КНИГА «О ВРАЩЕНИЯХ НЕБЕСНЫХ СФЕР»

Одновременно с ведением наблюдений, частично используя их, Коперник работал над своим главным трудом, который по его замыслу должен был заменить Альмагест Птолемея. Над этой работой Коперник трудился, по-видимому, 17 лет, с 1515 до 1532 года. Весь труд был разделен первоначально на восемь книг, затем автор уменьшил их количество до семи, а при подготовке к печати определилось окончательное число книг - шесть.

Для понимания роли Коперника в развитии астрономии и формировании нового мировоззрения важно обратить внимание на то, как комментировалась новая теория строения мира еще до ее опубликования в печати. Несомненно, нельзя было скрыть того, что в Польше, в расположенном вдали от столицы государства Фромборке, каноник Вармийского капитула создал новую теорию строения мира, опровергавшую существовавшие в то время научные взгляды.

Фрагмент фромборкских укреплений и так называемая Башня Коперника

Один из залов Музея Коперника во Фромборке

Около 1533 года весть об этой теории достигла

Рима и заинтересовала тогдашнего папу Климента VII. А 1 ноября 1536 года кардинал Николай Шенберг направил Копернику письмо, в котором выражал ему свое уважение и восхищение его теорией. Он просил также великого астронома, чтобы тот дал переписать свое произведение на его счет и прислал в Рим. Однако Коперник не спешил опубликовать свой труд. И только когда в 1539 году к нему прибыл молодой математик из Вит-тенберга Иоахим фон Лаухен, прозванный Рэти-ком (от названия древней римской провинции Рэтии - ныне составляющей часть Австрии, откуда был родом Рэтик), он решился подготовить свой труд к печати. Но еще прежде чем его труд был напечатан, Рэтик, который в течение двух лет изучал у Коперника во Фромборке его новую теорию мироздания, выпустил в Гданьске в 1540 году описание труда Коперника, известное под названием Первое повествование (Narratio Prima). Это была первая печатная обширная научная информация о теории Коперника, включающая перечисление содержания ряда книг О вращениях небесных сфер с обоснованием, почему старая геоцентрическая система мира должна быть отброшена.

Фромборк, гравюра XVII в.

В 1541 году Рэтик покинул Фромборк, захватив с собой предназначенную для печати копию труда Коперника. Печатать книгу взялась типография Петрея в Нюрнберге. Опека над сданной в печать рукописью, или, говоря по-нынешнему, ее редактирование было поручено астроному Иоганну Шоне-ру, а также протестантскому теологу Андреасу Оссиандеру. В 1542 году Коперник прислал в качестве вступления к книге письмо с посвящением своего труда папе Павлу III. Оно было, правда, напечатано в начале книги, однако Оссиандер, самовольно исключив из текста оригинальное введение Коперника в первый раздел, снабдил книгу собственным (анонимным) предисловием, в котором, ослабляя аргументацию Коперника, представил его теорию формальной гипотезой, предназначенной лишь для облегчения вычислений движения планет. Труд Коперника, напечатанный в 1543 году, получил название О вращениях небесных сфер шесть книг (De revolutionibus orbium coelestium libri VI). Каким было первоначальное назва-'ние, данное Коперником, нам неизвестно, ибо рукопись, обнаруженная в XIX веке в Библиотеке Ностицев близ Праги, не имела титульного листа. Несмотря на стремление издателей ослабить силу аргументации Коперника, его труд был должным образом оценен учеными. Следует отметить, что чтение книги Коперника так же, как и чтение Альмагеста Птолемея, требовало серьезной математической подготовки. Коперник отлично понимал это и писал, что предназначает свой труд для математиков.

Эпитафия Н. Копернику во фромборкском кафедральном соборе

Научный труд только тогда имеет непреходящее значение, когда он становится стимулом, ведущим к поискам новых путей развития человеческой мысли. Именно так получилось с произведением Коперника, особенно, если говорить о содержащихся в нем взглядах ученого на строение мира.

Коперник хорошо сознавал, какое огромное значение имеет теория гелиоцентрического строения мира, какой переворот в умах она произведет. Об этом свидетельствуют его слова, обращенные к папе Павлу III в посвящении, напечатанном в качестве предисловия к книге: «Я легко могу себе представить, Святейший Отец, что найдутся люди, которые, узнав, что я в этих моих книгах о вращениях сфер мира приписываю земному шару некоторые движения, тотчас станут кричать требуя осуждения меня и моих убеждений». Далее, однако, Коперник совершенно по-современному определяет задачи ученого: «...Мысли ученого не подлежат суду толпы, ибо его обязанность заключается в поисках истины, насколько Бог это позволяет человеческому разуму». В этих словах заключено кредо Коперника - ученого, кредо всех настоящих исследователей и подлинной науки, отбрасывающей авторитеты и стремящейся раскрыть управляющие миром объективные законы.

