ЧЕЛОВЕК, КОТОРЫЙ СДВИНУЛ ЗЕМЛЮ: НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ НИКОЛАЯ КОПЕРНИКА
Испокон веков астрономы помещали Землю в центр Вселенной. Николай Коперник отнял у нашей планеты титул центра мироздания и поместил ее на рядовую околосолнечную орбиту, заложив основы одной из величайших научных и философских революций в духовной истории человечества.
Знаменитое изречение Архимеда «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю» дошло до нас в изложении александрийского математика IV века Паппа. Историкам неизвестно, из какого источника он почерпнул слова сиракузского гения. Не исключено, что их приписали Архимеду. Хотя рукотворное смещение нашей планеты возможно, и осуществлено на практике: запуск любого космического аппарата изменяет земную орбиту (на очень небольшую величину).
Архимед почитал нашу планету неподвижным шаром в центре мироздания, вокруг которого вращаются сферы, где пребывают Солнце, Луна, планеты и звезды. Он знал о гелиоцентрической модели космоса, выдвинутой Аристархом из Самоса, описал ее в своем труде «Исчисление песчинок». Архимед называл эту идею гипотетической и никогда не высказывался в ее поддержку (хотя вычислил на ее основании радиус Вселенной, который составил 100 трлн стадий около двух световых лет).
Таких же воззрений придерживались астрономы в Античности (за исключением Селевка из Селевкии), и в Средние века. Отдельные умы (крупнейший астроном XV столетия Иоганн Мюллер, известный как Региомонтан) видели слабости геоцентрической космологии, но не предлагали ничего взамен. Ее стандартная модель, изложенная в труде александрийского астронома II века Клавдия Птолемея «Альмагест», безраздельно господствовала на протяжении 13 веков. Лишь через 1685 лет после гибели Архимеда родился мальчик, которому суждено было отнять у нашей планеты титул центра мироздания. Этот интеллектуальный подвиг положил начало одной из величайших научных и философских революций в духовной истории человечества.
Муки древнегреческих астрономов
Для объяснения небесных явлений астрономы древности вынуждены были прибегать к сложным моделям. Звезды легко поместить на единую сферу, равномерно вращающуюся вокруг Земли, но для Солнца эта схема не работает. Не позднее IV века до н.э. греческие астрономы выяснили, что временные интервалы между солнцестояниями и равноденствиями не одинаковы, а посему Солнце перемещается по эклиптике с переменной скоростью. Это обстоятельство можно объяснить тем, что наше светило равномерно обращается по окружности, центр которой смещен относительно Земли но тогда выходит, что Земля не является центром мира.
Еще хуже обстояло дело с движением Луны и планет. Греки знали, что Луна перемещается по небосводу неравномерно, и в течение каждого месяца изменяет диаметр своего диска и правильно объясняли это непостоянством ее расстояния от Земли. Им было известно, что планеты выписывают на небе хитрые петли, периодически изменяя направление движения. Чтобы организовать все это в единую схему, греки разработали модель, которая соответствовала наблюдениям (хотя и нуждалась в периодических корректировках). В птолемеевском варианте каждая планета равномерно движется по окружности, называемой эпициклом, центр которой перемещается по другой окружности много большего радиуса деференту. Центр деферента смещен относительно Земли. Угловая скорость вращения эпицикла по деференту постоянна по отношению к экванту (точке, лежащей на продолжении отрезка, соединяющего Землю с центром деферента) и периодически изменяется относительно этого центра. В общем, конструкция запутанная, и Копернику она не нравилась.
Детство и отрочество
Основатель современной астрономии появился на свет в пять часов вечера 19 февраля 1473 года. Дата его рождения записана в церковной книге, время в гороскопе. Его крестили Миколаем (Miolaj) — в историю вошла латинизированная версия имени (Nicolaus) и фамилии operni (Copernicus).
