифферентах и эпициклах). Видимо, эту искусственность ощущали некоторые античные философы. Так, Гераклид Понтийский объяснял суточное движение светил вращением Земли вокруг своей оси; Венера и Меркурий в его системе вращались вокруг Солнца, а в центр мироздания он всё же помещал Землю. Но Аристарх Самосский, которого Ф.Энгельс справедливо назвал Коперником Древнего мира, учил, что в центре мироздания находится Солнце, а Земля и планеты вращаются вокруг него.
Значит, о гелиоцентрической системе знали уже в древности, но она не нашла широкого распространения. Как отмечает Е.П.Блаватская в «Разоблачённой Изиде», египтянам с незапамятных времён была известна гелиоцентрическая система, как и шарообразность Земли.
Уже в древности люди хотели получить ответы на такие важные вопросы, как «что такое наша Земля?», «каковы ее размеры?», «каково ее место во Вселенной?» и т. д. Но поиски ответов оказались долгими и трудными.
«Первые ответы на вопрос «как устроен окружающий мир?» древние люди составляли на основе своих непосредственных впечатлений, — пишет в своей книге А.И.Климишин, — так, не ощущая никаких движений Земли, люди, естественно, предположили, что она неподвижна. Наблюдая, как Солнце, Луна, весь небосвод вращаются вокруг Земли, они восприняли это как непреложный факт. У них не было оснований сомневаться в том, что Земля плоская. И, наконец, таким логичным казалось предположение, что она расположена в центре мира...
В Древнем Вавилоне сформировалось представление, будто Земля имеет вид выпуклого круглого острова, плавающего в мировом океане. На земную поверхность будто бы опирается небо — твердый каменный свод, к которому прикреплены звезды и планеты и по которому совершает свою ежедневную прогулку Солнце. Примечательно, что у древних шумеров слово «на» обозначало и «небо» и «камень». Позже основные элементы этой вавилонской модели мира встречаются и у древних евреев; ее, в частности, придерживались и авторы Библии. Например, в книге Иова говорится, будто бы «Бог... распростер небеса твердые, как литое зеркало» (Иов, 37, 18).» Вероятно, в Древней Греции впервые попытались научно объяснить эти явления, разгадать истинную причину их появления. Так выдающийся мыслитель Гераклит Эфесский (около 544—470 гг. до нашей эры) высказал предположение о непрерывном развитии мира. Согласно Демокриту (около 460—370 гг. до нашей эры), Вселенная состоит из бесконечного множества миров, образующихся вследствие столкновения атомов, причем одни миры рождаются, другие находятся в состоянии расцвета, третьи разрушаются. Демокрит предполагал, что Млечный Путь является скоплением большого числа звезд.
У Пифагора встречается мысль о том, что Земля имеет форму шара и что она висит в пространстве без какой бы то ни было поддержки. Аристотель (384—322 гг. до нашей эры) в своем труде «О небе» уже приводит величину земной окружности, из чего следует, что радиус Земли в современной мере равен примерно 10 000 километрам земли, воды, воздуха и огня, тогда как небесные тела состоят из иной, неуничтожимой формы материи — эфира. Ученый утверждал, что упомянутые четыре «стихии» располагаются друг над другом в виде концентрических сфер. Каждый элемент, сместившись со своего «естественного» места, стремится снова занять его. Поэтому, мол, в природе и наблюдаются движения тяжелых элементов вниз (к «центру Вселенной»), а легких — вверх, где они переходят в состояние покоя. Аристотель и его последователи выступали против уже существовавших в то время представлений о возможном вращении Земли вокруг своей оси и ее движении в пространстве. Они выдвинули казавшиеся в то время неопровержимыми доказательства: если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то возникал бы встречный ветер, который сдувал бы все с ее поверхности в сторону запада, а движение Земли неминуемо было бы обнаружено по изменению на протяжении года углового расстояния между произвольно взятой на небе парой звезд.
Сейчас известно: земная атмосфера в равной мере принимает участие в суточном вращении Земли, расстояния же до звезд оказались настолько велики, что у Аристотеля не было никаких шансов определить подобное изменение.