Схема гелиоцентрической системы мира из рукописи 'О вращениях небесных сфер' Н. Коперника

Затем Коперник объясняет, почему он так долго не оглашал своей теории: «Я долго размышлял над тем, что люди, считавшие в течение столетий твердо установленным, будто Земля покоится неподвижно в середине неба, являясь его центром, неизбежно признают бессмысленным мои утверждения о движении Земли; я долго колебался, должен ли я напечатать мои исследования, написанные для доказательства этого движения, или же последовать примеру пифагорейцев и других ученых, имевших обыкновение передавать тайны своей науки не на письме, а устно, ближайшим своим друзьям и сподвижникам...».

Однако друзья Коперника высказывались в пользу опубликования его труда, считая, как он сам замечает, что «каким бы бессмысленным не показалось многим мое учение о движении Земли - они будут восхищены и полны благодарности, когда убедятся, что благодаря моим исследованиям, будет рассеян мрак кажущихся противоречий». Эта фраза имеет огромное значение, так как свидетельствует о чисто научном подходе автора к рассматриваемым проблемам, чуждом многим писателям эпохи Коперника. Еще ярче эта позиция отражена в дальнейшей части предисловия, где Коперник объясняет, что к созданию новой теории его склонили противоречия во взглядах стронников геоцентрической системы строения мира, вводивших для объяснения наблюдаемых движений планет ряд взаимно не связанных допущений. С этим ясный логический ум Коперника примириться не мог, ибо, по его мнению, научное произведение только тогда имеет ценность, если оно едино с точки зрения методики. Очень удачно это выразил Коперник в следующих словах, критикующих стронников старых воззрений: «Таким образом, с ними получилось то же самое, как если бы кто-нибудь набрал из различных мест руки, ноги, голову и другие члены, нарисованные хотя и отлично, но не в масштабе одного и того же тела; ввиду полного несоответствия друг с другом из них, конечно, скорее составилось бы чудовище, а не человек. Итак, обнаруживается, что в процессе доказательства они или пропустили что-нибудь необходимое, или допустили что-то чуждое и никак не относящееся к делу. Этого не могло бы случиться, если бы они следовали истинным началам» (Приводимые цитаты по переводу И. Н. Веселовского произведения Коперника «О вращениях небесных сфер». Москва, изд. «Наука», 1964.).

Трудно дать более отчетливую формулировку необходимости логического подхода к проблемам научных исследований, необходимости обоснования их на определенных, лишенных внутренних противоречий принципах. Эти положения, свидетельствующие о совершенно современном подходе к решению изучаемых проблем, легли в основу всей научной деятельности великого ученого.

Титульная страница второго издания (Базель 1566 г.) произведения Коперника 'О вращениях небесных сфер'

Далее в обращенном к папе предисловии Коперник отмечает, что прежде чем приступить к разработке своей теории мироздания, он изучил все высказанные до него мысли о движении Земли. Говоря на языке современной науки, он ознакомился с литературой проблемы. Сейчас, как известно, это делает любой научный работник. Однако во времена Коперника такой метод работы не был распространен. В ту эпоху многие ученые не шли далее комментирования общепризнанных авторитетов, а опасение перед возможностью несоответствия величайшему авторитету того времени - Библии являлось почти непреодолимой преградой для научных суждений, хотя бы они и были логически обоснованы. Коперник не признавал такой преграды. Достойны восхищения его слова в обращенном к папе предисловии: «Если и найдутся какие-нибудь люди, любящие бредить, которые, будучи невеждами во всех математических науках, все-таки берутся судить и на основании какого-нибудь места Священного писания, неверно понятого и извращенного для их цели, осмелятся порицать и преследовать это мое произведение, то я, ничуть не задерживаясь, могу пренебречь их суждением, как легкомысленным. Ведь не тайна, что Лактанций, вообще говоря знаменитый писатель, но небольшой математик, почти по-детски рассуждал о форме Земли, осмеивая тех, кто утверждал, что Земля имеет форму шара. Поэтому ученые не должны удивляться, если нас будет тоже кто-нибудь из таких осмеивать».

