19 лютого виповниться 551 рік з дня народження польського астронома Миколая Коперника. Для більшості людей його ім’я пов’язане зі створенням геліоцентризму — ідеї про те, що Земля та інші планети обертаються навколо Сонця. Але насправді ця теорія існувала задовго до нього, хоча він у її утвердженні дійсно відіграв вирішальну роль.
Система Миколая Коперника
Видатний польський астроном Миколай Коперник народився 19 лютого 1473 року в місті Торунь. У пам’яті людства він лишився як автор сучасної геліоцентричної картини світу з Сонцем (Геліосом) у центрі та планетами, що обертаються навколо нього. Ця картина світу протиставляється геоцентризму, який поміщав у центр Всесвіту Землю (Гею) та панував до того.
Це сильно спотворює уявлення людей про те, як насправді розвивалася астрономія протягом останніх 2500 років. Дехто навіть малює картину, мовляв, до початку наукової діяльності Коперника всі вважали, начебто плоска Земля стоїть на слонах, але прийшов цей геній — і всі відразу зрозуміли, як воно насправді.
Коперник дійсно відіграв у розвитку геліоцентризму чималу роль, хоча ця концепція запанувала в науці вже після його смерті. Проте для того, аби зрозуміти, звідки вона насправді з’явилась і наскільки була революційною, треба почати з часів, значно віддаленіших від нас.
Коли люди дізналися, що Земля — куля?
Мабуть, найбільша помилка, яку люди роблять, розповідаючи про відмінності геліоцентризму та геоцентризму — це прирівнювання останнього до теорії пласкої Землі. Насправді це дві незалежні одна від одної концепції. І хоча «пласкоземельці» дожили до наших днів, маргіналами в науці вони стали дуже і дуже давно.
Перший учений, якому приписують твердження, що Земля насправді є кулею — видатний математик Піфагор, який жив ще у IV столітті до н.е. Щоправда, невідомо, чим він обґрунтовував свою теорію, адже про нього ми знаємо переважно з праць людей, які жили після нього.
Близько 350 року до н.е. просте й логічне доведення того, що Земля — куля, надав Птолемей. Він помітив, що чим далі забираєшся на північ, тим вище над горизонтом піднімається Полярна зоря, і навпаки. Пояснити це можна було тільки сферичністю нашої планети. А приблизно у 240 році до н.е. Ератосфен навіть зміг достатньо точно вирахувати радіус цієї сфери. Відтоді думка про сферичність Землі стала панівною серед освічених людей у дуже багатьох країнах Середземномор’я, Міжріччя, дісталася Індії, а потім і Китаю.
Малописьменна частина населення вірила у багато нісенітниць, але серед людей, які здобули освіту і читали праці античних учених, навіть у часи молодості Коперника ніхто у цьому не сумнівався.
Обертання Землі навколо своєї осі
Але визнавати кулястість Землі — зовсім не означає визнавати її обертання навколо власної осі. Те, що зоряне небо робить оберт протягом доби, люди зауважили задовго до античних філософів. Однак для геоцентричної моделі світу не було різниці, чи перебуває в центрі нерухома Земля, а зорі обертаються навколо неї, чи це зорі нерухомі, а крутиться сама наша «кулька».
Ідея, що вірним є друге припущення, виникла в учнів уже згаданого Піфагора. Вона достатньо швидко розповсюдилася серед тогочасних філософів, але викликала у них сильні сумніви. При цьому зауваження, що якби Земля крутилася, то люди б усі з неї позлітали, була далеко не головним доводом «проти».
Античні та індійські філософи й близько не розуміли, що таке гравітація, але у її здатності утримувати тверді предмети на поверхні Землі не сумнівалися. Їх бентежило, що предмети, кинуті вертикально, нікуди не зносить. А вітер не дме увесь час у бік, протилежний напряму обертання планети.
Тож ідея осьового обертання Землі була відома вченим протягом багатьох століть. Поступово аргументи проти неї зникали, проте і свідчень «за» не додавалося. Зокрема, про це багато сперечалися середньовічні філософи-схоласти Жан Бурідан, Альберт Саксонський і Ніколя Орезм.
Загалом вони дійшли висновку, що неможливо провести такий експеримент, який би однозначно відповів, що саме обертається — Земля чи зорі. З теологічних міркувань учасники дискусії схилялися до того, що нерухомим все ж є те, що у нас під ногами.
