Философия эпохи Возрождения

Ариабхата считал Землю вращающейся вокруг оси. В чисто геоцентрической системе в этом нет никакой необходимости, поскольку суточное вращение Земли никак не упрощает систему мира. Напротив, в гелиоцентрической системе это вращение необходимо. Переходя от гелиоцентризма к геоцентризму, осевое вращение Земли можно либо сохранить, либо отбросить, в зависимости от личных взглядов исследователя.

В одной из теорий Ариабхаты (так называемой «системе полуночи») параметры деферента Венеры в точности совпадают с параметрами геоцентрической орбиты Солнца. Так и должно быть в гелиоцентрической системе, поскольку обе эти кривые фактически являются отражением орбиты Земли вокруг Солнца.

В числе параметров своих планетных теорий Ариабхата приводит гелиоцентрические периоды движения планет, включая Меркурий и Венеру.

В настоящее время доминирует точка зрения, что источником индийской средневековой астрономии является греческая доптолемеева астрономия. По мнению Ван дер Вардена, у греков была гелиоцентрическая теория, развитая до степени возможности вычислять эфемериды планет, которая затем была переработана в геоцентрическую (наподобие того, как поступил Тихо Браге с теорией Коперника). Эта переработанная теория неизбежно должна быть теорией эпициклов, поскольку в системе отсчёта, связанной с Землёй, движение планет объективно происходит по сочетанию движений по деференту и эпициклу. Далее, по мнению ван дер Вардена, она проникла в Индию. Сам Ариабхата и более поздние астрономы могли и не знать о гелиоцентрическом базисе этой теории. Впоследствии, по мнению ван дер Вардена, эта теория перешла к мусульманским астрономам, составившим «Таблицы Шаха» — эфемериды планет, использовавшиеся для астрологических предсказаний.

 О предположении Ариабхаты  о суточном вращении Земли  сочувственно отзывался ал-Бируни. Но сам он, по всей видимости, в конечном итоге склонялся к неподвижности Земли.

Ряд астрономов мусульманского Востока обсуждали теории движения планет, альтернативные птолемеевской. Главным объектом их критики был, однако, эквант, а не геоцентризм. Некоторые из этих учёных (например, Насир ад-Дин ат-Туси) также критиковали эмпирические доводы Птолемея в пользу неподвижности Земли, находя их неадекватными. Но при этом они оставались сторонниками неподвижности Земли, поскольку это соответствовало философии Аристотеля.

Исключением являются астрономы Самаркандской школы, состоявшей из медресе Улугбека и его обсерватории (первая половина XV века). Так, ал-Кушчи отвергал философию Аристотеля как физический фундамент астрономии и считал вращение Земли вокруг оси физически возможным[23]. Есть указания, что некоторые из самаркандских астрономов рассматривали возможность не просто осевого вращения Земли, но движения её центра[24], а также разрабатывали теорию, в которой Солнце считается вращающимся вокруг Земли, но все планеты вращаются вокруг Солнца (гео-гелиоцентрическая система мира)[25].

В Европе возможность вращения Земли вокруг оси обсуждалась начиная с XII века. Во второй половине XIII века эта гипотеза была упомянута Фомой Аквинским, наряду с представлением о поступательном движении Земли (без конкретизации центра движения). Обе гипотезы были отвергнуты по тем же причинам, что и у Аристотеля. Гипотеза об осевом вращении Земли получила глубокое обсуждение у представителей Парижской школы в XIV веке[26] (Жана Буридана[27] и Николая Орема[28]). Хотя в ходе этих дискуссий были выдвинуты опровержения ряда доводов противников подвижности Земли, окончательный вердикт был в пользу её неподвижности.

В начале Эпохи Возрождения подвижность Земли утверждал Николай Кузанский, но его обсуждение было сугубо философским, не связанным с объяснением конкретных астрономических явлений: скорее всего, он имел в виду поступательное движение вокруг плохо определённого и постоянно перемещающегося центра[29]. Достаточно неясно на эту тему высказывался и Леонардо да Винчи. Оба этих мыслителя считали Землю в принципе идентичной по своей природе с небесными телами.

В 1450 г. появился латинский перевод архимедова «Псаммита», где упоминается гелиоцентрическая система Аристарха Самосского. С этим произведением был хорошо знаком ведущий европейский астроном Ренессанса Региомонтан, который от руки переписал весь трактат Архимеда во время своего пребывания в Италии. В частной переписке он отметил, что «движение звёзд должно претерпевать крохотные изменения за счёт движения Земли»[30]; возможно, он просто передавал аргументацию Аристарха, о взглядах которого он мог знать через «Псаммит». Иногда ему приписывается также предположение о вращении Земли вокруг оси, также выраженное в частном письме[31]. Однако в своих опубликованных трудах Региомонтан оставался геоцентристом.

Движение Земли упоминались и на рубеже XV и XVI вв. В 1499 г. эту гипотезу обсуждал итальянский профессор Франческо Капуано (англ.)русск., причём имелось в виду не только вращательное, но и поступательное движение Земли (без конкретизации центра движения). Обе гипотезы были отвергнуты по тем же причинам, что у Аристотеля и Фомы Аквинского[32]. В 1501 г. итальянский гуманист Джорджо Валла упоминал о пифагорейской доктрине о движении Земли вокруг Центрального огня[31] и утверждал, что Меркурий и Венера обращаются вокруг Солнца[33].

