Вершиной и символом эпохи Возрождения в Европе 16-го века в области философии и естествознания стало создание польским математиком и астрономом Николаем Коперником кинематической гелиоцентрической системы мира, правильно отражающей реальное устройство нашей Солнечной системы. Николай Коперник родился 19 февраля 1473 года в г. Торунь (северная часть Польши, тогдашняя Королевская Пруссия), в семье богатого краковского купца Николая Коперника-старшего, который переселился сюда в 1455 г. Николай стал четвертым и самым младшим ребенком в семье. С 10-летнего возраста, после смерти отца, его стал опекать дядя по матери Лукаш Ватценроде (Ваченроде), доктор канонического права и будущий, с 1489 г., епископ Вармийской епархии - церковного прусского княжества, который на протяжении всей жизни, вплоть до своей кончины в 1512 г., принимал деятельное участие в судьбе племянника, поддерживая его материально и духовно в учебе и церковно-политической карьере.
Коперник получил прекрасное образование в области астрономии, математики, медицины, философии, теологии и канонического права в университетах Кракова, Болоньи, Падуи и Феррары, где ему была присвоена степень доктора канонического права. В 24 года он был, при поддержке своего дяди, назначен каноником в Вармийский капитул (16 каноников капитула управляли совместно с епископом всеми делами княжества; должность каноника давала Копернику видное общественное положение, материальную обеспеченность и известный досуг для научных занятий), а после завершения в 1504 г. учебы в Италии вернулся на родину, стал секретарем и личным врачом своего дяди-епископа и жил в его резиденции в Лидзбарке, на севере Вармии. После смерти дяди Коперник переехал в г. Фромборк (северо-восток королевства), где занял должность каноника местного кафедрального собора, что обеспечило ему условия для нормального существования и занятиями астрономией в свободное от основной работы время. Здесь он прожил свыше 30 лет, и здесь же 24 мая 1543 года завершил свой жизненный путь. Его главный труд ”Об обращениях небесных сфер”, в котором возрождалась, развивалась и математически обосновывалась древняя и забытая в средневековье идея гелиоцентризма, был опубликован в год кончины ученого: первый печатный экземпляр своей книги 70-летний Коперник получил на смертном одре, будучи до этого уже пять месяцев парализованным после инсульта [4,5,8,12,13,19].
Коперник стал, образно говоря, тем человеком, который ”остановил Солнце и заставил вращаться Землю”. В отличие от системы Птолемея, которая, помещая неподвижную Землю и человека в центр мироздания, удобно вписывалась в религиозное сознание средневекового общества, система Коперника низвела Землю (и человека вместе с нею) с центра Вселенной до положения всего лишь одной из шести планет - третьей планеты, вращающейся вокруг собственной оси, подобно волчку, и обращающейся вокруг нового центра мироздания - неподвижного Солнца. У Коперника, как и у Птолемея, Вселенная все так же обрамлена восьмой сферой неподвижных звезд, т.е. ограничена, хотя и стала значительно большей по размерам, чем считалось ранее (из движения Земли вокруг Солнца следовало, что для того, чтобы не изменялось видимое положение звезд на восьмой сфере, они должны быть на очень удаленном расстоянии от Земли). С математической точки зрения переход от геоцентрической системы мира к гелиоцентрической не представлял особых трудностей для такого искусного математика, как Коперник. Этот переход заключался в переносе центра отсчета с Земли на Солнце, замене геоцентрической орбиты Солнца точно такой же гелиоцентрической орбитой Земли и упрощении системы кругов (деферентов, эпициклов, эксцентров), по которым планеты прежде двигались вокруг Земли, а теперь - вокруг Солнца.
