Коперниканская революция

Гелиоцентрическая система мира. В эпоху раннего средневековья в Европе безраздельно господствова­ла библейская картина мира. Затем она сменилась догматизирован­ным аристотелизмом и геоцентрической системой Птолемея. Посте­пенно накапливавшиеся данные астрономических наблюдений под­тачивали основы этой картины мира. Несовершенство, сложность и запутанность птолемеевской системы становились очевидными. Многочисленные попытки увеличения точности системы Птолемея лишь усложняли ее. (Общее число вспомогательных кругов возросло почти до 80.) Еще в ХIII в. кастильский король Альфонсо Х высказался в том смысле, что если бы он мог давать Богу советы, то посоветовал бы при создании мира устроить его проще.
Птолемеевская система не только не позволяла давать точные предсказания; она также страдала явной несистематичностью, отсут­ствием внутреннего единства и целостности; каждая планета рассмат­ривалась сама по себе, имела отдельную от остальных эпицикличес­кую систему, собственные законы движения. В геоцентрических сис­темах движение планет представлялось с помощью нескольких рав­ноправных независимых математических моделей. Для объяснения петель движения данной планеты предполагалось помимо движения по деференту движение по своей группе эпициклов, никак не связан­ных, вообще говоря, с эпициклами и деферентами других планет. Строго говоря, геоцентрическая теория не обосновала геоцентри­ческой системы, так как объектом этой теории система планет (или планетная система) не являлась; в ней речь шла об отдельных движе­ниях небесных тел, не связанных в некоторое системное целое. Гео­центрические теории позволяли предвычислять лишь направления на небесные светила, но не определить истинную удаленность и рас­положение их в пространстве. Птолемей считал эти задачи вообще неразрешимыми. Установка на поиск внутреннего единства и систем­ности была той основой, вокруг которой концентрировались предпо­сылки создания гелиоцентрической системы. Создание гелиоцентрической теории: было связано и с необходи­мостью реформы юлианского календаря, в котором две основные точки - равноденствие и полнолуние - потеряли связь с реальными астрономическими событиями. Календарная дата весеннего равно­денствия, приходившаяся в IV в. н.э. на 21 марта и закрепленная за этим числом Никейским собором в 325 г. как важная отправная дата при расчете основного, христианского праздника Пасхи, к XVI в., отставала от действительной даты равноденствия на 10 дней. Еще с VIII в.: юлианский календарь пытались совершенствовать, но безус­пешно. Латеранский собор, проходивший в 1512-1517 гг. в Риме, отметил чрезвычайную остроту проблемы календаря и предложил ее решить ряду известных астрономов, среди которых был и Н. Копер­ник. Но он ответил отказом, так как считал недостаточно развитой и точной теорию движения Солнца и Луны, которые и лежат в основе календаря. Однако это предложение стало для Н. Коперника одним из мотивов совершенствования геоцентрической теории. Другая общественная потребность, стимулировавшая поиски новой теории планет, была связана с мореходной практикой. Новые, более точные таблицы движения небесных тел, прежде всего Луны и Солнца, требовались для вычисления положений Луны для данного места и момента времени. Определяя разницу во времени одного и того же положения Луны на небе - по таблицам и по часам, установ­ленным по Солнцу во время плавания, вычисляли долготу места на море. Долгое время это был единственный способ нахождения долго­ты во время длительных морских плаваний. Совершенствование теории планетной системы стимулирова­лось также и нуждами все еще популярной тогда астрологий. Существенно упростивший астрономические