Окончательно гелиоцентризм возродился только в XVI веке, когда польский астроном Николай Коперник разработал теорию движения планет вокруг Солнца на основании пифагорейского принципа равномерных круговых движений. Результаты своих трудов он обнародовал в книге «О вращениях небесных сфер», изданной в 1543 году. Одной из причин возвращения к гелиоцентризму было несогласие Коперника с птолемеевой теорией экванта; кроме того, он считал недостатком всех геоцентрических теорий то, что они не позволяют определить «форму мира и соразмерность его частей», то есть масштабы планетной системы. Неясно, какое влияние на Коперника оказал Аристарх (в рукописи своей книги Коперник упоминал о гелиоцентризме Аристарха, но в окончательной редакции книги эта ссылка исчезла[34]).

Коперник полагал, что Земля совершает троякое движение:

Вращение вокруг оси с периодом в одни сутки, следствием чего является суточное вращение небесной сферы;

Движение вокруг Солнца с периодом в год, приводящее к попятным движениям планет;

Так называемое деклинационное движение с периодом также примерно в один год, приводящее к тому, что ось Земли перемещается приближенно параллельно самой себе (небольшое неравенство периодов второго и третьего движений проявляется в предварении равноденствий).

  Теория движения внешних  планет у Коперника. S — Солнце, P — планета, U — центр орбиты  планеты. Четырёхугольник UEPD оставался  равнобедренной трапецией. Движение  планеты из точки E экванта выглядит  равномерным (угол между отрезком EP и линией апсид SО изменяется  равномерно). Таким образом, эта точка  играет примерно такую же роль  в системе Коперника, как точка  экванта в системе Птолемея

Коперник не только объяснил причины попятных движений планет, вычислил расстояния планет от Солнца и периоды их обращений. Зодиакальное неравенство в движении планет Коперник объяснял тем, что их движение является комбинацией движений по большим и малым кругам, — аналогичный тому, как объясняли это неравенство средневековые астрономы Востока — деятели Марагинской революции (так, теория движения внешних планет у Коперника совпадала с теорией Ал-Урди, теория движения Меркурия — с теорией Ибн аш-Шатира, но только в гелиоцентрической системе отсчёта).

Тем не менее, теория Коперника не может быть названа гелиоцентрической в полной мере, поскольку Земля в ней отчасти сохраняла особый статус:

центром планетной системы было не Солнце, а центр земной орбиты;

из всех планет Земля единственная двигалась по своей орбите равномерно, в то время как у остальных планет орбитальная скорость менялась.

По всей видимости, у Коперника сохранялась вера в существование небесных сфер, несущих на себе планеты. Таким образом, движение планет вокруг Солнца объяснялось вращением этих сфер вокруг своих осей[35].

Тем не менее, им был дан импульс для дальнейшей разработки гелиоцентрической теории движения планет, сопутствующих задач механики и космологии. Объявив Землю одной из планет, Коперник создал условия для устранения резкого разрыва между «надлунным» и «подлунным» мирами, характерного для философии Аристотеля и средневековой схоластики.

Ведущей тенденцией в восприятии теории Коперника в течение всего XVI века было использование математического аппарата его теории для астрономических вычислений и практически полное игнорирование его новой, гелиоцентрической космологии. Начало этой тенденции положило предисловие к книге Коперника, написанное её издателем, лютеранским богословом Андреасом Осиандером. Осиандер пишет, что движение Земли является остроумным вычислительным приёмом, но понимать Коперника буквально не следует. Поскольку Осиандер не указал своего имени под предисловием, в XVI столетии многие полагали, что таково мнение самого Николая Коперника. Книгу Коперника штудировали астрономы Виттенбергского университета, наиболее известным из которых был Эразм Рейнгольд, приветствовавший отказ автора от экванта и составивший на основе его теории новые таблицы движения планет (Прусские таблицы (англ.)русск.). Но главного, что есть у Коперника,— новой космологической системы,— ни Рейнгольд, ни другие виттенбергские астрономы как будто не заметили.

Едва ли не единственными учёными первых трёх десятилетий после опубликования книги О вращениях небесных сфер, кто принимал теорию Коперника, был немецкий астроном Георг Иоахим Ретик, одно время сотрудничавший с Коперником, считавший себя его учеником и даже опубликовавший (ещё до Коперника, в 1540 году) труд с изложением новой системы мира, а также астроном и геодезист Гемма Фризий. Сторонником Коперника был и его друг, епископ Тидеман Гизе (англ.)русск..