Эти полные достоинства слова принадлежат 69-летнему старцу и были высказаны им за год до смерти. Это были слова ученого, глубоко убежденного в правоте своей теории, и силы этих слов не могло поколебать написанное Оссиандером анонимное предисловие, представляющее теорию Коперника как всего лишь одну из возможных и отнюдь не обязательно достоверных гипотез.

Неопубликованное Оссиандером введение в 1-ю книгу начиналось словами, которые мог бы сказать любой современный, глубоко любящий свой предмет астроном. Хорошо известно, сколь важным фактором в успешной научной работе является эмоциональный подход к предмету исследования, и сколь важным стимулом для исследователя является удовлетворение эстетических потребностей. Такую потребность испытал и Коперник, который следующими словами начал свой труд: „Среди многочисленных и разнообразных занятий науками и искусствами, которые питают человеческие умы, я полагаю, в первую очередь нужно отдавать и наивысшее старание посвящать тем, которые касаются наипрекраснейших и наиболее достойных для познавания предметов. Такими являются науки, которые изучают божественные вращения мира, течения светил, их величины, расстояния, восход и заход, а также причины остальных небесных явлений и, наконец, объясняют всю форму Вселенной. А что может быть прекраснее небесного свода, содержащего все прекрасное! (...) Поэтому, если оценивать достоинства наук в зависимости от той материи, которою они занимаются, наиболее выдающейся будет та, которую одни называют астрологией, другие - астрономией, а многие из древних - завершением математики. Сама она, являющаяся бесспорно главной главой благородных наук и наиболее достойным занятием свободного человека, опирается почти на все математические науки".

Своей красотой астрономия поразила и увлекла разум Коперника, как и многих исследователей последующих поколений. И это также является свидетельством универсальности гения великого гуманиста, великого революционера науки.

Введение, из которого мы привели цитаты, изъятое издателем О вращениях небесных, сфер и подмененное анонимным предисловием, написанным Оссиандером, не было включено и в два последующих издания (Базель, 1566 и Амстердам, 1617). Впервые оно было напечатано лишь в варшавском издании Я. Барановского в 1854 году на основе обнаруженного рукописного текста труда Коперника.

Текст первой книги Коперник начал с утверждения, что мир шарообразен и что Земля также шарообразна, а затем перешел к описанию движения небесных тел. Эти движения он сводил к равномерному обращению по кругу, ибо, по его мнению, только оно может повторяться неизменно. Принимая принцип равномерного движения по кругу, Коперник полностью становился на позиции античных и современных ему астрономов, ибо от аристотелевского принципа, гласящего, что небесные тела должны перемещаться идеально, т.е. по кругу, он освободиться еще не смог. Сформулировав основные принципы своей теории, Коперник приступил к подробному изложению аргументов, подтверждающих правильность тезиса о движении Земли. В качестве основного аргумента, подтверждающего правильность своей теории, он указал на огромные размеры неба в сравнении с Землей. Он писал, что хотя Земля кажется человеку огромной „...рассуждения достаточно ясно показывают, что небо неизмеримо велико по сравнению с Землей и представляет бесконечно большую величину; по оценке наших чувств Земля по отношению к небу, как точка к телу, а по величине, как конечное к бесконечному. Ничего другого это рассуждение, очевидно, не доказывает, и, понятно, отсюда не следует, что Земля должна покоиться в середине мира. И гораздо более удивительным было бы, если бы в двадцать четыре часа поворачивалась такая громада мира, а не наименьшая его часть, которой является Земля". Далее мы находим утверждение: «..это рассуждение доказывает только, что величина неба по сравнению с Землей не является конечной. До каких пор распространяется эта необъятность, никоим образом неизвестно». Этими словами Коперник вплотную подошел к современному научному представлению о бесконечности Вселенной.

Опровергнув доводы Аристотеля и Птолемея против вращения Земли вокруг своей оси, Коперник переходит к доказательствам, обосновывающим движение Земли вокруг Солнца, иными словами, доказывает, что Земля является одной из планет. Он пишет: «Таким образом, поскольку ничто не препятствует подвижности Земли, то я полагаю, что нужно рассмотреть, не может ли она иметь несколько движений, так чтобы ее можно было считать одной из планет».