Неизмеримо труднее Копернику было противопоставить свою новую систему устоявшейся за тысячелетия идее геоцентризма, защищенной авторитетами Аристотеля, Птолемея и их многочисленных последователей, а также освященной властью христианской церкви. Для этого требовались великие усилия человеческого духа - смелость, мужество и убежденность в своей правоте. Коперник понимал, что своим учением бросает вызов всему средневековому обществу, ломает религиозные догмы, древние научные и философские стереотипы и заблуждения, и это может грозить ему суровыми последствиями. Поэтому свое сочинение он сопровождал защитными оговорками религиозного характера и откладывал его издание до последнего момента. Он не ошибся в своих предчувствиях ожидаемой реакции общества. Так, например, основатель протестантства и современник Коперника Лютер говорил о нем: “Люди слушают выскочку-астролога, который тщится показать, что вращается Земля, а не небеса или небесный свод, Солнце и Луна. Всякий, кто желает казаться умнее, должен выдумать какую-то новую систему, которая, конечно, из всех систем является самой лучшей. Этот глупец хочет перевернуть всю астрономию, но Священное Писание говорит нам, что Иисус Навин приказал остановиться Солнцу, а не Земле [Иис.Н.10: “стой, Солнце...и остановилось Солнце, и Луна стояла, доколе народ мстил врагам своим” -Г.А.Л.]”. Ему вторил, также ссылаясь на Библию - “вселенная тверда, не подвигнется [Пс.92]”, другой протестант - Кальвин: “Кто осмелится поставить авторитет Коперника выше авторитета Святого Духа?”. Даже такой выдающийся английский философ-материалист, как Фрэнсис Бэкон, живший позже Коперника, полагал, что “...[многие] понятия обнаруживают в Копернике человека, который не задумывается внести в природу все возможные вымыслы, заботясь только о том, чтобы его вычисления вышли верно”. Немецкий астроном Иоганн Кеплер, защищая в начале 17 в. учение Коперника, отмечал, что ”по отношению к труду Коперника основная несправедливость исходит от людей, не сведущих в астрономии...таким людям следует возражать не логическими доводами, а смехом” [1].
Первые предпосылки создания новой астрономии Коперник сформулировал еще до 1510 г., в Лидзбарке, в своем “Наброске установленных Николаем Коперником принципов астрономии” (“Очерке нового механизма мира”), предназначенном для обсуждения с друзьями и учеными разных стран, с которыми он состоял в обширной научной переписке. Что же заставило Коперника усомниться в правильности общепринятого механизма мира, установленного древними астрономами, и предложить взамен новые принципы его построения? Прежде всего его сомнения вызывала сложность и громоздкость самого механизма, изобилие в нем небесных кругов (сфер), предназначенных для приведения наблюдаемого неравномерного движения небесных светил к равномерному круговому движению, но не справлявшихся до конца с такой задачей. Эту чрезвычайную сложность, искусственность системы Птолемея отмечал еще задолго до Коперника король Кастилии и Лиона Альфонс XМудрый(1221-1284), покровитель науки и культуры, собравший в Толедо 50 христианских, еврейских и арабских астрономов для составления новых, более точных по сравнению с птолемеевыми, планетных таблиц - Альфонсовых таблиц - последних в геоцентрической системе таблиц, созданных в 1252 г. и считавшихся лучшими вплоть до появления в 1551 г. Прусских таблиц, основанных на системе Коперника, а в 1627 г. - Рудольфовых таблицКеплера. В Альфонсовых таблицах была, в частности, уточнена длительность тропического года, отмечена трудность представления движения Меркурия посредством деферента с эпициклом (у Меркурия самая вытянутая орбита среди всех планет) и впервые предложен для этой цели овал (его частным видом является эллипс). Политические и религиозные враги Альфонса приписывали ему фразу: ”Если бы господь спросил меня при творении, я посоветовал ему устроить Вселенную проще” [10].
Коперник так пишет в “Наброске” о своих сомнениях [19,20]: “я стал часто задумываться над вопросами, нельзя ли обдумать более разумную систему кругов, с помощью которой всякую кажущуюся неправильность движения можно было бы объяснить, употребляя уже только одни равномерные движения вокруг их центров, чего требует главный принцип абсолютного [истинного] движения...я убедился в конце концов, что эту задачу можно разрешить при помощи значительно меньшего и более соответствующего аппарата, чем тот, который был когда-то придуман с этой целью, если только можно будет принять некоторые положения (называемые аксиомами)”. И далее он перечисляет эти аксиомы (от греч. axioma- исходное положение, принимаемое без доказательств): “1.Нет общего центра для всех кругов, т.е. небесных сфер. 2. Центр Земли не есть центр мира, а лишь центр тяжести и центр пути Луны. 3. Все пути планет окружают со всех сторон Солнце [планеты обращаются вокруг Солнца], близ которого находится центр мира [Солнце находится не в самом центре, а рядом с ним, в эксцентре]. 4. Отношение расстояния Солнца от Земли к удаленности небосвода меньше, чем отношение радиуса Земли к расстоянию от Солнца, так что отношение это в бездне небес оказывается ничтожным [в докоперниковую эпоху расстояние от Земли до сферы неподвижных звезд полагали равным примерно 20-кратному расстоянию до Солнца, но Коперник, подобно Аристарху Самосскому, намного дальше раздвигает горизонты ограниченной сферической Вселенной; позже, в своем главном труде он писал [21]: “небо по сравнению с Землей необъятно...оно являет видимость величины бесконечной, а Земля, по оценке нашими чувствами, относится к небу, как точка к телу или конечное по величине к бесконечному...но докуда простирается эта необъятность, о том не ведаем”- Г.А.Л.]. 5. Все, что мы видим движущимся на небосводе, объясняется вовсе не его собственным движением, а движением самой Земли. Это она, вместе с ближайшими ее элементами [под элементами Коперник подразумевает окружающие Землю стихии - воду и воздух, которые, как и Земля, участвуют в ее вращении, не вызывая тем самым каких-либо катастроф, о которых веками твердили противники движения Земли] совершает в течение суток вращательное движение [оборот] вокруг своих неизменных полюсов [оси] и по отношению к прочно неподвижному небу. 6. Любое кажущееся движение Солнца не происходит от его собственного движения; это иллюзия [видимость], вызванная движением Земли и ее орбиты, по которой мы обращаемся вокруг Солнца, как любая другая планета, что означает, что Земля совершает одновременно несколько движений. 7. Наблюдаемое у планет попятное движение и движение поступательное [прямое] не являются их собственным движением; это тоже иллюзия [видимость], вызванная подвижностью самой Земли. Таким образом, уже самого ее движения достаточно, чтобы объяснить столько мнимых различий на небе”.
