Александрийская наука. Астрономия. Аристарх Самосский

Глава XII.

Наука родилась в Ионии в VII веке до н. э., вместе с Фалесом. В классическую эпоху — с Демокритом, с Гиппократом и Косской школой, а также с Фукидидом (эти три человека в точности современники, все трое родились в 460 году до н. э.) — наука излучает сверкающий блеск. Александрийская эпоха III и II веков до н. э. — это время ее самого яркого цветения. В этот последний период греческой цивилизации духовная энергия людей, гений изобретателей, любознательность общества — все то, что в классическую эпоху устремлялось навстречу художественному творчеству, к строительству храмов, к созданию блестящих трагедий, устремляется теперь, в порыве, пожалуй, не менее страстном, но иначе направленном — правда, не таком общем,— к научным открытиям. Аристарх Самосский и Архимед, без сомнения, столь же великие гении, как Эсхил и Фидий, но объект их изысканий изменился: теперь не создают больше новой архитектуры, не переустраивают мира в трагических трилогиях, а воздвигают науку, объясняют мир физический.

 

Вот что воодушевляло людей, скажем, наиболее просвещенных из них. Из этого следует, что аудитория поэтов суживается. Поэзия остается в стороне от основного духовного направления эпохи. Классическая поэзия была поэзией народных сборищ, поэзией толпы. Александрийская поэзия — это комнатная поэзия. Если ученые и не заставляли толпу следовать за ними, то все же они для того времени были по меньшей мере звездами первой величины. Более того: производя свои исследования, они держали в своих руках будущее человечества.

 

Я попробую привести несколько примеров, иллюстрирующих александрийскую науку. Сначала астрономия, перворожденная среди всех человеческих наук. Это случилось потому, что она — самая необходимая для земледельца и для моряка, и родилась она у греков — народа моряков и земледельцев.

 

Но нужно снова вернуться к обстоятельствам несколько более отдаленным.

 

С самого возникновения греческой мысли, с Фалеса Милетского и ионийской школы, греческие ученые стремились объяснить небесные явления. Несомненно, что до них вавилоняне наблюдали небо и установили таблицу обращения пяти планет — Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна — и таблицу обращения главных созвездий. Вавилоняне были превосходными наблюдателями. Они накопили в течение веков бесчисленное множество фактов. Александрийские ученые благодаря контакту, установленному Александром между греческим миром и Халдеей, использовали эти наблюдения. Однако современные историки науки считают, что вавилонская астрономия скорее являлась констатацией, чем действительной наукой, чем объяснением явлений того, что по-гречески называлось «феномен». Можно дойти до довольно хорошего познания движения какой-нибудь планеты с его перерывами и с его отклонениями на небесном своде, можно даже предвидеть это движение и в то же время не быть способным или даже не испытывать потребности найти этому причину. Напротив, греческая астрономия с самого своего возникновения отличалась стремлением объяснить феномены.

 

Объяснений с самого начала было очень много. Они, конечно, неверны, но они не абсурдны. В особенности они предостерегают от вторжения сверхъестественного. Они рациональны. Вопросы, которые ставит себе греческий ученый, обычно таковы: чем объяснить смену дня и ночи? Какова причина смены времен года? Какова причина неправильного движения планет на небесном своде? Почему происходят затмения Луны и Солнца? В чем причина лунных фаз? Вот проблемы, которые кажутся нам простыми только потому, что они решены четыреста и даже более лет тому назад.

 

Итак, этих объяснений начиная с VI греческого века очень много. Земля представляется плоским диском, подобно площадке с выступающим краем, и именно за этим краем Солнце движется ночью от захода до восхода. По другому объяснению, Солнце и Луна — это воспламенившиеся облака, которые пересекают небо с восхода на закат и после этого «падают в яму», а назавтра зажигается новое Солнце и новые звезды. Имелось и еще объяснение: Луна — это род сосуда, наполненного огнем; сосуд этот то показывает нам свою освещенную внутреннюю часть — тогда это полнолуние, то свою темную внешнюю часть. Отсюда, в зависимости от положения сосуда,— лунные фазы, а также и затмения. Еще по-другому: затмения производятся землеобразными и непрозрачными телами, которые циркулируют в небе без нашего ведома, и т. д.

