Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

За всякой наблюдаемой вещью, согласно Платону, стоит некая идея (эйдос) — как бы проект вещи, созданный универсальным божественным разумом, и потому доступный сколь угодно точному теоретическому анализу. Реальные, чувственно наблюдаемые вещи постигаются лишь приближенно сквозь призму идеальных моделей. Атомы и молекулы Платона — треугольники и правильные многогранники — представляют собой одну из самых ранних и глубоких попыток объяснить свойства и взаимопревращения четырех основных стихий. Его Космос создан неким Демиургом (творческой силой) как идея и представляет собой живое существо, наделенное душой и умом. В акте творения создается и Время в образе абсолютной сферы, в центре которой заключена душа.

Выделение особой области теоретического знания и разработка логических правил вывода заключений — пожалуй, главное достижение нескольких столетий развития греческой натурфилософии. Здесь удалось не только преодолеть многообразное наследие магического типа мышления, но и заложить краеугольные камни будущей науки, точнее, тех методов, которые позволили найти естественнонаучный подход к проблеме строения Вселенной.

Для самой астрономии античного периода важнейшую роль сыграло построение геоцентрической модели. Исходное ее положение в том, что наблюдаемое движение небесных тел обусловлено равномерным вращением многих концентрических сфер с центром на Земле, но с разной ориентацией осей. Оно было, по-видимому, сформулировано Евдоксом Книдским (400–347 гг. до н. э.) и значительно развито учеником Платона Аристотелем (384–322 гг. до н. э.).

56 прозрачных сфер в Аристотелевой Вселенной образуют 9 небес — 7 из них принадлежат Луне, Меркурию, Венере, Солнцу, Марсу, Юпитеру, Сатурну, 8 небо — сфере неподвижных звезд и, наконец, 9 небо отводится некоему духу, понимаемому как космический перводвигатель и обеспечивающему движение всего гигантского механизма. В подлунном мире, то есть между Землей и Лунным небом, последовательно доминируют низшие элементы (земля, вода, воздух, огонь), а остальные области состоят из совершенного элемента — эфира.

Сфера, в соответствии с философскими воззрениями античности, считалась наиболее подходящей идеальной фигурой для небесных движений. Этот же образ был положен Аристотелем в основу представлений о форме Земли и небесных тел. Впоследствии Эратосфену из Кирены (234–196 гг. до н. э.) удалось очень точно измерить длину земного меридиана. Конкретно он измерял тень гномона [27] в Сиене (нынешнем Ассуане), когда в Александрии тень полностью исчезала. Расстояние между этими городами было известно (5 тыс. египетских стадиев), и, оценив угол между солнечным лучом и гномоном в 1/50 часть окружности (360°/50), Эратосфен нашел длину меридиана — 252 000 стадиев, или 39 690 км (современные данные: 40007 км!).

27

Гномон — один из древнейших приборов, вертикальный стержень, укрепленный на горизонтальной площадке и отбрасывающий на нее тень. По длине и направлению тени фиксировались высота и азимут Солнца, и в этом плане в древности гномон использовался не только для разметки светлого времени суток (как солнечные часы), но и в качестве астрономического и геодезического инструмента. Гномон был известен в Египте и Месопотамии еще во 2 тыс. до н. э., использовали его и в других регионах планеты.

Велики достижения греческой наблюдательной астрономии. Во второй половине 5 века до н. э. Метон открывает 19-летний лунно-солнечный цикл (метонов цикл), соответствующий 235 месяцам (125 30-дневных и 110 29-дневных). На основании этого цикла длительность солнечного года была определена в 365 — суток, то есть всего на полчаса отличалась от точного значения.

Во 2 веке до н. э. Гиппарх Никейский (190–125 гг. до н. э.), вероятно, первый вполне профессиональный астроном античности, составил весьма точные таблицы солнечных затмений, разработал теорию движения Солнца и Луны. Незадолго до смерти он завершил составление лучшего каталога своего времени, включающего 850 звезд, разделенных по блеску на 6 классов. Гиппарх вел также обширные исследования по хронологии и географии — ему приписывают идею задания координат небесных тел широтой и долготой. Наиболее известно его блестящее по точности измерение расстояния до Луны — 30 диаметров Земли, что с учетом диаметра, определенного Эратосфеном (12800 км), дает удивительную величину — 384 000 км, всего на 395 км меньше современного среднего значения этого расстояния. Гиппархов цикл (304 года с 3760 месяцами) давал для продолжительности года 365 75/304 суток, то есть отличие от точного значения не превышало 5 минут.

Истинным венцом античной картины мира стал труд Птолемея «Великое математическое построение астрономии в 13 книгах» («Альмагест» по традиции арабского перевода), написанный во 2 веке н. э.

Птолемей, основываясь на идеях александрийского математика Апполония Пергского (3 век до н. э.) и Гиппарха, заменил сферы системой окружностей эпициклов. Некий центр, связанный с каждой планетой, должен двигаться вокруг Земли по начальному эпициклу — деференту. Вокруг этого центра по определенному эпициклу вращалась планета. Иногда приходилось вводить два или три эпицикла — ровно столько, сколько необходимо было точного описания движения. В общем, дело сводилось к подбору достаточно сложной комбинации круговых движений, которыми можно было бы описать результаты длительных наблюдений. Огромная работа, проделанная Птолемеем, позволяла довольно точно предсказывать положение светил, и хотя он сам считал геоцентрическую картину лишь одной из возможностей (однако наиболее простой!), именно его труд положил начало безраздельному многовековому царствованию этой картины.

