Колин Стюарт - Вселенная на ладони [litres]

Если бы вам пришлось наблюдать за планетами в течение месяцев и лет, вы заметили бы, что с ними происходит что-то странное. Во-первых, они движутся вдоль эклиптики лишь для того, чтобы остановиться, тут же изменить направление и вернуться туда, откуда они пришли. Такое движение известно как ретроградное движение. Каждый, кто считает себя знатоком небесной механики, должен быть способным объяснить такое необычное поведение планет.

Все цивилизации прошлого, и прежде всего древнегреческая, пытались собрать все имевшиеся у них на тот момент знания о небе, чтобы создать единую модель Вселенной. Они знали, что Земля имеет сферическую форму и что Солнце и звезды раз в день совершают круговой оборот по небосклону. Их обыденный опыт подсказывал, что Земля не движется – и действительно, они не ощущали, что она движется. Отсюда они естественным образом пришли к заключению, что мы живем на неподвижной Земле, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звезды. Такая концепция центрального положения Земли известна как геоцентрическая модель мира.

Большинство моделей устройства Вселенной того времени изображали Землю, окруженную серией колес, на которых размещались Солнце, Луна, планеты и звезды. Поскольку Луна движется по небу быстрее всех, она естественно была на первом колесе. За ней следовали Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. За пределами Сатурна кружились колеса, обозначавшие неподвижные звезды, никогда не выходившие за границы своих созвездий.

В древности астрономы верили в геоцентрическую Вселенную, в которой Солнце вращается вокруг Земли; такая модель изображена на приведенном выше рисунке 1687 года

Но эта модель создавала одну очень серьезную проблему – она не позволяла объяснить ретроградное движение планет. Почему некоторые колеса внезапно останавливались, чтобы развернуться и начать движение в обратном направлении? Решение проблемы нашел древнегреческий математик Клавдий Птолемей, и оно получило известность как геоцентрическая модель Птолемея. Согласно ему планеты движутся в малом круге, получившем название эпицикл, и, как считал Птолемей, он вращается вокруг Земли на еще большем круге или колесе, названном им деферентом.

Птолемей изобрел деференты и эпициклы, чтобы объяснить ретроградное движение планет

Когда движение планет совпадает по направлению с движением деферента, мы видим, что планеты движутся в одном направлении вдоль эклиптики. Но когда они движутся вокруг эпицикла против направления деферента, они будто меняют направление на противоположное. Это описание было настолько логичным и так ясно объясняло движение небесных тел, что оставалось незыблемой догмой, не подвергавшейся никакой критике и сомнению на протяжении более тысячи лет.

Это кажется странным, что о человеке, который оказал огромное влияние на астрономию – науку с тысячелетней историей, – известно так мало. О нем говорят только его работы. Птолемей жил в Александрии, в то время являвшейся частью Римской империи, а в настоящее время – частью Египта.

В своей книге «Планетарные гипотезы» он выдвинул собственную систему эпициклов, а также попытался вычислить размеры Вселенной. Ученый полагал, что расстояние до Солнца составляет 605-кратную длину диаметра Земли (эта цифра в действительности ближе к 12 000). По его расчетам расстояние до звезд равно 10 000‐кратной длине диаметра Земли (на самом деле эта цифра равна более чем 3 миллиардам). Его другая знаменитая работа по астрономии, «Альмагест», перечисляет сорок восемь созвездий (сейчас их восемьдесят восемь), многие из которых признаны и сведения о них продолжают использовать по сей день.

Он был завзятым астрологом, хотя, по некоторым источникам, признавал, что жизненные обстоятельства также играли роль в поведении людей и влияли на их личность. Помимо работ по астрономии, он занимался изучением музыки, выполнял работы в области оптики и географии. Так же, как и в случае с Эратосфеном, его имя присвоено одному из кратеров на Луне.

К началу шестнадцатого столетия геоцентрическая система Птолемея настолько укоренилась в западной культуре, что поставить ее под сомнение буквально означало подвергнуть свою жизнь реальной опасности. Со времен Древней Греции христианство охватило всю Европу и одно из его краеугольных учений состояло в том, что бог сотворил Вселенную за семь дней. Таким образом, представление о том, что Земля находится в центре мироздания, казалось естественным – почему бы не поместить свое творение в центр всего действия и не создавать этих проблем? Попытки оспаривать эту догму, намеки на то, что все на самом деле не совсем так, рассматривались как акт ереси. Ученые-мусульмане периода Средневековья не были столь жестко связаны с подобными догмами и уже в начале 1050 года нашей эры начали искать бреши в геоцентрической концепции Птолемея.

Тем временем в Европе уже в XVI веке польский математик по имени Николай Коперник начал осознавать, что для объяснения ретроградного движения планет нет никакой необходимости в эпициклах и деферентах. Все, что для этого нужно, – это поместить Солнце в центр всей системы, а Землю рассматривать всего лишь как одну из планет, вращающуюся вокруг него. Так появилась гелиоцентрическая модель Вселенной.

Объяснение ретроградного движения планет с точки зрения системы Птолемея и Коперника

Наблюдаемое ретроградное движение Марса тогда объяснялось бы как просто следствие того, что Земля «перекрывает» эту планету в нашем перемещении вокруг Солнца. При движении в направлении Марса будет казаться, что эта планета движется в одном направлении, но как только мы промчимся мимо нее, будет казаться, что она отдаляется от нас по мере того, как сами мы отлетаем от нее. В первом десятилетии XVI века Коперник начал излагать свои идеи письменно, тайно передавая копии трудов верным и надежным друзьям. К началу 1532 года он был уже уверен в правильности своих представлений, но не хотел выставлять труды на суд публики из-за страха перед возможным обвинением. Существует мнение (хотя оно является предметом жарких споров) что сам Коперник увидел рукопись своего законченного труда, только находясь на смертном одре. Согласно преданию, успокоенный заверениями о том, что его идеи наконец-то станут достоянием общества и гласности, он мирно скончался в 1543 году. Его труд – De revolutionibus orbium coelestium («О вращении небесных сфер») – вероятно, одна из самых важных книг, когда-либо написанных в истории человечества.