История и философия классической науки
..pdfШесть книг» не только определила характер научной революции XVI века, но и сыграла решающую роль в радикальном пересмотре философских представлений о мире. Ее значение далеко выходит за рамки истории астрономии. Сам Коперник называл созданное им уче ние «философией», а себя считал не только астроно мом и математиком, но и философом.
Сочинение Коперника состоит из шести книг. В са мой главной — первой книге — Коперник излагает но вую, гелиоцентрическую систему мира и дает ей обо снование. Во второй книге излагается сферическая ас трономия и дается каталог звезд. Третья, четвертая, пятая и шестая книги посвящены рассмотрению движения планет, Земли и Луны на основе новой системы ми^а.
Основанием для разработки новой космологии Коперника послужили учеба его в Краковском универ ситете, который в конце XV века являлся одним из главнейших в Европе центров астрономической науки, практическая подготовка в искусстве наблюдений за движением небесных тел, превосходное математичес кое образование, воспринятые достижения филологи ческой культуры и философской мысли итальянского гуманизма. Определенную роль в разработке новой картины мира сыграло знакомство Коперника со взгля дами древних астрономов, придерживавшихся гелио центрических представлений — учением пифагорей цев, Филолая, Гераклида Понтийского, Аристарха Са мосского, философией флорентийского неоплатонизма, которая содействовала освобождению от власти тра диционных представлений, а также свободное отноше ние к традиции и богословию.
В соответствии с общепринятыми тогда традициями Коперник написал свой трактат на латинском языке под названием «De Revolutionibus Orbium Coelestium», кото рое буквально переводится «Об обращении небесных кругов». «Есть веские основания, —пишет Е. А. Гребеников, — считать, что Коперник передал для печати руко пись под названием «De Revolutionibus», а другие два слова в названии добавлены его предком Ретином»64.
64 Гребеников ЕЛ. Николай Коперник. Изд. второе, перера 82 Aon. М.: Наука, 1982. С. 3 6 -3 7 .
Издание начиналось с предисловия «К читателю. О предложениях, лежащих в основе этой книги», встав ленного в книгу ее редактором, лютеранским богосло вом Андреасом (Оскандером), скептически относившим ся ко всем астрономическим теориям и вообще, по-ви- димому, полностью отрицавшим истинность научного познания. В этом предисловии вся гелиоцентрическая система мира преподносится лишь как некий способ расчета видимых движений небесных светил, имею щих такое же право на существование, как и геоцен трическая система мировоззрения Клавдия Птолемея. Точка зрения Коперника в отношении предложенной им новой системы мира была совершенно иной —стро го научной и обоснованной. Это видно из его собствен ного предисловия к книге: «Если бы нашлись пустые болтуны, которые, хотя вовсе не сведущие в математи ческих науках, дозволили бы себе осуждать или опро вергать мое предприятие, намерено искажая какоелибо место Священного Писания, то я не стану на них обращать внимания, а напротив, буду пренебрегать подобным неразумным суждениям... люди науки не должны удивляться тому, что мыслящие таким образом станут насмехаться и над нами»65.
На русском языке полный перевод сочинения «О вращениях небесных сфер» Коперника был издан АН СССР в серии «Классики науки» в 1964 году, вы полненный профессором И.Н.Веселовским под общей редакцией академика А.А.Михайлова.
Первая глава книги Коперника «Об обращениях небесных сфер» посвящена, как пишет Коперник, из ложению положения «всех орбит, а равно и применя емых мною движений Земли, и таким образом книга эта заключает в себе как бы обзор строения мирозда ния...»66 . Работа по содержанию может быть разделе на на две части. Главы с первой по одиннадцатую вклю чительно посвящены качественному (описательному) изложению гелиоцентрической системы мира, сопро вождаемому убедительной критикой основных положе ний геоцентризма.
65 Николай Коперник. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1947. С. 193. 66 Там же. С. 192.
Главы с двенадцатой по четырнадцатую содержат основные теоремы из планиметрии и тригонометрии (в том числе и сферической), необходимые автору для построения математической теории движения планет на основе гелиоцентрической системы. Эти главы были изданы в Виттенберге отдельной книгой под названием «О сторонах и углах треугольников» и характеризуют Н.Коперника как выдающегося математика своего вре мени. Любопытен в этом смысле и эпиграф к его сочи нению: «Да не входит никто, не знающий математики»67
Основное сочинение Коперника увидело свет в 1543 году, но весть о том, что он предлагает новую систему мироздания, распространилась раньше. Веро ятно, между 1530 и 1533 годами было написано по латыни и имело широкое распространение в рукопис ной форме сочинение Коперника, получившее наиме нование «Малый комментарий» («Commentariolus»).