 

Таково было начало, и эти объяснения кажутся нам детскими. Но они стремятся соответствовать фактам. Намеренно я излагаю только те объяснения, которые ошибочны. Но наряду с этими неверными гипотезами возникали также и правильные. Анаксагор дает начиная с V века до н. э. верное объяснение фаз Луны и затмений этого светила.

 

Важнейший вопрос, от которого зависело почти все остальное,— это вопрос о форме Земли и в особенности о положении Земли во вселенной. Большая часть древних астрономов представляет Землю в форме диска, покоящегося на воде или повисшего в воздухе. Все или почти все до александрийской эпохи помещают Землю в центре вселенной, а все остальное представляют вертящимся вокруг нее. Геоцентризм оказывает воздействие почти на всю античную астрономию.

 

И именно пифагорейская школа до алексадрийской эпохи больше других помогла решению двойной проблемы, я повторяю, проблемы формы и проблемы положения Земли. Эта школа первая и, возможно, уже начиная с VI века до н. э. высказывается за шаровидность Земли. Отчасти это может быть объяснено идеологическими соображениями, если можно так выразиться: потому что шар, сфера — это фигура, признаваемая совершенной по причине ее абсолютной симметрии. Но отчасти также и потому, что дознались, что затмения Луны вызываются тенью Земли, а в этой тени рассмотрели тень округлого тела.

 

И также в пифагорейской школе отчетливо различили в движении Солнца и планет согласованные движения: одно, которое есть продолжительность дня и совершается с востока на запад,— движение, подобное движению звезд, имеющее осью Полярную звезду и центр Земли. Это движение совершается соответственно экватору небесному (или земному). Другое движение Солнца и планет — это годовое движение; оно совершается в направлении, противоположном первому, и в другом плане, который именуется планом эклиптики. Мы знаем, что эти два движения соответствуют по внешним признакам двойному движению Земли: вокруг своей оси в течение суток и вокруг Солнца в течение года. Пифагор и его школа не находят сразу объяснения, но они точно ставят проблему, заявляя: вот то, что можно констатировать, и вот как нужно это объяснить. Почему первые пифагорейцы не находят объяснения? Потому, что они продолжают помещать неподвижную Землю в центре вселенной.

 

Ученик Пифагора, Филолай, первый заставил Землю двигаться и не оставил ее в центре вселенной. Его гипотеза довольно любопытна: он помещает в центре своей системы не это Солнце, а другое, именуемое им Центральным огнем, вокруг которого и оборачивается наша Земля за двадцать четыре часа. Но люди не замечают этого, потому что наш земной шар всегда показывает этому Центральному огню свое необитаемое полушарие, обитаемое же полушарие обращено к небесной сфере. Эта гипотеза дает по крайней мере приблизительное представление о явлении дня и ночи. Действительно, Земля Филолая, обращаясь в двадцать четыре часа вокруг Центрального огня, подставляет попеременно свои две поверхности Солнцу и звездному своду, отныне неподвижному; отсюда кажущееся движение Солнца и звезд в течение одних суток, впервые объясняемое движением Земли, а не Солнца и звезд.

 

Филолай излишне усложняет свою вселенную, предполагая существование светила, невидимого для нас, которое вращается в то же время, что и Земля, вокруг Центрального огня и по той же окружности, но на другом краю диаметра таким образом, что наши обитаемые области повертываются к нему тылом. Это светило называется Антиземля. Наличие Антиземли, кажется, было предположено для того, чтобы довести до десяти — совершенное число — число сфер или небесных светил, существующих вокруг Центрального огня. Это — сфера, усеянная звездами, Солнце, Луна, пять известных уже планет, Земля и Антиземля. Здесь пред нами поразительный образец предрассудков о числовом и геометрическом совершенстве, которые и приводили к ошибкам древних астрономов.

