Мощным стимулом критического взгляда на мир и широкого распространения образования стало изобретение книгопечатания. Рукописные фолианты были невероятно дороги и почти недоступны вне монастырских и университетских стен. Книга же, отпечатанная хотя бы в нескольких сотнях экземпляров, могла выходить и выходила за узкий круг профессиональных теологов. Непосредственное знакомство с теми же текстами Священного писания давало человеку импульсы для крамольных размышлений — логично ли все сказанное там, нужно ли посредничество церкви в общении с Богом, так ли непоколебим авторитет этого посредника?
В этом направлении зарождались идеи европейской Реформации, широко развернувшейся в 16 веке в Германии, Англии, Франции, Швейцарии и в высшей степени способствовавшей ослаблению позиций католического теизма.
Важнейшим событием, непосредственно связанным с нашей основной темой, стали Великие географические открытия. Их эпоха стартовала в тридцатых годах 15 века, когда корабли португальского принца Энрико Мореплавателя прошли вдоль Атлантического побережья Африки. Но настоящее открытие Земли началось в самом конце 15 века прорывом Колумба к Багамским и Антильским островам и плаванием Васко де Гама в Индию. Кругосветное путешествие кораблей Магеллана в 1519–1522 годах и фактическое открытие четырех материков[44] за срок немногим больше столетия резко изменили представления о нашей планете.
Стало ясно, например, что Эратосфен, оценивший длину экватора в 40 тыс. километров, был прав, а его критики, уменьшившие ее примерно на одну четверть, ошибались. Впрочем, это в какой-то степени пример «ошибки во благо». Обосновывая возможность западного пути в Индию, Колумб отталкивался как раз от сильно заниженной оценки длины экватора. Он полагал, что достигнет Индии даже быстрее, чем продлилось реальное путешествие к островам Карибского моря, и так и умер в уверенности, что достиг цели. Только через 13 лет после завершения Колумбовой экспедиции Америго Веспуччи догадался, что открыт совершенно новый континент…
Так новое открытие Вселенной начиналось с открытия человека и его планеты.
15 век дал кое-что очень важное и в развитии космологических представлений. Это связано в основном с идеями Николая Кузанского (1401–1464), во многом предопределившего новую концепцию Вселенной.
Николай Кузанский (или Никола Кузанец), сын бедного рыбака, стал одним из образованнейших церковных иерархов своей эпохи. В 1448 году он был посвящен в кардинальский сан, через 2 года занял пост папского легата в родной Германии и завершил карьеру в должности генерального викария в Риме. Многие путешествия по Европе и особенно поездка в Византию за 16 лет до ее падения необычайно расширили его кругозор. В работах Кузанца была развернута глубокая критика схоластико-теистических построений с позиций пантеизма. Главный его труд «Об ученом незнании», изданный в 1440 году, основан на идее представления мира как развертки некоего абсолютного максимума — бесконечного Бога. Вселенная Кузанца, «…охватывая все, что не есть Бог, не может быть негативно бесконечной, хотя она не имеет предела и тем самым привативно бесконечна».
Иными словами, его Вселенная ничем не ограничена. В 11-й главе 2-й книги он доказывает, что Земля не может быть центром Вселенной, как и вообще какая-либо чувственно воспринимаемая субстанция. А, следовательно, Земля должна двигаться! В следующей главе он пишет: «Нам уже ясно, что наша Земля в действительности движется, хоть мы этого не замечаем, воспринимая движение только в сопоставлении с чем-то неподвижным». Здесь же он указывает, что Земля не должна быть строго шарообразной, а форма ее движения — строго круговой. Это более чем на полтораста лет предвосхищает кеплеровские эллипсы.
Главное здесь — сильнейший удар по античной концепции, согласно которой небо выделяется как особо совершенная в силу близости к богам область, а несовершенным земным явлениям отводится лишь подлунный мир.
