Теория Николая Коперника

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.

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. 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». [7, с. 148] 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 новой мореходной практикой. Так, открытия Колумба и других великих путешественников, в частности Ф. Магеллана, «произвели сильное впечатление на современников. Испанский историк, секретарь Э. Кортеса, Франсиско Лопес де Гомара поставил открытие Нового Света в один ряд с такими событиями, как сотворение мира и инкарнация Христа». [2] 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 астрологии.

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.

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.

Стремление восстановить аристоте­левские принципы движения небесных тел, нарушавшиеся в ходе развития геоцентрической системы 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.

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.

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 запутанных 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 впервые 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 об 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.

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.