вычисления с помо­щью тригонометрии немецкий астроном и математик Региомонтан (его «Эфемериды» вышли в свет в 1474 г.) выдвинул идею о том, что в птолемеевской теории можно освободиться от эпициклов и деферентов, если заменить описания пяти планет (исключая Землю), вра­щающихся вблизи Солнца по эпициклам и деферентам, эквивалент­ной системой планет, вращающихся вокруг Солнца по эксцентричес­ким окружностям. Это был прямой путь к созданию геогелиоцентри­ческой системы, от которой оставался лишь один шаг до «чистого» гелиоцентризма. К другим предпосылкам гелиоцентризма следует отнести, по мнению известного историка науки Т. Куна, «достиже­ния в химическом анализе «падающих камней», имевшие место в средневековье, возрождение в эпоху Ренессанса древнемистической неоплатонистской философии, которая учила, что Солнце – это образ бога, и атлантические путешествия, которые расширили тер­риториальный горизонт человека эпохи Ренессанса». Величайшим мыслителем, которому суждено было начать вели­кую революцию в астрономии, повлекшую за собой революцию во всем естествознании, был гениальный польский астроном Николай Коперник. Еще в конце XV в., после знакомства и глубокого изучения «Альмагеста», восхищение математическим гением Птолемея смени­лось у Коперника сначала сомнениями в истинности этой теории, а затем и убеждением в существовании глубоких противоречий в гео­центризме. Он начал поиск других фундаментальных астрономичес­ких идей, изучал сохранившиеся сочинения или изложения учений древнегреческих математиков и философов, в том числе и первого гелиоцентриста Аристарха Самосского, и мыслителей, утверждав­ших подвижность Земли! ­ Коперник первым взглянул на весь тысячелетний опыт развития астрономии глазами человека эпохи Возрождения: смелого, уверен­ного, творческого, новатора. Предшественники Коперника не имели смелости отказаться от самого геоцентрического принципа и пыта­лись либо совершенствовать мелкие детали птолемеевской системы, либо обращаться к еще более древней схеме гомоцентрических сфер. Коперник сумел разорвать с этой тысячелетней консервативной аст­рономической традицией, преодолеть преклонение перед древними авторитетами. Он был движим идеей внутреннего единства и систем­ности астрономического знания, искал простоту и гармонию в при­роде, ключ к объяснению единой сущности многих, кажущихся раз­личными явлений. Результатом этих поисков и стала гелиоцентри­ческая система мира. Между 1505-1507 гг. Коперник в «Малом комментарии» изложил принципиальные основы гелиоцентрической астрономии. Теорети­ческая обработка астрономических данных была завершена к 1530 г. Но только в 1543 г. увидело свет одно из величайших творений в истории человеческой мысли - «О вращениях небесных сфер», где изложена математическая теория сложных видимых движений Со­лнца, Луны, пяти планет и сферы звезд с соответствующими матема­тическими таблицами и приложением каталога звезд. В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого дви­жутся планеты, и среди них впервые зачисленная в ранг «подвижных звезд» Земля со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы находится сфера звезд. Его вывод о чудовищной удаленности этой сферы диктовался гелиоцентрическим принци­пом, только так мог Коперник согласовать его с видимым отсутствием у звезд смещений за счет движения самого наблюдателя вместе с Землей (т.е. отсутствием у них параллаксов).
Система Коперника была проще и точнее системы Птолемея, и ее сразу же использовали в практических целях. На ее основе составили «Прусские таблицы», уточнили длину тропического года и провели в 1582 г. давно назревшую реформу календаря - был введен новый, или григорианский, стиль.