Для бесконечно возвышающегося над бытием и лишенного чувственных атрибутов Бога нет большой разницы между небом и Землей, нет и необходимости избирать Землю или любое другое тело центром Вселенной и ограничивать эту Вселенную особой звездной сферой.
Разумеется, эти представления вступали в конфликт не только с геоцентрической античной традицией, но и напрямую — с Библией, где легко усматривается абсолютная выделенность Земли, ее богоизбранность (как, например, в 66-й главе «Книги пророка Исайи»: «Так говорит Господь: небо престол Мой, а земля — подножие ног Моих…»). И здесь зрели зародыши непримиримого столкновения с инквизицией.
Последующее развитие идей Кузанца в «Зодиаке Жизни» Пьера-Анджело Мандзолли и в «Новой философии Вселенной» Франческо Патрици относится к середине 16 века и содержит явную формулировку гипотезы о бесконечности Вселенной, равной бесконечности Бога. Интересно, что, поддерживая Коперника и критикуя теорию вращающейся Звездной сферы, Франческо Патрици указывает на несуразно большую скорость вращения этой сферы — по оценкам того времени, порядка 20 000 км/с.
Пожалуй, высшее свое выражение ренессансная пантеистическая традиция находит в идеях Джордано Бруно (1548–1600), во многом опиравшегося на достижения Николая Кузанского, Мандзолли и Патрици. Бруно полностью взаиморастворяет Бога и Вселенную. Вселенная Бруно бесконечна в пространстве и во времени, в ней повсюду существуют миры, подобные коперниковской Солнечной системе. Эти очень далекие миры воспринимаются нами как звезды.
Повсеместное растворение Бога с необходимостью требует, чтобы вблизи звезд существовала разумная жизнь, «…однако не подобает считать, — пишет Бруно, — что есть часть мира без души, жизни, ощущения, а, следовательно, и без живых существ. Ведь глупо и нелепо считать, будто не могут существовать иные существа, иные виды разума, нежели те, что доступны нашим чувствам».
Если Кузанец, развивающий аналогичные идеи в несколько более осторожной форме[45], со временем приглушил их, особенно после открытого обвинения его в пантеистической ереси теологом Иоганном Венком, то Бруно до конца жизни оставался активным проповедником своего учения во всех уголках Европы. Первый стал кардиналом, а второй в 1600 году взошел на костер инквизиции на Площади Цветов в Риме…
Появление научной модели Солнечной системы неразрывно связано с именем польского астронома Николая Коперника (1473–1543). Жизнь этого скромного и необычайно эрудированного человека, чьи работы рассматривают как исток революции в естествознании и вообще в мировоззрении, внешне не изобиловала событиями. Он родился в Торуни, с ранних лет воспитывался в семье дяди, вармийского епископа Лукаша Ваченроде, образование получил в Кракове, потом в Италии, а с 1512 года и до самой смерти он почти безвыездно жил в башне крепостной стены прибалтийского города Фромборка, наблюдая за небом и составляя главный труд своей жизни.
Самая ранняя публикация его идей относится к 1507 году — это 10-страничная брошюра «Николая Коперника малый комментарий относительно установленных им гипотез о небесных движениях». Видимо, гелиоцентрическая модель сформировалась у него незадолго до этого. Первый набросок модели он сделал на 30-й странице тетради, приложенной к астрономическим таблицам Альфонса Кастильского — книге, с которой он не расставался.
После рассылки «Малого комментария» Коперник четверть века проработал над подробным изложением своей системы, трижды переписав текст и таблицы. Этот труд «Николая Коперника Торуньского об обращениях небесных сфер шесть книг» увидел свет лишь в феврале 1543 года, за несколько месяцев до его смерти. Друзья скрывали книгу от тяжело больного Коперника, и он смог лишь издали полюбоваться ею в свой последний день — 23 мая 1543 года.