Немалую роль сыграла тут и многогранность достижений автора. Птолемей создал «Руководство по географии в 8 книгах», охватив весь известный грекам мир — от Скандинавии до Египта, от Атлантики до азиатского побережья Тихого океана. Важную роль для датировки событий (в частности, астрономических) сыграл его «Хронологический канон царей», а в своей «Оптике» Птолемей подытожил античные исследования зеркал. Даже в области астрологии, к которой он обратился в конце жизни, его «Тетрабиблос» («Четырехкнижие») стал энциклопедией для следующих поколений [28] .

28

В 1978 году американский астроном Роберт Ньютон опубликовал книгу «Преступление Клавдия Птолемея», где на основе тщательного поглавного анализа «Альмагеста» показано, что многие наблюдательные результаты, использованные Птолемеем, попросту поддельны, а некоторые математические выкладки грубо ошибочны. Обвинение выглядит очень веско, особенно с учетом того, что в астрономии даже самые древние наблюдения играют отнюдь не только историческую роль — они используются для долговременных прогнозов, и даже небольшая их фальсификация приводит к неприятным для науки последствиям. История науки не вынесла по этому поводу окончательного заключения — все-таки речь идет о событиях почти 20-вековой давности. Мы достаточно мало знаем о жизни самого Птолемея, чтобы как-то оценить цель, с которой он стал бы намеренно искажать достижения своих предшественников. Важно и то, что Клавдий Птолемей вряд ли может рассматриваться как узкий специалист в области астрономии, скорее он — истинный энциклопедист в духе эпохи позднего эллинизма.

«Альмагест» оказал огромное влияние не только на ход будущих астрономических исследований, но и на мировоззрение в целом. Геоцентризм слился с религиозной идеологией христианства и на долгие века определил каноническое видение Вселенной.

Модель Птолемея

Античность знала и альтернативные модели. Так, Гераклид Понтийский объяснял переменный блеск Меркурия и Венеры тем, что эти планеты вращаются вокруг Солнца.

Казалось бы, от пифагорейской картины с центральным огнем до гелиоцентрической модели один шаг. Тем более что шаг этот и был сделан уже в первой половине 3 века до н. э. Аристархом Самосским. В своем труде «О размерах и расстояниях Солнца и Луны» Аристарх поместил Солнце в центр Вселенной, а планеты должны были двигаться вокруг Солнца по идеальным окружностям, и вся эта превосходная конструкция заключалась в сферу неподвижных звезд.

Разумеется, такая картина была весьма непривычна для своего времени, и в немалой степени из-за нее Аристарх подвергся гонениям в родных Афинах.

Однако серьезные критики Аристарха (а среди них был и Гиппарх) атаковали его модель не столько с общих мировоззренческих позиций, сколько по конкретным несоответствиям. Главным из них было то, что, если Земля равномерно вращается по окружности, времена года должны иметь строго одинаковую продолжительность, чего, разумеется, нет. Играли роль и некоторые неточности в аристарховых наблюдениях.

Главная беда, из-за чего правильная точка зрения на Солнечную систему законсервировалась на целых 18 столетий, крылась в ином. Модель Аристарха (как впоследствии и модель Коперника без учета ее развития Кеплером) была недостаточно революционна. Гелиоцентрическая модель с идеально круговыми орбитами не выдерживала конкуренции с аристотелевой и тем более птолемеевской картинами. А для введения эллиптических орбит нужно было слишком многое, пожалуй, новый стиль мышления…

Аристарху противостояла мощная система представлений, где Земля считалась естественным центром хотя бы потому, что на нее падали все тела, даже «звезды» (метеориты). Отдельная модель, оторванная от развитой системы — цельного и, казалось бы, очевидно подтверждаемого мировоззрения, была обречена. Человек античности еще не мог взглянуть на свой город, как на одно из тысяч поселений, на свою страну, как на одну из многих территорий, и тем более на свою планету, как на захолустный шарик, вращающийся вокруг ничем не примечательной звезды.

В аналогичную изоляцию попадали и многие другие важные идеи. Так Анаксагор (500–428) из Клазомен, первый атомист античности, выдвинул гипотезу о естественной природе небесных тел. Солнце и звезды представлялись ему огромными раскаленными камнями, а Луна — холодным камнем, который способен светить только отраженным светом. Его последователь в атомистике Демокрит (470–380), один из величайших мыслителей античности, дошел даже до представления о естественном возникновении жизни и, что самое любопытное, до схемы, в которой человек вовсе не занимает высшее место в иерархии живых существ [29] .

29

Конечно, идея напоминала модель с самозарождением мелких организмов из неорганики или примитивной органики. Но она колоссально опередила свое время и была переосмыслена теорией эволюции только в 20 веке.

К сожалению, все эти изумительные рывки мысли так и не сложились в систему науки, характерную для более поздних времен. Иным было отношение к эксперименту и практической деятельности вообще, а логической стройности и красоте дискуссий придавали едва ли не большее значение, чем соответствию с наблюдаемыми явлениями. Новый прогрессивный тип социальных структур основывался на старых методах производства. Мускульная энергетика не сменилась чем-то более эффективным, и это тормозило развитие техносферы. Возможно, здесь и кроется основная причина того, что демократические полисы не сумели решить проблему создания более крупных и по-прежнему мобильных социальных организмов, способных противостоять деспотиям восточного образца.