История астрономии. Великие открытия с древности до Средневековья

Это единственные упоминания в классической литературе о последних философах греческой Античности, которые учили движению Земли, не считая упоминаний о доктрине Селевка о вращении Земли у Сенеки, который, однако, не называет в связи с ней никаких имен («Естественно-научные вопросы», VII, 2). Но как бы скудны ни были эти сведения, они не оставляют никаких сомнений в том, что учение Аристарха включало в себя годовое движение Земли вокруг Солнца и что он и Селевк учили суточному вращению Земли. Если задуматься, что прошло семнадцать веков, прежде чем кто-то вновь заговорил о движении Земли по орбите, невозможно не поразиться тому, как Аристарх пришел к столь дерзкой и возвышенной идее.

После Каллиппа и Аристотеля гомоцентрическая идея не получила дальнейшего развития или усовершенствования, как говорит нам Симпликий («О небе», с. 504), просто потому, что из-за существенных изменений яркости планет, особенно Венеры и Марса, та идея, что все планеты всегда находятся на одном и том же расстоянии от Земли, представлялась совершенно несостоятельной. По Симпликию, Автолик из Питаны (около 300 г. до н. э.), споря с Аристофером (наставником поэта Арата и, вероятно, сторонником Каллиппа), тщетно пытался это объяснить. «Ведь звезда, названная в честь Афродиты, как и та, что названа в честь Ареса, во время своего попятного движения видится гораздо ярче, вплоть до того, что при свете Афродиты в безлунные ночи тела отбрасывают тень». Он прибавляет, что вдобавок легко заметить, что Луна не всегда находится на одном и том же расстоянии от нас, так как наблюдения показывают, что иногда ее можно заслонить диском шириной в одиннадцать пальцев, помещенным перед глазами, а иногда – диском в двенадцать пальцев. Дальше Симпликий говорит о том, что срединные затмения иногда бывают полными, а иногда кольцеобразными, что подтверждает наблюдение неравной удаленности Луны; и хотя здесь он открыто следует за Созигеном, жившим в конце II века н. э., все же мы не можем сомневаться, что для поколения после Аристотеля изменения расстояния до Луны представлялись очень неудобным фактом, так как Симпликий еще упоминает Полемарха из Кизика, который признавал эту трудность, хотя она его особенно не беспокоила, ведь он все равно придерживался идеи гомоцентрических сфер. Симпликий даже прибавляет (с. 505), что сам Аристотель в своих «Физических проблемах» не был вполне удовлетворен гипотезой астрономов о причине изменения яркости; но так как эта книга утрачена, мы, к сожалению, не в состоянии проверить это утверждение, которое никак не подтверждается ни в одном из дошедших до нас сочинений Аристотеля[125].

Необходимость решить эту трудность постепенно привела к полному отказу от системы Евдокса, хотя, как мы увидим ниже, слово «сфера» время от времени все же появляется в рассуждениях. Не подлежит сомнению, что именно эта трудность вызвала к жизни новые системы; фактически Симпликий открыто утверждает это на следующей же странице (с. 507), где он говорит, что «потому астрономы ввели гипотезу эксцентров и эпициклов вместо гомоцентрических сфер, если только гипотезу эксцентров не изобрели уже пифагорейцы, как утверждают некоторые, среди которых Никомах и ссылающийся на него Ямвлих». Не следует полагаться на двух этих поздних авторитетов[126], так как неопифагорейская школа всегда охотно приписывала все ценное ранним пифагорейцам, и их утверждение, вероятно, переписано у Прокла, который в своем изложении планетной теории Птолемея («Обзор астрономических гипотез», с. 70—71) говорит: «История учит нас, что эксцентры и эпициклы изобрели пифагорейцы как достаточное и простейшее средство». Гемин («Элементы астрономии», с. 11), очевидно, имеет в виду то же самое, говоря, что пифагорейцы впервые допустили круговое и однородное движение, и ставит такой вопрос: как исходя из этого допущения можно объяснить наблюдаемые явления? Но Гемин жил в 1 веке до н. э., в то самое время, когда были сделаны первые попытки приписать Пифагору философскую систему, которая, однако, имеет отчетливые признаки влияния на нее гораздо более поздних доктрин, особенно стоиков. Поэтому мы не можем полагаться на его свидетельство. Во времена Аристотеля, безусловно, были отдельные философы, которые по-прежнему старались объяснить небесные явления на пифагорейский манер («О небе», с. 293 а), но пифагорейская школа, по-видимому, полностью прекратила существование примерно к моменту смерти Аристотеля, и у нас нет никаких указаний на то, что ее последние представители были признанными математиками. Следовательно, мы должны отвергнуть, как не имеющее никаких достоверных оснований, заявление поздних поклонников Пифагора о том, что его школа начала учить движению на эксцентре в то время, когда она уже находилась на грани исчезновения.

При этом утверждение Никомаха о том, что эксцентры были изобретены еще до эпициклов, кажется правдой (как мы увидим в следующей главе), и в сочетании с утверждением Созигена о большой неравномерности расстояний оно показывает нам, как был подготовлен путь для смелой концепции Аристарха. Наблюдения показали, что Марс всегда ярче всего в момент кульминации в полночь, то есть в момент противостояния с Солнцем, причем по мере приближения к Солнцу планета становится все тусклее и тусклее. С точки зрения грека, небесное тело не могло двигаться ни по какой иной кривой, кроме окружности, и, следовательно, Марс тоже должен двигаться по окружности круга, чей центр не совпадает с центром Земли, и, более того, центр этого круга лежит где-то на прямой, проходящей через Землю и Солнце, так как Марс, очевидно, находится ближе всего к Земле в момент противостояния с Солнцем. Разумеется, это не фиксированная линия, а вращающаяся вокруг одного из своих концов в течение года; следовательно, центр орбиты Марса описывает круг вокруг Земли за год. Это объяснило тот факт, что противостояния Марса происходят не в какой-то одной точке зодиака, а могут случаться в любом его месте; и для этого нужно было только допустить, что Марс совершает движение на эксцентре за период равный его синодическому периоду обращения (то есть интервалу между двумя последовательными противостояниями, который составляет 2 года 50 дней), тогда как центр эксцентра обходит вокруг Солнца за год. При удачном выборе соотношения радиусов двух кругов появилась возможность объяснить продолжительность попятного движения Марса во время противостояния, а эта задача оказалась не по силам даже изобретательному уму Евдокса и Каллиппа.

Таким образом, полная планетарная система на основе теории эксцентров заключается в следующем. В центре Вселенной находится Земля, вокруг которой обращаются Луна за 27 дней и Солнце за год, вероятно, по концентрическим орбитам. Меркурий и Венера движутся по окружностям кругов, центры которых всегда лежат на прямой линии от Земли до Солнца[127], таким образом, Земля всегда находится вне этих кругов, по каковой причине две планеты всегда находятся в пределах определенного углового расстояния от Солнца, из которого легко можно вычислить отношение радиуса эксцентра к расстоянию до его центра от Земли для обеих планет. Аналогично три внешние планеты движутся по эксцентрам, центры которых лежат где-то на линии, проходящей от Земли до Солнца, но эти круги настолько велики, что всегда окружают и Солнце, и Землю.

Эта система «подвижных эксцентров» была известна Аполлонию в середине III века до н. э., и, так как ни один автор не говорит, что именно он изобрел ее, вероятнее всего, она была уже известна и Аристарху, который был всего лишь на 30 или 40 лет старше Аполлония. Часть системы, касающаяся Меркурия и Венеры, на самом деле была разработана Гераклитом, который даже пошел еще дальше и позволил центрам двух планет совпасть с Солнцем. Но вероятно ли, что он или кто-нибудь другой сделал еще один шаг вперед и допустил, что центры орбит Марса, Юпитера и Сатурна приходятся в Солнце? Эту элегантную систему, которую восемнадцать столетий спустя действительно предложит Тихо Браге, ни единым словом не упоминает ни один античный автор. Очевидно, что она обладает теми же достоинствами, что и система подвижных эксцентров, и является частным ее случаем, когда центры орбит всех пяти планет находятся в одной точке. Весьма вероятно, что Аристарх мог перейти от общей концепции подвижных эксцентров к ее упрощенному частному случаю, и тогда он со своим математическим складом ума не мог не задуматься о том, что явления были бы в точности такими же, если бы он сделал еще один шаг вперед и допустил, что Земля вращается вокруг Солнца, а не Солнце вокруг Земли, а все остальное оставил без изменений. На самом деле нет никакого другого способа, который привел бы его к гелиоцентрической системе, если только к тому времени не была полностью разработана теория эпициклов. Однако нет абсолютно никаких признаков того, что какой-либо иной мыслитель до или после Аристарха предлагал эту «систему Браге», и трудно понять, почему эту систему нужно было излишне усложнять, подставляя эксцентры с разными центрами вместо прекрасной в своей простоте геогелиоцентрической идеи орбит с единым центром – Солнцем. И тем не менее Скиапарелли настаивает на том, что эта система непременно должна была стать ступенькой для перехода от старой геоцентрической системы к гелиоцентрической (или коперниковской) системе Аристарха, причем выведенной не только Аристархом, но и независимо задолго до него. Скиапарелли особенно настаивает на том, что идея небесного тела, движущегося по окружности вокруг простой математической точки, должна была сначала вызвать отторжение и что ей должна была предшествовать концепция движения вокруг материального тела. Но он, по-видимому, упускает из внимания тот факт, что прежде всего в глазах греков круговое движение было совершенно естественным для небесного тела, как для земного – прямолинейное в направлении вверх-вниз; а во-вторых, ни одна философская система до Аристарха, за исключением Филолаевой, не предполагала, что из центра исходит мощное влияние. Сначала появился центральный огонь и, так сказать, скреплял мир, хотя точно неизвестно, не повлияли ли на Стобея и Симпликия гораздо более поздние представления, а такой вывод напрашивается, судя по использованным ими выражениям[128]. В системе Платона душа мира пронизывает всю Вселенную и нет даже понятия о том, что центр оказывает какое-либо управляющее влияние на движения небесных тел. Согласно Аристотелю, все влияния в сфере или круге исходят от окружности и распространяются к центру, а не наоборот, и в следующей главе мы увидим, что стоики придерживались практически того же мнения. Но попробуем чисто теоретически принять как неоспоримый факт, что приверженцы системы Филолая представляли себе воздействие центрального огня «не только математически и механически, но и динамически» (по словам Целлера) и что это могло оказать влияние и на математиков, разработавших систему эксцентров. Их центры описывали круги вокруг весьма материального тела – Земли, и можно было бы подумать, что это обстоятельство удовлетворит даже приверженца тогда уже устаревших пифагорейских идей о местонахождении источника силы, хотя планеты лишь косвенно двигались вокруг тела, находящегося в центре. Таким образом, нет нужды предполагать, что концепция движения вокруг математической точки (которая, в свою очередь, движется вокруг Земли) должна была встретить какое-то сопротивление. Конечно, такой великий математик, как Аполлоний, не мог не заметить, насколько проще становится система подвижных эксцентров, если допустить, что все центры приходятся на Солнце, но по какой-то причине он счел эту гипотезу неприемлемой; во всяком случае, у нас нет никаких сведений о том, что он ее когда-либо высказывал. Более поздние авторы не могли не привести систему, в которой планеты движутся вокруг Солнца, среди «мнений философов»; и в целом полное отсутствие каких-либо упоминаний о геогелиоцентрической системе у какого-либо автора подталкивает нас к выводу, что никто никогда не предлагал ее в качестве способа «спасти явления», хотя Аристарх, возможно, и приблизился к ней, но затем его сразу же поразила еще большая простота и красота гелиоцентрической системы, и потому он лишь ее посчитал достойной обнародования.