Модель Коперника
Коперник поместил в центр Вселенной Солнце, вокруг которого должны обращаться все планеты, включая Землю, причем Луна потеряла статус самостоятельной планеты и стала спутником Земли. Вся эта система заключена в сферу неподвижных звезд, чье кажущееся вращение объясняется суточным вращением Земли. Впоследствии за эту звездную оболочку Коперника упрекал Бруно («Чего еще хотел бы я от Коперника — уже не как от математика, но как от философа — это чтобы не измышлял он пресловутую восьмую сферу в качестве единого местоположения всех звезд, равно отстоящих от центра»). На самом же деле, определяя звездную сферу, польский астроном допустил большую свободу в ее дальнейшем рассмотрении (в частности, тем же Бруно!). Фактически Коперник раздвинул границы неба до бесконечности. «Небо неизмеримо велико по сравнению с Землей, — писал он, — и представляет бесконечно большую величину…»
В его системе заключалось два важнейших положения — своеобразные зародыши будущей небесной механики и, возможно, всего естественнонаучного мировоззрения.
Первое из них, можно сказать, кинематическое — это выбор явно более предпочтительной системы отсчета на Солнце. Движения различных планет по отношению к Земле как бы потеряли свою независимость. Их относительные расстояния определялись теперь довольно просто через единственный параметр — расстояние между Солнцем и Землей. От Николая Кузанского Коперник заимствовал идею относительности движения (прообраз будущего принципа относительности в механике) и нашел наиболее простое представление для описания движения небесных тел.
Второе положение не столь очевидно, но никак не менее важно. Остановив звездную сферу, Коперник перечеркнул Аристотелеву идею Перводвигателя (девятой сферы), сообщающего движение планетам через первичное сцепление именно со сферой звезд. Господь лишился весьма суетного повседневного занятия. Важнее, однако, то, что Коперник приписал причину движения самим телам[46] и тем самым поставил на повестку дня динамическую проблему.
Конкретно он связывал причину со сферичностью тел, но не вдавался в дальнейшие комментарии. Время силового объяснения еще не настало.
В остальном же система Коперника казалась просто конкурентом Птолемеевой системы, и не следует представлять ее начальную судьбу как нечто триумфальное. Первый тираж книги «Об обращении небесных сфер» (около тысячи экземпляров) даже не разошелся полностью. И дело было не только в примитивной реакции теологов[47], которую превосходно предчувствовал сам Коперник, но и в том, что его система унаследовала основные пороки модели Аристарха Самосского и сначала выглядела вовсе не простой.
Резко сместив центр Вселенной, Коперник вслед за Аристархом пытался сохранить строго круговой характер движения и его равномерность. Поэтому для подгонки к результатам наблюдений он вынужден был постепенно отступать от изумительной простоты исходной своей картины, вводя те же эпициклы и эксцентры. В результате он добился неплохого согласия, использовав 34 круга, «с помощью которых можно объяснить весь механизм мира». Это выглядело несколько экономней относительно Птолемеевой системы, но практически не меняло ее принципиальной вычислительной схемы и не вело к особым отличиям в точности предсказаний. Экспериментальные преимущества коперниковской модели стали ощущаться только через 8 лет после его смерти, когда были опубликованы более точные таблицы наблюдений немецкого астронома Эразма Рейнгольда (так называемые «Прусские таблицы», посвященные герцогу Альберту Прусскому).
Иногда возникает вопрос: почему же именно Коперника считают автором гелиоцентрической модели и величайшим революционером в отношениях неба и Земли? Почему, если вроде бы такая же схема существовала у Аристарха 18 веков назад, а ликвидация Земли как вселенского центра в идейном плане была успешно проведена Николаем Кузанским?
В общем, это сложная проблема исторической персонификации достижений. Важно обратить внимание вот на что. Приоритет Аристарха в создании гелиоцентрической схемы, как и Николая Кузанского в философском переосмыслении картины небесных движений[48], сейчас никто не оспаривает. Более того, всю коперниковскую линию можно возводить от Пифагора и его первых учеников.