Затем Коперник поясняет план своей работы: “Так вот, предположив это [аксиомы], я постараюсь вскоре показать, как удается закономерно спасти принцип равномерности движений. Мне кажется, что в этой небольшой работе надо, ради краткости, пропустить математические доказательства, предназначенные для более обширного трактата по этому вопросу. Однако мы приведем здесь при объяснении самих кругов размеры радиусов орбит, что человеку, знающему математические науки, позволит легко убедиться, как прекрасно такая система кругов количественно сходится с наблюдениями на небе. Если же кто-нибудь обвинит нас, что подобно пифагорейцам мы слишком опрометчиво утверждаем подвижность Земли, пусть учтет и этот серьезный аргумент, почерпнутый из рассмотрения системы орбит на небе. Основные мотивы, при помощи которых физиологи [физики, натурфилософы] пытаются доказать неподвижность Земли, основываются главным образом на наблюдаемых явлениях, но все это должно уже в самом начале рухнуть, поскольку мы сами в такой же степени поддаемся иллюзии [видимости, фикции, самообману]”. На пересмотр птолемеевой системы мира Коперника направляла не только вполне понятная задача упрощения всей системы и, вообще говоря, ложная идея доказательства абсолютного, равномерного, кругового движения небесных тел, но также неудовлетворительное объяснение старой теорией ряда астрономических явлений и проблем или их ошибочное решение (среди них - проблемы объяснения физического смысла прецессии, остановок и попятного движения планет, перемены их расстояний и яркости, ошибки решения Птолемеем задачи движения Луны и др.). Коперника подтолкнули к пересмотру принципов построения системы мира и утверждения древнегреческих натурфилософов о возможном движении Земли (Коперник освоил древнегреческий язык и смог читать труды античных авторов в подлиннике), которые шли вразрез с общепринятым мировоззрением.
Изложив предпосылки, Коперник затем дает описание Солнечной системы и классификацию планет в зависимости от их расстояния от Солнца, полагая, что “одна планета превосходит другую быстротой своего обращения, соответственно тому, каковы описываемые ею орбиты”. Он приводит подробный, но без математического обоснования, анализ движения отдельных небесных тел, исходя из тройного движения Земли: ее суточного вращения вокруг своей оси, годичного обращения вокруг Солнца и прецессионного движения земной оси. Прецессия, как астрономическое явление “предварения равноденствия”, т.е. очень медленного смещения точки весеннего равноденствия по эклиптике навстречу движению Солнца, была открыта еще Гиппархом во 2 в. до н.э. и объяснялась в геоцентрической астрономии влиянием неких дополнительных, внешних, надзвездных сфер. Коперник, “заставив Землю вращаться”, указал на подлинный механизм прецессии - вековые изменения положения земной оси в пространстве, вызывающие вращение плоскости эклиптики относительно плоскости небесного экватора, а Ньютон, через 120 лет после него, дал физическое объяснение этому явлению при помощи законов динамики и всемирного тяготения, учитывавших влияние на вращение Земли притяжения Солнца, Луны и других планет.