Очень немногочисленные и скудные ссылки на систему Аристарха у классических авторов доказывают, что она не могла быть встречена с благосклонностью. Хотя давно прошли времена, когда философа могли привлечь к суду за выдвижение необычных астрономических теорий, как когда-то Анаксагора, и хотя обвинение в нечестии (если его действительно предъявили) едва ли нанесло теории большой ущерб, все же неслыханная дотоле гипотеза Аристарха слишком сильно противоречила общим представлениям платоников и аристотеликов о Вселенной, как и взглядам, преобладавшим в стоической школе, чтобы приобрести широкую известность. Возможно, невнимательному наблюдателю она показалась не более чем отголоском старой дискредитированной системы Филолая; а от Теона (с. 328) мы знаем, что прежнее понятие (процитированное у Платона) о Земле как обиталище богов еще не было забыто, а тех, кто заявлял о том, что она движется, Деркиллид объявил достойными проклятия, поскольку они подрывают принципы дивинации – восточной лженауки, которая к тому моменту уже заняла прочное место в разуме европейцев и начала развиваться в важную отрасль знания.

Но, безусловно, главная причина, почему гелиоцентрическая гипотеза потерпела полный провал, заключалась в быстром подъеме практической астрономии, который начался в то время, когда Александрийский мусейон стал образовательным центром эллинизма. У Аристарха не осталось явлений для «спасения», не считая точек стояния и попятного движения планет, а также изменения их яркости; возможно, он даже пренебрег неравенством видимого движения Солнца, которое открыл Евктемон и признавал Каллипп. Но когда такие же и гораздо более заметные неравенства стали наблюдаться и в движении других планет, безнадежность попыток объяснить их красивой в своей простоте теорией Аристарха, судя по всему, нанесла смертельный удар по его системе, и по этой причине она даже среди математиков потеряла свое единственное право на признание – а именно способность «спасти явления». Скорее всего, как мы уже говорили выше, эти открытые неравенства более-менее неясно ощущались уже во времена Аполлония (около 230 г. до н. э.), и в таком случае мы можем понять, почему ему не захотелось упростить систему подвижных эксцентров, дабы собрать бразды правления над всеми непокорными планетами-скакунами в одной твердой руке – руке Гелиоса.

Глава 7

Теория эпициклов

Аристарх был последним выдающимся философом или астрономом греческого мира, который предпринял серьезную попытку выяснить физически истинную картину мира. После него мы видим разнообразные остроумные математические теории, которые более-менее близко отображали наблюдаемые движения планет, но авторы которых постепенно стали смотреть на эти комбинации круговращений как на простой способ расчета положения каждой планеты в любой момент времени, не стремясь к тому, чтобы система физически соответствовала реальному положению дел. На фоне астрономов следующих четырех веков три имени четко выделяются как главные или, может быть, следует сказать, единственные приверженцы теоретической астрономии: Аполлоний (230 г. до н. э.), Гиппарх (130 г. до н. э.) и Птолемей (140 г. до н. э.).

Эти три великих человека, конечно, не единственные трудились в области астрономии в течение этого длительного периода, за который греческие идеи распространили свой свет почти над всем известным миром; однако, что касается астрономии, они, похоже, целиком приватизировали изучение движения планет. Однако было бы чрезвычайно трудно проследить постепенное развитие теорий движения эксцентров и эпициклов. Мы уже говорили, что Евдем, один из ближайших учеников Аристотеля, написал историю астрономии, и, хотя этот бесценный труд утерян, другие авторы широко использовали его, так что сегодня мы можем составить довольно сносное представление о прогрессе физической астрономии от Фалеса до Аристотеля. Однако никто не продолжил работу Евдема; Аполлоний, видимо, не оставил никаких астрономических сочинений; за авторством Гиппарха у нас почти ничего нет; а Птолемей, хотя его великий труд охватывает весь спектр астрономии, редко указывает подробные исторические сведения о свершениях своих предшественников. К счастью, мы можем кое-что прибавить к тому малому, что он рассказывает нам, опираясь на сочинения немногих авторов элементарных, можно даже сказать, практически популярных книг того времени. «Элементы астрономии» (Εἰσαγωγὴ εἰς τὰ φαινὄμενα) Гемина, вероятно уроженца Родоса, были написаны в первой половине I века до н. э. и в основном трактуют астрономию сфер. Как и книга Гемина, «Учение о круговращении небесных тел» (Κυκλικῆς θεωρίας τῶν μετεώρων βιβλια δύο) Клеомеда, который, по всей видимости, жил примерно в то же время или немного позже, в основном основано на труде философа-стоика Посидония. Она практически ничего не говорит о планетах, за исключением их синодических периодов обращения и того, насколько далеко они отходят от эклиптики; но (как мы увидим в следующей главе) она содержит бесценный рассказ о том, как Эратосфен и Посидоний определяли размеры Земли. Но астрономический трактат Теона Смирнского, который мы так часто цитировали на предшествующих страницах, составляет ценнейшее дополнение к «Синтаксису» Птолемея. Видимо, он был почти современником Птолемея или, возможно, жил несколько раньше, около 100 года н. э.; но мы почти ничего не знаем о нем, кроме того, что он написал книгу, дошедшую до нас под названием «Изложение математических вопросов, полезных для изучения Платона» и включающую в себя три трактата: об арифметике, музыке и астрономии. Астрономическая часть была практически неизвестна до того, как ее опубликовал Мартин в 1849-м, и никто даже не подозревал, что комментарий Халкидия к «Тимею» в большой степени был скопирован из книги Теона. Теон в основном следовал за философом-перипатетиком Адрастом и в меньшей степени за платоником Деркиллидом, которых обоих связывают с возрождением философских исследований, начавшимся вскоре после наступления н. э. и в конечном счете приведшим к подъему школы, известной нам под именем неоплатонической. Подобно Темину, Адраст в своих взглядах, видимо, несколько отставал от своего времени, и оба этих автора скорее представляют состояние науки перед самым началом эпохи Гиппарха, чем своих дней.

Греческие философы вплоть до времен Александра Македонского размышляли об устройстве Вселенной, не имея в своем распоряжении многих фактов, подтвержденных долгими систематическими наблюдениями, и, естественно, они достигли лишь весьма скромных успехов в объяснении природных явлений. Составление точного календаря потребовало более тщательных наблюдений за движениями Солнца и Луны, и это, в свою очередь, повлияло на другие ветви астрономии. В Александрийском мусейоне, основанном и действовавшем благодаря щедрости династии Птолемеев, возникла школа наблюдателей, определявших положение звезд и планет при помощи калиброванных инструментов, и тем самым дала Гиппарху и Птолемею возможность совершить великие открытия в астрономии, а быстрое развитие чистой математики предоставило столь же необходимый фундамент. Отныне астрономия стала наукой; расплывчатые доктрины и обобщения остались в прошлом, сменившись математическими рассуждениями, поставленными на основу наблюдений. То, что эта перемена произошла около середины III века, было отчасти связано с одновременным подъемом философской школы стоиков, который можно считать естественной реакцией против идеализма Платона и догматической систематизации Аристотеля. Стремление встать на более твердую почву стало повсеместным и в абстрактной философии, и в науке, и мало какая наука выгадала больше от этой реалистической тенденции, чем астрономия.

Среди великих математиков Античности одно из первых мест занимает Аполлоний Пергский, чье имя тесно связано с теорией конических сечений. Он жил во второй половине III века и большую часть жизни провел в Александрии. По всей видимости, он не писал ни о чем, кроме чистой математики, или, если он все же писал о каких-либо астрономических вопросах, его сочинения были вскоре утрачены, так как о его труде в области астрономии знает только Птолемей через Гиппарха. И все же Аполлоний сыграл важную роль в развитии теории планет, как мы узнаем в начале двенадцатой книги «Синтаксиса» Птолемея, где он следующим образом знакомит нас с теорией попятного движения планет (XII, с. 450): «При исследовании этого предмета различные математики, а также Аполлоний Пергский доказывают сначала для одной только аномалии, а именно связанной с Солнцем, следующую лемму. Предположим, что она [то есть синодическая аномалия] получается по гипотезе эпицикла, причем центр эпицикла совершает [среднее] движение по долготе в направлении последовательности знаков по гомоцентрическому с зодиаком кругу, планета же совершает [равномерное] движение по аномалии на эпицикле вокруг его центра, идя по дуге от апогея в направлении последовательности знаков. Проведем от точки нашего зрения некоторую прямую, пересекающую эпицикл так, чтобы половина ее отрезка внутри эпицикла относилась к отрезку секущей от точки местонахождения наблюдателя до сечения с перигейной дугой эпицикла, как скорость эпицикла к скорости планеты. Полученная таким образом точка на проведенной прямой, лежащая на перигейной дуге эпицикла, разделит места с прямыми и попятными движениями так, что планета, находясь в этой точке, будет казаться нам стоящей на месте»[129].

На рисунке станет понятнее. Земля находится в точке Т, центре круга, который впоследствии будет назван деферентом, по которому центр С эпицикла движется вокруг Земли за период, в который планета обходит все небо, то есть сидерический период обращения (для Марса это 687 дней, для Юпитера – 11,9 года, для Сатурна – 29,5 года), в то время как планета за один сидерический год совершает движение на эпицикле в том же направлении, если мы рассчитываем период так, как принято в наше время, исходя из радиуса, движущегося таким образом, чтобы оставаться параллельным первоначальному направлению. Движение по деференту называется движением по долготе, а движение на эпицикле – движением по аномалии[130]. Когда планета достигает точки а, которая определяется отношением двух линейных скоростей ½αγ к Тα, две угловые скорости, наблюдаемые из точки Т, в течение некоторого времени будут равными и противоположными, вследствие чего планета кажется стоящей на месте; после чего ее движение, видимое из Т, становится попятным. Это движение продолжается, пока планета не достигнет β, после чего планета снова некоторое время стоит на месте, а затем продолжает свое обычное прямое движение. Очевидно, что мы можем зафиксировать соотношение радиусов двух кругов, чтобы наблюдаемая длина ретроградной дуги точно соответствовала той, которая приводится в теории. Когда планета находится в р₁, она ближе всего к Земле, и это происходит в момент, когда СТ, продолженная за Т, проходит через Солнце, то есть когда планета находится в противостоянии; а когда планета находится в р, или в максимальной удаленности от Земли, она в то же время находится в соединении с Солнцем, причем Солнце находится между Т и p₁. Случай Меркурия и Венеры несколько иной; движение по деференту занимает год (линия ТС всегда направлена к Солнцу), а движение планеты на эпицикле (отсчитанное на современный манер) происходит в течение того, что мы называем гелиоцентрическим периодом, а именно за 88 дней в случае Меркурия и 225 дней в случае Венеры. Нельзя, однако, забывать о том, что древние движение на эпицикле всегда отсчитывали из точки р на проведенном радиусе ТС и для них период обращения на эпицикле, таким образом, становился для всех планет их синодическим периодом, то есть для двух внутренних планет периодом от одного нижнего соединения с Солнцем до следующего, а для внешних планет – периодом между двумя последовательными противостояниями с Солнцем. Линия от центра эпицикла внешней планеты всегда параллельна линии от Земли к Солнцу.

