Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Критическое мышление давало удивительные результаты. Применение метода доказательств к реальному миру природы позволило существенно продвинуться и в объяснении явлений природы, и в построении картин мира, и в совершенствовании производства, и в улучшении орудий труда. Понятие доказательства сразу отметало мифологические космологии прошлого. Любое утверждение — например, о плоской земле на рогах быка или на спине черепахи, следовало теперь доказать. Бездоказательные же утверждения выглядели все ­менее убедительно — разумеется, в глазах тех, кто освоил критическое мышление.

Великий философ Аристотель (384–322 годы до нашей эры) жил почти 2400 лет тому назад. Тем не менее мы помним Аристотеля до сих пор, поскольку он внес огромный вклад в развитие представлений человека о том, как устроен мир и что такое сам человек. В наше время нет человека, который был бы специалистом во всех науках. Современные науки настолько обширны, объемы информации настолько велики, что всё не может уместиться в одном мозгу. Но 2400 лет назад люди знали гораздо меньше. И Аристотель был, пожалуй, одним из немногих, кто удерживал в своем сознании если не все, то многое из того, что знали люди в то время. Он анализировал, критически осмысливал и выстраивал свою картину мира, включавшую в себя и человека.

Аристотель доверял глазам. Он утверждал, что мир является именно таким, каким мы его видим. Это простое и понятное предположение многими воспринималось позитивно. Его взгляды на устройство Вселенной не были умозрительными — они строились на доказательствах, а доказательства основывались на фактах и наблюдениях.

Так, например, Аристотель объяснил фазы Луны. Он обратил внимание на то, что Луна внешне напоминает шар, на который падает свет Солнца. Если свет падает сбоку (для наблюдателя на Земле) — мы видим только половину лунного шара, а вторая не видна, поскольку остается в тени. Если Луна повернута к нам освещенным полушарием, мы видим в небе круглый диск (фаза полнолуния). Если Луна повернута к Земле темной, неосвещенной стороной, она вообще не видна на небе (новолуние). Если про­следить, как меняются вид Луны на небе и ее положение на фоне звезд ото дня ко дню (точнее, от ночи к ночи), становится ясно, что Луна движется вокруг ­Земли. ­Значит, так оно и есть, утверждал Аристотель.

Схема фаз Луны. Вид Луны при наблюдении в Северном полушарии Земли.

Это было правильное объяснение. В данном случае простые наблюдения помогли разобраться с важным природным феноменом.

Аристотель утверждал, что Земля имеет форму шара. Но это впервые было не умозрительное заключение, как у Пифагора (напомним, пифагорейцы считали Землю шарообразной просто потому, что шар — идеальная форма тела). У Аристотеля были доказательства!

Во-первых, был опыт наблюдений за кораблем, уходящим в море. Чем дальше уходил корабль, тем меньше он казался. Но нужно было заметить еще одну важную деталь: сначала исчезала нижняя часть ко­рабля, потом средняя, и уже затем скрывался за горизонтом парус. Так может быть только в том случае, если поверхность Земли обладает кривизной. Но если даже поверхность моря выпуклая, значит, и ­поверхность всей Земли не плоская! Можно предположить, что выпуклость сохраняется и за горизонтом, а при постоянной выпуклости поверхности Земля должна оказаться шаром.

Первое доказательство Аристотеля. Корабль, уходящий за горизонт.

Во-вторых, можно сделать вывод о шарообразности Земли по результатам наблюдений лунных затмений. Еще древние египтяне заметили, что иногда происходит странное явление — на диск полной Луны наползает тень, и Луна меркнет. Аристотель заметил, что лунные затмения бывают только во время полнолуний. Это значит, что Луна в момент затмения обязательно обращена к Земле полностью освещенным полуша­рием. Значит, Солнце находится позади Земли, у нас за спиной, если мы смотрим в это время на Луну. В этом можно было убедиться из наблюдений: например, если Луна во время затмения находилась на востоке, то Солнце к тому моменту уходило за горизонт на западе. Другими словами, Земля во время лунного затмения располагалась как раз между Луной и Солнцем.

Но это значит, говорил Аристотель, что тень, которую мы видим во время затме­ния на Луне, — это тень Земли. И мы видим, что край этой тени имеет форму ­круга. Какие тела отбрасывают круг­лую тень? Безусловно, круглые тела. Значит, Земля круглая!

Второе доказательство Аристотеля. Тень на Луне во время лунного затмения.