В XIII веке предки Николая Коперника по отцовской линии перебрались из Германии в Польшу. Поначалу они жили в Силезии (деревня по сей день зовется opernii), а в середине XIV столетия переселились в Краков столицу Польского королевства. Предки ученого выбились из ремесленного сословия в торговое. Отец Коперника, Николай, был процветающим купцом. В конце 1450-х годов он переехал из Кракова на север страны, в Торунь, где стал олдерменом и женился на дочери одного из самых богатых горожан Лукаса Ватценроде.
В 1470-х годах у Коперников родился первенец Андреас, потом дочери Барбара и Катерина, а затем последыш Николай-младший. Когда ему было около десяти лет, семья потеряла отца. Заботу о детях взял на себя дядя с материнской стороны, Лукас. В 1489 году он возглавил епископство Вармия, северо-восточней Торуни, и сыграл немалую роль в судьбе племянников. Они закончили церковные школы первой и второй ступени и дядя настоял на их поступлении в Краковский университет, где когда-то учился сам. Осенью 1491 года Андреас и Николай покинули родной город. Они сели на парусную баржу и отправились вверх по Висле в королевскую столицу.
Студенчество
Ягеллонский университет в Кракове, основанный в 1364 году королем Казимиром III Великим (тогда — Краковская академия, нынешнее имя получил в начале XIX века), одна из старейших европейских высших школ. В 1410 году там появилась кафедра астрономии и астрологии (первая в Центральной Европе). В студенческие годы Коперника ее занимал блестящий педагог Войцех Брудзевский, который не был ортодоксальным сторонником геоцентрической теории и понял, что Луна движется по эллипсу. Он и заинтересовал юношу из Торуни наукой о небесах (в Кракове Коперник прослушал не менее семи курсов по астрономии, астрологии и математике, освоил астрономические угломерные инструменты, подаренные Краковской академии Университетом Буды). На время его учебы пришлись эффектные небесные события — появление кометы, пара солнечных и пара лунных затмений.
Коперник провел в Кракове четыре года. Он прожил год у дяди-епископа, после чего вновь последовал по его стопам и отправился в самый старый в Западной Европе Болонский университет постигать юридические премудрости. Там он сблизился с профессором астрономии и астрологии Доменико Новарой, которому помогал наблюдать светила. Два года Коперник провел в Падуанском университете, где изучал медицину. В 1503 году он завершил свое образование и получил от Феррарского университета степень доктора канонического права.
Коперник в Вармии
Николай Коперник покинул родину юношей, а возвратился зрелым тридцатилетним мужем. В Италии он расширил познания в математике и так хорошо овладел греческим, что проштудировал в подлиннике птолемеевский «Альмагест». В Риме во время юридической практики в папской канцелярии он прочел публичную лекцию по математике, что было честью. Биографы Коперника удивляются, почему ему не предложили места ни в одном из тамошних университетов. При желании он мог остаться в прекрасной Италии, заниматься астрономией для души, а на жизнь зарабатывать врачеванием или доходной астрологией. Но судьба сулила иное. Всю оставшуюся жизнь Коперник провел в польском захолустье, где не имел личных контактов с другими учеными и тратил бóльшую часть времени на дела, далекие от науки. Но даже в такой обстановке он совершил интеллектуальный прорыв потрясающего масштаба.
Переезд в Польшу имел и преимущества. В 1497 году дядя-епископ Лукас Ватценроде устроил избрание племянника в состав капитула каноников, приписанных к кафедральному собору во Фромборке, городке на берегу Вислинского залива к востоку от Гданьска. Четыре года спустя Коперник ненадолго приехал во Фромборк лично представиться собратьям по капитулу и испросить разрешения остаться в Италии до получения диплома. Эта должность давала стабильный доход, который Коперник начал получать после утверждения, так что в материальном плане его жизнь была благополучной.