Занимаясь движениями Земли, Коперник пришел к важнейшему утверждению своей теории, которое он развил в последующих частях своей книги, а именно: «Следовательно, если и Земля совершает иные движения, как например около центра, то эти движения необходимо должны быть такими же, какие замечаются внешне и у других планет; среди этих движений мы находим годичное обращение. Поэтому если мы переделаем это движение из солнечного в земное и согласимся, что Солнце неподвижно, то восходы и заходы знаков зодиака и неподвижных звезд, когда они становятся то утренними, то вечерними, покажутся нам происходящими совершенно так же. Равным образом, стояния, попятные и прямые движения планет окажутся принадлежащими не им, а происходящими от движения Земли, которое они заимствуют для своих видимых движений. Наконец, само Солнце будет считаться занимающим центр мира; во всем этом нас убеждает разумный порядок, в котором следуют друг за другом все светила, и гармония всего мира, если только мы захотим взглянуть на само дело обоими (как говорят) глазами».

Таким образом, Коперник, доказав неправильность тезиса о неподвижной Земле, считающейся центром мира, утверждал, что таким центром является Солнце, - теперь картина строения мира становилась более гармоничной. А это был для него весьма существенный аргумент, как существенными были позднее подобного рода аргументы для Иоганна Кеплера. Здесь обнаружилось прежде всего влияние философии Платона с ее канонами гармонии в словах Коперника: «Ведь не напрасно некоторые называют Солнце светильником мира, другие - умом его, а третьи - правителем. Гермес Трисмегистос называет его видимым богом, а Софоклова Электра - всевидящим. Конечно, именно так Солнце, как бы восседая на царском троне, правит обходящей вокруг него семьей светил. Также и Земля не лишается обслуживания Луной, но, как говорит Аристотель в книге О животных, Луна имеет наибольшее сродство с Землей. В то же время Земля зачинает от Солнца и беременеет каждый год».

Изложив картину гелиоцентрического строения мира, Коперник решительно заявляет: «Таким образом в этом расположении мы находим удивительную соразмерность мира и определенную гармоничную связь между движением и величиной орбит, которую иным способом нельзя обнаружить».

Следовательно, учение Коперника не носило предположительного характера, как старался представить в анонимном предисловии Оссиандер. Великий ученый считал выводы своего труда объективной истиной, подкрепленной убедительными доводами. В развитии науки каждая эпоха обладает свойственными ей аргументами, являющимися убедительными для ученых. В эпоху Возрождения, в эпоху культа гармонии, унаследованного от античного искусства и литературы, одним из наиболее серьезных аргументов, - даже в математическом труде, каким и была работа Коперника О вращениях небесных сфер, - могла быть гармоническая конструкция системы строения мира. И то, что Коперник достиг в разработанной им системе более совершенной гармонии, нежели сторонники геоцентрической системы мироздания, было для него доказательством правильности и истинности его теории. Ведь строгая логичность доводов и поныне является величайшим достоинством каждой научной теории, представляя собой, наряду с соответствием наблюдаемым фактам, наиболее сильный аргумент в пользу ее достоверености. Именно эта логика Коперника положила начало развитию современной астрономии, а в дальнейшем - созданию материалистической концепции строения мира.

По замыслу Коперника его труд О вращениях должен был придти на смену Математическому построению Птолемея, то есть представить всю астрономию в новом гелиоцентрическом ракурсе, как и труд Птолемея содержал в себе все тогдашнее понимание астрономии с точки зрения геоцентрической теории. В своих математических выводах при представлении проблем движения планет, Коперник в принципе принял математическую систему рассуждений Птолемея с той лишь существенной разницей, что движения планет рассматривал с подвижной Земли.

Математические рассуждения составляют содержание остальных книг труда Коперника (2 - 6). В начале 2-й книги Коперник приводит общие сведения, касающиеся явлений на небесной сфере и входящие в состав астрономической части так называемой сферической астрономии. В 3-й книге содержатся важные рассуждения о пути Земли вокруг Солнца и долготы года. Важным достижением Коперника было установление связи явления прецессии, заключающегося в медленном передвижении точек равноденствия на эклиптике, с движением Земли вокруг Солнца, а не со сферой постоянных звезд, как это делалось до него. В книге 4-й представлена теория движения Луны. Вводя двойной эпицикл, Коперник устранил парадокс Птолемея, в соответствии с которым Луна в квадратурах должна была находиться в два раза ближе к Земле, чем во время полнолуния либо новолуния.