«Малый комментарий» написан в форме изложе ния основных методологических установок анализа ге лиоцентрической системы. Он не сопровождается стро гими математическими доказательствами, подобными тем, которые имеют место в основном сочинении. Он состоит из введения и семи параграфов. Во введении приводится семь основных утверждений, называемых Коперником аксиомами (требованиями) и служащих основой его теории. Он выдвинул их с целью объяснить видимые неравномерности движения небесных тел, объяснение которых всегда доставляло много трудно стей астрономам. Для их объяснения древние астроно мы Калипп и Евдокс ввели эксцентрические крути и эпициклы, Птолемей — крути, называемые эквантами.
Вот эти аксиомы Коперника.
«Первое требование. Не существует одного цент ра для всех небесных орбит или сфер.
Второе требование. Центр Земли не является цент ром мира, но только тяготения и центром лунной орбиты.
Третье требование. Все сферы движутся вокруг Солнца, расположенного как бы в средине всего, так что около Солнца находится центр мира.
67 Николай Коперник. С. 187.
Четвертое требование. Отношение, которое рас стояние между Солнцем и Землей имеет к высоте не бесной тверди, меньше отношения радиуса Земли к ее расстоянию от Солнца, так что по сравнению с высо той тверди оно будет даже неощутимым.
Пятое требование. Все движения, замечающиеся у небесной тверди, принадлежат не ей самой, но Зем ле. Именно Земля с ближайшими к ней стихиями вся вращается в суточном движении вокруг неизменных своих полюсов, причем твердь и самое высшее небо остаются все время неподвижными.
Шестое требование. Все замечаемые нами у Сол нца движения не свойственны ему, но принадлежат Земле и нашей сфере, вместе с которой мы вращаемся вокруг Солнца, как и всякая другая планета; таким образом, Земля имеет несколько движений.
Седьмое требование. Кажущиеся прямые и попят ные движения планет принадлежат не им, но Земле. Таким образом, одно это ее движение достаточно для объяснения большого числа видимых в небе неравно мерностей»68 .
Эти постулаты Коперника находятся в прямом поле мическом отношении к принципам, изложенным Птоле меем в «Альмагесте». Они являются логическим и после довательным развитием замечательных гипотез, изуми тельными по простоте и наглядности кинематическими моделями и математическими доказательствами.
В «Комментарии» Коперник описывает порядок сфер, начиная с самой далекой сферы звезд и кончая сферой Меркурия. Сфера Луны, считает он, враща ется вокруг Земли и вместе с последней обращается вокруг Солнца. Во втором параграфе «О видимых сферах Солнца» излагается гипотеза Коперника о «тройном движении» Земли: суточное вращение, об ращение вокруг Солнца, деклинационное движение. Здесь приводится объяснение факта сохранения зем ной осью неизменного положения относительно звезд. В параграфе «О Луне» изложено одно из самых боль ших достижений Коперника — основы теории движе ния Луны. Последние три параграфа «Комментария»
68 Коперник Н. Об обращении небесных сфер. М., 1964. С. 420.
посвящены схематическому изложению теории дви жения больших п л а н е т , в основу которой положена кинематическая модель эксцентр — эпицикла.
Отсутствие доказательств, подтверждающих истин ность коперниковских гипотез, и требование римской церкви дать исчерпывающее объяснение взглядов Коперника на строение Солнечной системы потребо вали публикации сочинения, более подробно излагаю щего гелиоцентрическую систему.