Интересно отметить, что при помощи эпицикла также возможно представить движение тела, которое, подобно Солнцу и Луне, движется с переменной скоростью, никогда не останавливаясь и не возвращаясь назад. В этом случае движение на эпицикле должно совершаться в направлении противоположном направлению движения по деференту. Нельзя не вспомнить о примечательном утверждении Платона в «Тимее» о том, что Меркурий и Венера движутся в противоположном направлении относительно Солнца. По сути дела, единственный способ найти здравый смысл в этих словах – это сделать вывод, что он был знаком с теорией эпициклов, когда писал «Тимея» около середины IV века до н. э., как это предполагали Теон и Халкидий. Однако, так как Платон нигде не выдает какого-либо знакомства с запутанными блужданиями планет, это решительно говорит против того, что он знал об элегантной математической системе эпициклов, как говорит против этого и то, что он призывал Евдокса искать какое-то новое устройство космоса. Таким образом, мы вынуждены с сожалением отказаться от заманчивой идеи оправдать Платона в совершении серьезной ошибки.

После этого отступления давайте вернемся к цитате из Птолемея. «Если же, – продолжает он, – относящаяся к Солнцу аномалия объясняется по гипотезе эксцентрического круга, что возможно лишь для трех планет, которые могут отходить от Солнца на любое [угловое] расстояние [Марс, Юпитер Сатурн], и центр эксцентрического круга движется вокруг центра зодиака в направлении последовательности знаков со скоростью равной скорости Солнца, а планета идет по эксцентру вокруг его центра против последовательности знаков, имея скорость равную скорости движения аномалии, и если через центр зодиака, то есть точку местонахождения наблюдателя, провести прямую, пересекающую эксцентр так, чтобы половина этой прямой относилась к меньшему из отрезков от положения наблюдателя, как скорость эксцентра относится к скорости планеты, то планета, будучи в точке, где эта прямая пересекает перигейную дугу эксцентра, будет казаться нам находящейся в стоянии. И мы, приступая к изложению, чтобы достичь желаемого результата, и ничем не поступясь в удобстве, будем пользоваться общим методом доказательства, составленным для обеих этих гипотез, чтобы можно было обнаружить их согласие и тождество получающихся из них отношений».

Птолемей здесь ради исторического и математического интереса сопоставляет две гипотезы с целью показать, что нет абсолютно никакого значения, используем ли мы подвижный эксцентр или концентрический деферент с эпициклом для объяснения движений одной из внешних планет. Это ясно видно на рисунке[131], так как движение планеты Р, видимое с Земли Т, будет совершенно одинаковым в обоих случаях, при условии что мы возьмем равные радиусы эксцентра и деферента (сР = ТС), а также равные радиусы концентра и эпицикла (Тс = СР). Аномалия отсчитывается от точки С′ или с′ в проведенном радиусе ТС или Тс (линия апсид). Но мы замечаем разницу (обозначено стрелками), то есть что движение на эксцентре попятное, а на эпицикле – прямое. Это является следствием своеобразного обыкновения в Античности, как уже говорилось, отсчитывать движения по аномалии от апогея, то есть от конца линии (Тс′), поворачивающейся, словно физический стержень, вокруг Т, вместо того чтобы, как сделали бы мы, отсчитывать от конца радиуса, движущегося параллельно самому себе, или, другими словами, от фиксированной точки на зодиаке. Если принять апогей за начало координат, то среднее движение представляет собой разность между средним гелиоцентрическим движением планеты и средним движением Солнца. Для трех внешних планет последнее больше первого, поэтому античные математики допускали движение планеты в направлении противоположном направлению центра эксцентра, так что среднее движение представляет собой движение Солнца минус гелиоцентрическое движение планеты. Но в теории эпициклов оба движения происходят в одном и том же направлении для всех пяти планет.

Во времена Аполлония и в течение некоторого времени после астрономам приходилось делать выбор между этими двумя гипотезами. Нетрудно понять, почему гипотеза о подвижных эксцентрах постепенно уступила место теории эпициклов. Во-первых, теория эпициклов имела то несомненное преимущество, что была гораздо проще, поскольку гораздо более наглядно иллюстрировала стояния и ретроградное движение планет. Во-вторых, подвижные эксцентры были применимы лишь к трем внешним планетам, в то время как эпициклы можно было использовать и для Меркурия и Венеры; таким образом теория планет, так сказать, разделилась на две части, требующие разных методов. С другой стороны, после принятия эпициклов для всей системы она приобрела простой и однородный характер, который не мог не импонировать разуму. Рассматривая систему Аристарха, мы уже отметили, что система подвижных эксцентров могла привлечь внимание математиков к тому, что существует ее частный случай – простейшая из всех систем, в которой центры эксцентрических кругов внешних планет приходятся на Солнце, и центры эпициклов Меркурия и Венеры тоже совпадают с Солнцем. Если бы гелиоцентрическая система Аристарха была изложена в математическом трактате, нет никаких сомнений, что произошло бы именно то, что случилось 1800 лет спустя: Аполлоний отметил бы возможность, не задевая старинных предрассудков, создать простую и красивую систему, в которой все планеты вращаются по орбитам вокруг Солнца, а оно в годовом вращении уносит их вокруг Земли. Но Аристарх, по-видимому, лишь выдвинул свою теорию как предположение, не подкрепив ее в трактате аргументами; а математики в то время в основном, пожалуй, уже оставили надежду выяснить физически истинную систему мироздания и решили искать ту математическую теорию, которая позволила бы составить таблицы движения планет. Говоря о физически истинной системе, единственная возможность заключалась в той или иной адаптации системы сфер, которую предпочитал Аристотель и признавали стоики. Бок о бок с новым математическим развитием астрономии шли космологические гипотезы философской школы, которая к тому моменту приобрела наибольшее влияние, а именно школа стоиков; и таким авторам, как Цицерон или Сенека, или доксографам математические теории, по-видимому, были практически неизвестны, хотя они принимали взгляды стоиков на общее устройство мира, которые в целом не очень отличались от взглядов Аристотеля.

Школа стоиков возникла примерно в конце IV века до н. э., и под последовательным руководством ее основателя Зенона, а затем Клеанфа и Хрисиппа за сто лет она превратилась в ведущую философскую школу эллинистического мира и сохраняла это главенствующее положение уже при владычестве римлян, чьему характеру она особенно подходила. Будучи по существу практичной и ориентированной исключительно на приобретение добродетели за счет интеллектуальной подготовки, стоическая философия меньше интересовалась естествознанием, нежели Аристотель, и, за одним исключением (в лице Посидония), ни один видный стоик не сделал себе имени в истории науки. И тем не менее физика играла важную роль в их доктринах по причине преобладавшего тогда представления о первичной субстанции, которая пронизывает весь мир, сопротяженная с материей, и разные степени ее натяжения вызывают разные свойства тел. Клеанф (ок. 300—225 до и. э.) полагал, что эта первичная субстанция тождественна огню, и потому помещал место правления миром на Солнце; но, видимо, этот взгляд не разделяло большинство других стоиков, которые полагали, что власть осуществляется с небес, а первичная субстанция – это огненная пневма или эфир, который, хотя и присутствует повсюду в элементах, в своей чистой форме и с неуменыненным натяжением существует только в небесном пространстве. Этот одухотворенный эфир един с Божеством, поэтому система стоиков представляет собой чистый пантеизм, и только Боэт отводил Божеству местное жилище в сфере неподвижных звезд[132].

В центре мира стоики помещали сферическую Землю, вне его – планеты, каждую в своей сфере, а дальше всего находилась сфера неподвижных звезд. Таким образом, мир представляет собой ряд сфер, вложенных друг в друга, и имеет конечную протяженность; но вне его находится вакуум, если и не безграничный, то по крайней мере достаточной величины, чтобы позволить растворение мира в периодически происходящих возгораниях, после которых он обновляется. Космос внушает человечеству идею Бога своей красотой, совершенной формой сферы, своей обширностью, множеством звезд и лучезарной голубизной небес. Звезды, Солнце и Луна имеют форму шара[133] и состоят из огня, но этот огонь разной чистоты: у Луны он смешан с земной материей и воздухом благодаря близости к Земле. Небесные тела питаются испарениями (выдохами) Земли и океана (возвращение к понятиям прежних философов, которые категорически отвергал Аристотель), а Солнце меняет направление движения во время солнцестояний, чтобы проходить над теми областями, где оно может получить это питание[134]. Таким образом, с точки зрения стоиков (по крайней мере ранних), Солнце не имело никакого орбитального движения, как и планеты, которые просто двигались с востока на запад вокруг Земли, просто не так быстро, как неподвижные звезды, и под наклоном, совершая извилистые колебания в определенных границах северного и южного склонения[135]. Это был чудовищный шаг назад, если вспомнить, что пифагорейцы, а за ними Платон и Аристотель соглашались с тем, что видимое движение планет состоит из суточного вращения небес с востока на запад и независимого движения планет на разных скоростях по наклонным орбитам с запада на восток. Без этого допущения невозможно сформировать хоть сколько-нибудь разумную теорию их движения, и неудивительно, что, по мнению стоиков, небесные тела есть высочайшие из разумных существ, ибо смертному человеку трудно уследить за их причудами, если игнорировать геометрические объяснения. Однако время таких туманных рассуждений прошло, и стоики остались за бортом развивающейся науки, и только одному Посидонию хватило смелости предпочесть математические методы метафизическим аргументам.

Так, небесные сферы продолжали удерживать свои позиции за пределами деятельности продвинутых математиков. Теон Смирнский (с. 282) описывает расположение сфер, удовлетворяющее вкусам тех, кому было слишком трудно разбираться в перемещениях воображаемых кругов. Если на вышеприведенном рисунке мы опишем два круга вокруг Т, касающиеся эпицикла в С′ и С″, мы можем допустить, что эти два круга изображают две полые концентрические сферы, между которыми свободно обращается сплошная сфера, эпицикл которой можно назвать экватором. Если затем планету прикрепить в какой-то точке на экваторе этой сплошной сферы, ее движение вокруг Земли в центре будет точно таким же, как уже описанное. Следовательно, нет никакой разницы, существуют или нет эти сферы, и сторонники теории эпициклов, безусловно, надеялись привлечь на свою сторону и аристотеликов, и стоиков, указывая на то, что это всего лишь видоизмененная теория сфер. Тот факт, что это представление о сплошных сферах принимал Адраст, показывает, что даже поздние перипатетики неохотно отходили от Аристотеля в этом вопросе. Таким образом и произошло наконец повсеместное признание теории эпициклов.

Однако во времена Аполлония теория подвижных эксцентров все еще не сдавала позиций среди математиков, и обе соперничающие теории были в состоянии отобразить фактические движения планет, насколько они были известны на тот момент, гораздо более удовлетворительным образом, чем теория гомоцентрических сфер. Насколько удалось Аполлонию усовершенствовать теорию движения Луны, нам неизвестно, Птолемей об этом ничего не говорит, однако он, вероятно, в какой-то мере все же проложил путь для следующего великого астронома – Гиппарха, который в этой и других областях астрономии продвинул науку больше, чем какой-либо иной древний астроном до него.