Для представления обращения Земли вокруг Солнца Коперник использовал предложенный еще Гиппархом круг с эксцентром, в который он поместил не Землю, как Гиппарх или Птолемей, а Солнце. Такой способ давал неплохое теоретическое приближение к фактическому движению Земли и других планет, по крайней мере, до той поры, пока через 70 лет после Коперника Кеплер окончательно не отверг доктрину равномерного кругового движения в астрономии, открыв более истинный вид орбиты планет - эллипс. В теории же Коперника равномерное круговое движение сохранилось как пережиток традиционной античной астрономии. От картины Вселенной Аристотеля-Птолемея в “Набросках” осталась, помимо круговых движений и сопутствующих им деферентам, эпициклам и эксцентрам, внешняя сфера постоянных звезд, всеобъемлющая, но абсолютно неподвижная. Ее неподвижность, постулированная Коперником, позволила позднее ученым рассматривать эту сферу как абсолютную систему отсчета, задающую основные небесные координаты, а, установив позже огромные размеры самой сферы, полностью отказаться от нее, от теории сфер и открыть реальную пространственную структуру звездного мира (догадки о такой структуре были высказаны еще в античности атомистами, а в эпоху Возрождения - Н. Кузанским). В “Набросках” теория Коперника, в отличие от догадок его предшественников, представлена как единая система с доказательствами (развитыми позже в его главном сочинении), которые выявили в наблюдаемом с Земли явлении движения небесных тел его глубоко скрытую сущность и открыли новую структуру Солнечной системы, а также новые пропорции Вселенной.
Сам Коперник из-за недостатка времени мало занимался астрономическими наблюдениями (первое свое наблюдение, связанное с покрытием Луной звезды Альдебаран в созвездии Тельца, он провел в Болонье в марте 1497 г., а последнее свое студенческое наблюдение там же - в 1500 г.; известны его наблюдения положения Солнца в 1515-1516 гг., а также наблюдения планет в момент их противостояния в 1523 г., позволившие опровергнуть вывод древних о неизменности пространственного положения орбит планет), но широко использовал результаты наблюдений своих предшественников - Птолемея и других астрономов древности. Именно на их базе Коперник и возвел здание своей теории. Его собственные астрономические наблюдения не отличались особой точностью, не внесли ничего нового в методику наблюдений (он использовал копии классических измерительных инструментов, сделанные им собственноручно), но носили целевой характер и уточняли некоторые данные, важные для обоснования гелиоцентрической системы. Рукопись его главного труда “Об обращениях” была готова к 1530 г. (самое позднее наблюдение, зафиксированное в книге, относится к марту 1529 г.). Но Коперник не собирался публиковать свой труд из опасения, по его словам, насмешек тех, “чей ум неразвит и кто путается среди настоящих ученых, словно трутни среди пчел”. Но, тем не менее, сведения о его работе разошлись среди европейских ученых, а в 1533 г. его теория о движении Земли обсуждалась даже при папском дворе как любопытная гипотеза, возможно, полезная для уточнения календаря. Вскоре виттенбергский (Виттенберг - город в Восточной Германии, центр Реформации) протестантский богослов и сподвижник Лютера Ф. Меланхтон, а вслед за ним и сам Лютер, объявили теорию Коперника абсурдной. Но просьбы друзей и некоторых ученых убедили астронома все же опубликовать его труд.
Еще до выхода сочинения в свет появился первый публичный отзыв молодого виттенбергского профессора математики Г.И. Рэтика, который в 1539 г. специально приехал в Польшу к Копернику для ознакомления с его трудом и стал ярым поборником его новой астрономии. После тщательного, почти двухгодичного изучения рукописи “Об обращениях”, Рэтик подготовил ее сжатое изложение “...Об обращениях...Николай Коперник....повествование первое”, опубликованное в 1540 г. в Гданьске. Ценность этого сочинения в том, что автор осветил в нем факты и мнения, известные ему непосредственно из общения с Коперником. В частности, он свидетельствовал, что Коперник пришел к заключению о движении Земли прежде всего из анализа явления прецессии, и лишь затем для него оказались важны предпосылки о месте Солнца в планетной системе и принцип сохранении равномерного кругового движения. Остальные аргументы стали для Коперника уже следствием сделанного им открытия. Печатание труда “Николая Коперника, уроженца Торуни, об обращении небесных сфер шесть книг” (издатель, лютеранский теолог исказил более короткое авторское название сочинения “Об обращениях”, не включил в книгу предисловие автора, воздающее похвалу астрономической науке, но дал собственное анонимное слово “К читателю”, сводящее теорию Коперника лишь к гипотезе, удобной для вычислений: “Пусть же никто не ожидает от астрономии ничего точного в отношении гипотез, ибо она ничего окончательного в этом дать не в состоянии...эта наука абсолютно не ведает причин видимой неравномерности движений”) началось в Нюрнберге в 1542 г. и было завершено в марте 1543 г., незадолго до смерти автора [19].
