Читати книгу - "Пояснюючи світ"

За словами Халкідія (або Калкідія), християнина, який у IV столітті перекладав «Тімей» із давньогрецької на латину, Гераклід також припускав, що оскільки Меркурія та Венери ніколи не видно в небі далеко від Сонця, то вони обертаються навколо Сонця, а не навколо Землі, усунувши тим самим ще один момент припасування у схемах Евдокса, Калліпа та Арістотеля: штучну координацію обертань других сфер Сонця та внутрішніх планет. Але Сонце, Місяць і три зовнішні планети все одно вважали такими, що обертаються навколо нерухомої, хоча й такої, що обертається, Землі. Ця теорія дуже добре працює для внутрішніх планет, бо приписує їм точно такі самі видимі рухи, що й найпростіша версія теорії Коперника, у якій Меркурій, Венера та Земля з постійною швидкістю обертаються навколо Сонця. Щодо внутрішніх планет, єдиною відмінністю між поглядами Геракліда та Коперника є напрямок зору – або від Землі, або від Сонця.

Окрім припасування, наявного у схемах Евдокса, Калліпа та Арістотеля, була й інша проблема: ці гомоцентричні схеми не дуже добре узгоджувалися зі спостереженнями. Тоді вважали, що планети сяють власним світлом. А оскільки в цих схемах сфери, на яких переміщуються планети, завжди залишаються на однаковій відстані від земної поверхні, то яскравість планет ніколи не змінюватиметься. Однак очевидно, що їхня яскравість змінюється дуже сильно. Близько 200 року н. е. філософ-перипатетик Сосіген, якого цитував Сімплікій11, прокоментував це так:

Однак [гіпотези] однодумців Евдокса не зберігають видимості, а лише те, що було відомо раніше та визнавали вони самі. Та й яка необхідність говорити про інші речі, деякі з яких Калліп Кізикський теж намагався зберегти, коли Евдокс не зміг цього зробити, але чи зберіг?… Я хочу сказати, що є багато випадків, коли планети здаються близькими, а є випадки, коли вони здаються далекими від нас. І у випадку деяких [планет] це ясно видно. Наприклад, зірка, що зветься Венерою, а також та, що зветься Марсом, здаються в багато разів більшими, коли рухаються зворотно, – так, що в безмісячні ночі Венера змушує тіла відкидати тіні.

Там, де Сімплікій або Сосіген говорять про розміри планет, нам, напевно, слід розуміти, що вони мають на увазі їхню видиму світність, адже неозброєним оком ми насправді не можемо бачити диск жодної планети, але що яскравіша світлова точка, то більшою вона здається.

Насправді цей аргумент не такий переконливий, як вважав Сімплікій. Планети та супутники (наприклад, Місяць) сяють відбитим світлом Сонця, тож їхня яскравість змінилася б навіть у схемах Евдокса та інших у міру проходження ними різних фаз (на кшталт фаз Місяця). Цього не розуміли аж до появи робіт Ґалілея. Але навіть якби фази планет брали до уваги, зміни яскравості, очікувані в гомоцентричних теоріях, не відповідали би тому, що було насправді.

Для професійних астрономів (якщо не для філософів) гомоцентрична теорія Евдокса, Калліпа та Арістотеля в Елліністичну та Римську епохи була витіснена теорією, що пояснювала видимі рухи Сонця та планет набагато краще. Ця теорія базується на трьох математичних поняттях – епіциклу, ексцентру та екванта, – що будуть описані нижче. Ми не знаємо, хто вигадав епіцикл та ексцентр, але вони точно були відомі елліністичному математику Аполлонію Перзькому та астроному Гіппарху Нікейському, з якими ми зустрічалися в розділах 6 і 712. Про теорію епіциклів та ексцентрів нам стало відомо завдяки роботам Клавдія Птолемея, який вигадав еквант і з ім’ям якого цю теорію зазвичай пов’язують.

Птолемей жив близько 150 року н. е. в епоху правління династії Антонінів у період розквіту Римської імперії. Він працював в Александрійському мусейоні й помер після 161 року н. е. У розділі 4 ми вже розглядали його вчення про відбиття та заломлення світла. Його астрономічна робота описана у творі «Megale Syntaxis» («Велика побудова»), назву якого араби переробили на «Альмаґест», під якою він став загальновідомим у Європі. «Альмаґест» мав такий успіх, що переписувачі перестали копіювати роботи попередніх астрономів, наприклад Гіппарха, тому сьогодні власні слова Птолемея складно відрізнити від їхніх.

«Альмаґест» покращив зоряний каталог Гіппарха, що налічував 1 028 зірок, додавши сотні нових, а також деякі дані про їхню яскравість та положення на небі[23]. Але значно важливішою для майбутнього науки була теорія Птолемея щодо планет, Сонця та Місяця. Багато в чому робота над цією теорією, описана в «Альмаґесті», є на диво сучасною за своєю методикою. Запропоновані математичні моделі планетного руху містили різноманітні вільні числові параметри, які потім визначали, узгоджуючи значення, передбачені моделлю, з результатами спостереженнями. Приклад цього ми побачимо нижче – у зв’язку з ексцентром та еквантом.

Згідно з Птолемеєвою теорією (спрощено), кожна планета обертається по колу, відомому як епіцикл, не навколо Землі, а навколо якоїсь рухомої точки, що обертається навколо Землі по іншому колу, відомому як деферент. Внутрішні планети – Меркурій та Венера – обертаються епіциклом за 88 та 225 днів відповідно. Модель припасована так, що центр цього епіциклу обертається навколо Землі по деференту точно за один рік, завжди залишаючись на лінії між Землею та Сонцем.

Ми можемо побачити, чому це працює. Ніщо у видимому русі планет не вказує на те, наскільки вони віддалені від нас. Відповідно в теорії Птолемея видимий рух будь-якої планети на небі не залежить від абсолютних розмірів епіциклу та деферента, а залежить лише від співвідношення їхніх розмірів. Якби Птолемей хотів, то міг би розширити розміри як епіциклу, так і деферента Венери, зберігаючи їхнє співвідношення незмінним, і зробити так само з Меркурієм, щоб обидві планети мали однаковий деферент – орбіту Сонця. Сонце тоді було б точкою на деференті, навколо якої внутрішні планети проходять свої епіцикли. Цього не було в теоріях Гіппарха або Птолемея, але внутрішній рух планет мав би саме такий вигляд, як у їхніх моделях, бо відрізняється від моделі Птолемея лише за загальною шкалою орбіт, що не впливає на видимі рухи. Цей особливий випадок теорії епіциклу точно той самий, що й розглянута вище теорія, приписувана Геракліду, у якій Меркурій та Венера обертаються навколо Сонця, тоді як Сонце обертається навколо Землі. Як ми вже згадували, теорія Геракліда працює добре, бо є еквівалентом тієї, у якій Земля та внутрішні планети обертаються навколо Сонця, і ці дві теорії відрізняються лише точкою, звідки дивиться астроном. Тож не випадково, що теорія епіциклу Птолемея, що описує видимі рухи Меркурія та Венери так само, як і теорія Геракліда, теж непогано узгоджується зі спостереженнями.

Птолемей міг би