Системы мира (от древних до Ньютона) - Г. Гурев

Фиг. 28. Гелиоцентрическая система мира. Чертеж из книги Коперника.

К ниспровержению геоцентрической системы мира и к установлению новых исходных позиций в науке о небе Коперника привели не только астрономические, но и физические соображения. Последние заключались главным образом в том, что «неестественно» приписывать движение всему небесному своду, а покой — одной лишь Земле. При этом Коперник указывал на неимоверность той быстроты, с которой старая система мира заставляла отдаленнейшие планеты и «неподвижные звезды» описывать свои круги в течение суток вокруг такого небольшого тела, как Земля. Он подчеркивал, что размеры вселенной громадны по сравнению не только с Землей, но даже и со всей солнечной системой. Он считал, что расстояние, отделяющее нашу планетную систему от мира неподвижных звезд, бесконечно превышает размеры всей этой системы.

Правда, он не отказывался еще от старого представления о вселенной, как о некоторой громадной сфере, и поэтому первая глава его сочинения называется «О том, что вселенная — сферической формы». Но важно то, что из представления о ничтожности размеров земного шара по сравнению с размерами небесного свода, Коперник сделал заключение, что необходимо считать вращающейся Землю, а не весь небесный свод. Он писал: «Считают, что Земля помещается в центре вселенной и находят противоположное мнение смешным, а между тем, откуда же нам известно, что Земля неподвижна и вращается небесный свод? Принимая во внимание огромную отдаленность небесных тел, трудно себе представить, чтобы они могли описать такой необъятный круг в течение всего 24–х часов. И затем: почему именно бесконечная вселенная должна вращаться вокруг ничтожно малой Земли?»…

Коперник писал: «Если справедливо, что небесная сфера бесконечна, то как понимать, что она обращается в 24 часа? Не естественнее ли предполагать, что движение это принадлежит Земле и только ей одной? Иначе, если бы она вращалась вместе с небесной сферой, но несколько медленнее, чем последняя (по причине меньшего объема Земли), то мы не замечали бы ни малейшего изменения в положении светил на небесном своде; Солнце и звезды относительно наблюдателя казались бы постоянно на одном и том же угловом расстоянии от меридиана. Поэтому естественно предполагать, что Земля обращается вокруг своей оси, а что небесная сфера неподвижна».

Поставив в центре вселенной Солнце, Коперник показал, — и это особенно важно, — что большая часть движений небесных тел принадлежит к числу лишь кажущихся движений, что они являются отражением действительного движения Земли вокруг своей оси и ее обращения вокруг Солнца.

Как мы видели, господствовавшая до Коперника система мира исходила из того, что движение неба совершенно очевидно. Коперник прежде всего считал необходимым разрушить это «очевидное» заключение. Он писал: «Почти все писатели согласны между собой в том, что Земля неподвижна; противное мнение им кажется даже смешным. Но если всмотреться внимательнее, то оказывается, что вопрос этот вовсе нельзя считать решенным, и им отнюдь не следует пренебрегать. Всякая замечаемая нами перемена положения предмета происходит или вследствие его движения, или же движения наблюдателя, или же вследствие относительного их движения; если движения обоих равны, то перемещение бывает незаметно. Мы наблюдаем небо над Землей: если последняя имеет движение, то небо кажется нам движущимся в обратную сторону. Весь небесный свод имеет движение с востока на запад; если вообразим небесный свод в покое, а дадим Земле движение обратное, т. е. с запада на восток, то получим одни и те же явления».

Из этих слов мы видим, что при объяснении движения небесных тел Коперник вступил на новый путь, введя понятие об относительности движения. Действительно, для объяснения суточного движения небесных тел, происходящего как бы от вращения небесной сферы, можно предполагать, что эта сфера равномерно вращается вокруг своей оси, наклоненной к плоскости горизонта, и делает полный оборот в сутки, или же, наоборот, Земля ежесуточно поворачивается в противоположную сторону — от запада к востоку вокруг своей оси, имеющей то же направление, что ось сферы; в обоих этих случаях видимые явления представляются одинаковыми! В связи с этим Коперник повторил старое соображение, что при удалении корабля из гавани находящиеся на нем люди тоже не чувствуют собственного движения и могут подумать, что берег и город удаляются от корабля, стоящего на месте. «То же самое, — писал он, — бывает с нами: небо кажется нам вращающимся потому, что в действительности вращается Земля».

Коперник не был релятивистом в крайнем смысле этого слова, т. е., он не дошел до провозглашения абстрактно — теоретической равноправности противоположных представле ний — о покое и движении Земли. Держась «чувства реального», он доискивался такой теории, которая была бы физически наиболее правдоподобной, т. е. давала бы правильную картину мира. Вот почему он говорил: «Так как небо является все в себе содержащим, а Земля лишь частью содержимого, то не видно причины, почему не приписать лучше движение тому, что содержится, а не тому, что содержит».