Старясь избежать неприятностей с церковью, Коперник посвятил свой труд папе Павлу III(1468-1549, папа с 1534 г.) - последнему папе эпохи Возрождения, покровителю искусств и инициатору Контрреформации, утвердившему в 1540 г. орден иезуитов, созданный на базе Общества Иисуса, организованного в 1534 г. при Парижском университете испанским дворянином Игнатием Лойолой в целях борьбы с Реформацией. Павел, используя опыт испанской инквизиции, создал, кроме того, в 1542 г. в Риме Высший апостольский трибунал, предназначенный для ведения судебных процессов против еретиков во всем мире с правом приговаривать их к тюремному заключению, конфискации имущества и смертной казни. Коперник, конечно же, не мог предвидеть того, что ровно через десять лет после смерти этого Павла другой папа Павел IV(1476 -1559; с 1536 г. - великий инквизитор, или председатель Священной канцелярии, несгибаемый поборник христианской морали, ставший папой в 79 лет, с 1555 г.; умер в момент обращения к своему окружению с призывом бороться с ересью) создаст “Индекс запрещенных книг”, в который еще через 57 лет, в 1616 г., при очередном папе Павле V(1552-1621, папа с 1605 г.; по его инициативе был начат инквизиционный процесс против Галилея, пропагандировавшего учение Коперника, а также было запрещено само употребление тезиса “Солнце не движется вокруг Земли и Земля не является центром Вселенной”) и более чем на 200 лет попадет книга и самого Коперника [4,5,26].
А пока, обращаясь в своем посвящении к папе, Коперник оправдывал, как провинившийся школьник, причины своего исследования [19,21]: “я хочу, святейший отец, чтобы ты ведал о том, что я ничем иным не был приведен к мысли придумать иной способ вычисления движения небесных тел, как только тем обстоятельством, что относительно исследований этих движений математики не согласны между собой. И прежде всего столько имеют сомнений относительно движения Солнца и Луны, что не умеют даже обозначить и подсчитать постоянную величину тропического года [тропический год есть промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия, и знание его точной величины важно для разработки солнечного календаря - Г.А.Л.]. А затем при установлении движения как тех двух [Солнца, Луны], так и остальных пяти планет они не пользуются теми же самыми предпосылками... приняли...множество таких установок, которые вопиющим образом противоречат основным принципам равномерности движения. Не сумели они и открыть либо вывести из них важнейшие вещи, а именно построение Вселенной и порядка ее частей”. Далее Коперник ссылается на пионерские работы античных астрономов: ”я принял на себя труд прочесть доступные мне сочинения всех философов с целью убедиться, допускал ли кто-либо из них иной род движения, чем тот, который преподается в наших школах. И действительно, я встретил у Цицерона упоминание, будто Никетас [пифагореец Гикетас, или Гикет, из Сиракуз, о.Сицилия – Г.А.Л.] считал, что Земля движется. Затем я отыскал несколько других имен людей, разделяющих подобные воззрения, у Плутарха: ”...пифагореец Филолай считает, что Земля обращается вокруг огня по наклонному кольцу, подобно как Солнце и Луна. А Гераклид из Понта и пифагореец Экфант признавали, правда, что Земля движется, но считали это движение не поступательным, а вращательным. Побуждаемый этим, я начал задумываться над движением Земли”.
Пытаясь предупредить теологические обвинения в свой адрес, он продолжал: ”Думается мне, святейший отец, что некоторые лица, как только узнают, что я в сочинении моем о движениях небесных сфер допускаю различное движение земного шара, без дальнейшего разбора осудят меня и мои воззрения. Я вовсе не столь высокого мнения о своей теории, чтобы не обращать внимания на мнения других. Хотя знаю, что мысли философа довольно далеки от суждения народного, так как первый обязан во всем доискиваться истины настолько, сколько дано от Бога уму человеческому, но тем не менее я полагаю, что должно отрешиться от взгляда, далекого от истины. По этой причине, рассуждая сам с собою о том, сколь нелепо покажется всем, знакомым с утвердившимся в продолжение стольких веков мнением о неподвижном положении Земли в центре Вселенной, если я, наоборот, стану утверждать, что Земля движется, я долго колебался, обнародовать ли в печати мои исследования, или же следовать мне примеру пифагорейцев и других, которые передавали тайны философии не письменно, а словесно, и то одним лишь родственникам своим и друзьям. Так поступали они, конечно, не из недоброжелательства, как думают некоторые, но с той целью, чтобы прекрасные плоды трудных исследований великих мыслителей не были пренебрегаемы теми, которые или не желают заниматься наукой без корыстных целей, или же, будь они примером или увещеваниями других побуждены к занятию философией, тем не менее, по недеятельности своей, играют между философами такую же роль, как трутни между пчелами...Чем бессмысленнее в настоящее время многим покажется мое учение о движении Земли, тем более заслужит оно благодарности и удивления, если изданные мои исследования, благодаря ясным своим доводам, рассекают мрак кажущегося противоречия”. Завершая обращение к папе, Коперник выражает надежду на то, что“мои исследования могут приносить пользу церкви, ныне тобой управляемой”. Знал бы он, сколько проблем на века вперед принесет церкви его учение...