Коперник превосходно знал о работе Аристарха — сохранились две зачеркнутые страницы его рукописи, которые он хотел посвятить замечательному греческому астроному, и отсутствие ссылок в книге обусловлено лишь той причиной, что пифагорейская картина мира, к последователям которой причислялся и Аристарх, фактически была под запретом.
В чем же дело? Самое простое объяснение заключается в том, что схема Аристарха оказалась великим, но несвоевременным прозрением и никак не вписывалась в общую античную картину мира, где небесный и подлунный мир были принципиально разделены древнейшей теистической традицией. Не было среди его предшественников Кузанца… Коперник же считал свою модель не чисто математическим вариантом, а как раз физической теорией — вот почему друзья и ученики скрывали от умирающего учителя не столько книгу, сколько предисловие к ней Осиандера, где модель Коперника рассматривалась как один из вариантов…
Преодоление традиции резкого разделения неба и Земли действительно потребовало огромных многовековых усилий. Именно Копернику принадлежит заслуга конкретной реализации программы Кузанца, удалившего Бога из доступных наблюдению окрестностей Земли. Без развитой и обоснованной вычислениями и наблюдениями астрономической схемы идеи Кузанца могли бы еще очень долго «провисеть в воздухе», привлекая своей смелостью, но не доказательностью.
Таким образом, заслуга Коперника не может быть понята ни в чисто астрономическом, ни в чисто философском плане без учета тесного переплетения этих проекций, в реальном развитии познания. Любая гипотеза начинает широко завоевывать умы, то есть становится социально значимым культурным фактором, тогда и только тогда, когда ее конкретное воплощение и общее идейное обоснование взаимно усиливают друг друга. В этом случае гипотеза имеет шанс войти в систему представлений, именуемую картиной мира, и даже перенормировать, разумеется, со временем, все мировоззрение. Такие эффекты усиления и возникли в связке Аристотелевой философии и модели Птолемея, а позже в тандеме Кузанца и Коперника. Но вот Аристотель и Аристарх были несовместимы — общее мировосприятие первого взаимно гасилось с моделью второго, и конкретная модель, не найдя щели в могучей философии, надолго оказалась в положении беспризорника.
Нельзя упускать из виду и еще один момент — очень быстрое (по историческим меркам той эпохи) развитие коперниковской модели. В течение ближайшего столетия ее осмыслили в рамках философии Кузанца Мандзолли, Патрици, Бруно, английский астроном Томас Диггс, важнейшие физико-математические уточнения сделал Кеплер. Именно в плане этого развития коперниковское наследие и предстало перед последующими поколениями, перед наукой Нового Времени.
О том, что сначала восприятие системы Коперника было не столь уж однозначным и восторженным, свидетельствует судьба выдающегося датского ученого, основоположника астрономии новой эпохи Тихо Браге (1546–1601).
Браге очень рано увлекся наблюдениями неба, вероятно, после солнечного затмения 1561 года, но его систематический интерес к астрономии, безусловно, обязан ошибкам в предсказаниях, свойственным таблицам того времени. В августе 1563 года шестнадцатилетним юношей он наблюдал совпадение Сатурна и Юпитера и обратил внимание, что составленные на основе Птолемеевой системы таблицы Альфонса Кастильского ошибаются на целый месяц, а коперниковские — только на неделю. Это обстоятельство послужило полезной основой скепсиса и породило желание как следует во всем разобраться.
Несколько лет он делил свое время между двумя увлечениями — химией и астрономией, но после самостоятельного открытия новой звезды, вспыхнувшей 11 ноября 1572 года вблизи созвездия Кассиопеи, энтузиазм Браге почти без остатка отдается небу. В 1576 году он основывает первую европейскую обсерваторию в замке Ураниборг близ Копенгагена, где более 20 лет ведет подвижническую работу по определению точных координат небесных тел, непрерывно изобретая и совершенствуя приборы. Пожалуй, Тихо Браге сделал максимум того, что может сделать астроном, работающий без телескопа. Он добился предельной точности при наблюдениях невооруженным глазом[49] и дал всей последующей астрономии образец систематичности и добросовестности.