Коперник обосновался во Фромборке в 1510 году. До этого он служил у дяди-епископа личным секретарем и врачом и жил в его резиденции в городке Лидзбарке. Вступив в должность, Коперник обрел немало обязанностей. Фромборским каноникам было положено участвовать в церковных службах, их основная функция состояла в помощи епископу в управлении Вармией. Каноники собирали с мирян подати и налоги, отправляли судейские обязанности, назначали бургомистров, надзирали за пивоварнями, рыболовством и охотой. Коперника избирали канцлером и инспектором капитула, однажды он попал в число кандидатов на освободившееся место вармийского епископа. Коперник составил несколько карт Вармии и ее окрестностей, лечил земляков в городской больнице Святого Духа, зимой 1521 года возглавил оборону расположенного на юге Вармии Ольштынского замка, на который напал Тевтонский орден. Тем не менее, его жизнь протекала без стрессов, если не считать неприятностей с церковным начальством, которому в 1530-х донесли (ложно), что Коперник обзавелся любовницей. К осени 1439 года этот инцидент, грозивший церковным судом, был исчерпан.
Небесные сферы
Монография Коперника специализированный труд, с большим количеством чертежей, формул и таблиц. Часто говорят, что у Коперника планеты ходят вокруг Солнца по правильным окружностям, но это неверно. Коперник сохранил эпициклы меньшего радиуса, нежели птолемеевские. Иначе его модель не годилась бы для составления планетных таблиц, в действительности планеты движутся по эллипсам. Коперник превратил планетные траектории из окружностей в овалы, параметры которых легче подогнать к данным наблюдений.
Почему Коперник не додумался до эллипсов Он владел теорией конических сечений (эллипсы, параболы и гиперболы), в совершенстве разработанной античным математиком и астрономом Аполлонием из Перга. Но для усмотрения орбитальной эллиптичности Копернику необходимо было знать угловые координаты планет с ошибкой, не превышающей три-четыре угловые минуты, а подобная точность стала достижима в последней четверти XVI столетия благодаря многолетним трудам датского астронома Тихо Браге. Результаты, полученные Браге, позволили Иоганну Кеплеру открыть три закона движения планет, которым присвоено его имя.
Космос Коперника ограничен сферической оболочкой, на которой расположены неподвижные звезды. В этом плане он не расходится с Птолемеем, космос которого тоже конечен. Модель Коперника нельзя считать гелиоцентрической, поскольку Солнце он расположил не в самом центре мира, а вблизи него. Такую систему следует называть гелиостатической, поскольку Солнце у Коперника неподвижно.
Путь к открытию
Фромборский собор и окружающие его постройки обнесены мощной крепостной стеной с башнями. В одной из них Коперник квартировал в первые годы пребывания во Фромборке (сейчас музей). В 1514 году он купил городской дом неподалеку от собора и оборудовал рядом с ним площадку для астрономических наблюдений. Он располагал линейкой Птолемея и еще несколькими примитивными угломерными приборами, которые уступали оборудованию хороших обсерваторий. Копернику этого хватило его главным инструментом была голова.
Коперник потерял доверие к системе Птолемея еще в Италии. Он начал обдумывать свою альтернативную модель не позднее 1506 года, находясь в Лидзбарке. Поселившись во Фромборке, он изложил ее основы в небольшой рукописи, которую сам размножил и разослал знакомым любителям астрономии. Он не озаглавил эту работу, и не поставил на ней своего имени. Сейчас этот труд называют «Малым комментарием» (Commentariolobus). Его впервые обнаружили в 1880 году в библиотеке Шведской академии наук, затем нашли в Национальной библиотеке в Вене (вторичные копии оригинального манускрипта). Упоминание об этом документе содержится в перечне книг личной библиотеки краковского профессора, у которого Коперник в студенчестве изучал географию. Профессор составил каталог 1 мая 1514 года, выделив среди них «рукопись, автор которой утверждает, что Земля движется, а Солнце пребывает в покое». Речь идет о тексте, написанном Коперником.