Меньшая сложность теории Коперника и получавшаяся, но лишь на первых порах, большая точность вычислений положений планет по гелиоцентрическим таблицам были не самыми главными достоин­ствами его теории. Более того, теория Коперника при расчетах ока­залась не намного проще птолемеевской, а по точности предвычис­лений положений планет на длительный промежуток времени практически не отличалась от нее. Несколько более высокая точность, дававшаяся на первых порах «Прусскими таблицами», объяснялась не только введением нового гелиоцентрического принципа, а и более развитым математическим аппаратом вычислений. Но и «Прусские таблицы» также вскоре разошлись с данными наблюде­ний. Это даже охладило первоначальное восторженное отношение к теории Коперника у тех, кто ожидал от нее немедленного практичес­кого эффекта. Кроме того, с момента своего возникновения и до открытия Галилеем в 1616 г. фаз Венеры, т.е. более полувека, вообще отсутствовали прямые наблюдательные подтверждения движения планет вокруг Солнца, которые свидетельствовали бы об истинности гелиоцентрической системы. В чем же действительное достоинство, привлекательность и истинная сила теории Коперника? Почему она вызвала революционное преобразование всего естествознания? Любое новое всегда возникает на базе и в системе старого. Копер­ник в этом отношении не был исключением. Он разделял многие представления старой, аристотелевской космологии. Так, он представлял Вселенную замкнутым пространством, ограниченным сферой неподвижных звезд. Он не отступал от аристотелевской догмы, в соответствии с которой истинные движения небесных тел могут быть только равномерными и круговыми. В этом он был даже боль­ший консерватор и приверженец аристотелизма, чем Птолемей, ко­торый ввел понятие экванта и допускал неравномерное движение центра эпицикла по деференту. Стремление восстановить аристоте­левские принципы движения небесных тел, нарушавшиеся в ходе развития геоцентрической системы, кстати сказать, и стало для Ко­перника одним из мотивов поисков иных, негеоцентрических похо­дов к описанию движений планет. Но, в отличие от своих предшественников, Коперник пытался создать логически простую и стройную планетную теорию. В отсут­ствие простоты, стройности, системности Коперник увидел корен­ную несостоятельность теории Птолемея, в которой не было единого стержневого принципа, объясняющего системные закономерности в движениях планет. Н. Коперник писал: « Я ничем иным не был ,приведен к мысли придумать иной способ вычисления движений небесных тел, как только тем обстоятельством, что относительно исследо­ваний этих движений математики не согласны между собой. Начать с того, что движения Солнца и Луны столь мало им известны, что они не в состоянии даже доказать и определить продолжительность года. Затем, при определении движений не только этих, но и других пяти блуждающих светил, они не употребляют ни одних и тех же одинаковых начал, ни одних и тех же предположений, ни известных доказательств . Даже главного - вида мироздания и известную симметрию между частями его – они не в состоянии вывести на основании этой теории» . Коперник был уверен, что представление движений небесных тел как единой системы позволит определить реальные физические ха­рактеристики небесных тел, т.е. то, о чем в геоцентрической модели вовсе не было и речи. Поэтому свою теорию он рассматривал как теорию реального устройства Вселенной. Возможность перехода к гелиоцентризму (подвижности Земли, обращающейся вокруг реального тела - неподвижного Солнца, рас­положенного в центре мира) Коперник совершенно справедливо ус­мотрел в представлении об относительном характере движения, из­вестном еще древним грекам, но забытом в средние века. Неравно­мерное петлеобразное движение планет, неравномерное движение Солнца Коперник, как и Птолемей, считал кажущимся эффектом. Но он представил этот эффект не как результат подбора и комбинации движений по условным вспомогательным окружностям, а как резуль­тат перемещения самого наблюдателя. Иначе говоря, этот эффект объяснялся тем, что наблюдение ведется с движущейся Земли. Допу­щение подвижности Земли было главным новым принципом в системе Коперника. Обоснование введения принципа гелиоцентризма Коперник ус­матривал в особой роли Солнца, отразившейся уже в птолемеевской схеме. В этой схеме планеты по свойствам их движений как бы разде­лялись Солнцем на две группы - нижние (ближе к Земле, чем Солнце) и верхние. Среди тех кругов, которые применялись для