В-третьих, Аристотель обратил внимание на то, что давно было известно путешественникам и мореплавателям. Если, не сбиваясь с пути, следовать в направлении путеводной звезды, всё звездное небо вместе со всеми созвездиями постепенно смещается — звезда становится выше. Говоря современным языком, если, находясь в Северном полушарии, двигаться на север, Полярная звезда поднимается все выше и выше. Впервые достигнув Северного полюса, люди убедились, что Полярная звезда оказалась точно над головой, в зените. Если же двигаться в противоположном направлении, к экватору, Полярная звезда опускается все ниже, приближаясь к горизонту.

Это может быть только в том случае, если поверхность Земли обладает кривизной, заключал Аристотель. Поэтому для каждой точки шарообразной Земли направление на зенит — это продолжение радиуса Земли, противоположное направлению на центр Земли. Потому-то для наблюдателей в разных точках земли различается вид звездного неба — над головой видны разные созвездия, что мы и наблюдаем…

Третье доказательство Аристотеля. Созвездия над головой и угол наблюдения Полярной звезды при движении по меридиану изменяются.

Все три доказательства были совершенно правильными. Они были основаны на наблюдениях, то есть на фактах. Повторим еще раз: это факт видимого исчезновения за горизонтом сначала нижней, а потом уже верхней части корабля, факт круглой (а не какой-то иной) тени Земли на Луне во время лунного затмения, и факт смещения звездного неба вместе с Полярной звездой по мере перемещения наблюдателя к северу или от севера (вдоль земного меридиана).

Если использовать логику (а греки прекрасно овладели логикой), можно сделать вывод: Земля, если верны указанные наблюдения, не может не быть шаром. Если бы Земля не была шаром, перечисленные факты были бы невозможны. Как не могут не быть равными треугольники, если соблюдаются правила их равенства.

Забавно, что и в наше время встречаются люди, которые допускают, что Земля — плоская. Если не проводить наблюдения, никогда не столкнешься с фактами, которые, если человек в ладах с логикой, невозможно интерпретировать иначе как то, что Земля все-таки круглая. Разумеется, сторонники плоской Земли не смотрят на небо, не следят за лунными затмениями, не измеряют высоту Полярной звезды над горизонтом, находясь на разных широтах. Они вернулись к умозрительным построениям, не требующим наблюдений, фактов и доказательств, не требующим использования критического мышления. ­Когда же сторонникам плоской Земли показывают снимки, сделанные из космоса, им остается только утверждать, что это не настоящие снимки — это фейки, фальшивки, фальсификации! А это, по мысли сторонников плоской Земли, означает, что все правительства космических держав находятся в сговоре и зачем-то подделывают снимки с изображениями земного шара. Нелепости громоздятся одна на другую.

Людей с докритическим мышлением, конечно, во времена Аристотеля было куда больше, чем сейчас. Но убедительность и простота рассуждений Аристотеля, его апелляция к здравому смыслу делали его рассуждения понятными многим.

Авторитет Аристотеля был громаден (не лишним будет вспомнить, что он был воспитателем и учителем великого воителя, императора Александра Македонского), и даже после смерти слава великого мыслителя только увеличивалась. Книги Аристотеля ценились чрезвычайно высоко, буквально на вес золота.

Аристотель полагал, что вокруг Земли вращается Луна (это правильно) и что Луна ближе Солнца, потому что Луна может загораживать Солнце во время солнечных затмений (это тоже верно). Он также считал, что планеты находятся дальше Луны, и этому тоже были доказательства: философ сам наблюдал покрытие Луной Марса (когда Луна загородила Марс). В отличие от Анаксимандра, Аристотель полагал, что звезды находятся дальше от Земли, чем Солнце (и это тоже правильно). Все эти выводы он основывал на доказательствах, на результатах наблюдений. Эти наблюдения вслед за Аристотелем мог выполнить кто угодно и убедиться, что он прав.

Но в то же время Аристотель считал Землю центром Вселенной. Сегодня мы знаем, что это грубая ошибка. Но замечательно то, что великий философ сделал такой вывод тоже на основании наблюдений.

Он рассуждал так. Пусть правы те, кто считает, что Земля движется вокруг Солнца. Но это значит, что в разные времена года мы смотрим на звезды с разных точек — то с одной стороны, то с другой. В результате нам должно казаться, что в течение года звезды выписывают на небе кружки — в сторону, обратную направлению движения Земли. Во времена Аристотеля уже выполнялись достаточно точные астрономические наблюдения положений небесных тел и никакие годичные смещения звезд замечены не были. Это был сильный довод в пользу концепции неподвижной Земли. Это было доказательством неподвижности Земли. И отсюда следовало, что видимое суточное вращение небесного свода соответствует наблюдениям — небо вместе со всеми светилами должно вращаться вокруг Земли: один оборот за звездные сутки (23 часа 56 минут).