Перечитывая сегодня «Малый комментарий», нельзя не восхититься. В нем нет ни анализа наблюдений, ни геометрических схем, ни тригонометрических формул. Однако концептуальные основы новой модели Космоса изложены четко и предельно кратко. Коперник сформулировал претензии к предшественникам Птолемея, и к нему самому. Он настаивал, что схема Птолемея столь сложна, что «не представляется совершенной и не вполне удовлетворяет разум».
«Я часто размышлял, пишет Коперник, нельзя ли найти какое-нибудь более рациональное сочетание кругов при помощи меньшего числа сфер и более удобных сочетаний по сравнению с тем, что было сделано раньше». Этого можно добиться, «если только согласиться с некоторыми нашими требованиями, которые называют аксиомами». Далее следуют сами аксиомы их семь. Первые три стоит привести дословно. Первая: не существует одного центра для всех небесных орбит или сфер; вторая: центр Земли не является центром мира, но только центром тяготения и центром лунной орбиты; и третья: все сферы движутся вокруг Солнца, расположенного в середине всего, так что около Солнца находится центр мира.
Коперник развивает эти положения, подчеркивая, что орбитальное движение Земли служит причиной «большего числа видимых в небе неравномерностей». Он перечисляет планеты в порядке их удаления от Солнца (ближайшая Меркурий, самая дальняя Сатурн) и связывает эти расстояния с временем, за которое каждое небесное тело совершает полный оборот вокруг Солнца. Он не приводит математических доказательств своей теории, «ибо они предназначены для более обширного сочинения». Оно появилось в печати спустя три десятилетия после рассылки «Малого комментария».
Opus Magnum
Теория Коперника в деталях представлена в монографии De revolutionibus orbium coelestium («Об обращении небесных сфер»), опубликованной в 1543 году нюрнбергским издателем Иоганном Петреусом. Этой работе повезло больше, чем «Малому комментарию», аутентичная рукопись сохранилась. Коперник писал ее долго и завершил не позднее начала 1530-х годов. Несколько экземпляров ее первого издания имеются и в России.
Во втором десятилетии XVI века идеи Коперника начали распространяться в интеллектуальных кругах Европы благодаря ходившим по рукам спискам «Малого комментария». Мартин Лютер и протестантские лидеры отвергли их с порога, но католические иерархи выказали терпимость. В 1533 году личный секретарь папы Климента VII Иоганн Видманнштеттер прочел в Ватикане несколько лекций об идеях Коперника, на которых присутствовали папа и двое кардиналов курии. Пару лет спустя Видманнштеттер стал секретарем архиепископа Капуи кардинала фон Шенберга, который 1 ноября 1536 года с его подачи адресовал Копернику дружеское письмо с просьбой ознакомить с полученными результатами других ученых и его самого (кардинал предложил оплатить работу писцов, которые скопируют для него книгу Коперника). Ответа его преосвященство не дождался.
Великий труд Коперника мог бы не увидеть свет при жизни автора, если бы не настойчивость молодого профессора математики Виттенбергского университета Георга Иохима Изерина, известного как Георг Иохим Ретик (он взял вымышленное имя после казни отца, осужденного по подозрению не то в колдовстве, не то в вольном обращении с чужой собственностью). Ретику покровительствовал ректор университета Филипп Меланхтон, протестантский теолог. В 1538 году он предложил 24-летнему Ретику длительный отпуск для поездки к лучшим астрономам Европы. Ретик начал свое турне с Нюрнберга, где ознакомился с «Малым комментарием». Впечатлившись он решил поучиться у Коперника и в мае 1539 года прибыл во Фромборк, где провел два года. Он убедил Коперника подготовить рукопись к публикации и помогал ему в работе. Еще до ее завершения он написал введение к идеям Коперника, Narratio prima de libris revolutionum Copernici, которое в 1540 году было опубликовано в Гданьске.
Великий астроном скончался 24 мая 1543 года у себя дома. Его погубил апоплексический удар, после которого он долгое время находился в коме. Если верить другу Коперника Тидеманну Гизе, именно 24 мая из Нюрнберга привезли только что отпечатанную книгу и показали умирающему автору.