Кризис традиционной картины мира требовал не просто усовершенствований наблюдений и расчетов, а радикального пересмотра ее теоретических предпосы лок. Эту проблему Коперник и решает в самой главной первой книге своего основного труда, где излагаются основы новой космологии. Он отмечает ненадежность математических традиций относительно установления движения мировых сфер и «досадует», «что у филосо фов не существует никакой более надежной теории движений мирового механизма, который ради нас со здан великолепнейшим и искуснейшим творцом все го». «Наконец, стал я досадовать, —пишет Коперник, — что философам, обыкновенно стремящимся к распоз наванию даже самых ничтожных вещей, до сих пор еще не удалось с достаточной вероятностью объяснить ход мировой машины, созданной лучшим и любящим по рядок Зодчим. Поэтому я принял на себя труд прочесть доступные мне сочинения всех философов с целью убедиться, допускал ли кто-либо из них иной род дви жения, чем тот, который преподается в наших шко лах»69
Коперник заявляет, что он нашел другое понима ние у Никетаса, Плутарха, Филолая, Гераклида Понтийского, Аристарха Самосского и других. Так, выда ющийся представитель пифагорейской школы, совре менник Сократа, Филолай поместил в центре мироздания Огонь, вокруг которого вращается десять сфер: сфера неподвижных звезд, сферы пяти извест ных в древности планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн), сферы Луны и Солнца* сфера Земли
69 Николай Коперник. С. 191 —192.
и, наконец, сфера Противоземли —Антихтона. Вне этих десяти сфер, обнимая мироздание, пылает другой веч ный огонь. К сожалению, до нас дошли лишь отрывки рукописей Филолая, причем подлинность отдельных от рывков сомнительна. Одновременно с Филолаем под робную систему мира пропагандировал пифагореец Пикет из Сиракуз.
Ученик Платона Гераклид и пифагореец Экфант снова признавали Землю центром мира и суточное вращение звезд стали объяснять вращением Земли вокруг ее оси. Кроме того, они отказались от гипотез Филолая о существовании центрального огня. Соглас но доктрине Евдокса Книдского, все планеты закреп лены на концентрических сферах, вращающихся вок руг Земли. Наблюдаемые неравномерности в их дви жении он объяснил тем, что оси вращения сфер наклонены друг к другу. Высшее достижение антич ной науки, относящееся к гелиоцентрической доктри не, связано с именем Аристарха Самосского, привер женца пифагоровой гипотезы движения Земли. Арис тарх исходил из того положения, что Солнце в несколько сотен раз больше Земли, а раз это так, то логично предположить, что более массивное тело, Сол нце, обращается вокруг менее массивного, Земли. Согласно Аристарху, Земля должна обращаться вокруг Солнца. Эта гипотеза в корне противоречила общепри нятым тргда взглядам, согласно которым Солнце «ве личиной с Пелопонес». Аристарх не признавал суще ствования центрального огня. Он считал, что Солнце само играет роль центрального огня и дает Земле свет и тепло. Земля у него становилось рядовой планетой, совершающей один оборот вокруг Солнца за один год.
Все эти гипотезы древних мыслителей, основанные на относительном восприятии движений, сыграли огром ную роль в развитии естествознания и философии, но только у Коперника относительность восприятия движе ния приобрела форму научного принципа астрономии. Все произведения Коперника базируются на принципе относительности механических движений, согласно ко торому вечное движение относительно. Понятие движе ния не имеет смысла, если не выбрана система отсчета (система координат), в которой оно рассматривается.
Особенно отчетливо этот принцип у Коперника сформи рован в пятой главе Книги Первой. «Действительно, всякое представляющееся нам изменение места, — пи шет Коперник, — происходит вследствие движения на блюдаемого предмета или наблюдателя, или, наконец, вследствие неодинаковости перемещений того и друго го, так как не может быть замечено движение тел, оди наково перемещающихся по отношению к одномуи тому же (я подразумеваю движение между наблюдаемым и наблюдателем). А ведь Земля представляет то место, с которого наблюдается упомянутое небесное круговраще ние и открывается нашему взору»70
Отсюда следует, что наблюдатель, находящийся на Земле, не может непосредственно видеть само движе ние Земли, но оно может быть обнаружено косвенно в движении Звездного неба, при этом вся видимая часть Вселенной перед взором земного наблюдения должна двигаться с той же скоростью, но в обратном направле нии. Н.Коперник очень красиво и убедительно доказы вает, что Земля имеет шарообразную форму, приводит доводы как древних ученых, так и свои собственные. Только в случае выпуклой Земли при движении вдоль любого меридиана с севера на юг звезды, находящиеся в южной части неба, поднимаются над горизонтом, а звезды, находящиеся в северной части неба, опускают ся к горизонту или совсем исчезают под горизонтом. Только в случае шарообразной Земли, замечает Копер ник, движениям на одном и том же расстоянии вдоль разных меридианов соответствуют одинаковые измере ния высот небесных светил над горизонтом. Далее, по мере удаления корабля в море, для наблюдателя, остав шегося на берегу, сначала исчезает корпус корабля, а потом исчезает постепенно и мачта71
Следует сказать, что по вопросу форм движений Коперник придерживался взглядов Аристотеля, который учил, что кроме равномерных круговых движений не бесных светил, вертикальных прямолинейных движе ний тяжелых и легких земных тел, все иные движения
70 Цит. по: Гребеников ЕЛ. Николай Коперник. С. 40.