Обертання Землі навколо Сонця
Вперше ідею про те, що Земля рухається не лише навколо власної осі, але й навколо Сонця, висловили все ті ж учні Піфагора. Тут цікаво, що переконання, начебто це твердження образливе з релігійного погляду, виникло зовсім не серед християн. Стародавні елліни теж були впевнені: «рухати» те, що під ногами — значить ображати богів.
Щоправда, невдовзі з’явився досить серйозний аргумент на користь геліоцентризму. За те, що саме Земля обертається навколо Сонця, а не навпаки, висловився Аристарх Самоський. Близько 270 року до н.е. він розрахував відстані до Сонця та Місяця та їхні розміри відносно Землі. І хоча з оцінкою діаметра нашого світила він сильно помилився, воно все одно виходило значно більшим за Землю.
Відтак Аристарх дійшов достатньо раціонального висновку: більше не може обертатися навколо меншого, тож у центрі Всесвіту перебуває Сонце. Ця думка також почала швидко розповсюджуватися світом. Однак несподівано знайшовся не менш раціональний аргумент проти — річний паралакс «нерухомих зір».
Що це таке, можна зрозуміти, якщо поставити посеред кімнати стілець і почати ходити навколо нього, весь час спостерігаючи крізь вікно якийсь не дуже далекий предмет — наприклад, сусідній будинок. Можна побачити, як він зміщується туди-сюди.
Те ж саме мало б відбуватись і з зорями під час річного обертання Землі навколо Сонця. Але як астрономи не вдивлялися в небо, паралакса зір вони не побачили. Тому цілком логічно вирішили, що наша планета нерухома.
Цікаво, що про відсутність паралакса зір знав і сам Аристарх Самоський. І він дав цьому абсолютно правильне пояснення. Річні коливання світил, казав він, надто малі, щоб ми могли їх побачити, бо «нерухомі зорі» розташовані занадто далеко від нас. Зрозуміти, як це відбувається, можна, якщо повторити експеримент зі стільцем, але дивитися на якийсь дуже віддалений об’єкт — наприклад Місяць.
Тож ідеї Аристарха Самоського були відомі протягом століть, але вважалося, що вони не відповідають дійсності. Найцікавіше, що при цьому хід думок опонентів геліоцентризму, таких як Арістотель, цілком вкладається в межі сучасного наукового методу. Якщо припущення дає наслідок, що не спостерігається, то краще вважати його невірним, аніж шукати пояснення, правильність якого неможливо перевірити.
Коли прийшов Коперник
Отже, коли наприкінці XV століття Коперник розпочав свою наукову діяльність, думка про те, що Земля — куля, була цілком собі загальноприйнятою, а ідеї про її обертання навколо власної осі та Сонця — досить відомими, але визнаними неправильними або сумнівними.
Найбільше сумнівів було пов’язано з тим, що з часів Аристарха астрономічні інструменти зазнали суттєвих удосконалень. Середньоазійський астроном Улугбек приблизно за 50 років до народження Коперника побудував велетенський кутомірний інструмент — квадрант радіусом 40 м. Та навіть за його допомогою виявити річний паралакс зір не вдалося.
Тим часом у геоцентричної системи теж існували свої проблеми. В її межах неможливо було пояснити зворотний рух планет — скажімо, той самий «ретроградний Меркурій», який не дає спокою і сучасним астрологам.
Для пояснення того, чому планети на земному небі змінюють напрямок свого руху, вчені припустили, що насправді вони рухаються не колом, у центрі якого Земля, і яке вони називали диферентом, а значно меншим — епіциклом, і от уже його центр пересувається по диференту.
Така система була закладена в усі астрономічні розрахунки. Однак із часом учені переконалися, що й вони не відповідають спостереженням, тому почали додавати все нові й нові епіцикли. Математичне передбачення положення планет на небосхилі ставало чимдалі точнішим, але водночас занадто складним.
Саме цю складність і зауважив Коперник. Його робота мала передусім прикладне математичне значення — дати астрономам набагато простіший інструмент для розрахунків руху планет.
Коли польський астроном увів у модель припущення, що Земля обертається навколо власної осі й одночасно разом з іншими планетами — навколо Сонця, від більшості епіциклів вдалося позбутися. Розрахунки стали значно простішими.
