Иван Рожанский - Античная наука

Следует заметить, что Птолемей вынужден был допустить наличие экванта также и для движения Луны. Он не объясняет, каким образом он пришел к идее экванта. Он только пишет: «...мы нашли, что...»

Рис. 15. Соотношение движения Солнца и планеты по Птолемею: С — Солнце, 3 — Земля, Пл — планета, О — центр деферента, О’ — центр солнечной орбиты, О’’ — центр эпицикла

Рис. 16. Движение центра эпицикла О’ кажется равномерным, если наблюдать его не из центра деферента О, а из экванта Э

Вторая из указанных выше задач состояла в определении размеров эпицикла. Для этого нужно было проводить наблюдения планет, когда они удалены от точки противостояния с Солнцем. И здесь требовалось большое число наблюдений для каждой планеты. При этом для трех внешних планет — Марса, Юпитера и Сатурна — теория эпициклов оказалась очень точно воспроизводящей видимые движения этих планет. Гораздо хуже обстояло дело с Меркурием и Венерой. Чтобы спасти положение, Птолемею пришлось допустить периодические изменения наклона плоскостей эпициклов этих планет по отношению к плоскостям их деферентов (не говоря о том, что для всех планет — как внешних, так и внутренних — допускалась возможность наклона плоскости деферента по отношению к плоскости эклиптики). Эти «качания» делали картину совсем запутанной. Птолемей, видимо, сам чувствовал принципиальную неудовлетворительность столь сложной теории, потому что в тринадцатой (последней) книге «Альмагеста» он высказывает следующие соображения:

«Пусть никто, глядя на несовершенство наших человеческих изобретений, не считает предложенные здесь гипотезы слишком искусственными. Мы не должны сравнивать человеческое с божественным... Просто небесные явления нельзя рассматривать с точки зрения того, что мы называем простым и сложным, так как у нас — все произвольно и переменно, а у небесных существ — все строго и неизменно, так что их движения по орбитам нельзя представлять себе вынужденными и трудными».

В своей теории эпициклов Птолемей наряду с собственными наблюдениями и данными Гиппарха и других своих предшественников использовал богатейшие материалы многовековой работы вавилонских астрономов, на которых он сам прямо и многократно ссылается. Таким образом, в «Альмагесте» произошло органическое слияние греческой теоретической астрономии с достижениями восточной науки. В то же время нельзя недооценивать вклада самого Птолемея в методы астрономических наблюдений и расчетов. Если раньше (в том числе и у вавилонян) движение планет изучалось только по отношению к долготе, то Птолемей начал учитывать их перемещения по широте; созданная им методика впоследствии была почти целиком принята Коперником. В пределах точности наблюдений, производимых невооруженным глазом, эта методика давала достаточно хорошие результаты.

Но Птолемей был сыном своего времени. Наряду с научной астрономией он много занимался астрологией и написал по этому вопросу фундаментальное сочинение — так наз. «Тетрабиблос» («Четырехкнижие»). Этот факт в большей степени, чем что либо другое, характеризует то противоречивое положение, в котором оказалась античная паука в период своего заката.

О развитии механики в эпоху поздней античности мы можем судить прежде всего по работам Герона Александрийского . Сам Герон представляет собой фигуру в высшей степени загадочную. Никакими биографическими сведениями о нем мы не располагаем, и долгое время ученые спорили, к какому веку следует отнести деятельность этого человека. Учет ряда мелких деталей, встречающихся в его произведениях, позволяет с большой степенью вероятности предположить, что Герон жил во второй половине I в. н. э. и, может быть, в начале II в.

Основное научное сочинение Герона «Механика» дошло до нас только в арабском переводе. Оно состоит из трех книг. В первой книге рассматриваются теоретические вопросы — сложение скоростей по правилу параллелограмма, распределение нагрузки между опорами, определение центра тяжести, в трактовке которых Герон следует в основном Архимеду. Во второй книге описываются пять простых, машин: рычаг, ворот, клин, винт и блок, и разъясняется их действие. Герон сам указывает что теорию рычага он излагает по сочинению Архимеда «О равновесии». В третьей книге дается описание механизмов для поднятия тяжестей и прессов, основанных на комбинациях простых машин.

На греческом языке до нас дошли три трактата Герона, посвященные различным проблемам механики:

«Пневматика», в которой описываются механизмы, приводимые в движение нагретым или сжатым воздухом, а также паром; затем книга «Об автоматах», содержащая описание конструкций всевозможных самодвижущихся устройств; наконец, «Белопойика» (буквально — «Изготовление метательных орудий»), которая посвящена военным, главным образом метательным орудиям.

Хотя известные нам труды Герона имеют в основном компилятивный характер и базируются на достижениях прежних авторов — прежде всего Архимеда и Филона, — тем не менее в них можно найти и существенно новые вещи. Так, при рассмотрении теоретических вопросов. Герон во многом отходит от чисто статических методов Архимеда, широко пользуясь методом изучения перемещений, приводящих к нарушению состояния равновесия. Вводя в число рассматриваемых величин время, он формулирует следующий, уже чисто динамический принцип:

«Величина движущей силы находится в обратном отношении ко времени перемещения». При изложении пневматических устройств Герон описал шар, вращающийся под действием пара («эолипил») — первый прототип паровой турбины. Любопытно; что давление воздуха и пара Герон объяснил ударами мельчайших частиц, из которых состоят эти физические тела. В то же время обращает на себя внимание то обстоятельство, что за исключением военных машин и немногих других устройств, которые уже были описаны более ранними авторами (пожарный насос, водяной орган), технические разработки Герона — иногда весьма сложные и остроумные — имели своей главной целью создание автоматов, служащих для развлечения и забавы. В машинах, которые могли бы заменить физический труд человека и повысить его производительность, рабовладельческое общество поздней античности, очевидно, не нуждалось.

Проблемам механики была посвящена последняя (восьмая) книга «Математического сборника» Паппа, о котором мы говорили в разделе математики. В этой книге собраны разнородные сведения из области механики, заимствованные по преимуществу из более ранних источников. Впрочем, в книге имеются и некоторые оригинальные результаты автора, например теоремы об объемах тел вращения, которые выражаются через длину окружности, описываемой центром тяжести вращающейся фигуры (так называемая «теорема Гюльдена—Паппа»). Обращает на себя внимание четкое различие, проводимое Паппом между механикой как теоретической наукой и механикой, являющейся практическим искусством.