Забегая вперед, можно заметить, что рассуждения Аристотеля были в принципе верны. Другое дело, что 2400 лет тому назад трудно было предположить, насколько далеки от нас звезды. Они действительно описывают годичные кружки, как и говорил Аристотель. Но эти кружки настолько малы, что обнаружить мизерные годичные смещения звезд удалось с огромным трудом только в XIX веке — спустя 22 столетия после Аристотеля. На том уровне точности измерений, которые были возможны во времена Аристотеля, заметить эти смещения было нельзя. И это значит, что нужно было либо предположить, что звезды очень далеки (насколько нам известно, такие радикальные идеи не выдвигал никто), либо — что Земля действительно неподвижна, а значит, находится в центре мира.

Построения Аристотеля вошли в состав знаменитой геоцентрической картины мира[9], которую связывают с именем Птолемея. Клавдий Птолемей (100–170) жил спустя почти четыре века после Аристотеля.

Издавна было известно, что планеты движутся по небу неравномерно, меняя направление своего движения с прямого на попятное, выписывают загадочные петли в своем движении по звездному небу. Греческие астрономы, например Гиппарх (190–120 годы до нашей эры), обнаружили, что и Луна, и Солнце движутся также ­неравномерно: то чуть быстрее, то чуть медленнее. Обнаружилось, что даже продолжительность сезонов — весны, лета, осени и зимы — неодинакова (сегодня мы совсем не обращаем на это внимание). Эти факты трудно было примирить с идеей о том, что Земля находится точно в центре мира, а планеты, Солнце и Луна движутся по правильным окружностям.

Гиппарх, выполняя наблюдения и расчеты, использовал сформулированную до него теорему о движении небесного тела по эпициклу.

Тело, движущееся вокруг Земли по эпициклу, за год опишет окружность, центр которой будет отстоять от Земли на расстояние, равное радиусу самого эпицикла, при условии, что период обращения по эпициклу также имеет длительность один год. Эту окружность стали называть эксцентр.

На самом деле идея была глубоко неверна: сегодня мы знаем, что все планеты, включая Землю, движутся вокруг Солнца (а Луна — вокруг Земли), причем не по окружностям, а по вытянутым замкнутым траекториям — эллипсам. Разумеется, поэтому наблюдения реальных движений небесных тел никак не согласовывались с идеальной картиной орбит в виде окружностей.

Великолепный математик Гиппарх предложил следующее объяснение наблюдаемых фактов. Земля находится не точно в ­центре круговых орбит планет, а немного смещена. Тогда для земного наблюдателя расстояние до светил, а заодно и видимые скорости их движения на небе будут все время меняться. Исходя из наблюдений, можно было рассчитать, насколько должна быть смещена Земля относительно геометрического центра системы. И эти расчеты были выполнены.

Итак, в основе системы мира Аристотеля — Птолемея находится неподвижный земной шар. Но у Птолемея он расположен не в геометрическом центре системы, а несколько смещен. Точка, где находится центр Земли, называлась эквант. Смещение экванта от геометрического центра мира позволяло смоделировать наблюдаемые на практике движения небесных тел, как и у Гиппарха.

Гипотеза Гиппарха объясняла неравномерность движения планет расположением Земли не в центре орбит планет, представляющих собой правильные окружности.

Гиппарх объяснял неравенство астрономических времен года и неравномерность движения Солнца вокруг Земли расположением Земли не в центре круговой орбиты Солнца, которая складывается из сочетаний движений по деференту и эпициклу.

ЛСС, ЗСС — летнее и зимнее солнцестояния.

ОРД, ВРД — осеннее и весеннее равноденствия.

Но как описать петлеобразное движение планет? В системе Птолемея каждая планета равномерно движется по окружности, которая получила название эпицикл. Но в центре эпицикла находится вовсе не Земля и даже не эквант. Центр эпицикла у Птолемея двигался по другой окружности, которая называлась деферентом. А вот центр деферента ­совпадал с эквантом.

Планета в рамках такой системы двигалась по эпициклу, а центр эпицикла вращался вокруг экванта по дефе­ренту, — в результате получалось петлеобразное движение. Впрочем, не совсем такое, какое наблюдалось на реальном небе.

Гениальный геометр Птолемей продолжал усовершенствовать систему, подгоняя ее под наблюдения. А что, если планета движется не по одному эпициклу, а, например, по двум?..