Самым важным в учении Коперника является допущение, что годовое движение Земли объясняет не только кажущееся движение Солнца среди звезд, но и кажущееся петлеобразное движение планет, т. е. то, что в системе Птолемея приписано главным эпициклам. Оказалось, что в системе деферентов и главных эпициклов одни из этих кругов являются отражением действительного движения планеты вокруг Солнца, а другие — отражением орбитального движения Земли. *В связи с этим Коперник вскрыл и объяснил ускользнувшее от внимания древних астрономов обстоятельство, что существует замечательное соответствие между эпициклическим движением планет и кажущимся годовым движением Солнц а. Он показал, что это соответствие вызвано тем, что центр планетных движений — Солнце, а не Земля, причем годовое движение Солнца и движение планет по главным эпициклам — не действительные, а кажущиеся, обусловленные годовым движением Земли вокруг Солнца.

Как мы уже знаем, планеты Меркурий и Венера кажутся качающимися наподобие маятника около Солнца, и обращение их вокруг него ясно до очевидности. Благодаря этой замечательной особенности «нижних» планет Птолемей мог бы деференты Меркурия и Венеры слить с орбитой Солнца и считать эти две планеты обращающимися вокруг Солнца и с ним вместе вокруг Земли (чего, однако, Птолемей не сделал). В системе Коперника движения этих планет вокруг Солнца сохранились, но зато движение Солнца вокруг Земли заменено движением Земли вокруг Солнца. Таким образом одно из круговых движений, из которых в системе Птолемея составлялось видимое перемещение «нижней» планеты, а именно движение по эпициклу,' ведущее к образованию «петель», является ее истинным движением вокруг Солнца; другое же движение по деференту, держащее планету вблизи Солнца, есть только кажущееся явление, так как оно происходит вследствие годового движения Земли.

Мы обратили внимание на то, что главные эпициклы «верхних» планет (Марса, Юпитера и Сатурна) в птолемеевой системе описываются планетой в течение года и радиусы их, направленные к планете, параллельны направлению с Земли на Солнце. Коперник показал, что это заставляет думать, что эти эпициклы верхних планет, придуманные для объяснения «петель», на самом деле представляют кажущиеся движения, отвечающие движению Земли, вокруг Солнца, а деференты их, вызывающие прямое движение, зависят от их собственного движения по орбите вокруг Солнца.

Фиг. 29. Видимый путь Марса относительно Земли, вычерченный с помощью птолемеевых эпициклов и деферентов, Малый пунктирный круг — главный эпицикл, большой — деферент.

Фиг. 30. Действительное движение Марса относительно Земли в предположении неподвижности Земли. Сравнение этой кривой с той, которая видна на фиг. 29, показывает, насколько хорошо птолемеевская система представляла наблюдаемое нами движение планет. Различие этих кривых заключается, главным образом, а том, что в кривой, соответствующей действительным отношениям, вторая петля меньше первой, тогда как по Птолемею все петли необходимо должны быть одинаковой величины.

Таким образом Коперник уничтожил главные эпициклы, с помощью которых пытались объяснить запутанное движение планет, и его система оказалась значительно проще птолемеевой. На этом основании он свою систему считал гораздо более естественной, а потому и истинной.

Коперник отметил, что еще Марциан Капелла (как мы уже знаем, вслед за Гераклидом Понтийским) допускал, что планеты Меркурий и Венера обращаются не вокруг Земли, а вокруг Солнца, как вокруг своего центра. «Если воспользоваться этим, — писал Коперник, — и принять для Сатурна, Юпитера и Марса тот же центр, обратив при этом внимание на большее протяжение их орбит, окружающих не только орбиту Меркурия и Венеры, но и путь Земли, — то этим можно объяснить правильность их движений. Действительно, известно, что Сатурн, Юпитер и Марс всегда ближе всего к Земле в то время, когда они восходят вечером, т. е. когда вступают в оппозицию (противостояние) с Солнцем, иначе говоря, когда Земля стоит между ними и Солнцем. Дальше же всего они находятся от Земли, когда они заходят вечером, т. е. когда между ними и Землей стоит Солнце. Это служит доказательством того, что центр их обращения : — Солнце, служащее центром и для орбит Венеры и Меркурия. И так как вер названные планеты имеют один центр, то необходимо, чтобы в пространстве, которое остается между Венерой и Марсом свободным, помещалась орбита Земли, сопровождаемая спутником Луною и всем подлунным миром. Действительно, Луна, стоящая бесспорно ближе всего к Земле, никак не может быть отдалена от нее уже даже по одному тому, что в этом пространстве для нее достаточно места. Поэтому мы не боимся утверждать, что все то, что охватывает собой сфера обращения Луны, вместе с центром этой сферы — Землею, описывает между планетами вокруг Солнца в течение года тот большой круг, в центре которого помещается центр вселенной, т. е. неподвижно покоющееся Солнце. И все, что прежде объясняли движением Солнца, можно объяснить движением Земли».