описания видимого движения планет, обязательно был один круг с годичным, как у Солнца, периодом движения по нему. Для верхних планет - это был первый, или главный эпицикл, для нижних - деферент. Кроме того, Меркурий и Венера (нижние планеты) вообще все время сопровожда­ли Солнце, совершая около него лишь колебательные движения. Революционное значение гелиоцентрического принципа состоя­ло в том, что он представил движения всех планет как единую систе­му, объяснил многие ранее непонятные эффекты. Так, с помощью представления о годичном и суточном движениях Земли теория Ко­перника сразу же объяснила все главные особенности запуганных видимых движений планет (попятные движения, стояния, петли) и раскрыла причину суточного движения небосвода. Петлеобразные движения планет теперь объяснялись годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же размеров петель (и, следовательно, радиусов соответствующих эпициклов) Коперник правильно увидел отображение орбитального движения Земли: наблюдаемая с Земли планета должна описывать видимую петлю тем Меньшую, чем дальше она от Земли. В системе Коперника впервыe получила объяснение загадочная прежде последовательность размеров первых эпициклов у верхних планет, введенных Птолемеем. Размеры их оказались убы­вающими с удалением планеты от Земли. Движение по этим эпицик­лам, равно как и движение по деферентам для нижних планет, совер­шалось с одним периодом, равным периоду обращения Солнца во­круг Земли. Все эти годичные круги геоцентрической системы оказа­лись излишними в системе Коперника. Впервые получила объяснение смена времен года: Земля движет­ся вокруг Солнца, сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения. Более того, это глубокое объяснение видимых явлений позволило Копернику впервые в истории астрономии поставить вопрос об оп­ределении действительных, расстояний планет от Солнца. Коперник понял, что этими расстояниями планет были величины, обратные радиусам первых эпициклов для внешних планет и совпадающие с радиусами деферентов - для внутренних. Таким образом он получа­ет весьма точные относительные расстояния планет от Солнца. Теория Коперника логически стройная, четкая и простая. Она способна рационально объяснить то, что раньше либо не объясня­лось вовсе, либо объяснялось искусственно, связать в единое то, что ранее считалось совершенно различными явлениями. Это - ее несо­мненные достоинства; они свидетельствовали о истинности гелио­центризма. Наиболее проницательные мыслители поняли это сразу.
И уже не столь важным было то, что Коперник отдал дань анти­чным и средневековым традициям: он принял круговые равномер­ные движения небесных тел; центральное положение Солнца во Все­ленной, конечность Вселенной, ограничивал мир единственной пла­нетной системой. Допуская лишь круговые равномерные движения по окружностям, Коперник отверг эквант - быть может, наиболее остроумную находку Птолемея. Этим он сделал даже некоторый принципиальный шаг назад. Коперник сохранил и эпициклы, и деференты. Принцип круговых равномерных движений вынудил его для достаточно точного описания движения планет сохранить свыше трех десятков эпициклов (правда, всего 34 вместо почти 80 в геоцент­рической системе).
И тем не менее теория Коперника содержала в себе колоссальный творческий, мировоззренческий и теоретико-методологический потенциал. Ее историческое значение трудно переоценить. Ø Она подорвала ядро (геоцентрическую систему) религиозно-­феодального мировоззрения, основания старой (первой) науч­ной картины мира. Ø Она стала базой революционного становления нового научно­го мировоззрения, новой (второй) механистической картины мира. Ø Она явилась одной из важнейших предпосылок революции в физике (так называемой ньютонианской революции) и созда­ния первой естественно-научной фундаментальной теории ­классической механики. Ø Она определила разработку новой, научной методологии познания природы. Схоластическая традиция исходила из того, что для познания сущности объекта нет необходимости деталь­но изучать внешнюю сторону объекта, сущность может непо­средственно постигаться разумом. Коперник же впервые в ис­тории познания на деле показал, что сущность может быть понята только после тщательного изучения явления, его зако­номерностей и противоречий; познание сущности всегда опосредовано познанием явления, которое по своему содержанию может быть совершенно противоположным сущности. Джордано Бруно: мировоззренческuе выводы из коперниканизма. В течение