Первые разделы первой книги “Об обращениях” посвящены основам астрономии и располагаются в том порядке, какому следовал в своем сочинении Птолемей. Отклоняя аргументы последнего относительно неподвижности Земли, Коперник признает ее вращение вместе с окружающей ее атмосферой естественным и не требующим внешних причин. Он определяет философское понятие тяжести, отождествляемой с тяготением к центру мира, как естественное стремление частей к соединению в форме шара, тяге, существующей “в равной мере на Солнце, на Луне и на других светящихся планетах”. Далее автор отмечает, что положение Солнца в центре Вселенной “подтверждает закон порядка, в каком эти тела следуют один за другим, и гармонию всего мира”. Этот закон порядка - один из важнейших аргументов против системы Птолемея, в которой каждая планета, не говоря уже о Земле, рассматривалась в отрыве от всей системы. В другом месте Коперник подчеркивает, что в Солнечной системе им найден “поразительный миропорядок и установленная гармоничная связь между движением и размером сфер, какой иным способом открыть невозможно” [19,21]. Здесь, видимо, впервые в истории науки одним из веских аргументов в защиту правильности теории становится такой интуитивный, неформализуемый критерий как красота и гармония теории или открытия. Описательная часть первой книги завершается кратким анализом тройственного движения Земли и размышлениями о прямолинейной и сферической тригонометрии (эти сведения были изданы отдельно еще в 1542 г.).
Вторую книгу своего труда Коперник посвятил теориям сферической астрономии и заключает ее, по примеру Птолемея, каталогом из тысячи с лишним звезд. В третьей книге (ее первая часть посвящена подробному изложению новой теории прецессии) он описывает видимое движение Солнца, соотнесенное со сферой постоянных звезд. При этом неподвижное Солнце находится в эксцентре круговой орбиты Земли, но используются и дополнительные круги для учета изменений эксцентриситета орбиты во времени. В четвертой книге им приводится теория движения Луны и даются методы расчета солнечных и лунных затмений, а планетам посвящены последние две книги (в пятой рассматривается движение планет в плоскости эклиптики, а в шестой - с учетом наклона планетарных орбит к этой плоскости, причем собственной теории движения планет автор предпослал краткое изложение теории Птолемея) [19]. О порядке небесных орбит Коперник сообщает следующее: ”Исходя из начала, более других приемлемого, что с увеличением орбит планет увеличивается и время обращения, мы получим следующий порядок сфер, начиная с высшей: первая из сфер, заключающая в себе все прочие, есть сфера неподвижных звезд; она неподвижна, и к ней мы относим все движения и положения звезд. Хотя некоторые допускают движение и этой сферы, но мы докажем, что и это движение выводится из движения Земли. Под этой сферой - сфера Сатурна, совершающего обращение свое в 30 лет; далее следует Юпитер, обращающийся в 12 лет; потом Марс, совершающий обращение свое в 2 года, и далее Земля, обращающаяся в 1 год; Венера обращение свое совершает в 9 месяцев, и, наконец, Меркурий – в 88 дней [современные значения периодов обращения соответственно 29,46 лет; 11,86; 1,88; 1,0 год; 224,7 суток; 88 суток – Г.А.Л.]. В середине всех этих орбит находится Солнце; ибо может ли прекрасный этот светоч быть помещен в столь великолепной храмине в другом, лучшем месте, откуда он мог бы все освещать собой ” [21].