 

Однако два пифагорейца, последователи Филолая, упраздняют Антиземлю, помещают Центральный огонь в центр Земли, вновь помещают Землю в центр мира, но на этот раз заставляя ее обращаться вокруг самой себя в течение суток.

 

Итак, в несколько этапов — приблизительно за два века — пифагорейская школа открыла и обосновала сферичность Земли и ее вращение вокруг себя самой. Кроме того, из гипотезы Филолая, заставившего Землю вращаться вокруг Центрального огня, можно было извлечь плодотворную идею о том, что Земля не обязательно находится в центре мира.

 

Наконец к концу IV века перипатетик, по имени Гераклид Понтийский, положил начало гелиоцентрической гипотезе, которая станет гипотезой Аристарха Самосского. Этот Гераклид искал объяснения странному поведению планет, которые, как это видно с Земли, то движутся вперед, то останавливаются, то отступают назад на небесном своде, причем невозможно понять причину этого. Из всех планет, если допустить, что они вращаются вокруг Земли, самым странным образом ведут себя Меркурий и Венера. Эти планеты, находятся между Землей и Солнцем, и, однако, нам вовсе не кажется, что они вращаются вокруг Земли, и в то же время мы точно можем заметить, что планеты, гораздо более отдаленные от Солнца, чем мы, вращаясь вокруг Солнца, вращаются также и вокруг Земли. Гераклид дает простое и точное объяснение поведению Меркурия и Венеры: они вращаются, говорит он, вокруг Солнца. Это начало гелиоцентрической системы. Но Гераклид продолжает утверждать, что Солнце обращается вокруг Земли — разумеется, в течение года, а не в течение суток, потому что вращение Земли вокруг себя объясняет суточное движение Солнца.

 

Вот мы и на границе гипотезы Аристарха Самосского. Этот выдающийся ученый жил в царствование трех первых Птолемеев, с 310 по 230 год до н. э. Он провел в Александрии большую часть своей жизни, преподавал в Мусейоне, опубликовал свои многочисленные работы. Не сохранилась работа, в которой он излагает свою гелиоцентрическую систему. До нас дошла только работа, озаглавленная «О величии Солнца и Луны и о расстоянии между ними». Он утверждает в ней, впервые в древнем мире, что Солнце во много раз больше, чем Земля, приблизительно в триста раз (в действительности — в миллион триста раз). Например, для Анаксагора (V век), уже очень смелого в своих гипотезах, Солнце гораздо меньше, чем Земля и Луна, оно «величиной с Пелопоннес».

 

Вероятно, этот новый взгляд на размеры Солнца и в то же время наполовину гелиоцентрическая гипотеза, Гераклида и побудили Аристарха выдвинуть гелиоцентрическую систему. Казалось странным заставлять вращаться вокруг Земли тело в триста раз большее, чем Земля. Аристарх формулирует в очень четких терминах, согласно нашим косвенным источникам, из которых главные — Архимед и Плутарх, свою гелиоцентрическую гипотезу. По его мнению, «Земля — это планета, которая, как и другие планеты, вращается вокруг Солнца; она совершает этот оборот в один год». Солнце — это неподвижная звезда, другие звезды также неподвижны. С другой стороны, по мнению Аристарха, имеется огромное расстояние не только между Землей и Солнцем, но еще более значительное расстояние между Солнцем и другими неподвижными звездами. Аристарх давал этому геометрическое доказательство: он утверждал, что между двумя точками, достаточно отдаленными друг от труда, на Земле можно было бы построить основание треугольника, вершиной которого было бы Солнце, между тем как такое построение со звездами было бы невозможным, ибо основание треугольника явилось бы ничем по отношению к высоте практически бесконечной. Он заявлял еще, что диаметр орбиты Земли практически равен нулю по отношению к диаметру сферы; в сфере же Аристарх поместил неподвижные звезды.