Гиппарх родился в вифинийской Никее, но провел большую часть жизни за границей, в основном на Родосе, который тогда оставался одним из самых процветающих государств греческого мира, знаменитый и своими гражданами-морепла-вателями, и многочисленными произведениями искусства, которые украшали его столицу. В последние полтора века до наступления н. э. Родос в большой степени был соперником Александрии как центр литературной и интеллектуальной жизни, и среди тех, чьи труды прославили остров, первое место принадлежит Гиппарху. К сожалению, почти все его сочинения погибли, включая и ту работу, в которой он заложил основы тригонометрии, и его книгу против Эратосфена, в которой он критиковал ее географию, пожалуй с излишней суровостью. Об этих произведениях нам известно только из трудов других авторов. До нас дошло лишь одно сочинение Гиппарха[136], которое датируется 140 годом до н. э. и написано до того, как он сделал свое великое открытие прецессии равноденствий, а его звездный каталог был составлен в 129 году до н. э.[137] Хотя почти все его сочинения утрачены, его научные достижения нашли самого эффективного выразителя в лице Птолемея, в чьем великом труде мы находим исследования Гиппарха не только объясненные, но и продолженные и во многих случаях завершенные; и хотя Птолемей часто забывал уточнить, что именно сделал он, а что – его великий предшественник, в большинстве случаев не представляет особого труда определить, где чья заслуга. Μεγίστη Σύνταξις Птолемея, «Синтаксис» или «Альмагест», как его обычно называют[138], представляет собой полный компендиум античной астрономии в том виде, в каком она окончательно сложилась в Александрии. Так как мы в данном случае не пишем историю теоретической астрономии, мы не станем разбираться в том, как именно доступный материал наблюдений был использован для создания теорий движения небесных светил; мы лишь скажем о геометрических построениях, которые представляли эти движения и легли в основу составления таблиц для их расчета. Причем потребность в подробном изложении «Альмагеста» тем меньше, что некоторые авторы это уже сделали.

Гиппарх, помимо наблюдений, сделанных им самим, располагал наблюдениями, сделанными в Александрии за предыдущие 150 лет, а также гораздо более древними вавилонскими наблюдениями затмений. Первые легли в основу его гениального открытия прецессии равноденствий; соединив вавилонские и александрийские наблюдения, он разработал теории Солнца и Луны[139]. Что касается Солнца, то ему было сравнительно просто найти такую орбиту, которая удовлетворила бы наблюдениям, поскольку неравномерная продолжительность четырех времен года была единственным неравенством, которое ему приходилось учитывать. Гиппарх показал, что две следующие гипотезы ведут к тем же результатам [140]:

1. Солнце за тропический год описывает круг с радиусом r, Земля при этом находится на расстоянии от центра, равном er – некоторой доле радиуса.

2. Солнце за тропический год проходит через эпицикл с радиусом er в направлении с востока на запад, причем центр этого эпицикла за тот же период, но в противоположном направлении описывает окружность круга с радиусом r вокруг центра, где находится Земля.

Любой из этих гипотез вполне достаточно, чтобы представить видимое движение Солнца с погрешностью равной менее одной минуты дуги, то есть величине, совершенно незаметной не только в те времена, но и в течение 1700 последующих лет. Длина радиуса г, конечно, нематериальна, но эксцентриситет е и долгота апогея А должны выбираться таким образом, чтобы выявить наблюдаемые различия в длине времен года. Гиппарх установил следующие значения: е = 0,04166 и А = 65°30′, причем и то и другое довольно верные, А на 35′ меньше, чем нужно, а погрешность в определении эксцентриситета может ввести максимальную погрешность в 22′ в уравнение центра.

Большое внимание, которое Гиппарх уделял движению Солнца, позволило ему отвергнуть любопытную идею, что Солнце перемещается по орбите, наклоненной к плоскости эклиптики, о чем мы уже говорили в главе о Евдоксе. Тот факт, что учение о движении Солнца по широте, приводимое в несколько видоизмененной форме поздними некритическими компиляторами Плинием, Теоном и Марцианом Капеллой (которые все, по-видимому, писали в блаженном неведении о трудах Гиппарха), чрезвычайно повышает вероятность того, что их изложения отображают попытку какого-то раннего александрийского астронома объяснить разницу между продолжительностью тропического и сидерического года, сделанную еще до того, как Гиппарх обнародовал свое открытие ежегодной прецессии, или до того, как это открытие получило признание[141].

Поскольку движение Луны гораздо менее упорядоченно, чем Солнца, ее теория оказалась намного сложнее, но все же в ней остается возможность представить первое неравенство при помощи эксцентра или эпицикла. Так как в конце концов Птолемей остановился на эпицикле (оставив эксцентр для другого случая), мы рассмотрим здесь только теорию эпициклов. Гиппарх сначала предположил, что круг, наклоненный под углом 5° к эклиптике, вращается в попятном направлении вокруг оси последнего, так что узлы совершают полный оборот за 18⅔ года. На этом деференте прямо[142](то есть с запада на восток) движется центр эпицикла, в то время как Луна обращается по окружности последнего в попятном направлении. По причине прямого движения линии апсид по небу, совершаемого почти за девять лет, периоды обращения по деференту и эпициклу не совсем равны, причем движение по деференту соответствует изменению долготы, а движение на эпицикле – изменению аномалии, и первая примерно на 3° превышает вторую[143]. Отношение радиусов эпицикла и деферента было найдено на основе наибольшей разницы между видимым и средним местом Луны, значение которой Гиппарх определил как 5°1′, причем синус этого угла является искомым отношением, или 5¼ : 60 = 0,0875.

Это объяснило так называемое первое неравенство движения Луны, уравнение центра, которое в действительности вызвано эллиптической формой лунной орбиты. Гиппарх основал свою теорию на вавилонских и александрийских наблюдениях лунных затмений, и таким образом его теория довольно хорошо представляла движение Луны в фазы новолуния и полнолуния. Естественно, он этим не удовольствовался и занялся вопросом, соответствует ли Луна в других точках своей орбиты его расчетам, поэтому он наблюдал ее в квадратурах, в первую и четвертую четверть. Он обнаружил, что в одних случаях видимое местоположение Луны согласуется с теорией, а в других случаях – нет; но хотя таким образом стало очевидно, что должно существовать какое-то другое неравенство, зависящее от взаимного расположения Солнца и Луны, Гиппарх был вынужден предоставить исследовать ее характер своим преемникам.

Что касается пяти остальных планет, то Гиппарху не удалось сформулировать удовлетворительную теорию. Теон Смирнский говорит нам (с. 300), что Гиппарх благосклонно относился к теории эпициклов (на авторство которой даже претендовал), предпочитая ее теории подвижных эксцентров, утверждая, что вся система небесных тел устроена симметрично по отношению к центру мира, поскольку это казалось более правдоподобным; «и хотя он не разбирался в естественных науках и даже точно не представлял, какие движения блуждающих звезд соответствовали природе и истине, а какие были случайными и лишь кажущимися, все же он полагал, что эпицикл каждой движется по концентрическому кругу, а планета – по окружности эпицикла». Иными словами, Гиппарх просто рассматривал движения планет с математической точки зрения, не утруждая себя вопросом о физической истинности его сочетаний кругов. Но Птолемей сообщает нам более интересные сведения («Синтаксис», IX, 2; II, с. 210). Упомянув, как трудно отследить пути планет, он продолжает: «Поэтому я полагаю, что Гиппарх выказал себя наиболее любящим истину, поскольку как на основании всего изложенного, так и главным образом потому, что у него не было более ранних таких же точных наблюдений, какие он сам оставил для нас, он занялся только исследованиями гипотез относительно Солнца и Луны и показал, как только было возможно, что они всецело объясняются при помощи круговых равномерных движений. Относительно же пяти планет, как можно видеть из дошедших до нас его произведений, он даже не положил начала разработке их теории, но только собрал их наблюдения, расположив в удобном для использования виде, и показал при их помощи, что наблюдавшиеся явления не соответствовали тогдашним математическим гипотезам. Он, по-видимому, считал, что еще не в состоянии как следует объяснить их движения, так как каждая из планет имела два неравенства и у каждой из них получались неодинаковые попятные движения такой-то величины, в то время как другие математики доказывали геометрически, что все это происходит в силу только одного и всегда неизменного неравенства и попятного движения. Однако можно было клясться Зевсом, что этого нельзя объяснить ни при помощи эксцентрических кругов, ни в силу гомоцентрических с зодиаком кругов, несущих эпициклы, ни при помощи того и другого одновременно».

Этот важный фрагмент сообщает нам не только тот исторический факт, что Гиппарх отказался от надежды сформулировать полную теорию планет, но и говорит о его причинах, проливая свет на тогдашнее положение дел в теоретической астрономии. Мы видим, что предшественники Гиппарха видели перед собой только одну цель, а именно объяснение ежегодных нерегулярностей, которые происходят примерно в то время, когда планета находится в противостоянии с Солнцем; и они либо не знали о неравенствах движения планет по мере их прохождения по зодиаку в течение нескольких лет, в результате чего дуга попятного движения имеет неравную длину и что, как мы теперь знаем, происходит из-за эллиптической орбиты планеты и вызывает изменение ее орбитальной скорости и расстояния, либо предполагали, что этими величинами можно пренебречь. Очевидно, что изучение этих последних явлений требует не только более тщательных наблюдений, но и гораздо более продолжительных, чем зависящих от Солнца неравенств, и не только потому, что эти явления не столь заметны, но и потому, что Сатурну требуется почти тридцать, а Юпитеру – почти двенадцать лет, чтобы сделать круг по небу, и, таким образом, чтобы обнаружить законы, управляющие этими явлениями, нужно было должным образом организовать и упорно продолжать систематические наблюдения. Вероятно, еще издавна наблюдатели более-менее смутно замечали изменчивую скорость планеты, не зависящую от ежегодно повторяющегося очевидного нарушения ее пути, но влияющую на величину этого нарушения, но теоретики не пытались ее объяснить. Гиппарх понял, что без этого теория останется крайне неполной, и потому сделал первый шаг путем просеивания и накопления наблюдений, которые вместе с наблюдениями, проводившимися в течение последующих трехсот лет, в итоге позволили Птолемею создать удовлетворительную планетную теорию.

