Эта система концентрических сфер, которую перенял и слегка улучшил Каллипп, нам известна по короткому описанию в «Метафизике» Аристотеля (А 8) и по пространному изложению, которое дает Симпликий в своем комментарии на книгу Аристотеля «О небе» (II, 12, с. 493—506). Системы Гиппарха и Птолемея в конце концов превзошли ее, и прекрасная система Евдокса была практически забыта. Историки астрономии друг за другом, в действительности не зная о ней ничего, кроме того, что она предполагала существование большого числа сфер, удовлетворились всего лишь несколькими презрительными ремарками об ее нелепости. Никто не замечал, говоря математически, невероятной элегантности системы, пока Иделер в двух работах в Transactions of the Berlin Academy за 1828 и 1830 годы не привлек внимания к теории Евдокса и не объяснил ее принципов. Однако честь полного овладения системой и исследования вопроса, насколько полно она могла объяснить наблюдаемые феномены, всецело принадлежит Скиапарелли, который показал, что она совершенно не заслужила того пренебрежения и презрения, которыми так долго удостаивали систему гомоцентрических сфер, и что нам следовало бы восхищаться острым умом ее создателя. Ниже мы расскажем об этой системе в том виде, в каком ее изложил Скиапарелли.
Хотя разнообразные космологические системы, которые предлагали философы от древних веков до эпохи Кеплера, значительно отличаются друг от друга как в общих принципах, так и в деталях, их объединяет одна общая идея: что планеты движутся по круговым орбитам. Этот принцип признавал и Евдокс, но он прибавил к нему еще один, чтобы сделать свою систему простой и симметричной. Он предположил, что все сферы, которые представляется необходимым ввести в систему, расположены одна внутри другой и концентрически по отношению к Земле, и по этой причине через много лет они стали известны как гомоцентрические сферы. Несомненно, это существенно усложнило объяснение непростых явлений, но зато система приобрела большую симметрию и красоту и в то же время стала гораздо более разумной с точки зрения физики, чем любая возможная система эксцентрических кругов. Предполагалось, что каждое небесное тело расположено на экваторе сферы, которая вращается с равномерной скоростью вокруг двух полюсов. Для объяснения стояний и ретроградного движения планет, а также их движения по широте Евдокс выдвинул гипотезу, что полюса планетной сферы не являются неподвижными, а уносятся большей сферой, концентрической с первой, вращающейся с иной скоростью вокруг двух полюсов, отличных от полюсов первой планеты. Поскольку этого было недостаточно, чтобы объяснить все явления, Евдокс разместил полюса второй сферы на третьей, концентрической с первыми двумя, но большей и движущейся вокруг отдельных полюсов со своей собственной скоростью. Те сферы, которые сами не уносили с собой планету, по Феофрасту, именовались avacrcpoi, или беззвездными. Евдокс обнаружил, что при подходящем выборе полюсов и скорости вращения можно воспроизвести движение Солнца и Луны, предположив по три сферы на каждое из этих светил, но для более сложных движений пяти планет было необходимо уже по четыре сферы на каждую, причем движущиеся сферы каждого светила совершенно не зависели от сфер остальных. Для неподвижных звезд, конечно, было достаточно одной сферы для суточного вращения небес. Таким образом, общее число сфер составило двадцать семь. Не похоже, что Евдокс высказывал теории о причине всех этих круговращений или о веществе, толщине или расстояниях между сферами. Из слов Архимеда (в его «Псаммите») мы знаем только, что, по оценке Евдокса, Солнце в девять раз больше Луны, из чего можно сделать вывод, что он считал, что Солнце находится в девять раз дальше Луны. То ли он просто взял сферы как математический способ представить и, соответственно, рассчитать движение планет, то ли он действительно верил в физическое существование всех этих сфер, точно неизвестно. Но так как Евдокс не сделал попыток соединить движения разных групп сфер друг с другом, он, вероятно, рассматривал их лишь как геометрические построения, пригодные для вычисления видимых путей планет.
