19 февраля исполнится 551 год со дня рождения польского астронома Николая Коперника. Для большинства людей его имя связано с созданием гелиоцентризма — идеи о том, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Но на самом деле эта теория существовала задолго до него, хотя он в ее утверждении действительно сыграл решающую роль.
Система Николая Коперника
Выдающийся польский астроном Николай Коперник родился 19 февраля 1473 года в городе Торунь. В памяти человечества он остался как автор современной гелиоцентрической картины мира с Солнцем (Гелиосом) в центре и планетами, вращающимися вокруг него. Эта картина мира противопоставляется геоцентризму, который помещал в центр Вселенной Землю (Гею) и господствовал до того.
Это сильно искажает представление людей о том, как на самом деле развивалась астрономия в течение последних 2500 лет. Некоторые даже рисуют картину, мол, до начала научной деятельности Коперника все считали, будто плоская Земля стоит на слонах, но пришел этот гений — и все сразу поняли, как оно на самом деле.
Коперник действительно сыграл в развитии гелиоцентризма немалую роль, хотя эта концепция воцарилась в науке уже после его смерти. Однако для того, чтобы понять, откуда она на самом деле появилась и насколько была революционной, надо начать со времен, значительно более отдаленных.
Когда люди узнали, что Земля — шар?
Пожалуй, самая большая ошибка, которую люди делают, рассказывая о различиях гелиоцентризма и геоцентризма — это приравнивание последнего к теории плоской Земли. На самом деле это две независимые друг от друга концепции. И хотя «плоскоземельщики» дожили до наших дней, маргиналами в науке они стали очень и очень давно.
Первый ученый, которому приписывают утверждение, что Земля на самом деле является шаром — выдающийся математик Пифагор, живший еще в IV веке до н.э.. Правда, неизвестно, чем он обосновывал свою теорию, ведь о нем мы знаем преимущественно из трудов людей, живших после него.
Около 350 года до н.э. простое и логичное доказательство того, что Земля — шар, предоставил Птолемей. Он заметил, что чем дальше уходишь на север, тем выше над горизонтом поднимается Полярная звезда, и наоборот. Объяснить это можно было только сферичностью нашей планеты. А примерно в 240 году до н.э. Эратосфен даже смог достаточно точно вычислить радиус этой сферы. С тех пор мысль о сферичности Земли стала господствующей среди образованных людей в очень многих странах Средиземноморья, Междуречья, добралась до Индии, а затем и Китая.
Малограмотная часть населения верила во многие глупости, но среди людей, получивших образование и читавших труды античных ученых, даже во времена молодости Коперника никто в этом не сомневался.
Вращение Земли вокруг своей оси
Но признавать шарообразность Земли — вовсе не означает признавать ее вращение вокруг собственной оси. То, что звездное небо делает оборот в течение суток, люди заметили задолго до античных философов. Однако для геоцентрической модели мира не было разницы, находится ли в центре неподвижная Земля, а звезды вращаются вокруг нее, или это звезды неподвижны, а крутится сам наш «шарик».
Идея, что верным является второе предположение, возникла у учеников уже упомянутого Пифагора. Она достаточно быстро распространилась среди тогдашних философов, но вызывала у них сильные сомнения. При этом замечание, что если бы Земля крутилась, то люди бы все с нее слетели, было далеко не главным доводом «против».
Античные и индийские философы и близко не понимали, что такое гравитация, но в ее способности удерживать твердые предметы на поверхности Земли не сомневались. Их смущало, что предметы, брошенные вертикально, никуда не сносит. А ветер не дует все время в сторону, противоположную направлению вращения планеты.
Поэтому идея осевого вращения Земли была известна ученым в течение многих веков. Постепенно аргументы против нее исчезали, однако и свидетельств «за» не добавлялось. В частности, об этом много спорили средневековые философы-схоласты Жан Буридан, Альберт Саксонский и Николя Орезм.
В целом они пришли к выводу, что невозможно провести такой эксперимент, который бы однозначно ответил, что именно вращается — Земля или звезды. По теологическим соображениям участники дискуссии склонялись к тому, что неподвижным все же является то, что у нас под ногами.