…Планета движется по второму эпициклу, центр второго эпицикла — по первому, а центр первого эпицикла — по деференту. Нужно было так подобрать радиусы окружностей и скорости движения, чтобы итоговое движение планеты (одновременно по нескольким окружностям, по каждой со своей скоростью) максимально соответствовало наблюде­ниям. Если соответствие было все еще недостаточным, Птолемей вводил третий, четвертый эпициклы. С каждым шагом итоговое движение планеты все ближе походило на то, что астрономы видели в небе. Для достижения удовлетворительной точности Птолемею пришлось ввести десятки эпи­циклов!

Присмотримся к системе Птолемея.

Поблизости от центра системы находится неподвижная массивная Земля. Птолемей расположил ее симметрично экванту относительно геометрического центра системы. Вокруг экванта движется по своему деференту Луна, дальше — Меркурий по эпициклам и деференту, за ним аналогично — Венера. За деферентом Венеры ­находится деферент Солнца, которое движется по нему без эпициклов. За деферентом Солнца по своим деферентам и эпициклам движутся вокруг экванта планеты Марс, Юпитер и Сатурн. Все это пространство заключено, как в скорлупу, в твердую сферу неподвижных звезд. Радиус этой сферы в системе Птолемея, если переводить в современные единицы измерения, согласно исследованиям российского астронома Михаила Шевченко, составляет примерно сто миллионов километров. Со­гласно современным данным, это всего лишь две трети истинного расстояния от Земли до Солнца. И в этом пространстве должны были уместиться все известные светила — от Луны и Солнца до Сатурна! Во времена Птолемея вся Вселенная от Земли вблизи центра до твердой сферы неподвижных звезд была совсем небольшой…

Что находилось за пределами сферы неподвижных звезд — об этом Птолемей умалчивал. Подразумевалось, что там находится пространство для богов.

Читатель может задать вопрос: зачем столько времени уделять неправильной системе, если давно известно, что она неверна? Надо скорее переходить к правильной!

Автор полагает, что это поучительная история и время мы тратим не зря.

Клавдий Птолемей был умнейшим человеком, блестящим математиком. Он разрабатывал свою систему не потому, что ему хотелось выдумать что-нибудь сложное. Факты, результаты наблюдений того времени, вынуждали его сделать вывод, что Земля неподвижна, а все остальное (деференты и эпициклы) являлось следствием этого утверждения. При этом Птолемей допускал, что в принципе Земля может двигаться вокруг Солнца и вращаться вокруг своей оси. Но факты, известные ему, говорили об обратном.

Что же это за факты?

Земля была, очевидно, огромной и тяжелой. Звезды казались огненными и (наверное), как огонь, легкими. Это был довод (правда, косвенный) в пользу того, чтобы разместить Землю в центре мира.

Птолемей знал о существовании центробежной силы. Он рассуждал так: если бы Земля вращалась, центробежная сила должна была бы отбрасывать все незакреп­ленные предметы с ее поверхности. В принципе он был прав: если бы масса Земли с ее тяготением была поменьше, а скорость вращения — побольше, так и было бы. И вес всех предметов на Земле действительно немного уменьшен благодаря ее вращению, сегодня мы это знаем благодаря опытам. Но во времена Птолемея еще не существовала физика в сегодняшнем понимании, не были известны формулы для закона тяготения и центробежной силы, и решить эту задачу он не мог.

Было у Птолемея еще одно замечательное рассуждение. Подбросьте камень, говорил он. Если Земля вращается, она повернется, пока камень в воздухе, и камень упадет в другом месте! Кроме того, если Земля вращается, мы бы видели, как облака и птицы уносятся в одну сторону, противоположную направлению вращения.

Птолемей не знал об эффекте инерции. Хотя в его времена был доступен простой эксперимент. Всадник, скачущий с постоянной скоростью, может подбрасывать и ловить камень, который вовсе не уносится назад, пока находится в воздухе: он движется в горизонтальном направлении по инерции, сохраняя скорость, которую ему придала скачущая лошадь, пока он был в руке всадника. Что касается облаков, то Птолемей считал, что все пространство Вселенной заполнено воздухом. В те времена сложно было предположить, что тонкая воздушная оболочка нашей планеты (атмосфера) вращается вместе с Землей, а между небесными телами царит безвоздушное пространство.

Повтор опыта Птолемея в 1804 году подтверждает вращение Земли.

У Птолемея был еще один довод. Давайте выкопаем глубокую яму, предлагал он, и уроним камень над ее серединой. Если Земля вращается, то, пока камень падает, Земля успеет повернуться, и камень упадет не посередине ямы, а ближе к одной из ­стенок. А если яма будет очень глубокой, камень должен налететь на стенку. Но ничего подобного не происходит. Не значит ли это, что никакого вращения ­Земли нет?..

