Геоцентрическая система Птолемея

Птолемеевыми космологиями обычно называют все те теории Вселенной, из которых следует, что планеты и неподвижные звезды заключены во вращающихся сферах, в центре которых находится Земля. Понятие это восходит к Клавдию Птолемею (ок. 90-168 гг. н.э.), который, по-видимому, изобрел такую же схему, как и Гиппарх (ок. 190-120 гг. до н.э.), чьи труды и наблюдения Птолемей почти наверняка незаконно позаимствовал; но сама идея небесных сфер восходит по меньшей мере к Пифагору и его музыке сфер — хотя позднее пифагорейцам, по-видимому, пришла в голову мысль, что Земля движется вокруг Солнца, а Солнце в свою очередь вокруг некоего «центрального огня» (пифагорейцы были скрытными, поэтому зачастую трудно установить, что им приходило в голову, а что нет).

С точки зрения Пифагора (VI в. до н.э.), Платона (ок. 428-348 гг. до н.э.), Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) и многих их современников, Земля была переменчивой и искаженной, в то время как небеса были царством совершенства и возвышенного покоя; то, что могло бы подорвать устои этих убеждений (например кометы), считалось атмосферными явлениями. Совершенными формами были круг и сфера; было бы странно предполагать, будто на небесах что-то может быть несовершенным; таким образом, аксиомой являлось то, что планеты (включая Луну и Солнце) должны описывать круги вокруг неподвижной Земли, и поскольку задолго до этого Анаксимандр (ок. 611-546 гг. до н.э.) установил, что неподвижные звезды заключены в небесные сферы, очевидным казалось и то, что планеты должны быть заключены во вращающиеся сферы (Анаксимандр также полагал, что Земля имеет форму цилиндра).

Утверждалось, однако, что планеты движутся вокруг Земли не всегда в одном направлении. В частности, планетам Марсу, Юпитеру и Сатурну приписывалась особенность временами останавливаться на своем обычном пути, некоторое время двигаться в обратном направлении, а затем возвращаться к исходному движению — другими словами, они делали как бы мертвую петлю на фоне звезд. Предпринимались различные попытки дать этому объяснение, одновременно сохранив принцип единообразного движения по кругу. Примечательной была версия Евдокса (408-353 гг. до н.э.), считавшего, что полюса сферы Луны заключены в сферу Меркурия, полюса которого в свою очередь заключены в сферу Венеры и т.д. Версия была изящной и оригинальной, но практических доказательств не получила.

Следует отметить, что не все греческие философы соглашались с идеей сфер, расположенных над другими сферами, которые в свою очередь располагались над другими сферами. Гераклит (расцвет деятельности ок. 500 г. до н.э.) заметил, что Венера и Меркурий на небе никогда не удаляются далеко от Солнца, и предположил, что, возможно, они движутся вокруг Солнца — хотя и оно, как и остальные планеты, движется вокруг неподвижной Земли. Но Аристарх Самосский (расцвет деятельности ок. 270 г. до н.э.) выдвинул гипотезу гелиоцентрической системы мира, очень похожую на космологическую теорию Коперника, до которой оставалось примерно 1800 лет. Излишне говорить, что современники в большинстве своем не приняли идеи Аристарха.

Сферы вышли из-под контроля. Евдокс считал, что требуется 26 сфер, а его ученик Каллипп (ок. 370-300 гг. до н.э.) выяснил, что нужны по меньшей мере 34 сферы. Со II века до н.э. началось упрощение системы. Это упрощение предложил Гиппарх. Он высказал мнение, что на самом деле существуют лишь семь планетарных сфер, которые заключены в сферу неподвижных звезд. Но: а) центром сфер является не Земля, а точка в космосе, вокруг которой вращается Земля (идея «эксцентричности»); б) планеты заключены в маленькие вращающиеся сферы (эпициклы), центры которых расположены на сферах большего размера (деференты). Если правильно подогнать цифры, можно было привести их в соответствие с планетарным движением.

Птолемей взял систему Гиппарха, усложнил ее, сделал еще менее достоверной и написал о ней в своем труде «Megale Mathematike Syntaxis» (Великий труд по математике). Арабы прозвали эту книгу «Альмагест» (Величайший труд), и когда эта утерянная работа примерно в 1175 году была переведена на латынь, она сильно повлияла на европейское научное мышление. На самом деле из-за того, что систему Птолемея поддерживала Церковь, критиковать ее было опасно. Но Николаю Кузанскому (1401-1464) это удалось, и его даже назначили кардиналом (его космология была поразительно современной); но Николай Коперник (1473-1543), по-видимому, был очень напуган и потому опубликовал свою теорию, лишь когда оказался при смерти, и даже тогда его издатель ввел предисловие, в котором указывалось, что система Коперника — всего лишь попытка точнее рассчитать положения планет, а не описать физическую реальность. А Галилей (1564-1642), как известно, сильно пострадал из-за этого.

Долгое время из-за того, что Церковь настаивала, будто Земля является центром Божественного творения, историки полагали, что средневековые космологи цеплялись за это убеждение по причинам все того же человеческого самовозвеличивания. Некоторые наиболее современные историки, однако, полагают, что правдиво обратное: многие средневековые космологи считали наш мир, лежащий под небесами, так сказать, своего рода космической свалкой; все низменное падало на самое дно, а дно было именно здесь, на Земле.

Невероятно, но факт: хотя система Коперника была ближе к реальности, чем система Птолемея, она предсказывала положение планет с меньшей достоверностью, чем старая система эпициклов. Вот почему ее так долго не принимали. Другая причина была в том, что Копернику, который все еще был порабощен идеей единообразного кругового движения, пришлось использовать эпициклы, как и Птолемею, и ему потребовалось 48 эпициклов, в то время как сложнейшая птолемеевская система задействовала лишь 40. Это могло быть одной из причин, по которой прекрасный астроном-наблюдатель Тихо Браге (1546-1601) отказался принять систему Коперника, выдвинув вместо нее собственную измененную версию птолемеевской космологии.

Птолемеевские космологические теории начали медленно отходить в прошлое лишь с появлением работ Иоганна Кеплера (1571-1630) и его открытием, что планеты вращаются вокруг Солнца по эллипсоидным орбитам, а не по кругу.