нескольких десятилетий после выхода в свет труда «Об обращении небесных сфер» коперниканские идеи не привлекали особого внимания широкой научной общественности. Это было связано с бурными политическими событиями того времени: религиозные войны, Реформация, обострение борьбы католицизма и протестантизма, становление национальных государств, отодвинули на вто­рой план проблемы мироздания, космологии астрономии. Задача сравнения птолемеевской и коперниканской теорий актуализировалась лишь в 70-е гг. XVI в., когда два знаменитых астрономических события (вспышка сверхновой в 1572 г. и яркая комета 1577 г.) в очередной раз поставили под сомнение основы аристотелевской космологии. Мировоззренческие и теоретические выводы из гелиоценризма, его развитие и совершенствование - заслуга ученых следующего поколения: Т. Браге, Дж. Бруно, И. Кеплер, Г. Галилей, Дж. Барелли и др. Прежде всего не замедлили проявиться мировоззренческие выводы из коперниканизма. Признав подвижность, планетарность, не­уникальность Земли, теория Коперника тем самым устраняла вековоe представление об уникальности центра вращения во Вселенной. Центром вращения стало Солнце, но оно не было уникальным телом. О его тождественности звездам догадывались еще в античное время. Следующий шаг в мировоззренческих выводах был вполне закономерен. Он был сделан бывшим монахом одного из неаполитанских монастырей Джордано Бруно, личности исключительно яркой, смелой, способной на бескомпромиссное стремление к истине. Познакомившись в 60-е гг. XVI в. с гелиоцентрической теорией Коперника, Бруно поначалу отнесся к ней с недоверием. Чтобы выработать свое собственное отношение к проблеме устройства Космоса, он обратился к изучению системы Птолемея и материалистических учений древнегреческих мыслителей, в первую очередь атомистов, о бесконечности Вселенной. Большую роль в формировании взглядов Бруно сыграло его знакомство с идеями Николая Кузанского, который утверждал, что ни одно тело не может быть центром Вселенной в силу ее бесконечности. Объединив гелиоцентризм Н. Коперника с идеями Н. Кузанского об изотропности, однородности и безграничности Вселенной, Бруно пришел к концепции множественности планетных сис­тем в бесконечной Вселенной. Бруно отвергал замкнутую сферу звезд, центральное положение Солнца во Вселенной и провозглашал тождество Солнца и звезд, множественность «солнечных систем» в бесконечной Вселенной, множественную населенность Вселенной. Указывая на колоссальные различия расстояний до разных звезд, он сделал вывод, что поэтому соотношение их видимого блеска может быть обманчивым. Он раз­делял небесные тела на самосветящиеся - звезды, солнца, и на тем­ные, которые лишь отражают солнечный свет. Бруно утверждал, во­-первых, изменяемость всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен между ними и космическим веществом, во-вто­рых, общность элементов, составляющих Землю и все другие небес­ные тела, и считал, что в основе всех вещей лежит неизменная, неис­чезающая первичная материальная субстанция. Именно Бруно принадлежит первый и достаточно четкий эскиз современной картины вечной, никем не сотворенной, вещественной единой бесконечной развивающейся Вселенной с бесконечным чис­лом очагов Разума в ней. В свете учения Бруно теория Коперника снижает свой ранг: она оказывается не теорией Вселенной, а теорией лишь одной из множества планетных систем Вселенной и, возможно, не самой выдающейся такой системы. Новое, ошеломляюще смелое учение Бруно, открыто провозгла­шавшееся им в бурных диспутах с представителями церковных кру­гов, определило дальнейшую трагическую судьбу ученого. К тому же дерзость его научных выступлений была предлогом, чтобы распра­виться с ним и за его откровенную критику непомерного обогащения монастырей и церкви. Великий мыслитель был сожжен на площади Цветов в Риме 17 февраля 1600 г. А спустя почти три столетия на месте казни Бруно, где некогда был зажжен костер, был воздвигнут памятник с посвящением, начинающимся словами: «От столетия, которое он предвидел .» К середине ХVII в. гелиоцентрическая теория окончательно побе­дила геоцентризм. Коперниканизм был признан научной общественностью и стал рассматриваться как теория действительного стро­ения Вселенной. На повестке дня оказалась проблема физического обоснования гелиоцентризма, и в середине ХVII в. Астрономическая революция закономерно перерастает в физическую революцию. Литература. 1. Найдыш В.М. «Концепции современного естествознания», М., 1999г.