Поразительно, что Птолемей и тут был прав. Другое дело, что любую задачу надо доводить до конкретных чисел: какой глубины должна быть яма, чтобы при данной скорости вращения Земли ожидаемый эффект был заметен? Спустя почти тысячу семьсот лет, в 1804 году, такой эксперимент поставил немецкий физик, астроном и геодезист Иоганн Бенценберг (1777–1846), бросая камень в глубокую шахту. Эффект был обнаружен: камень действительно налетал на стенку шахты, что могло быть только в том случае, если Земля вращается вокруг своей оси.

Ограниченные возможности наблюдений и экспериментов не позволили Птолемею доказать, что Земля вращается вокруг своей оси. Но тогда вступали в действие жесткие законы логики. Если Земля неподвижна, то должна вращаться вся грандиозная твердая небесная сфера радиусом в сто миллионов километров, совершая один оборот за звездные сутки. Представить такую чудовищно раскрученную конструкцию было сложно, но тут было всего два варианта: вращается либо Земля, либо небесная сфера. А опыты и наблюдения не подтверждали вращения Земли, как считал Птолемей.

Система Птолемея с ее деферентами и эпициклами оказалась невероятно сложной. Но она работала! С ее помощью можно было вычислить, например, на фоне какого созвездия та или иная планета будет наблюдаться через несколько месяцев или даже лет. Приходило время, и наблюдатель мог убедиться, что расчеты оказались правильными. Система, которая была совершенно неверна по сути, при этом давала верные результаты.

Более того, эта система была научной. В ее основе лежали не выдумки, догадки и умозрительные рассуждения, а жесткие логические выводы из результатов наблюдений. Этим она отличалась от предыдущих картин мира.

Замечательно, что сама наука, которая непрерывно проверяет сама себя, ставит новые опыты и совершенствует наблюдения, со временем доказала неверность системы Птолемея. Появились и доказательства движения Земли вокруг Солнца, и доказательства вращения Земли вокруг своей оси. Но это было гораздо позже. До этого времени система Птолемея использовалась в Европе как базовая система мира на протяжении почти пятнадцати веков.

3. Вселенная с центральным Солнцем

…Отбросив темный вздор бессчетных лжедогадок, Там, среди хаоса, ты распознал порядок И, высшее познав, не скрыл от нас того, Что мы вращаемся вкруг Солнца своего!.. Андреас Грифиус, «К портрету Коперника»

Итак, из наблюдений, выполненных греками две тысячи лет назад, следовало, что в центре мира находится шарообразная неподвижная Земля. Неужели никто не думал иначе?

Были и такие. В их числе нужно назвать замечательного человека, жившего задолго до Птолемея. Его звали Аристарх (320–230 годы до нашей эры).

На берегу Средиземного моря в городе Александрии (основанном учеником Аристотеля Александром Македонским) в те времена существовал первый в истории человечества университет — Мусейон. Здесь жили ученые, поэты, философы, находившиеся на содержании государства. Здесь читались лекции, писались книги. Аристарх был преподавателем Мусейона. Как ученый он тоже занимался изучением устройства Вселенной.

Аристарх придумал способ, как определить, во сколько раз Солнце дальше Луны. То, что Луна ближе Солнца, было известно со времен Аристотеля (на самом деле еще раньше) — Аристотель объяснил солнечные затмения тем, что Луна может загородить Солнце, а значит, Солнце находится дальше. Аристарх, основываясь на соображениях Аристотеля (Луна — это шар, освещаемый Солнцем с ­одной стороны), предложил дождаться, когда на небе будет наблюдаться ровно половина лунного диска. Астрономы называют такую фазу Луны первой четвертью, если Солнце находится к западу от Луны, и последней четвертью, если Солнце — к востоку от нее. Но если освещена ровно половина шара Луны, это означает, что угол между направлением Луна — Солнце и направлением Луна — Земля — прямой. Построим треугольник, предлагал Аристарх, с вершинами на Земле, Луне и на Солнце. Угол при вершине у Луны прямой. Это значит, что, если взять отношение расстояния от Земли до Луны к расстоянию от Земли до Солнца, оно будет равно косинусу угла между направлениями на Солнце и на Луну. Этот угол можно измерить, заглянуть в таблицы косинусов (к тому времени греки создали таблицы тригонометрических функций). Величина этого косинуса и будет равна отношению расстояния до Луны к расстоянию до Солнца!

Действуя таким образом, Аристарх измерил угол между направлениями на Луну и на Солнце. Этот угол у него получился равным 87 градусам. Косинус этого угла равен примерно 0,05, или 1:20. Получилось, что Луна ближе Солнца в 20 раз.