71 Николай Коперник. С. 195.
планеты иногда движутся и в обратном направлении — с востока на запад. Планеты обладают прямым и попят ным движением, а их путь относительно звезд, кажу щихся нам неподвижными, имеет петлеобразный вид. Коперник объясняет это тем, что Земля в своем движе нии вокруг Солнца догоняет и обгоняет верхние плане ты: Марс, Юпитер, Сатурн и другие, а сама, в свою очередь, также оказывается в роли догоняемой и обго няемой нижними планетами, Венерой и Меркурием, по той причине, что все они имеют различные угловые скорости относительно Солнца. Это явление и приво дит к появлению видимых попятных движений планет относительно звезд. Звезды не обладают прямым и по пятным движением, так как они находятся на «неизме римой высоте», и, следовательно, они настолько далеки от Земли, что отражение движения Земли вокруг Сол нца в видимом перемещении звезд не может быть заме чено земным наблюдателем.
Чтобы полностью объяснить кинематику небесной сферы, Копернику пришлось допустить, что Земля обладает тремя движениями: а) круглосуточное враще ние Земли в направлении с запада на восток; б) годо вое движение Земли вокруг Солнца, представляющее собой чистое вращение и происходящее в плоскости зодиакального крута также с запада на восток; в) деклинационное годовое движение, противоположное годо вому вращению.
Вводя эти движения, Коперник стремится объяс нить, почему земная ось при движении Земли вокруг Солнца должна всегда оставаться параллельной самой себе. Он понимал, что иначе трудно объяснить наблю даемую смену времен года. Но придерживаясь арис тотелевых принципов и не зная еще механического закона инерции, Коперник считал, что земная ось, будучи предоставлена самой себе, при движении Зем ли вокруг Солнца будет сохранять постоянный наклон к плоскости эклиптики и описывать коническую поверх ность вокруг оси эклиптики, делая по ней один оборот в течение года. Чтобы уничтожить это ненаблюдаемое движение, Коперник и ввел деклинационное годовое движение земной оси. Приемники Коперника, обнару жив ошибку, отбросили деклинационное движение.
Земля действительно вращается подобно волчку, ее ось описывает каноническую поверхность примерно за 26000 лет. Это движение называется прецессией. Ис черпывающее динамическое объяснение явления пре цессии впервые было дано Ньютоном. Она обусловле на притяжением экваториального избытка земной массы Луной и Солнцем. Из-за лунно-солнечного при тяжения земная ось поворачивается относительно звезд на 50" в год, и поэтому полный оборот она совер шает примерно за 26000 лет. Вращение земной оси, в свою очередь, приводит к тому, что направление на точку весеннего равноденствия также сдвигается от носительно звезд, и, следовательно, направление на Солнце в день весеннего или осеннего равноденствия относительно звезд не остается неизменным.
Таким образом, Коперник дает полное описание сущности своей доктрины, освобождает науку от пороч ных положений геоцентризма. Строгое обоснование всех выдвинутых положений своей системы он дает во второй, третьей и четвертой книгах, но настолько, на сколько позволяли это сделать астрономия, математика и астрономическое приборостроение того времени.
Книга Вторая, состоящая из четырнадцати глав, посвящена различным вопросам сферической астро номии: явлениям, связанным с суточным вращением небесной сферы, преобразованию различных систем астрономических координат небесных светил и т. д. Здесь определяются основные круги и точки на небес ной сфере (небесный экватор, эклиптика, горизонт, меридиан и пр.), изучаются различные геометричес кие соотношения между ними, объясняются явления равноденствия и солнцестояния* восхода и захода звезд и многие другие явления, обусловленные как суточным вращением Земли, так и годичным движением Земли по эклиптике. Заканчивается Книга Вторая каталогом, содержащим долготы и широты, а также видимые звез дные величины 1025 звезд.
Книга Третья посвящена детальному изложению разработанной Коперником теории движения Солнца и объяснению явления прецессии земной оси. Содер жание этой книги оказалось дальше других от после дующего направления развития астрономии, но при ее