Важнейшим элементом новой астрономии стало открытие подлинного механизма прецессии как движения земной оси. Теория этого “третьего движения Земли” базируется у Коперника на наблюдениях, проделанных за 1800 лет до него (с 3 в. до н.э.), что позволило установить скорость этого движения. Вместе с тем, неточность древних наблюдений, привела астронома к ошибочному признанию временных нарушений в прецессионном цикле. Теорию движения планет и, в частности, их попятное, петлеобразное движение, гелиоцентрическая астрономия объясняла без использования птолемеевого эпицикла, а посредством меняющегося положения наблюдателя, уносимого Землей в ее движении вокруг неподвижного Солнца. Оставалось еще объяснить отклонения планет от равномерного движения, вызываемого в действительности, как это было установлено Кеплером уже после Коперника, их неравномерным движением по эллиптической орбите. Для этого Коперник использовал эксцентричный круг с малым эпициклом, что упростило представление движений планет по сравнению с более сложной конструкцией Птолемея. Вместе с тем, в сочинении Коперника остался пережиток геоцентрической астрономии, при котором планетарные орбиты определялись не относительно эксцентра (у Птолемея в нем находилась Земля, а у Коперника - Солнце), а относительно центра круга, что вносило в движение планет некоторые нарушения, зависящие от годового положения Земли на ее орбите. Особенно отчетливо эти нарушения проявлялись в движении внутренних, или нижних, планет - Венеры и Меркурия. Тем не менее, Копернику удалось установить размеры и положения планетарных орбит, отметив при этом подвижность их линии апсид (линии, соединяющей минимальную и максимальную точки удаления планеты от Земли). Важным новшеством в гелиоцентрической астрономии стал введенный Коперником наклон планетарных орбит к плоскости эклиптики, который в прежней астрономии понимался как абстрактные временные колебания планетарных орбит, отражаемые в системе Птолемея изменением наклона эпициклов.
Целью труда Коперника было выяснение истинного устройства мира, а не создание собственной теории. Но, внося необходимые изменения в систему Птолемея, он естественным образом привел ее к крушению, и, как следствие, - к рождению новой теории. Гелиоцентрическая теория Коперника не стала сразу после ее опубликования долгожданной всеобщей истиной. К ее признанию обществом вел долгий и тернистый исторический путь. С самого начала по отношению к ней преобладала отрицательная оценка современников, основанная на устоявшихся многовековых философских и религиозных догмах (об этом сказано выше). Лишь несколько близких по духу к Копернику людей (среди них Г.И.Рэтик) пытались публично отстаивать новое учение (их сочинения не дошли до наших дней) и доказывать, что оно соответствует главному документу эпохи - Священному писанию. Еще многие годы преимущества теории Коперника были ясны только малому числу астрономов, а большинство людей, включая ученых и философов, придавленных гнетом религиозно-мифологических представлений, усматривало в ней лишь фантастическую гипотезу. Г. Галилей, называвший себя учеником Коперника, так писал о своем учителе [2]: ”У немногих стяжал он бессмертную славу и бесчисленным множеством - ибо таково число глупцов - осмеян и освистан” (как удивительно с этим суждением перекликаются мысли древнегреческого философа Гераклита Эфесского: ”многие - дурны, немногие - хороши” и Дж. Бруно: ”глупых и несправедливых несравненно больше, чем умных и справедливых”). Но, независимо от оценки космологического, философского и религиозного аспектов коперникового труда, его сочинение “Об обращениях” способствовало росту посмертной славы ученого как астронома-математика, создателя теории астрономических явлений, позволявшей гораздо точнее, чем прежде, рассчитывать небесные события. Позднейшая публичная защита и пропаганда учения Коперника со стороны Бруно и Галилея привела к тому, что христианская церковь осознала его реальную угрозу для основ религии и сделала все, чтобы запретить и оболгать его.
Но религиозная вера уже не могла удержать науку, как это удавалось ей ранее на протяжении веков, от дальнейшего необходимого и законного развития. Вначале Кеплер, затем Ньютон, а после них целая плеяда физиков и астрономов нового времени, показали справедливость нового учения, исправили его отдельные ошибки и сделали гелиоцентрическую теорию фундаментом для дальнейшего познания Вселенной. Прямые физические доказательства движения Земли вокруг Солнца и ее суточного вращения появились спустя почти 200 лет после открытия Коперника: в 1725 г. английский астроном Джеймс Брадлей(1693-1762) открыл, а в 1728 г. объяснил аберрацию света (от лат. aberratioуклонение)- изменение видимого положения светила на небесной сфере вследствие конечности скорости света и движения Земли по орбите (годичная аберрация) и ее вращения (суточная аберрация). Он же в 1737 г. в дополнение к прецессии земной оси открыл ее периодические небольшие угловые колебания - нутацию (от лат. nutatioкачание, колебание). Еще через сто лет, в 1837 г. российский астроном немецкого происхождения Василий Струве (1793-1864), а в 1838 г. немецкий астроном Вильгельм Бессель (1784-1846) впервые определили звездные параллаксы (от греч. parallaxisуклонение; изменение угла направления на объект, связанное с наблюдением его из двух разных точек, которые совместно с объектом образуют треугольник; угол при вершине объекта равен удвоенному параллаксу, т.е. сам параллакс есть половина этого угла, и он тем меньше, чем дальше находится объект от точек наблюдения) двух ближайших к Солнечной системе звезд в созвездиях Лиры и Лебедя.