Это был важный результат. Он был грубо неверным — на самом деле Солнце дальше Луны примерно в 400 раз. Большая ошибка получилась потому, что сложно определить момент, когда мы видим действительно ровно половину лунного диска. А при углах, близких к 90 градусам, небольшие изменения угла приводят к заметным изменениям его косинуса. Но даже ошибочный результат указывал на то, что Солнце находится гораздо дальше, чем Луна. Ранее считалось, что два светила находятся примерно на одинаковом расстоянии от нас.

Если два предмета визуально равны, но известно, что один из них дальше, значит, он имеет больший размер. Дальше — значит больше.

Этот вывод с неизбежностью влек за собой и другой. Видимые размеры солнечного и лунного дисков на небе практически одинаковы. Это означает, что если Солнце в 20 раз дальше — оно должно быть в 20 раз больше. Это тоже было чрезвычайно важно. Получалось, что Солнце громадно — как минимум в 20 раз больше Луны (раньше считалось, что они примерно одного размера). На самом деле, как указано выше, Солнце в 400 раз дальше Луны и, значит, в 400 раз больше ее.

Но каковы же размеры Луны? Если мы будем их знать, мы сможем определить и размеры Солнца, ­умножив полученное число на 20 (на самом деле на 400).

Аристарх смог определить размеры Луны! Во время лунного затмения, когда на диске полной Луны появился край земной тени (со времен Аристотеля образованные люди понимали — во время лунного затмения Луна попадает в тень Земли), Аристарх ­сделал зарисовку Луны. По рисунку нетрудно было определить размер тени по сравнению с размером Луны. Диаметр тени оказался примерно в 3,5 раза больше ­диаметра Луны.

Определение сравнительных размеров Земли и Луны во время лунного затмения.

Дальше Аристарх рассуждал так. Мы знаем, что Солнце гораздо дальше от Земли, чем Луна. Значит, диаметр земной тени на близкой Луне не может сильно отличаться от диаметра самой Земли. Не будет большой ошибкой считать, что размеры земной тени приблизительно равны размерам самой Земли. Тогда получается, что Земля примерно в 3,5 раза больше Луны.

Это была правильная оценка. Примерно так оно и есть.

Но отсюда следовал еще один вывод. Солнце больше Луны примерно в 20 раз, а Луна меньше Земли примерно в 3,5 раза. Простейшее арифметическое вычисление позволяло получить ответ: Солнце больше Земли примерно в шесть раз (на самом деле в 109 раз). Но и это для времен Аристарха было удивительным достижением. В шесть раз больше по диаметру — значит, примерно в 250 раз больше по объему! Путешественники и мореплаватели приносили вести о том, насколько велика Земля. А наблюдения Аристарха и их анализ показывали, что Солнце гораздо больше Земли.

Предшественники Аристарха полагали, что Солнце невелико — от «локтя» до размеров полуострова Пелопоннес (так утверждал, впрочем чисто умозрительно, философ Анаксагор).

Возможно, именно представление о том, насколько велико Солнце, привело Аристарха к мысли о гелиоцентрической системе мира (от слова «Гелиос» — Солнце). Странным выглядел бы мир, в котором огромное Солнце движется вокруг маленькой Земли. Еще одним доводом в пользу перемещения Солнца в центр Вселенной было явное изменение яркости Марса: эта планета то увеличивала свой блеск, то уменьшала. Если Земля находится в центре мира, то расстояние до Марса должно оставаться постоянным (он летит по окружности вокруг Земли), но тогда непонятно, почему изменяется яркость планеты. Если же и Земля, и Марс обращаются вокруг Солнца, все становится ясно — ведь расстояние между двумя планетами в этом случае должно все время меняться.

Если Земля в центре мира, расстояние до Марса неизменно (а). Если Земля и Марс вращаются вокруг Солнца, расстояние до Марса постоянно изменяется (б).

Контрдовод — а почему мы не видим кажущегося смещения звезд как следствия движения Земли, Аристархом (по свидетельству Архимеда) отвергался. Ученый указывал, что звезды очень далеки и поэтому смещения должны быть крайне малы, из-за чего мы их не замечаем. Как выяснилось спустя две тысячи лет, он был совершенно прав. Заметим, что Птолемей, обосновывая свою систему, этим доводом не пользовался — он тоже считал, что звезды могут оказаться очень далекими, и в этом он был согласен с Аристархом. У Птолемея были иные доказательства неподвижности Земли (об этом сказано выше).