Евдокс объяснил свою систему в книге «О скоростях», впоследствии утерянной, как и все его остальные сочинения. Аристотель, который лишь на поколение младше Евдокса, узнал о его системе от Полемарха, знакомого с ее создателем. Евдем подробно описал ее в своей утраченной истории астрономии, а из этого труда описание перешло в сочинение о сферах, написанное Созигеном, философом-перипатетиком, который жил во второй половине II века н. э. Этот труд тоже утерян, но длинный отрывок из него сохранился в комментарии Симпликия, и, таким образом, мы обладаем подробным описанием системы Евдокса
[81].
В то время как все другие античные и средневековые космологические системы (кроме тех, что признают вращение Земли) объясняют суточное движение Солнца, Луны и планет по небу тем допущением, что сфера неподвижных звезд во время своего ежедневного вращения увлекает за собой все остальные сферы, система Евдокса для этой цели предусматривает отдельный механизм у каждой планеты, тем самым добавляя в целом семь сфер к количеству, необходимому для других целей. Так, движение Луны производится тремя сферами; первая и самая дальняя из них совершает оборот с востока на запад за двадцать четыре часа, как неподвижные звезды; вторая вращается с запада на восток вокруг оси зодиака, вызывая ежемесячное движение Луны вокруг небес; третья сфера медленно поворачивается, по Симпликию, в том же направлении, что и первая, вокруг оси, наклоненной к оси зодиака под углом равным самой высокой широте, которой достигает Луна, причем Луна помещена на том, что мы могли бы назвать экватором этой третьей сферы. Третью сферу понадобилось добавить, говорит Симпликий, потому что Луна достигает наивысшей северной и южной широты не в одних и тех же точках зодиака, а в точках, которые перемещаются по зодиакальному кругу в направлении противоположном порядку двенадцати знаков. Другими словами, третья сфера должна объяснить ретроградное движение узлов лунной орбиты за 18½ года. Однако легко увидеть (как указал Иделер), что Симпликий допустил ошибку, утверждая, что самая внутренняя сфера движется очень медленно и в описанном порядке; так как Луна в такой схеме будет проходить лишь один раз через каждый узел за 223 лунации и находиться к северу от эклиптики в течение девяти лет, а затем к югу от нее в течение еще девяти лет. Очевидно, что Евдокс должен был учить, что внутренняя сфера (несущая Луну) вращается за 27 дней
[82] с запада на восток вокруг оси, наклоненной под углом равным максимальной широте Луны, относительно оси второй сферы, причем вторая совершает оборот по зодиаку за 223 лунации в обратном направлении. Таким образом эти явления получают полное объяснение, вернее, насколько их знал Евдокс, потому что он, по-видимому, ничего не знал об изменении скорости Луны по долготе, хотя ниже мы увидим, что Каллиппу это уже было известно в 325 году до н. э. Но то, что движение лунного узла было известно на сорок или пятьдесят лет раньше, доказывает лунная теория Евдокса.
Что же касается солнечной теории, то от Аристотеля мы узнаем, что она также основана на трех сферах: одна совершает такое же суточное движение, как и сфера неподвижных звезд, вторая вращается по зодиаку, а третья – по кругу, наклоненному к зодиаку. Симпликий подтверждает это и прибавляет, что третья сфера, в отличие от лунной, вращается не в обратном направлении относительно второй, а в том же, то есть в направлении зодиакальных знаков, и намного медленнее, чем вторая сфера. Здесь Симпликий допускает ту же ошибку, что и в описании лунной теории, так как Солнце, по его описанию, веками находилось бы в северной или южной широте и за год описывало бы небольшой круг, параллельный эклиптике, вместо большого круга. Конечно, медленно двигаться должна вторая сфера, причем в направлении по зодиаку, тогда как движение второй сферы должно происходить за год
[83] по наклонному большому кругу, который должен описывать центр Солнца. Этот круг посредством второй сферы поворачивается вокруг оси зодиака, и Евдокс предполагал, что его узлы на эклиптике совершают очень медленное движение вперед, а не обратно, как лунные узлы. Годовое движение Солнца предполагалось совершенно единообразным, то есть Евдокс, по всей видимости, отвергал замечательное открытие, сделанное Метоном и Евктемоном примерно за 60—70 лет до того, а именно что Солнцу требуется не одно и то же время, чтобы описать четыре квадранта своей орбиты между равноденствиями и солнцестояниями
[84].