Свої припущення Коперник публікувати не поспішав, але й не приховував їх. Переважно його погляди розповсюджувались у вигляді рукописів і в усній формі. Головну працю свого життя «Про обертання небесних сфер» він видав тільки наприкінці життя, 1543 року.
Хто не прийняв теорію Коперника
Поширена думка, що головним опонентом теорії Коперника виступала католицька церква. Це більшою мірою невірно. Думка про рухому Землю дійсно багато в кого викликала неприємні почуття, недарма перше видання «Про обертання небесних сфер» містило приписку, що все це — передусім математична модель.
Проте, про зміст робіт Коперника у Ватикані знали ще до публікації книги. А її формальна заборона з’явилася тільки 1616 року, за 73 роки після публікації. І навіть у ній зазначається, що єретичність тверджень у книзі формальна.
Головною причиною того, що церква зрештою відкинула геліоцентризм, була боротьба за вплив на політичне життя у Європі — як із Реформацією, так і з бюрократією абсолютних монархій, що саме набирала силу. Цю боротьбу католицька церква програвала, тож намагалася заборонити все, що хоч якось підривало її авторитет.
Значно менш відомим є той факт, що купа європейських учених навіть на початку XVII століття не підтримувала погляди Коперника. Головна причина була та сама, що й у часи Аристарха Самоського — річний паралакс зір не вдалося побачити й після того, як було винайдено телескоп. Тож формально теорія давала результат, який неможливо перевірити, тобто науковість її була сумнівною. Помітити річне зміщення світил вдалося лише у XIX столітті — коли з’явилися дійсно потужні астрономічні інструменти та фотографія.
Еліптичні орбіти Кеплера
Твердження, що теорія Коперника не відповідає сьогоднішнім поглядам на Всесвіт, могло би видатися божевільною ідеєю прихильників теорії змов, але формально це так. Є принаймні два великих питання, у яких польський астроном розходиться зі своїми сучасними колегами.
Перше з них — кругові орбіти планет. Вони дісталися Копернику у спадок від тих стародавніх учених, які вважали небесні світила прикріпленими до прозорих сфер, що обертаються, хоча насправді їхні орбіти являють собою еліпси та ніякої фізичної підтримки не потребують.
Проте сфера з давніх-давен слугувала прикладом ідеальної форми, а небеса вважалися домівкою всього ідеального. Тож думка, що орбіти є колами, здавалася цілком логічною. Еліпси були відомі вже давно, але через відсутність розуміння, як у природі працюють сили, й зокрема сила тяжіння, не існувало жодних підстав вважати, що планети рухаються еліптичними орбітами.
Через це Коперник так і не зміг остаточно відмовитися від епіциклів. Ті з них, що відповідали за компенсацію відмінності орбіти від ідеального кола, так і лишились у схемі. Тільки на початку XVII століття Йоганн Кеплер остаточно позбувся епіциклів, замінивши їх трьома простими законами руху еліптичними орбітами. А в кінці того ж сторіччя фізичне обґрунтування цього явища сформулював Ньютон.
Центр Всесвіту
Друга помилка Коперника криється у самій основі геліоцентризму. Річ у тім, що польський астроном, як і багато його тогочасних прихильників, вважав, що Сонце є не тільки центром Сонячної системи, але й центром Всесвіту взагалі.
Твердження, що інші зорі насправді такі ж самі, як і наше Сонце, вже було поширене в його часи, але залишалося маргінальним. Не дарма ж сам Коперник позначив їхнє місце на схемі як «сфера нерухомих зір». Справжні відстані до світил, як і їхні реальні розміри, стали зрозумілими лише за декілька століть після смерті вченого.
Зараз ми знаємо, що не лише Сонце, але й Чумацький Шлях не є центром Всесвіту. Однак дорога до цього розуміння була надзвичайно довгою. Той факт, що наше світило — просто одна з зір, які рухаються навколо галактичного центру, відкрив у 1780-х роках Вільям Гершель.
А те, що сама Галактика — не центр Всесвіту, а лише одна з численних подібних систем, стало зрозумілим тільки у XX столітті після робіт Едвіна Габбла. Геліоцентризм у тому вигляді, у якому його розумів Коперник, дійсно давно вже не є панівною науковою теорією. Але зовсім не через те, що його основна ідея виявилася помилковою. Просто на її основі створено щось значно більше та краще.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