Были и другие замечания к гипотезе Аристарха: поскольку в схеме Аристарха планеты движутся по окружностям, эта концепция не объясняла явную неравномерность движения планет.

В конечном итоге Птолемей счел идею Аристарха умозрительной и недоказанной, а поэтому, скорее всего, неверной. Таким образом, гелиоцентрическая гипотеза, возникнув еще до нашей эры, подтверждения не нашла. Геоцентрическая система мира в варианте Птолемея доминировала в Европе на протяжении многих столетий.

В этой книге излагается не история астрономии, иначе следовало бы рассказать, что происходило в этой сфере на протяжении почти полутора тысячелетий после Птолемея. У нас несколько иная задача — мы следим за тем, как менялась в представлении человека картина мира. Поэтому с некоторым упрощением можно было бы сказать следующее: по крайней мере, в Европе со времен Птолемея до конца XVI века основная картина мира (которой придерживалось большинство) не изменилась. Более того, она стала в некоторых отношениях примитивнее, чем была в античные времена.

Но ограничиться двумя фразами все-таки нельзя. Пропустить пятнадцать веков и продолжить наш рассказ, как будто в это время совсем ничего не происходило, было бы неверным. Определенно стоит сказать несколько слов о том, что происходило в Европе после цивилизации великих греков, просуществовавшей почти тысячу лет.

Мы видели, что за период от Анаксимандра (VI век до нашей эры) до Птолемея (II век нашей эры) прогресс был громадным (если сравнивать, конечно, с предыдущими веками и тысячелетиями, когда прогресс был почти незаметен). Ученые доказали, что Земля — шар, определили с неплохой точностью размеры Земли, Луны и Солнца, обнаружили неравномерность движения светил, описали ее математически, узнали наклон плоскости орбиты Луны к земному экватору, разработали систему небесных координат и составили карты звезд, выявили эффект прецессии (медленное изменение ориентации Земли в пространстве), объяснили причину смены фаз Луны и затмений. Усилиями Птолемея была создана подробная модель Вселенной (картина мира), рассчитанная и подогнанная настолько точно, что можно было успешно прогнозировать на годы вперед и восстанавливать на годы назад расположение планет на небе. Возобладала важная научная традиция — не придумывать описание мира, а строить его в соответствии с наблюдениями и опытом. Безусловно, это был грандиозный прогресс (спасибо критическому мышлению).

Прецессия Земли — медленное смещение оси вращения Земли.

Закат этой цивилизации начался примерно в III веке нашей эры. Как это ни странно (а может быть, как раз не странно), но это было связано со стремительным усилением молодой и энергичной христианской религии.

Новая религия обращалась, прежде всего, к людям бедным и бесправным. Проповедники христианства рассказывали об удивительном боге, сыне обычной бедной женщины (не дочери какого-нибудь императора или вельможи), который сознательно пошел на мучительную смерть ради людей. Идея о том, что ее приверженцев, страдальцев на земле, ждет рай на небесах, безусловно, привлекала. Для многих это была единственная надежда в тяжелом и несправедливом мире, разделенном на рабов и их хозяев, богатых и нищих, обладающих досугом и работающим без отдыха.

Сначала христианство в Римской империи (начиная с I века до нашей эры Греция была провинцией Рима) жестоко преследовалось. Нравы Рима явно отличались от греческих: империя беспощадно боролась с новой опасной идеологией. Но новая вера находила все больше сторонников, прежде всего среди обез­доленных людей, которые, надо прямо сказать, редко были образованными. Книг великих философов они не читали (многие просто не умели читать), и с критическим мышлением у них были проблемы. Увы, невежество во все времена приводило (и приводит) к религиозному или нерелигиозному фанатизму. Люди были готовы и умирать, и убивать за свою идею, свою веру ради будущей райской жизни и ради «своего» Бога.

В 311 году христианская религия стала в Риме государственной. Став официальной идеологией, она продолжала борьбу со своими врагами. Врагом стала среди прочих и языческая религия (вера в олимпийских богов), более тысячи лет царившая в Греции. Борьба с чуждой религией затронула и греческую философию заодно с наукой — как потенциальную ересь. Насаждалась мысль о том, что все, что следует знать человеку, сказано в Священном Писании. Неграмотные люди громили обсерватории и библиотеки, сжигали книги «язычников». Мрачной страницей истории стала кровавая расправа фанатиков в 415 году над философом Гипатией, преподававшей в Мусейоне математику и астрономию.

Раздираемая противоречиями, лишенная механизмов пополнения ресурсов (уже не было сил на новые завоевания), Римская империя с ее неэффективной экономикой рухнула. В IV веке она распалась на два государства.