И только в 70-е — 90-е годы XVI в. астрономы стали проявлять интерес к новой системе мира. Её излагают и отстаивают астрономы Томас Диггес, Христоф Ротман и Михаэль Мёстлин, физик Симон Стевин. Выдающийся вклад в развитие гелиоцентризма внёс философ Джордано Бруно, одним из первых отказавшийся от догмы о существовании твёрдых небесных сфер. Богослов Диего де Цунига (англ.)русск. использовал представление о движении Земли для интепретации некоторых слов Библии. Возможно, к числу гелиоцентристов этого периода относились также известные учёные Джамбатиста Бенедетти, Вильям Гильберт, Томас Хэрриот. Некоторые авторы, отвергая поступательное движение Земли, принимали её вращение вокруг оси: астроном Николас Реймерс Бэр (англ.)русск. (Урсус), философ Франческо Патрици. Достаточно положительно отнёсся к теории Коперника широко образованный французский поэт и философ Понтюс де Тиар, утверждавший, что каждая из звёзд является обитаемым миром, подобным Земле[36].

Тогда же начинают появляться и первые негативные отзывы о теории Коперника. Наиболее авторитетными оппонентами гелиоцентризма в XVI — начале XVII века были астрономы Тихо Браге и Христофор Клавий, математики Франсуа Виет и Франческо Мавролико, философ Фрэнсис Бэкон.

У противников гелиоцентрической теории было два вида аргументов (в «Диалогах о двух системах мира» Галилея их излагает и затем критикует Сальвиати)[37].

Против вращения Земли вокруг собственной оси. Учёные XVI века уже могли оценить линейную скорость вращения: около 500 м/сек на экваторе.

Вращаясь, Земля испытывала бы колоссальные центробежные силы, которые неминуемо разорвали бы её на части.

Если бы Земля вращалась, все находящиеся на её поверхности лёгкие предметы разлетелись бы во все стороны Космоса.

Если бы Земля вращалась, любой брошенный предмет отклонялся бы в сторону запада, а облака плыли бы, вместе с Солнцем, с востока на запад.

Небесные тела движутся, потому что они состоят из невесомой тонкой материи, но какая сила может заставить двигаться огромную тяжёлую Землю?

Эти аргументы были основаны на общепринятой в те годы механике Аристотеля. Они потеряли свою силу только после открытия законов правильной, ньютоновской механики. С другой стороны, такие фундаментальные понятия этой науки, как центробежная сила, относительность, инерция появились в значительной мере при опровержении этих доводов геоцентристов.

Против поступательного движения Земли.

Отсутствие улучшений в точности Прусских таблиц по сравнению с Альфонсинскими, основанными на теории Птолемея.

Отсутствие годичных параллаксов звёзд.

Для опровержения второго довода гелиоцентристам приходилось предполагать огромную удалённость звёзд. Тихо Браге на это возражал, что в таком случае звёзды оказываются необычайно большими, по размерам больше орбиты Сатурна. Эта оценка следовала из его определения угловых размеров звёзд: он принимал видимый диаметр звёзд первой величины примерно 2—3 угловых минуты.

Тихо Браге предложил компромиссную гео-гелиоцентрическую систему мира, в которой в центре мира находится неподвижная Земля, вокруг него вращаются Солнце, Луна и звёзды, однако планеты вращаются вокруг Солнца[38]. Начиная с конца XVI в. именно эта комбинированная система мира (по существу, модернизированная форма геоцентрической теории) становится главным конкурентом гелиоцентризма.

Выдающийся вклад в развитие гелиоцентрических представлений внёс немецкий астроном Иоганн Кеплер. Ещё со студенческих лет (пришедшихся на конец XVI века) он был убеждён в справедливости гелиоцентризма ввиду способности этого учения дать естественное объяснение попятных движений планет и возможности вычислять на её основе масштабы планетной системы. В течение нескольких лет Кеплер работал с величайшим астрономом-наблюдателем Тихо Браге и впоследствии завладел его архивом наблюдательных данных. В ходе анализа этих данных, проявив исключительную физическую интуицию, Кеплер пришёл к следующим выводам:

Орбита каждой из планет является плоской кривой, причём плоскости всех планетных орбит пересекались в Солнце. Это означало, что Солнце находится в геометрическом центре планетной системы, тогда как у Коперника таковым был центр земной орбиты. Кроме всего прочего, это позволило впервые объяснить движение планет перпендикулярно к плоскости эклиптики. Само понятие орбиты, видимо, также было впервые введено Кеплером[39], поскольку ещё Коперник, по видимому, полагал, что планеты переносятся с помощью твёрдых сфер, как у Аристотеля[35].

Земля движется по своей орбите неравномерно. Тем самым впервые Земля уравнялась в динамическом отношении со всеми остальными планетами.

Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце (I закон Кеплера).

Кеплер открыл закон площадей (II закон Кеплера): отрезок, соединяющий планету и Солнце, за равные промежутки времени описывает равные площади. Поскольку расстояние планеты от Солнца при этом также менялось (согласно первому закону), отсюда следовала переменность скорости движения планеты по орбите. Установив свои первые два закона, Кеплер впервые отказался от догмы о равномерных круговых движениях планет, с пифагорейских времён владевшей умами исследователей. Причём, в отличие от модели экванта, скорость планеты менялась в зависимости от расстояния от Солнца, а не от некоторой бестелесной точки. Тем самым Солнце оказалось не только геометрическим, но и динамическим центром планетной системы.