Важные рассуждения о движении планет освещены в 5-й книге, где Коперник занялся движением планет в эклиптической долготе. Он выявил, что большие эпициклы теории Птолемея движения планет являются лишь отражением движения Земли по орбите вокруг Солнца. В его теории в них отпала необходимость. Из численной же величины дуг, описываемых планетами на небе обратным движением, Коперник вычислил размеры планетных путей по отношению к орбите Земли. Это был один из важнейших вкладов Коперника в познание размеров планетной системы, ибо подобного рода вычисления не были возможны в геоцентрической теории, где даже нельзя было полностью обосновать принимаемую очередность планет. В теории же Коперника они непосредственно вытекали из данных наблюдений, исходя из положения, что Земля является одной из планет, обращающейся вокруг Солнца. Относительные расстояния планет от Солнца, измеряемые в радиусах орбиты Земли, совпадают с нашими современными данными.

Труд завершает самая короткая 6-я книга, написанная последней и частично дополненная в 1540 году, где движение планет рассматривается в эклиптической широте. Это книга, где вклад Коперника в астрономию был сравнительно небольшим, главным образом потому, что вместо того, чтобы проводить планетные пути через Солнце, как это позже сделал Кеплер, Коперник вел их через центр орбиты Земли, что усложнило ему вычисления, и из чего он так и не сумел выбраться. 6-я книга кончается указаниями, как следует вычислять эклиптическую широту планет по приведенным таблицам.

Этими общими замечаниями и кончается труд О вращениях. Здесь нет какого-либо общего резюме, как того могли бы ожидать читатели этого фундаментального труда. Не были сформулированы и проблемы, не решенные до конца автором, либо поданные не в таком виде, как ему хотелось бы. Почему в этом труде отсутствуют выводы, не известно. Правда, частично таким резюме мы можем считать 1-ю книгу, которая довольно подробно изложена в настоящей работе, а общую характеристику своего труда Коперник дал в предисловии, обращенному к папе Павлу III.

Коперник намеревался подробно рассмотреть воззрения античных астрономов, в том числе и Аристарха, на предполагаемое движение Земли, однако страницы рукописи с этими историческими экскурсами зачеркнуты, то ли рукою Рэтика, то ли самого Коперника. Некоторые уже цитировавшиеся высказывания Коперника из 1-й книги О вращениях небесных сфер явились основой, на которой выросло научное мировоззрение последующих веков. Именно эти важнейшие положения учения Коперника совершили переворот во взглядах на сущность мира. Они нанесли серьезный удар по философской системе Аристотеля, особенно по его взглядам на природу, основанным на геоцентрической системе мироздания, которые после развенчания этой системы неизбежно должны были уступить место новым воззрениям.

Коперник отдавал себе отчет в некоторых недостатках, имевшихся в его книге. Так, уже в третьей книге О вращениях небесных сфер он обещал выяснить вопрос о том, находится ли «центр мира в Солнце или около Солнца». Однако такого разъяснения Коперник по существу не дал, а из приведенных в его труде данных следовало, что центры путей всех планет находятся за пределами Солнца. Впрочем, он относил пути планет не к Солнцу, как центру движения, а к центру земной орбиты, находящемуся от центра Солнца на расстоянии трех диаметров солнечного шара. Но и так центры кругов этих планетарных орбит оказались довольно далеко от центра земной орбиты. Так, например, центр пути Юпитера оказался вблизи пути Меркурия, а центр пути Сатурна даже за пределами пути Венеры. Все это вытекало из принятого принципа, что планеты обращаются равномерно по кругам; это положение Коперник дал в основу своих математических рассуждений.

Коперник понимал, что для устранения трудностей в определении движения планет в значительной мере могут помочь новые точные наблюдения их положений. Этим можно объяснить особенно активные наблюдения Коперника после 1533 года, уже после написания произведения О вращениях небесных сфер. Однако сделанные Коперником наблюдения были достаточны лишь для проверки теории относительно двух планет - Земли и Марса, тогда как теория движения остальных планет основывалась на наблюдениях, выполненных другими, в основном античными астрономами.

По мере получения новых данных, основанных на наблюдениях, Коперник вносил их в рукопись своей книги, поправляя и дополняя ее и после 1533 года. Однако преклонный возраст и некоторые неприятности в личной жизни, вызванные предвзятым отношением к нему вармийского епископа Яна Дантышека, помешали Копернику осуществить целый ряд наблюдений и расчетов, поэтому Копернику не удалось устранить многих недостатков своей теории, что он хорошо осознавал; ему не удалось также сделать более обширных наблюдений движений планет. Спустя несколько десятков лет после смерти Коперника это сделал датский астроном Тихо Браге.