Таким образом, во II веке до н. э. о пяти планетах можно было сказать лишь то, что нарушения их движения, которые, казалось, связаны с их угловым расстоянием от Солнца, могут быть объяснены теорией эпициклов или эксцентров, но некоторые другие нарушения еще оставались неучтенными. Нам может показаться странным, что своеобразное участие Солнца в теориях всех планет никого не заставило попытаться отыскать другую причину этого необычайного факта. Но в действительности это, как видно, не тревожило разум никого из тех, кто интересовался этими вопросами. Хотя Луна, в отличие от пяти планет, не останавливалась и не возвращалась по обратному пути в течение какого-то времени в момент противостояния с Солнцем, Гиппарх обнаружил, что ее скорость в квадратурах изменяется, то есть скорость Луны тоже в некоторой степени зависела от расстояния между ней и Солнцем. Таким образом, все блуждающие звезды оказались так или иначе связанными с Солнцем. Кроме того, надо помнить, что, хотя математическая астрономия добилась значительного прогресса со времен Евдокса, это была наука сама в себе, всего лишь способ рассчитывать положения планет, а не та наука, которая влияла на распространенные представления об устройстве мира. Что касается этих представлений, то метафизические аргументы еще не устарели к тому времени, более того, фактически им суждено было оставаться в силе еще много веков. Мы уже упоминали, что стоик Клеанф, который столь достойно продолжил труд основателя стоической школы Зенона, считал огонь истинной первичной субстанцией. Хотя стоическая школа не разделяла ни этой его идеи, ни идеи о том, что все живое происходит от Солнца как источника, управляющего миром, все же у нас есть убедительные данные в пользу того, что мысль о всепроникающем воздействии Солнца в небе, как и на земле, оставалась популярной еще долгое время после Клеанфа и, безусловно, сыграла важную роль в том, чтобы примирить людей с «солнечной аномалией» в теориях планет. Таким образом, Теон, упомянув, что Меркурий и Венера, в конце концов, быть может, действительно вращаются вокруг Солнца, высказывается следующим образом (с. 296): «Можно предположить, что это расположение и порядок тем более истинны, что Солнце по причине сильной нагретости является средоточием души мира, будучи миром и живым существом, как бы сердцем всего сущего, из-за его движения, величины и общего хода звезд вокруг него (тггр1 aniov). Ведь у одушевленных существ центр тела или животного отличается от середины по размеру. Например, у нас самих, являющихся, как уже было сказано, людьми и живыми существами, душа сосредоточена в сердце, вечно движущемся и горячем и потому источником всех способностей души, желаний, воображения и разума; а середина нашего объема находится в другом месте, в области пупка. Подобно этому, если судить о величайших, достойнейших и божественных вещах так же, как о малейших, случайных и смертных, математический центр Вселенной находится там же, где Земля, холодная и неподвижная; но центр мира как живого существа находится в Солнце, которое подобно сердцу Вселенной, откуда возвышается душа мира, чтобы проникнуть и распространиться до его пределов».

Отчасти подобные идеи высказывали Плутарх («О лике, видимом на диске Луны», XV) и Макробий («Сон Сципиона», I, 20), и они явно происходят из школы стоиков. Эти рассуждения, возможно, способствовали окончательному закреплению представлений о порядке расположения планетных орбит. Мы уже не раз упоминали, что Анаксагор, пифагорейцы, Платон, Евдокс и Аристотель располагали их в следующем порядке: Луна, Солнце, Венера, Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн.

Такого же порядка поначалу придерживались и стоики (Стобей, с. 466, Псевдо-Аристотель, «О мире», с. 382 а), но затем отказались от него в пользу следующего: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, что прекрасно укладывалось в их понятия о доминирующем положении Солнца, так как в этой схеме светило находится посередине между Землей и неподвижными звездами и по обе стороны от него расположено по три планеты. Цицерон («О дивинации», II, 43, 91) утверждает, что философ-стоик Диоген Вавилонский (около 160 г. до и. э.) учил этому порядку, и вполне вероятно, что именно он его впервые и ввел (как и многие числовые данные, которые использовал Гиппарх) в греческий мир из Вавилонии, где планеты располагали в этом порядке еще с глубокой древности, о чем свидетельствуют названия дней недели[144]. Птолемей приписывает этот порядок «древним математикам». Вероятно, его принимал уже Гиппарх, а затем и все последующие авторы: Гемин, Клеомед, Плиний[145], Псевдо-Витрувий, император Юлиан, а также Птолемей, и вплоть до времен Коперника он фактически был общепризнанным. Птолемей замечает, что в действительности невозможно доказать истинность того или иного порядка, поскольку ни одна из планет не имеет различимого параллакса, но древний порядок кажется вероятным, так как по нему Солнце более естественным образом отделяет планеты, которые могут обходить вокруг небес, от тех, которые достигают лишь ограниченной элонгации («Синтаксис», IX, 1, с. 207).

Глава 8

Размеры мира

Чтобы перейти от Гиппарха к следующему астроному, чьи представления о порядке и устройстве мира нам предстоит рассмотреть, мы должны преодолеть более двух с половиной столетий. Это дает нам удобную возможность собрать в одном месте взгляды древних на величину Земли и расстояния до планет, которые мы время от времени затрагивали лишь вскользь.

С эпохи Платона шарообразную форму Земли не оспаривал ни один философ, за исключением последователей Эпикура (300 г. до н. э.). Эта школа едва ли заслуживает упоминания в истории науки, так как ее основатель не проявлял никакого интереса к явлениям природы и фактически предоставлял всем совершенно свободно делать собственные выводы об их причинах. На вопрос, какого размера Солнца, он ответил: «Такого, каким видится»; а плоская Земля для него была осадком от падения атомов, которое, по его мнению, происходит по вертикали противоположно движению кругового вихря, о котором говорил Демокрит. Римский истолкователь учения Эпикура Лукреций Кар (живший в первой половине I в. до н. э.) необычайно отстает от своего времени, когда с презрением говорит об идее антиподов и оставляет открытым вопрос, продолжают ли Солнце и Луна свой путь под землей или ежедневно обновляются на востоке. С другой стороны, он предстает в выгодном свете, когда утверждает, что мир бесконечен и поэтому нельзя сказать, что Земля находится в его центре («О природе вещей», I, 1070). Если уж знаменитый философ считал Землю плоской, не приходится удивляться тому, что такой доверчивый писатель, как Ктесий, в начале IV века сообщал, что с некоторых гор в Индии Солнце кажется в десять раз больше, чем в Греции, или тому, что Посидоний снисходительно опровергал убеждение, распространенное среди жителей атлантического побережья, что Солнце садится в океан с шипением, или заявлению Артемидора Эфесского, что в Гадесе (то есть Кадисе, где он побывал самолично) Солнце, заходя, кажется в сто раз крупнее своего обычного размера (Страбон, III, с. 138). Не странно также и то, что поэт Лукан позволяет Атлантическому океану у западного побережья Ливии нагреваться от спускающегося в него Солнца, в то время как твердый небосвод удерживает облака, несомые восточными ветрами над Испанией. Даже Вергилий, описывая ход Солнца по зодиаку, не уверен, то ли в противоположном полушарии молчалива глубокая ночь и под ее покровом темнота не редеет густая, или же там Аврора встает и день постепенно приводит, а Веспер там зажигает вечерние светочи («Георгики», I, 247—251). Но хотя подобных народных суеверий и поэтических фантазий вряд ли достаточно для доказательства того, что доводы философов и естествоиспытателей еще не проникли в умы авторов ненаучной направленности и не стали достоянием народов в целом, у нас есть и другие данные, говорящие о том же. Мы уже видели, что Аристотель достаточно полно доказал шарообразную форму Земли; однако последующие авторы не считали излишним приводить как можно больше доказательств, хотя и пренебрегали одним весомым аргументом Аристотеля, а именно о неизменно округлой форме земной тени, падающей на Луну. Так, Посидоний (Клеомед, XIII, 8) показывает, что различные формы, предлагавшиеся ранними мыслителями, например плоская, подобная тарелке, кубическая или пирамидальная, несостоятельны по причине изменения видимого над горизонтом звездного неба по мере продвижения на север или юг, притом что персы видят восход Солнца на четыре часа раньше, чем иберийцы. Аргумент Аристотеля о том, что равноудаленность поверхности океана от центра Земли может существовать лишь при ее шарообразной форме, тоже регулярно появляется в ассортименте доводов любого писателя (Плиний, II, 165; Теон, с. 146).

Что касается размера шарообразной Земли, то Аристотель[146], одним из первых попытавшийся оценить его, указывает длину окружности в 400 000 стадиев, но не уточняет, на основании какого источника. У нас нет никаких сведений о том, что вавилоняне или египтяне когда-либо пытались определить размер Земли, и, значит, грубо приблизительные данные Аристотеля получены из какого-то греческого источника, не исключено, что из наблюдений Евдокса за разной высотой звезд, сделанных во время его пребывания в обеих странах. Следующую оценку приводит Архимед («Исчисление песчинок», I, 8), а именно 300 000 стадиев, тоже не ссылаясь на какой-либо авторитет, но, вероятно, он повторял данные единственного географа того времени – Дикеарха из Мессены, умершего около 285 г. до н. э., Страбон упоминает оцененные им расстояния в Средиземноморье. Труды Дикеарха утеряны, за исключением нескольких фрагментов, однако мы знаем, что он учил шарообразной форме Земли и заявлял, что высота Пелиона – 1250 шагов – несущественна по сравнению с размером Земли (Плиний, II, 162). Посидоний, вероятно, ссылается именно на эту оценку (Клеомед, I, 8), когда (доказывая, что Земля не плоская) говорит, что голова созвездия Дракона проходит через зенит во фракийской Лисимахии, в то время как в верхнеегипетской Сиене через зенит проходит Рак. Так как склонение этих звезд отличается на 24°, а расстояние между этими городами равно 20 000 стадиев, то, по его словам, диаметр мира равен всего лишь 100 000 стадиев, а окружность – всего 300 000 стадиев, из чего следует, что Земля не может быть плоской, так как это всего лишь точка в сравнении с небесной сферой, которая, по его расчетам, сама имеет весьма ограниченный размер. Очевидно, что размер Земли, если она шарообразная, должен в точности соответствовать этим расчетам. Лисимахия была основана в 309 году до н. э. Лисимахом, впоследствии царем Фракии; поэтому размер должен был вычисляться позже 309 года, но при этом раньше времени жизни Архимеда (который умер в 212 г.), так как у автора окружность равна трем диаметрам. Поэтому представляется весьма вероятным, что именно Дикеарху принадлежит эта оценка размера Земли, однако лишь весьма приблизительная, потому что Лисимахия находилась на широте около 40°33′, тогда как склонение у Дракона, самой яркой и самой южной звезды в голове Дракона, в 300 году до н. э. было равно +53°11′.

Следующую и самую знаменитую попытку определить размер Земли предпринял Эратосфен из Александрии (276– 194 до н. э.), библиотекарь великого Александрийского мусейона. Он был родом из Кирены и учился в Александрии и Афинах, так что он уже прославился как ученый к тому времени, когда его (около 235 года) призвали в Александрию, где он и провел остаток жизни. Он был человеком необычайно разнообразных талантов, но главным образом известен нам как географ, хотя и только по упоминаниям (часто враждебным) в сочинениях Страбона и других авторов. Видимо, в дополнение к своему великому труду по географии он написал особую книгу о вычислении размера Земли, впоследствии утраченную. Он утверждал, что в Сиене гномон не отбрасывает тень в день летнего солнцестояния, в то время как меридиональное зенитное расстояние Солнца в Александрии составляет 1/₁₅₀, окружности небес, каковая дуга, таким образом, представляет разницу широты, в то время как линейное расстояние между этими местами – он исходил из того, что они находятся на одном меридиане, – составляет 5000 стадиев[147]. Следовательно, окружность Земли равна 250 000 стадиев, хотя позднее или сам Эратосфен, или кто-то из его преемников заменили это число на 252 000 стадиев[148], очевидно, для того, чтобы получить круглое число – 700 стадиев – для величины градуса. Это значение принимали Страбон и Плиний[149].