Западная Римская империя была уничтожена в конце V столетия ордами «варваров», пришедших с во­стока. На ее территории появились несколько государств. Здесь воцарились примитивные хозяйство и быт, от которых Греция ушла едва ли не тысячу лет назад. Какие геоцентрические и гелиоцентрические ­системы, какие экванты и деференты, какие точные наблюдения и математические расчеты? Неграмотным в основной массе людям и их правителям непонятные и заумные теории и тексты были не нужны. Представления об устройстве мира вернулись к уровню далекого прошлого — плоская земля под твердым небом. Достижения великой греческой культуры были забыты.

Вторая, Восточная империя трансформировалось в новое крупное государство — Византию. Ее столицей стал город Константинополь, названный в честь основавшего его императора Константина I на месте селения Византий. Здесь тоже мало что осталось от греческой культуры, но отдельные ее очаги уцелели.

Кое-что (в частности, экземпляры грандиозного труда Птолемея, сначала именовавшегося «Мегалэ Синтаксис» — «Величайшее Сочинение», а затем ставшего известным всему миру под названием «Альмагест») было вывезено на арабский Восток и там пережило темные времена. Некоторые книги великих греков случайно сохранились и в Европе.

В 391 году толпа беснующихся фанатиков разгромила книгохранилище Серапейон. В 475 году были сожжены высшая школа и библиотека, и не где-нибудь, а в самой столице Византийской империи — Константинополе. Даже представить себе невозможно, сколько бесценных книг, рукописей, папирусов, таб­личек с мыслями великих умов далекого прошлого, с информацией о древних цивилизациях нашей планеты погибли вместе с Александрийской библиотекой. Историки до сих пор спорят о ее судьбе — была ли она уничтожена во времена римского императора Юлия Цезаря, во время столк­новений христиан и язычников либо во время захвата Александрии арабами (есть исторические свидетельства, подтверждающие каждую из этих версий). Но фактом остается одно — она погибла.

Интеллектуальное и культурное наследие греков уничтожалось как христианами, так и варварами. Не пытались его сохранить и власти.

В немецкой культуре есть важное понятие Zeitgeist, которое можно перевести как дух вре­мени. В Древней Греции заниматься наукой, математикой, рассуждениями об устройстве мира, дискутировать и обсуждать было почетно и престижно (ясно, что речь идет прежде всего об образованной части населения). Государственная власть считала эти занятия нужными. В Римской империи ученые, философы, поэты (не всегда, не везде и не все) могли находиться на государственном обеспечении, писали книги, читали лекции, пытались исследовать мир с помощью наблюдений и измерений. Действовали школы: основанная Платоном Академия в Афинах, созданный Аристотелем Лицей, высшая школа Мусейон и книгохранилище Серапейон при храме Сераписа в Александрии…

Новая христианская религия несла, увы, другой дух времени. Теперь считалось, что попытки ­узнать больше того, что сказано в Библии, не нужны, бесполезны (потому что невозможны) и даже греховны. Еще до утверждения христианства в качестве государственной религии Рима один из ранних христианских богословов Тертуллиан (150–222) писал: «Нам после Христа не нужна никакая любознательность, не нужно никакого исследования».

В такой атмосфере наука развиваться не может. Неудивительно, что в Европе на протяжении почти полутора тысячелетий понимание устройства Вселенной практически не продвинулось вперед. Наглядным примером представлений о мире в эту эпоху может служить появившаяся в 547 году книга путешественника и купца, ставшего затем византийским монахом, Космы (Козьмы), получившего прозвище Индикоплов, то есть «плававший в Индию». Козьма Индикоплов, действительно совершивший путешествие в Индию и поэтому пользовавшийся авторитетом как человек, который «много видел и много знал», написал книгу с характерным названием: «Христианская топография Вселенной, ­основанная на свидетельствах Священного Писания, в коем христианам нельзя сомневаться».

В этой книге излагалась схема строения мира. Плоская земля имела форму четырех­угольника, по краям возвышались вертикальные стены, подобно стенкам огромного сундука. Сверху мир был закрыт твердой крышкой — небесным сводом. Ночь наступала потому, что Солнце заходило за высокую гору на севере. Эта картина мира была убогой и примитивной — даже мифы «диких» племен Африки и обитателей островов Тихого океана подчас были сложнее и остроумнее, чем схема европейца Козьмы. Эта система поддерживалась христианской церковью на протяжении нескольких веков, в частности и на Руси.

Что же стало с системой Птолемея?

Она была слишком сложна и потому неприемлема для новой (точнее, первой) массовой культуры, связанной с христианским учением.