 

Такова в общем система Аристарха: Землю он представлял себе планетой, вращающейся в течение суток вокруг себя и в течение года вокруг Солнца по кругообразной орбите. Можно видеть, что это в точности система Коперника, включая ошибку относительно кругообразного движения Земли и других планет вокруг Солнца.

 

Причем здесь не просто случайное совпадение. Коперник знал гипотезу Аристарха Самосского, так же как и другие астрономические системы древности. Коперник говорит об этом в 1539 году в работе, в которой он излагает свою собственную систему, а именно в работе, озаглавленной «Об обращениях небесных сфер». Он цитирует древних астрономов, которые признавали движение Земли или вокруг себя, или вокруг Солнца. Он' цитирует особенно Филолая, Гераклида и Аристарха и добавляет: «Эта выдержка и меня заставила подумать о движении Земли». Слова эти делают честь скромности и лояльности Коперника, и в то же время они являются ярким свидетельством роли античной науки в возрождении новой науки.

 

Интересно отметить, что в древности у Аристарха было мало последователей. Кроме астронома следующего века, о котором мы почти ничего не знаем, древние излагают его гипотезу только для того, чтобы ее опровергать. Казалось бы, что она должна была произвести революцию в астрономических представлениях. Но она наталкивалась — как позднее система Коперника, которая восторжествовала не без усилий,— то на массовые и религиозные предубеждения, то на доводы научного порядка, весьма серьезные.

 

К массовым предрассудкам относятся среди многих других те, что подсказываются человеческим самолюбием, ведь человек хочет, чтобы Земля была в центре существующего. Религиозные верования были оскорблены уподоблению Земли планетам; уничтожить всякое различие между земной материей, которая обречена на гибель, и светилами, сущность которых нетленна и божественна, светилами, почитаемыми за богов, — это было нечестием. Анаксагор был осужден афинским трибуналом за то, что утверждал, что Солнце — это охваченный пламенем камень, а Луна — это земля. Культ светил был очень распространен в III веке под влиянием учения стоиков, отводившего этому культу значительное место в своей пантеистической системе, а также под влиянием астрологии, которая наводнила в ту эпоху греческий мир, придя сюда с востока. Среди противников Аристарха, основывающихся на религиозной философии, был выдающийся философ-стоик Клеанф, заявивший, что против Аристарха следует возбудить процесс за то, что он представил Землю в движении. «Представил в движении то, что по природе неподвижно». Прекрасный аргумент!

 

Но главной причиной неудачи Аристарха была оппозиция наиболее видных ученых: Архимеда, Аполлония Пергского и в следующем веке Гиппарха. Эти ученые заявляли, что по гипотезе Аристарха нельзя отдать себе точного отчета в видимых явлениях, в «феноменах»... «Нужно спасать феномены», — говорил Гиппарх. И этот принцип, который означает: нужно считаться с фактами, такими, какими мы их наблюдаем, — правильный принцип. Недостаточно создать гипотезу, нужно убедиться, соответствует ли она фактам. Ученые, таким образом, возражали Аристарху с точки зрения научной точности.

 

Гипотеза Аристарха действительно предполагает, что планеты вращаются по окружности вокруг Солнца. Однако известно, что орбиты планет эллиптические. Такой тщательный наблюдатель, как Гиппократ, установил «ошибки» в движении планет, когда он попробовал объяснить гипотезу Аристарха. В XVI веке на том же основании Коперника оспаривал такой наблюдатель, как Тихо Браге, который помещал Землю в центре системы и, заставляя другие планеты вращаться вокруг Солнца, заставлял Солнце вращаться вокруг Земли. Система Коперника казалась невероятной до тех пор, пока Кеплер не открыл, что орбиты планет и Земли эллиптические, и не формулировал свой закон: «Орбиты планет — эллипсы, в одном из центров которых находится Солнце».