Звездный параллакс, или годичный параллакс звезды, есть угол при звезде в прямоугольном треугольнике, под которым со звезды виден его малый катет, равный большой полуоси земной орбиты, т.е. этот параллакс доказывает факт обращения Земли вокруг Солнца (а не Солнца вокруг Земли). Параллаксы для ближайших к Земле звезд меньше одной угловой секунды, и поэтому ранее их было трудно обнаружить и измерить (в 1989-1993 гг. космический телескоп “Гиппарх”, запущенный Европейским космическим агентством, измерил параллаксы более 100 тыс. ближайших к Солнцу звезд, а 13 декабря 2013 г. в космос стартовал его преемник - телескоп “Гайя”, предназначенный для составления карты нашей Галактики, включая более 1 млрд. звезд, около 20 тыс. экзопланет и множества опасных астероидов). Суточный параллакс (угол, под которым с более близкого к Земле, чем звезда, небесного тела, например, Солнца или Луны, виден радиус земного шара) доказывает факт суточного вращения Земли. В 1851 г. французский физик Леон Фуко (1819-1868) наглядно продемонстрировал факт суточного вращения Земли в опыте с качанием сверхдлинного маятника (маятника Фуко). Другими физическими фактами, подтверждающими вращение Земли, являются отклонение свободно падающих на земную поверхность тел к востоку (в направлении вращения Земли), подмыв правых берегов рек, текущих в северном направлении (закон Бэра), изменение силы тяжести с широтой (на экваторе она минимальна в силу максимальности центробежной силы, и поэтому запуск космических кораблей с экваториальных космодромов наиболее экономичен по затратам топлива), сплюснутость Земли у полюсов (из-за ее растяжения центробежной силой в экваториальной области) и др.
Учение Коперника поставило перед астрономией и естествознанием ряд новых задач, которые стали основой развития науки на столетия вперед. В частности, возникли задачи развития практической, наблюдательной астрономии с целью проверки соответствия новой теории астрономическим фактам (ее исправления и дополнения в целом и в деталях), а в области физики - задачи поиска, обоснования и расчета сил, определяющих новые движения небесных тел (задачи небесной механики и динамики). Учение Коперника стало выдающимся событием не только для астрономии и естествознания, но философии и человеческого мировоззрения. Коперник впервые связал мир в единое целое, причем не фантастическими, “божественными” связями, как это делали до него многие философы, а естественными связями, соответствующими реальным явлениям и движениям Вселенной. Превратив Землю из неподвижного центра мира в одну из планет, он тем самым открыл, что “небо” и “земля”, прежде противопоставляемые друг другу как принципиально разные сущности, подчиняются одним и тем же законам движения Вселенной. Поместив Солнце в центр мироздания (точнее, рядом с этим центром), он придал всей системе стройность, красоту, убедительность и создал, по существу, типовую модель будущих звездных миров (эту модель первым использовал в своей космологии Бруно), в центрах которых находятся звезды, подобные Солнцу. В новой системе получили физическую ясность и простое объяснения многие явления и эмпирические зависимости, непонятные ранее в геоцентрической системе, а также открылся прямой, наиболее краткий путь для выявления новых закономерностей мира и получения более точных знаний о нем.
Коперник своим трудом доказал, что “мир может быть не таким, каким мы его наблюдаем”, и эту глубокую мысль, имеющую общеметодологическое научное значение, можно назвать принципом Коперника (по этому поводу Кеплер, защищая Коперника, писал [1]: “Все вокруг восклицают, что в движении небесных тел вокруг Земли и в неподвижности Земли нетрудно убедиться своими глазами...[я] сошлюсь на обманчивость земных чувств обитателей Земли”). Открытие Коперника неоспоримо доказало силу науки в преодолении многовековых общечеловеческих заблуждений и иллюзий, в том числе и ”освященных” властью церкви, а также способность человека и науки, несмотря на всю свою историческую ограниченность, проникать в глубь мировых явлений и постигать их истинную природу, их скрытую, незримую сущность. Автор диалектического материализма Фридрих Энгельс (1820-1895) так оценил научный подвиг Коперника [22]:”Революционным актом, которым исследование природы заявило о своей независимости…было издание бессмертного творения, в котором Коперник бросил – хотя и робко и, так сказать, лишь на смертном одре - вызов церковному авторитету в вопросах природы. Отсюда начинает свое летоисчисление освобождение естествознания от теологии, хотя выяснение между ними отдельных взаимных претензий затянулось до наших дней и в иных головах далеко еще не завершилось даже и теперь. Но с этого времени пошло гигантскими шагами также и развитие наук”.