Сохранилась до наших дней работа Аристарха Самосского (около 320—230 гг. до нашей эры). Ему удалось измерить угловое расстояние Луны от Солнца в первой четверти. Он также сделал попытку определить размеры и расстояния до Луны и Солнца. По Аристарху, расстояние от Земли до Луны — 19 радиусов Земли, а до Солнца еще в 19 раз больше. По-видимому, имея в виду большие по сравнению с Землей размеры Солнца, Аристарх и высказал предположение, «что неподвижные звезды и Солнце не меняют своего места в пространстве, что Земля движется по окружности вокруг Солнца», как об этом сообщал позже и Архимед.
Во II веке до нашей эры величайший античный астроном Гиппарх определил размеры Луны с исключительной точностью. По Гиппарху, радиус Луны равен 0,27 земных радиусов, что мало отличается от принятого ныне. Расстояние до Луны этот выдающийся астроном определил в 59 радиусов Земли (истинное среднее значение — 60,3). Однако расстояние до Солнца со времени Птолемея и вплоть до XVII века принималось равным 1120, т. е. примерно в 20 раз меньше истинного.
Первые попытки построить модель мира, в которой объяснялись бы прямые и попятные движения планет, были сделаны Евдоксом Книдским (около 408—353 гг. до нашей эры) и Аристотелем. Но шедевром античной астрономии стал труд выдающегося александрийского ученого Клавдия Птолемея (II век нашей эры) «Альмагест», в котором была построена новая теория планетных движений.
В то время все остальные науки о природе были еще только в зачаточном состоянии. Астрономы же, благодаря Птолемею, уже имели метод, позволявший с достаточной для того времени точностью рассчитать положение планет на небе на любое число лет вперед!
В геоцентрической модели мира Птолемея одна планета движется с угловой скоростью по малой окружности — эпициклу, центр которого, т.е другая «средняя планета», обращается с угловой скоростью по деференту вокруг Земли Из-за сложения обоих движений планета в пространстве описывает петлеобразную кривую — гипоциклоиду, что в проекции на небесную сферу при вполне определенных значениях угловых скоростей, а также величинах отношений радиуса эпицикла к радиусу деферента для каждой из планет полностью объясняло ее движение на небе. Эти значения Птолемей определил с большой точностью.
В связи с особенностями движения планеты Меркурий и Венера были названы нижними. Марс, Юпитер и Сатурн — верхними планетами. В системе мира Птолемея центры эпициклов нижних планет всегда расположены на прямой, соединяющей Землю с Солнцем, а каждая из верхних планет находится на эпицикле строго в том же направлении, в котором относительно Земли находится Солнце, иначе говоря, радиусы-векторы эпициклов Марса, Юпитера и Сатурна всегда параллельны между собой. Видно также, что верхняя планета, занимая на небе положение, противоположное Солнцу (противостояние планеты), находится в ближайшем к Земле положении — в перигее (от греческого «пери» — вблизи) В момент же соединения планеты с Солнцем, когда направления на оба светила совпадают, планета находится в апогее — в наиболее удаленной от Земли точке (от греческого «апо» — вдали).
Как замечает А.И. Климишин, «возникает вопрос: если система Птолемея ошибочна, поскольку она основывалась на ложном представлении о неподвижной Земле как центре мироздания, то почему расчеты, проведенные на ее основе, дают правильные результаты? Ведь именно поэтому она использовалась астрономами почти 1400 лет. Ответ на поставленный вопрос очевиден: это система кинематическая. Птолемей не объяснял (да и не мог объяснить), почему движение планеты именно такое, каким он его описывал. Но каждое движение относительно. И, как это ни парадоксально звучит, Птолемей описал и смоделировал движение каждой из планет совершенно правильно — так, как его действительно видит наблюдатель с Земли. Эпицикл верхней планеты и есть отображение движения Земли вокруг Солнца (в случае нижней планеты это ее деферент)».
Но «...с помощью данных Птолемея было трудно согласовать между собой сведения о положениях той или другой планеты, разделенных промежутком времени в несколько сотен лет. Поэтому его система все больше усложнялась, в нее вводили множество дополнительных эпициклов, что сделало ее исключительно громоздкой. Явно противоречила наблюдениям построенная Птолемеем теория движения Луны. В итоге перегруженная эпициклами модель Птолемея рухнула. Произошла революция во взглядах на мир и место Земли во Вселенной...»