 

Жаль, что ученые, которые возражали Аристарху, не пришли к открытию Кеплера. Но предрассудок о превосходстве кругообразного движения так прочно укоренился, что причина нападок на Аристарха заключалась вовсе не в этом. Сохранили круговые орбиты и отказались от гелиоцентризма, чтобы вернуться к геоцентризму. Таким образом впали в двойную ошибку. Но достигли того, что эта ошибка благодаря очень сложной системе была согласована с видимыми явлениями.

 

Чтобы этого добиться, астрономы изобрели две системы, которые впоследствии объединились: систему эксцентриков и систему эпициклов. Эти теории очень остроумны, в особенности система эпициклов. Она состояла в том, что светило представляли вращающимся не непосредственно вокруг Земли, но вокруг точки, которая сама в это время вращается вокруг Земли. Можно было усложнить систему установлением последовательных эпициклов. Этим способом достигли того, что математически давали себе отчет в неодинаковом по видимости ходе планет, в их остановках и в их попятном движении на небе. В самом деле, ясно, что если представить планету описывающей дугу круга, центр которого сам находится в движении в обратном направлении по отношению к Земле, то с Земли покажется, что происходит как бы остановка планеты.

 

Но правильно говорили, что эта энергия была изобретением астрономов-математиков, а не физиков. Никогда бы физику не пришло в голову представить светила вращающимися не вокруг реальных масс, а вокруг воображаемых точек.

 

С инструментом столь же тонким, как система эпициклов, не побоялись принять видимость, и всякую видимость, за реальность. Возвращались снова не только к геоцентризму, но и к неподвижности Земли, находящейся в центре вещей. То есть отказались и от системы Аристарха и от теории пифагорейцев, которые признавали вращение Земли вокруг себя. Авторитет Аристотеля, сторонника неподвижности Земли, здесь много значил.

 

Эта двойная догма — геоцентризма и неподвижности Земли — устанавливается в конце античности. Система Клавдия Птолемея, жившего во II веке нашей эры, не внося ничего нового, подводит итог состояния астрономии в эту эпоху. Она передает эту догму средним векам и католической церкви. Церковь же отделалась от этой догмы только в XIX веке. Известно, что в 1615 году Галилей, поддерживавший теорию Коперника, был вызван на суд римской инквизиции, которая и добилась от него отречения от этой теории. Предположение, что Земля вертится вокруг своей оси и вокруг Солнца, было торжественно объявлено ложным и еретическим, а труд Коперника был внесен в список запрещенных книг. И только в 1822 году церковь впервые объявила дозволенной публикацию произведений, признающих движение Земли.

 

Я не буду останавливаться на других александрийских астрономах. Гиппарх — это очень большое имя. Но его открытие — прецессия равноденствий — имеет слишком специальный характер, для того чтобы я рискнул на нем остановиться. Гиппарх главным образом наблюдатель. Он выполнил гигантскую работу по составлению точной карты звезд — с инструментами еще примитивными. Его карта — я уже говорил об этом — включает более восьмисот пятидесяти звезд. Составив эту карту, он сравнил свои наблюдения с наблюдениями вавилонян, сделанными за несколько веков до него. Эти сравнения и привели его к выдающемуся открытию.

 

После Гиппарха, с конца II века до нашей эры, больше не было открытий в астрономии, и можно было сказать, что научная астрономия умирает. Римляне не интересовались этой бесполезной наукой. Некоторые из крупных римских писателей поразительно невежественны в этой области. Лукреций спрашивает себя, как в эпоху старого Ксенофана, о Луне, которую видят в определенный день, та ли она самая, что и накануне. Одно место из Тацита, по-видимому, означает, что и он не знал, что Земля круглая.

 

С этого времени астрономия надолго уступила место псевдонауке о небе — астрологии. Я ничего не стану говорить об астрологии,— это халдейская религия, перенесенная в эллинистический мир, которая в этом мире математиков и других ученых приняла облик псевдонаучный.

 

Нужно дожидаться Возрождения, чтобы присутствовать при новом обращении астрономии к греческим основам.