Итак, возникает вопрос: какова была длина стадия, принятая Эратосфеном? Ответ на этот вопрос дает Плиний, говоря, что у Эратосфена схен был равен 40 стадиям. Египетский σχοῖνος (схен) равнялся 12 000 королевским локтям по 0,525 метра[150], то есть стадий был равен 300 таких локтей или 157,5 метра = 516,73 фута; значит, умноженное на 252 000, это дает нам 39 690 километров, или 24 662 мили, что соответствует диаметру 12 662 километра, всего на 80 километров меньше истинного полярного диаметра Земли. В значительной степени столь близкое соответствие, разумеется, обязано череде случайностей, хотя, с другой стороны, надо помнить, что мы лишь очень приблизительно представляем себе действия Эратосфена, и нам совершенно неизвестно, какие меры он принимал, чтобы исключить ошибки, особенно в наблюдении за зенитным расстоянием Солнца в Александрии. Клеомед добавляет, что наблюдения за тенью гномона в день зимнего солнцестояния в Сиене и Александрии дали тот же результат – 1/₁₅₀, но не приводит никаких подробностей. Широта Сиены 24°5′[151], Александрийского мусейона – около 31°11,7′ (Птолемей предполагает 30°58′), разница составляет 7°6,7′, что довольно близко к 7°12′ Эратосфена. Но тропик Рака не проходил через Сиену во времена Эратосфена, так как наклон эклиптики около 225 года составлял 23°43′20″, в то время как Эратосфен нашел его равным 23°51′20″. До его времени он считался равным 24°[152], так что Эратосфен подошел ближе к истине.

Стадий, который использовал Эратосфен, был короче олимпийского, равного 185 метров (400 локтей по 0,462 метра), птолемеевского, или королевского, египетского стадия, равного 210 метров (400 локтей по 0,525 метра). Это была путевая мера длины для выражения расстояний, которая измерялась шагами, и всегда было известно, что она меньше олимпийского стадия. Согласно Марциану Капелле (VI, 598)[153], Эратосфен выяснил расстояние между Сиеной и Мероэ per mensores regios Ptolemaei, то есть с помощью профессиональных шагомеров, или бематистов – βηματισταί (itinerum mensores), и потому естественно, что он использовал путевую меру длины, которую применяли и они. Ее же, по-видимому, использовал и Посидоний в следующей попытке определить размер Земли, которую также записал для нас Клеомед (I, 10). Посидоний, уроженец сирийской Апамеи, родился около 135 года до н. э.; он провел много лет в многочисленных путешествиях (вплоть до Испании), после чего поселился на Родосе и прославился как учитель стоической философии. Он был автором около двадцати работ, из которых до нас дошли только фрагменты. Он умер в возрасте 84 лет примерно в 50 году до н. э. Согласно Посидонию, яркая звезда Канопус на Родосе в момент кульминации находится прямо на горизонте[154], тогда как ее меридиональная высота в Александрии составляла «четверть знака, то есть одну сорок восьмую часть зодиака». Таким образом, разность широты составляет 7°30′, и при расстоянии 5000 стадиев[155] окружность Земли выходит равной 240 000 стадиев. Этот результат вызывает гораздо меньше доверия, чем результат Эратосфена. Конечно, невозможно увидеть звезду, когда она ровно на горизонте, но Темин («Элементы астрономии», III, с. 42) говорит нам, что на Родосе Канопус трудно увидеть или он виден только с возвышенностей, а Гиппарх просто говорит, что он виден с Родоса (комментарий к «Явлениям» Евдокса и Арата, XI, с. 114). В действительности истинная меридиональная высота Канопуса на Родосе в то время составляла около градуса, или, с учетом рефракции, 1°16′, чего достаточно, чтобы объяснить погрешность в 2°15′ в разности широты, которая равна всего 5°15′[156]. Возможно, именно известная трудность четкого наблюдения края тени внушила Посидонию мысль, что желательно было бы проверить результат Эратосфена другим методом, не используя Солнца; но он вряд ли добивался того, чтобы его результат считали более предпочтительным. По всей видимости, он не был опытным наблюдателем, и на Родосе у него не было надлежащих инструментов, поэтому он счел удобным использовать звезду, высота которой близка к нулю. Возможно, он лишь использовал все это в качестве наглядной иллюстрации для урока и не претендовал на какую-либо ее научную ценность.

В своей «Географии» Птолемей указывает длину градуса – 500 стадиев и окружности – 180 000 стадиев. Так как это относится к значению Посидония точно так же, как путевой стадий к египетскому, очевидно, что Птолемей использовал официальный египетский стадий, равный 210 метрам, который практически равен 1/₇ римской мили (всего лишь примерно на метр меньше) и, значит, был удобной единицей измерения для подданного Римской империи и жителя Египта. Он просто взял значение Посидония и перевел его в другую единицу измерения[157].

Таким образом, греческие астрономы имели довольно верное представление о размерах Земли. Теперь мы посмотрим, что они думали насчет расстояний между небесными светилами.

Первым философом, который стал рассуждать об этих расстояниях, был Анаксимандр. Он полагал, что расстояние до Солнца в 27, а до Луны – в 19 раз больше радиуса Земли, или, возможно, расстояние до Солнца в 27 раз больше расстояния до Луны[158]. Следующий мыслитель, кому приписывают размышления такого рода, – это Пифагор, и, как считается, его идеи по этому вопросу связаны с теорией «гармонии сфер». Единственное, что у нас есть на этот счет, мы знаем от авторов гораздо более позднего времени, но большинство философов после V века более-менее разделяли красивую фантазию о том, что всей Вселенной правит гармония, которая продолжала пленять человеческий разум до конца Средневековья:

Взгляни, как небосводВесь выложен кружками золотыми;И самый малый, если посмотреть,Поет в своем движенье, точно ангел,И вторит юнооким херувимам.Гармония подобная живетВ бессмертных душах; но пока онаЗемною, грязной оболочкой прахаПрикрыта грубо, мы ее не слышим[159].

Мы уже видели, что это была главная идея в платоновском учении о душе мира и что она привела его к заключению, что радиусы планетных орбит пропорциональны числам 1, 2, 3, 4, 8, 9, 27, хотя последнее из этих чисел не соответствует ни одной ноте в греческой музыке. Музыкальные звукоряды, приписываемые Пифагору разными авторами, не совсем совпадают. По Плинию («Естественная история», XXI, 84), интервалы между планетами таковы:

Земля – Луна: тон.

Луна – Меркурий: полутон (dimidium ejus spati).

Меркурий – Венера: полутон (fere tantundem).

Венера – Солнце: малая терция (sescuplum).

Солнце – Марс: тон.

Марс – Юпитер: полутон (dimidium).

Юпитер – Сатурн: полутон (dimidium).

Сатурн – неподвижные звезды: малая терция (sescuplum).

Звукоряд соответствует нотам до, ре, ми-бемоль, ми, соль, ля, си-бемоль, си, ре. Плиний допускает прискорбную оплошность, прибавляя, что «всего получается семь тонов, что образует «октаву», именуемую у греков «гармонией», в то время как он состоит из двух частей, каждая из которых образует квинту. Но так как Земля покоится в неподвижности, она не может издавать звуки, и, если вывести ее из рассуждения, интервалы от Луны до неподвижных звезд действительно образуют октаву дорийского лада. У Цензорина последний интервал – полутон (limma), но в остальном он полностью согласен с Плинием[160]. Тогда неподвижные звезды соответствуют не ре, а до и весь ряд образует октаву (диапазон), но она не совпадает с музыкальной системой Пифагора, в которой интервал от средней до самой высокой ноты составляет всего лишь квинту. Цензорин также забывает, что вначале он заявил, что только семь планет издают музыку. Тот же самый звукоряд указывает и Теон (с. 187), ссылаясь на поэта Александра[161], и очень похожую – Ахилл, то есть до, ре, ми, фа, соль, ля, си-бемоль, си, до, с интервалами 1, 1, ½, 1, 1, ½, ½, ½ и Солнцем, идущим после Луны. Однако очень важно отметить то обстоятельство, что все эти звукоряды встречаются только у очень поздних авторов. Из ссылок у Платона и Аристотеля мы знаем, что общая идея гармонии сфер уходит еще к началу IV века до н. э. Конечно, она могла возникнуть и раньше, хотя в таком случае Филолай должен был ее проигнорировать, так как она несовместима с его системой из десяти планет. Следующая ссылка содержится в так называемом Папирусе Евдокса, где утверждается, что Солнце гораздо больше Луны (и вследствие этого, поскольку их угловые диаметры равны, Солнце находится гораздо дальше, чем Луна), так как диапента (квинта) больше диатессарона (кварты), иначе говоря, расстояние до Солнца так же относится к расстоянию до Луны, как квинта к тону или как 9 к 1[162]. Это та же пропорция, которую приводят Плиний и другие поздние авторы, но в остальном у них совершенно иная точка зрения на вопрос, потому что расстояния у них пропорциональны интервалам, а не представляющим их числам, то есть расстояние до Солнца становится в З½ раза больше расстояния до Луны, а не в 9 раз, как у Евдокса. Также вводится более поздний порядок расположения планет[163], и вся система превращается в кучу произвольных допущений, так что даже идея о том, что неподвижные звезды издают самую высокую ноту (νήτη), а Луна – самую низкую (ὑπάτη), перевернута наоборот у неопифаторейца Никомаха. Его мысль, очевидно, состоит в том, что Луна, как ближайшее к Земле тело, должна соответствовать самой короткой, а Сатурн – самой длинной струне из семи струн лиры. Другие теоретики в соответствии с пятью тетрахордами так называемой совершенной системы предполагали в небесах пять равных интервалов, один от Луны до Солнца (с Меркурием и Венерой), второй оттуда до Марса, третий от Марса до Юпитера, четвертый от Юпитера до Сатурна, пятый от Сатурна до сферы неподвижных звезд. И в то время как одни вслепую нащупывали гармонию Вселенной в расстояниях между планетами, другие искали ее в сухости, тепле, влажности или твердости звезд; или вместе с Птолемеем сравнивали угловые расстояния планет в небе с музыкальными интервалами, так чтобы октава соответствовала 180° (противостояние), а квинта – 120° (тритон), кварта – 90° (квадратура), секунда – 60° (aspectus sextilis). На самом же деле едва ли нужно относиться серьезно к планетным интервалам, определяемым гармонией сфер; вся эта теория очень похожа на астрологию, хотя и гораздо более возвышенна по своему замыслу и заслуживает уважительного упоминания в истории человеческого прогресса.

Плиний и Цензорин начинают рассуждения об этих звукорядах с того, что Пифагор полагал, будто расстояние до Луны составляет 126 000 стадиев, и Плиний прибавляет, что расстояние от Луны до Солнца вдвое больше, а расстояние от Солнца до неподвижных звезд – втрое, «какого мнения был и наш соотечественник Галл Сульпиций». Эти сведения, которые в деталях не согласуются с его музыкальным звукорядом, Плиний, очевидно, взял из другого источника: или из книги Гая Сульпиция Галла о затмениях, или из энциклопедии Теренция Варрона, обе эти работы он упоминает среди своих источников во второй книге своей естественной истории. Расстояние до Луны 126 000 стадиев составляет ровно половину значения, которое указывает Эратосфен для окружности Земли, и это явный знак того, что Пифагор не мог иметь к этой оценке никакого отношения. Хотя удивительно малое расстояние до Луны (всего в 1½ раза больше диаметра Земли) выглядит архаически, скорее всего, это всего лишь продукт невежества какого-то более позднего автора, который не знал об исследованиях ученых или не придавал им важности, если только какая-то ошибка не вкралась в цифры в копии одной из книг, которыми пользовался Плиний. Столь же сумасбродные оценки приводит и Марциан Капелла (VIII, 856—861). Отношение расстояний попросту должно быть таким же, как отношение периодов, то есть расстояние до Луны равно 1/₁₂ расстояния до Солнца, а Марс, Юпитер и Сатурн соответственно в 2, 12 и 28 раз дальше Солнца. Автор, по-видимому, взял свои данные у Варрона, и его восьмая книга, таким образом, всего лишь отражает состояние знаний в Риме в I веке до н. э. Расстояние до Луны, по его мнению, равно 100 земным радиусам, что якобы следует из видимого диаметра Луны 36′, найденного исходя из того времени, которое требуется Луне, чтобы пересечь горизонт, и диаметра лунной тени во время полного солнечного затмения, который, по его словам, равен 1/₁₈ окружности Земли, как показали наблюдения от Борисфена до Мероэ. Очевидно, что он переписывал данные из источников, которые не совсем понимал, и его информация о размерах Земли столь же ошибочна, так как он указывает окружность, равную 406 010 стадиев, ссылаясь на авторитет Эратосфена и Архимеда.