Вращение Земли вокруг Солнца
Впервые идею о том, что Земля движется не только вокруг собственной оси, но и вокруг Солнца, высказали все те же ученики Пифагора. Здесь интересно, что убеждение, будто это утверждение оскорбительно с религиозной точки зрения, возникло вовсе не среди христиан. Древние эллины тоже были уверены: «двигать» то, что под ногами — значит оскорблять богов.
Правда, вскоре появился довольно серьезный аргумент в пользу гелиоцентризма. За то, что именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот, высказался Аристарх Самосский. Около 270 года до н.э. он рассчитал расстояния до Солнца и Луны и их размеры относительно Земли. И хотя с оценкой диаметра нашего светила он сильно ошибся, оно все равно получалось значительно больше Земли.
Поэтому Аристарх пришел к достаточно рациональному выводу: большее не может вращаться вокруг меньшего, поэтому в центре Вселенной находится Солнце. Эта мысль также начала быстро распространяться по миру. Однако неожиданно нашелся не менее рациональный аргумент против — годичный параллакс «неподвижных звезд».
Что это такое, можно понять, если поставить посреди комнаты стул и начать ходить вокруг него, все время наблюдая сквозь окно какой-то не очень далекий предмет — например, соседний дом. Можно увидеть, как он смещается туда-сюда.
То же самое должно было бы происходить и со звездами во время годового вращения Земли вокруг Солнца. Но как астрономы ни всматривались в небо, параллакса звезд они не увидели. Поэтому вполне логично решили, что наша планета неподвижна.
Интересно, что об отсутствии параллакса звезд знал и сам Аристарх Самосский. И он дал этому совершенно правильное объяснение. Годовые колебания светил, говорил он, слишком малы, чтобы мы могли их увидеть, потому что «неподвижные звезды» расположены слишком далеко от нас. Понять, как это происходит, можно, если повторить эксперимент со стулом, но смотреть на какой-то очень отдаленный объект — например Луну.
Так что идеи Аристарха Самосского были известны на протяжении веков, но считалось, что они не соответствуют действительности. Самое интересное, что при этом ход мыслей оппонентов гелиоцентризма, таких как Аристотель, вполне укладывается в рамки современного научного метода. Если предположение дает ненаблюдаемое следствие, то лучше считать его неверным, чем искать объяснение, правильность которого невозможно проверить.
Когда пришел Коперник
Итак, когда в конце XV века Коперник начал свою научную деятельность, мысль о том, что Земля — шар, была вполне себе общепринятой, а идеи о ее вращении вокруг собственной оси и Солнца — достаточно известными, но признанными неправильными или сомнительными.
Больше всего сомнений было связано с тем, что со времен Аристарха астрономические инструменты претерпели существенные усовершенствования. Среднеазиатский астроном Улугбек примерно за 50 лет до рождения Коперника построил гигантский угломерный инструмент — квадрант радиусом 40 м. Но даже с его помощью обнаружить годовой параллакс звезд не удалось.
Между тем у геоцентрической системы тоже существовали свои проблемы. В ее рамках невозможно было объяснить обратное движение планет — например, тот самый «ретроградный Меркурий», который не дает покоя и современным астрологам.
Для объяснения того, почему планеты на земном небе меняют направление своего движения, ученые предположили, что на самом деле они движутся не по кругу, в центре которого Земля, и который они называли дифферентом, а значительно меньшему — эпициклу, и вот уже его центр передвигается по дифференту.
Такая система была заложена во все астрономические расчеты. Однако со временем ученые убедились, что и они не соответствуют наблюдениям, поэтому начали добавлять все новые и новые эпициклы. Математическое предсказание положения планет на небосклоне становилось все более точным, но в то же время слишком сложным.
Именно эту сложность и заметил Коперник. Его работа имела прежде всего прикладное математическое значение — дать астрономам гораздо более простой инструмент для расчетов движения планет.
Когда польский астроном ввел в модель предположение, что Земля вращается вокруг собственной оси и одновременно вместе с другими планетами — вокруг Солнца, от большинства эпициклов удалось избавиться. Расчеты стали значительно проще.