В этом его главная заслуга.
В 1577 году Браге наблюдал комету и доказал, что ее путь проходит в межпланетном пространстве, во всяком случае, далеко за Луной. Тем самым он окончательно похоронил миф о непроницаемых хрустальных сферах.
Неполноценность Птолемеевой и Коперниковой систем в смысле предсказаний вызвала у Браге вполне естественную реакцию — он предложил своеобразный гибрид, поместив Землю в центр Вселенной и заставив Солнце вращаться вокруг нее, но планеты должны были бегать вокруг Солнца. Система Браге получилась довольно громоздкой, и до конца жизни он безуспешно пытался согласовать ее со своими же очень точными наблюдениями. В 1597 году Браге вынужден был бежать в Германию, а незадолго до смерти занял в Праге должность придворного астронома Рудольфа II, императора Священной Римской империи. В Праге и произошла его встреча с 28-летним Иоганном Кеплером.
Иоганн Кеплер (1571–1630), сын ландскнехта и трактирщицы, начал свою сознательную жизнь как мистик пифагорейского толка, возвысился как первооткрыватель научных законов движения небесных тел и окончил ее поэтом.
В молодые годы под влиянием своего преподавателя, профессора Тюбингенской академии Местлина, Кеплер познакомился с коперниковской системой. Увлечение математикой и пифагорейскими идеями привело его к оригинальной конструкции Вселенной. В 1596 году он издает книгу «Тайна Вселенной», где изложен очень любопытный вариант гелиоцентрической модели, основанный на сочетании 5 правильных многогранников, одновременно вписанных в небесные сферы и описанных вокруг них. Исходя из соотношений между радиусами 6 построенных таким образом сфер, Кеплер надеялся получить закон расстояний от Солнца до известных планет. Эта крайне наивная картина, которой Кеплер гордился до конца жизни, произвела кое-какое впечатление на Тихо Браге. Знаменитый астроном отозвался о ней отрицательно, но все-таки пригласил талантливого молодого человека для совместной работы. Об этом приглашении Кеплер вспомнил только через 3 года, когда гонения на протестантов сделали неизбежным его эмиграцию. Тогда он впервые (но отнюдь не в последний раз) твердо отказывается от перехода в католическую веру, и это на всю жизнь предопределяет неулыбчивость его судьбы.
Контакт с Тихо Браге длился всего год. Однако это был поворотный год в ученой карьере Кеплера. По рекомендации Браге Кеплер становится придворным математиком Рудольфа II, но самое главное — обретает доступ к бесценному материалу четвертьвековых наблюдений своего старшего коллеги.
В 1609 году, завершив тщательную обработку координат положения Марса, Кеплер публикует в Гейдельберге книгу «Новая астрономия», где содержатся первые два закона движения планет[50]:
1. Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.
2. Радиус-вектор, направленный от Солнца к планете за равные промежутки времени, обметает равные площади.
Самое продуктивное пражское десятилетие жизни Кеплера завершилось с отречением Рудольфа II. Видимо, с братом Рудольфа Матвеем, занявшим императорский трон, придворный астроном не поладил, и в 1611 году, похоронив в течение этого года жену и сына, он вынужден был уехать в Линц[51].
Следующему периоду жизни не суждено было стать спокойным — более пяти лет Кеплер занимался защитой своей матери, которой грозил костер по обвинению в колдовстве.
Тем не менее, в 1619 году он выпускает «Гармонию мира», излагая свою теорию движения планет и третий закон этого движения (квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца пропорциональны кубам длин больших полуосей эллиптических орбит этих планет).
Сразу после открытия первых своих законов Кеплер приступает к созданию всеобъемлющих таблиц, предсказывающих положения планет. Эта работа заняла более 20 лет, и знаменитые «Рудольфианские таблицы», опубликованные им в 1627 году, вплоть до 19 века считались наиболее полным и точным сводом наблюдательной астрономии.