Вернемся же теперь к не вызывающим сомнения результатам серьезного труда по этому вопросу, который затрагивает только Солнце и Луну. От Аристотеля («Метеорологика», I, 8, с. 345 b) мы узнаем, что уже в его дни проблема размера и удаленности Солнца и Луны уже начала привлекать внимание. «Суда» (в главе «Философы») приписывает его современнику Филиппу Опунтскому авторство книг о расстоянии до Солнца и Луны, о размерах Солнца, Луны и Земли, о лунных затмениях и планетах. Евдокс, как мы уже видели, считал, что диаметр Солнца в 9 раз больше диаметра Луны и, следовательно, расстояние до Солнца в 9 раз больше расстояния до Луны, так как видимый размер обоих светил кажется одинаковым. Архимед, упоминая это, прибавляет, что его отец[164] Фидий вычислил это отношение как 12:1. Сам Архимед исходил из отношения 30:1. Откуда взялись эти цифры, нам уже никак не узнать, однако есть вероятность, что методы, которыми пользовался Аристарх в следующем веке, на самом деле выработаны Евдоксом. Мы уже говорили, что Аристарх попытался определить относительные расстояния до Солнца и Луны и нашел, что первое примерно в 18—20 раз больше второго. В книге «О размерах и расстояниях Солнца и Луны» он также указывает, каким методом определил расстояние до Солнца, который, по Птолемею, применял и Гиппарх и которым астрономы пользовались еще шестнадцать веков. Он основан на наблюдениях за шириной земной тени на среднем расстоянии, на котором Луна пересекает ее во время лунных затмений. На рисунке ρ составляет половину этой угловой ширины, найденной измерением времени, которое требуется Луне, чтобы пересечь тень, тогда как г — угловой радиус Солнца, а ☉ и ☾ – параллаксы Солнца и Луны. Очевидно, что

По Гиппарху, г = 16′36″55′″ и ρ в 2½, раза больше («Синтаксис», IV, 8), и, если мы вместе с Аристархом примем ☾ = 19 ☉, это дает ☉ = 2′54″.

Но Гиппарх не удовольствовался этим методом нахождения суммы параллаксов Солнца и Луны, который может служить лишь для нахождения лунного параллакса; напротив, он, видимо, знал, что солнечный параллакс он таким методом выяснить не сможет в силу ошибок наблюдения, которых невозможно избежать. Из слов Птолемея (V, 11) представляется, что Гиппарх попытался найти пределы, в которых может лежать солнечный параллакс, чтобы согласовать наблюдения и расчеты в случае солнечного затмения, когда может проявиться разница параллаксов Солнца и Луны, тогда как сумму параллаксов можно было найти с помощью лунных затмений. Естественно, этот метод не дал никаких результатов, так что Гиппарх не был даже уверен, можно ли вообще определить солнечный параллакс или можно ли принять его равным 0. Во втором случае вышеприведенные значения для г и ρ дают ☾ = 58′9″14′″, что соответствует расстоянию до Луны, равному 59,1 полудиаметра Земли, и в 3½ раза больше полудиаметра Луны. Птолемей не говорит, какой верхний предел нашел Гиппарх, но, вероятно, Клеомед имел его в виду, сказав (II, 1), что Гиппарх доказал, что Солнце в 1050 раз больше Земли. Поскольку здесь речь идет об объеме, полудиаметр Солнца оказывается в 10/₆ раза больше полудиаметра Земли, а полудиаметр Луны – в 1 : 32/₅ раза (эти данные принимал Птолемей), и расстояния до Луны и Солнца соответственно равны 605/₆ и 2103 земным радиусам. Теон приводит среднее между этими предельными значениями, утверждая, что Гиппарх полагал, что Солнце в 1880 раз больше Земли, то есть его радиус в 12⅓ раза больше, расстояние равно 2550 земным радиусам, радиус Луны равен 12/₄₁ = 0,29, а ее расстояние – 60,5 земного радиуса.

Так как расстояние до Луны в 60⅓ раза больше экваториального радиуса Земли, а ее полудиаметр равен 1:3⅔ или 0,273 полудиаметра Земли, мы видим, что Гиппарх имел очень верное представление о размере и удаленности нашей ближайшей небесной соседки[165]. Проблема нахождения расстояния до

Солнца (и, следовательно, его истинного размера) находилась вне досягаемости инструментальных возможностей астрономов до изобретения телескопа, однако это делает большую честь Гиппарху, что, приступив к проблеме с разных сторон, он понял, что ее придется оставить неразрешенной. С другой стороны, Птолемей, определив лунный параллакс путем сравнения зенитных расстояний с теми, которые вытекали из его теории, сделал явный шаг назад, когда вывел расстояние до Солнца из лунных затмений, что практически идентично результату, следующему из найденной Аристархом пропорции; и в течение полутора тысяч лет астрономы без лишних вопросов принимали его солнечный параллакс, равный 2′51″. Он использовал следующие данные («Синтаксис», Y, 15—16, с. 425—426):

1210[166]

5,5 [167]

Интересно, однако, отметить, что Гиппарх не единственный астроном своей эпохи, осознавший, что Солнце не в 20 раз, а намного, гораздо дальше Луны. Достойную упоминания попытку определить фактический размер Солнца, основанную на смелой гипотезе относительно его расстояния, предпринял Посидоний, о чем сообщают нам Клеомед (II, 1) и Плиний (II, 85). Посидоний, опираясь на Эратосфена, знал, что в Сиене, под тропиком Рака, в области диаметром 300 стадиев в момент, когда Солнце находится в созвездии Рака, в полдень не видно теней. То есть на любую точку в пределах этой области падают прямые лучи Солнца в направлении перпендикулярном поверхности Земли, и, так как любой перпендикуляр к поверхности сферы проходит через ее центр, Посидоний заключил, что конус с вершиной в центре Земли и основанием в видимом диске Солнца отсекает от поверхности

Земли круг диаметром 300 стадиев. Если допустить, что орбита Солнца в 10 000 раз больше окружности Земли, то диаметр Солнца в 10 000 раз больше диаметра площади, в которой предметы не отбрасывают тени. Если теперь мы спросим, какой радиус Земли предположил Посидоний, ответ мы найдем в следующих цифрах у Плиния, который, вероятно, взял их из своего обычного источника – Теренция Варрона. Согласно Плинию, Посидоний предположил, что расстояние от поверхности Земли до области облаков и ветров составляет 40 стадиев, оттуда (inde) начинается ясный и прозрачный воздух, полный безмятежного света, но между облачной областью и Луной находится пространство в 2 000 000 стадиев, а оттуда (inde) до Солнца – 500 000 000 стадиев, «и только благодаря такому расстоянию Солнце при своем громадном размере не сжигает Землю». Если соединить это с утверждением Клеомеда, что диаметр Солнца равен 10 000 × 300 стадиев, то простой подсчет дает радиус Земли 50 205,02 стадия. Но текст у Плиния явно подвергся искажению, так как нет никакого смысла в предположении, что расстояние от поверхности Земли до Солнца равно 502 000 040 стадиев, ведь использовались только круглые числа. Нет никаких сомнений, что второе inde следует вычеркнуть и Посидоний просто высчитал расстояние до Солнца от центра Земли, равное 500 000 000 стадиев, и радиус Земли, равный одной десятитысячной части расстояния, то есть 50 000 стадиев. Таким образом, в округленных числах окружность составит 300 000 стадиев, или ровно в 1000 раз больше области без тени. Тот факт, что Посидоний не принял величину окружности Земли 240 000 стадиев, которую вычислил сам, а использовал гораздо более старую величину 300 000 стадиев, нужно считать еще одним доказательством того, что он хотел оперировать только круглыми числами. Аналогичным образом, видимый диаметр Солнца стал 360° : 1000, хотя он и знал, что 360°: 720 намного ближе к истине. По сути дела, он следовал по пятам за Архимедом, который в своем «Исчислении песчинок» стремился мысленно образовать самую большую сферу, какую только можно себе представить, наполнить ее песчинками, пересчитать их и затем доказать, что всегда можно представить себе число еще больше. С этой целью Архимед произвольно предположил, что длина окружности Земли равна 3 000 000 стадиев, а длина окружности орбиты Солнца в 10 000 раз больше. Посидоний взял у него второе число, показав тем самым, что не верит в большой параллакс и, следовательно, малое расстояние до Солнца, хотя этого мнения придерживались все астрономы Античности, за исключением Гиппарха.

Так как гипотеза Посидония не имела под собой никаких оснований в наблюдаемых фактах, Птолемей ее не упоминает; также игнорирует он и чрезвычайно беспечное заявление Клеомеда (II, 1), что раз уж (согласно Аристарху, которого он не упоминает) тень Земли на расстоянии Луны вдвое больше лунного диаметра, то лунный диаметр должен был равен половине земного, или 40 000 стадиев. Так он получает расстояние до Луны, равное 5 000 000 стадиев (в два с лишним раза больше фактического расстояния), и исходя из того, что фактические скорости планет на их соответствующих орбитах одинаковы, расстояние до Солнца в тринадцать раз больше. Неудивительно, что Птолемей не стал тратить времени на опровержение подобных заявлений.

Ради полноты картины коротко скажем, что Макробий в V веке н. э. делает любопытное утверждение относительно размера Солнца («Сон Сципиона», I, 20). Без малейшей попытки доказать это он объявляет, что тень Земли достигает орбиты Солнца и равна шестидесяти земным диаметрам. Из этого допущения следует, исходя из того, что длина тени равна радиусу орбиты Солнца, что диаметр Солнца в два раза больше диаметра Земли[168]. Макробий просто указывает в качестве авторитета некоего «египтянина», и вся его история достаточно груба, чтобы происходить из доалександрийского источника, хотя, скорее, он просто переписал ее у какого-то невежественного энциклопедиста, который не дал себе труда вникнуть в скорый прогресс научной астрономии.