Свои предположения Коперник публиковать не спешил, но и не скрывал их. Преимущественно его взгляды распространялись в виде рукописей и в устной форме. Главный труд своей жизни «Об обращении небесных сфер» он издал только в конце жизни, в 1543 году.
Кто не принял теорию Коперника
Распространено мнение, что главным оппонентом теории Коперника выступала католическая церковь. Это в большей степени неверно. Мысль о движущейся Земле действительно у многих вызывала неприятные чувства, недаром первое издание «Об обращении небесных сфер» содержало приписку, что все это — прежде всего математическая модель.
Тем не менее о содержании работ Коперника в Ватикане знали еще до публикации книги. А ее формальный запрет появился только в 1616 году, через 73 года после публикации. И даже в нем отмечается, что еретичность утверждений в книге формальная.
Главной причиной того, что церковь в конце концов отвергла гелиоцентризм, была борьба за влияние на политическую жизнь в Европе — как с Реформацией, так и с набирающей силу бюрократией абсолютных монархий. Эту борьбу католическая церковь проигрывала, поэтому пыталась запретить все, что хоть как-то подрывало ее авторитет.
Значительно менее известен тот факт, что многие европейские ученые даже в начале XVII века не поддерживали взгляды Коперника. Главная причина была та же, что и во времена Аристарха Самосского — годовой параллакс звезд не удалось увидеть и после того, как был изобретен телескоп. Поэтому формально теория давала результат, который невозможно проверить, то есть научность ее была сомнительной. Заметить годовое смещение светил удалось лишь в XIX веке — когда появились действительно мощные астрономические инструменты и фотография.
Эллиптические орбиты Кеплера
Утверждение, что теория Коперника не соответствует сегодняшним взглядам на Вселенную, могло бы показаться безумной идеей сторонников теории заговоров, но формально это так. Есть по крайней мере два больших вопроса, в которых польский астроном расходится со своими современными коллегами.
Первое из них — круговые орбиты планет. Они достались Копернику в наследство от тех древних ученых, которые считали небесные светила прикрепленными к прозрачным вращающимся сферам, хотя на самом деле их орбиты представляют собой эллипсы и ни в какой физической поддержке не нуждаются.
Однако сфера с давних времен служила примером идеальной формы, а небеса считались домом всего идеального. Поэтому мысль, что орбиты являются кругами, казалась вполне логичной. Эллипсы были известны уже давно, но из-за отсутствия понимания, как в природе работают силы, и в частности сила тяготения, не существовало никаких оснований считать, что планеты движутся по эллиптическим орбитам.
Поэтому Коперник так и не смог окончательно отказаться от эпициклов. Те из них, которые отвечали за компенсацию отличия орбиты от идеального круга, так и остались в схеме. Только в начале XVII века Иоганн Кеплер окончательно избавился от эпициклов, заменив их тремя простыми законами движения по эллиптическим орбитам. А в конце того же столетия физическое обоснование этого явления сформулировал Ньютон.
Центр Вселенной
Вторая ошибка Коперника кроется в самой основе гелиоцентризма. Дело в том, что польский астроном, как и многие его сторонники того времени, считал, что Солнце является не только центром Солнечной системы, но и центром Вселенной вообще.
Утверждение, что другие звезды на самом деле такие же, как и наше Солнце, уже было распространено в его времена, но оставалось маргинальным. Не зря же сам Коперник обозначил их место на схеме как «сфера неподвижных звезд». Настоящие расстояния до светил, как и их реальные размеры, стали понятны лишь через несколько веков после смерти ученого.
Сейчас мы знаем, что не только Солнце, но и Млечный Путь не является центром Вселенной. Однако дорога к этому пониманию была чрезвычайно длинной. Тот факт, что наше светило — просто одна из звезд, которые движутся вокруг галактического центра, открыл в 1780-х годах Уильям Гершель.
А то, что сама Галактика — не центр Вселенной, а лишь одна из многочисленных подобных систем, стало понятным только в XX веке после работ Эдвина Хаббла. Гелиоцентризм в том виде, в каком его понимал Коперник, действительно давно уже не является господствующей научной теорией. Но вовсе не потому, что его основная идея оказалась ошибочной. Просто на ее основе создано нечто значительно большее и лучшее.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