Итак, мы увидели, что крайне несовершенные идеи ранних философов в отношении протяженности известной нам части Вселенной постепенно уступили место более правильным представлениям о размере Земли и размере и удаленности Луны. В то же время астрономы александрийской школы и их современники довольно четко осознавали тот факт, что другие планеты системы находятся на значительно большем расстоянии от нас, хотя их идеи об этих расстояниях оставались далекими от реальности. Цицерон называет расстояния, отделяющие орбиты трех внешних планет друг от друга и от звездного неба, «бесконечными и огромными» и добавляет, что сами небеса являются крайним пределом мира («О дивинации», II, 43, 91). Сенека в главе о природе комет («Естественно-научные вопросы», VII, 12) указывает на то, что планеты разделены большими интервалами даже в то время, когда две из них представляются находящимися близко друг от друга, и по этой причине мнение, что кометы образуются при сближении планет, не имеет под собой никаких оснований. Что же касается неподвижных звезд, то идея, что они расположены на поверхности сферы огромного, хотя и ограниченного размера, продолжала оставаться общепризнанной практически повсеместно[169].

Система эпициклов, в последний раз усовершенствованная Клавдием Птолемеем во II веке, оказалась не в состоянии дать ключа к межпланетным расстояниям. Она смогла только вычислить для каждой планеты соотношение между радиусами деферента и эпицикла, вытекавшее из наблюдаемой длины ретроградной дуги. Но более поздние авторы не желали и дальше пребывать в невежестве в вопросе размера планетных орбит. Предполагалось, что расстояния до Луны и Солнца известны, и, так как в пространстве между ними находились орбиты Меркурия и Венеры, «некоторые люди» (τίνες), как говорит нам Прокл, предположили, что в мире нет пустого пространства и что все интервалы заполнены промежуточными сферами. Наибольшее расстояние до Луны составляет 641/₆, и это также наименьшее расстояние до Меркурия, в то время как наибольшее расстояние до Меркурия, вычисленное по отношению Птолемея, составляет 177 33/₆₀ и равно наименьшему расстоянию до Венеры, наибольшее расстояние до которой, вычисленное аналогичным образом, составляет 1150, что почти равно 1160, перигейному расстоянию Солнца («Обзор астрономических гипотез»). Спустя столетие мы видим, что Симпликий утверждает тот же принцип (не приводя никаких цифр) и невозмутимо приводит в качестве своего авторитета «Синтаксис» Птолемея, в котором об этом нет ни слова («О небе»). Однако на протяжении всего Средневековья эта идея была общепринятой, и ниже мы увидим, что вплоть до времен Коперника размеры всех планетных орбит, рассчитанные на основе этого принципа, считались хорошо известными.

В то время как знания о размерах Вселенной постепенно совершенствовались, мыслителям оказалось куда труднее прийти к согласию относительно физического устройства небесных тел, хотя все признавали их огненную природу. Стоики, в частности, полагали, что они состоят из чрезвычайно чистого огня или эфира, который пронизывает все верхние области пространства. Естественно, своеобразная наружность «лика Луны» указывала на то, что она имеет совершенно иной состав, и уже Анаксагор и Демокрит признавали, что это масса твердого вещества с горами и равнинами, а Платон полагал, что она в основном состоит из материи, подобной земной. Все, что самые просвещенные умы Античности смогли выяснить в вопросе состава Луны, содержится в замечательнейшем диалоге Плутарха «О лике, видимом на диске Луны». В этой книге опровергается мнение стоиков о том, что Луна представляет собой смесь воздуха и огня, так как Луна не была бы невидима во время новолуния, если бы не заимствовала весь свой свет от Солнца; это также доказывает, что она состоит не из вещества вроде стекла или кристалла, поскольку тогда невозможны были бы солнечные затмения. То, как солнечный свет отражается от Луны, и отсутствие яркого отраженного образа Солнца и Земли доказывает, что вещество Луны не гладкое и блестящее, а подобно веществу нашей Земли. Далее следует правильное объяснение того, что Луна остается едва видимой во время лунных затмений. Весьма любопытно, что Плутарх с целью опровергнуть идею о том, что Луна не может быть такой же, как Земля, поскольку не находится ниже всего, смело утверждает, что нахождение Земли в центре Вселенной не доказано, так как пространство бесконечно и потому не имеет центра; к тому же, если все землеобразное и тяжелое скапливается в одном месте, следует ожидать, что и все огненные светила должны соединяться вместе в единое тело. И все-таки Солнце отстоит от верхней сферы на бесчисленные миллионы стадиев, тогда как другие планеты не просто ниже неподвижных звезд, но несутся по орбитам на громадных расстояниях друг от друга; а Луна настолько ниже звезд, что расстояние от нее до них невозможно вычислить, притом что она находится очень близко к Земле, на которую чрезвычайно похожа по устройству.

В то время как Плутарх совершенно очевидно осознавал истинную природу Луны, Сенека в седьмой книге своих «Естественно-научных вопросов» столь же разумно рассуждает о другом виде небесных тел – кометах. Он указывает (VIII, 30), насколько мнение стоика Панеция о том, что кометы – не полноправные светила, а лишь их ложные призраки, противоречит наблюдаемым фактам. Сенека говорит, что они не могут быть просто атмосферными явлениями, так как не зависят от ветра или гроз, но их движение идеально упорядочено. Он отбрасывает довод против их принадлежности к небесным светилам, заключающийся в том, что они не ограничиваются зодиаком, а блуждают по всему небу, и (вместе с Артемидором Парийским) говорит, что у нас нет никаких оснований полагать, будто существуют лишь те немногие планеты, которые мы знаем (и которые движутся по зодиаку), ведь могут быть и другие, обычно невидимые, потому что орбиты их расположены так, что они становятся видны лишь в какой-либо крайней их точке (VII, 13). Аналогичного мнения придерживался и Аполлоний из Минда[170], считая их отдельным видом небесных светил, которые обычно проходят через верхние области пространства и являются нам только в нижней части своих орбит (VII, 17).

Глава 9

Система Птолемея

Греческая астрономия нашла своего последнего значительного исследователя и учителя в лице Клавдия Птолемея Александрийского, жившего во II веке и. э. Мы почти ничего не знаем о его жизни, ни когда он родился, ни когда умер; время его жизни мы можем установить лишь по тому, что самое раннее наблюдение, о котором он говорит, что сделал его сам, приходится на 11 год Адриана (127 г. н. э.), а его последнее наблюдение – на 150 год н. э. В качестве эпохи своего звездного каталога он принимает 137 год н. э. (первый год Антонина). Как уже говорилось, его основным трудом является «Синтаксис», широко известный под названием «Альмагест», но сводка числовых данных из «Синтаксиса» (с некоторыми расхождениями) также приведена в его небольшой книге «Гипотезы планет» (к которой Прокл составил комментарий) и в надписи, посвященной «Богу Спасителю» (Птолемею Сотеру) и датируемой 10 годом Антонина.

Складывается впечатление, что за 260 лет между Гиппархом и Птолемеем астрономия не добилась никакого прогресса, если исключить труды Посидония. Единственные наблюдения, сделанные, как устанавливает Птолемей, за этот долгий промежуток времени, – это покрытие Плеяд в 92 году до н. э., наблюдавшееся Агриппой в Вифинии, и два покрытия – Спики и р Скорпиона, наблюдавшиеся Менелаем в Риме в 98 году до н. э, но, конечно, это не доказывает, что он не использовал других или, по крайней мере, что никто не вел других наблюдений в течение всего этого периода. Возможно, Птолемей больше полагался на наблюдения Менелая за неподвижными звездами, чем он сам признает[171]. Однако в теоретической астрономии после Гиппарха не происходило абсолютно ничего, пока Птолемей не приступил к завершению своего труда и не оставил потомкам первый полный трактат, охватывающий весь спектр астрономической науки.

В начале своей первой книги Птолемей коротко резюмирует основополагающие принципы астрономии. Небеса представляют собой сферу, вращающуюся вокруг неподвижной оси, что доказывается круговым движением приполярных звезд и тем фактом, что другие звезды всегда восходят и заходят в одних и тех же точках на горизонте. Земля является шаром, расположенным в самом центре небес; если бы это было не так, то одна сторона неба казалась бы ближе к нам, чем другая, и звезды там были бы крупнее; если бы Земля находилась на небесной оси, но ближе к одному полюсу, то горизонт делил бы надвое не экватор, а один из параллельных кругов; если бы она находилась вне оси, то горизонт бы делил эклиптику на неравные части. Земля – не более чем точка в сравнении с небесами, потому что, куда бы на Земле ни отправился наблюдатель, звезды везде представляются глазу одной и той же величины и на одном и том же расстоянии друг от друга. Земля не совершает никакого поступательного движения, во-первых, потому, что должна быть некая фиксированная точка, относительно которой можно определять движения других тел, а во-вторых, потому, что тяжелые тела опускаются к центру космоса, который является центром Земли. А если бы она совершала движение, оно было бы пропорционально большой массе Земли, и потому животные и вещи оказались бы подброшены в воздух. Это также опровергает предположение, высказанное некоторыми, что Земля, будучи неподвижной в пространстве, вращается вокруг своей оси, хотя, как Птолемей признает, весьма упростило бы дело. Таким образом, в своих общих концепциях Птолемей никоим образом не отличался от своих предшественников.

Что касается движения Солнца, то Птолемей удовольствовался теорией Гиппарха. Здесь он допустил огромный промах, поскольку в течение почти трехсот лет прецессия и смещение линии апсид (о чем он не знал) увеличили ошибку в 35′, сделанную Гиппархом, примерно до 5½°. Тропический год у Гиппарха оказался слишком долгим, следовательно, среднее движение – слишком малым, и ошибка за 300 лет (с 147 г. до н. э.) дошла до 76½′, к которым еще можно прибавить максимальную погрешность 22′ в уравнении центра из-за ошибки в значении эксцентриситета, из которого исходил Гиппарх.

Таким образом, ошибка в положении Солнца в таблицах Птолемея может составить около 100′. Поистине очень странно, что Птолемей никак не попытался улучшить точность солнечной теории; возможно, она недостаточно его интересовала по причине отсутствия каких-либо неравномерностей движения, кроме одного; но, разумеется, сложность измерения абсолютной долготы Солнца с любой степенью точности не могла не стать непреодолимым препятствием на пути к вычислению более точных числовых значений солнечной теории.

Но если мы обратимся к теории Луны, окажется, что Птолемей самым существенным образом усовершенствовал работу своего предшественника. Гиппарх лишь использовал эпицикл, движущийся на концентрическом с Землей деференте. Птолемей обнаружил, что нерешенные ошибки этой теории, уже смутно замеченные Гиппархом, достигают максимума в момент квадратуры и совершенно исчезают в сизигии; однако еще одна трудность заключалась в том, что ошибка не повторяется в каждой квадратуре, порой исчезая вовсе, а порой достигая целых 2°39′ – своего максимального значения. В конце концов выяснилось, что, когда Луна оказывалась в квадратуре и в то же время в перигее или апогее эпицикла, так что уравнение центра было равно нулю, местоположение Луны прекрасно согласовывалось с теорией Гиппарха, но при этом ошибка оказывалась наибольшей всякий раз, когда уравнение центра достигало максимума в момент квадратуры. Таким образом, действие второго неравенства всегда увеличивало абсолютное значение первого, особенно в квадратурах. Из этого следовал очевидный вывод, что радиус эпицикла имеет переменную длину, большую в квадратуре, чем в сизигии. Поскольку нельзя было предположить, что изменяется длина радиуса, изменяться должно было расстояние от поверхности Земли, чтобы она могла появляться под разными углами в разное время; другими словами, центр эпицикла должен был двигаться по эксцентру, но так, чтобы угловая скорость была равномерной, и не относительно центра круга, а относительно Земли.