Аристотель утверждал, что существует три формы природных движений, иллюстрируя это на примере движений пяти элементов:
♦ земля и вода движутся по прямой линии к центру Земли;
♦ воздух и огонь движутся по прямой линии от центра;
♦ небесные тела движутся по окружностям вокруг центра.
Последнее позволяло ответить на древний вопрос о том, почему небесные тела не падают на Землю.
Космология Аристотеля представлена на рис. 1.6.
Он шагнул далеко вперед, предположив, что планеты и звезды — реально существующие физические тела, хотя все еще представлял их идеальными сферами. Это утверждение противоречило платоновскому изображению небесных тел в виде богов. Более того, Аристотель был не согласен с заявлением Платона о том, что у Вселенной был творец. Он считал ее вечной, но не бесконечной.
Рис. 1.6. Космология Аристотеля. Изображение предоставлено NASA/StarChild
Обратите внимание на сферу перводвигателя на рисунке. Физика Аристотеля подразумевала, что у любого движения должна быть причина и первоначальная причина, «перводвигатель», является «конечной причиной всех причин». Эту сущность средневековые христианские богословы, в особенности Фома Аквинский, считали Богом-создателем. Однако в физике Аристотеля перводвигатель представлял собой не создателя, но сверхъестественное нечто, находящееся на самой окраине Вселенной и являющееся источником всех движений всех небесных тел
.
Аристотель был не согласен с атомистами. Они представляли воду, воздух и огонь не первоэлементами, а субстанциями, состоящими из атомов — истинно элементарных частиц. Аристотель утверждал, будто ему удалось доказать невозможность существования «пустоты» атомистов, в то время как ключевой принцип атомизма заключался в том, что все есть атомы и пустота. Атомисты соглашались с тем, что Вселенная вечна, но не считали, что она конечна. Они также полагали, что существует множество миров.
В дохристианских Греции и Риме учение Аристотеля в области физики и космологии принималось не повсеместно. Не только атомисты во главе с Эпикуром, но также стоики во главе с Зеноном из Китиона (около 334–262 годов до н. а) считали, что Вселенная как вечна, так и бесконечна.
Тем не менее христианские богословы во множестве областей стали опираться на авторитет Аристотеля, в особенности на его идею о первопричине. В результате великие европейские университеты, основанные католической церковью в Средние века, настолько глубоко закостенели в так называемой аристотелевской схоластике, что научная революция, отвергающая значительную часть аристотелевской науки, в особенности физику, произошла вне стен этих учреждений.
Аристарх
Аристарх Самосский (около 310–230 годов до н.э.) — первый известный науке астроном, поместивший Солнце в центр Вселенной.
По некоторым данным вавилонский астроном Селевк (около 190 года до н.э.) сделал то же самое несколько позже. Кроме того, Аристарх расположил планеты в правильном порядке по их удаленности от Солнца. Хотя его геометрические доказательства верны, из-за ошибочных данных рассчитанные им расстояния получились намного меньше реальных
. Однако Аристарх признал, что звезды должны находиться очень далеко от Земли, поскольку понял, что измерить звездный параллакс не представляется возможным.
Гиппарх
Гиппарх (около 190–120 годов до н.э.) родился в Вифинии, в городе Никея, но большую часть жизни провел на острове Родос. Он разработал первые точные модели движения Солнца и Луны на основании записей на вавилонских глиняных табличках. Гиппарх также открыл предварение равноденствий, рассчитал длину года с точностью до 6,5 минуты, составил первый известный звездный каталог и внес весомый вклад в развитие ранней тригонометрии. Фактически его можно считать первым ученым, применившим к геометрическим моделям числовые данные, полученные путем наблюдений. Гиппарх заложил основы для последующих работ Птолемея, написанных спустя три столетия, и был признан «величайшим астрономом античности»
.
Птолемей
Клавдий Птолемей (около 168–90 годов до н.э.) жил в Александрии, где у него был доступ к огромному количеству работ греческих и римских авторов, собранных в Александрийской библиотеке, величайшем книгохранилище Древнего мира. В 48 году до н.э. Юлий Цезарь (около 100–44 годов до н.э.) поджег корабли, стоявшие в гавани Александрии, и при этом нечаянно сжег огромное количество книг, хранившихся в районе доков. Однако два других городских собрания книг сохранились. Большая часть из них была уничтожена во время христианских восстаний в 390 году н.э., однако Александрия все еще оставалась центром греческой науки.
У Птолемея был доступ также к превосходным астрономическим приборам, которыми была оснащена обсерватория при библиотеке. При таких возможностях ему удалось объединить данные астрономических наблюдений, собранные за несколько столетий, включая работы Гиппарха, со своими собственными наблюдениями в систему, которая математически описывала движения всех небесных тел, доступных наблюдению в те дни. Он изложил свою систему в 13 книгах, первоначально получивших название «Математическое построение по астрономии», которое затем сменилось на «Великое построение» (Magiste Syntaxis). Позже арабы дали ей название «Альмагест» («Великое построение», или просто «Великое»), под которым она известна с тех пор. «Альмагест» оставался ведущей работой по астрономии до выхода в 1543 году трактата Николая Коперника «О вращении небесных сфер» (De revolutionibus orbium celestium)
.
Подобно большинству своих предшественников, Птолемей поддерживает геоцентрическую модель Вселенной, хотя Земля у него слегка смещена от центра. Вот как он описывает свои физические постулаты:
«…Небо имеет сферическую форму и движется подобно сфере, затем что Земля имеет также вид сферы, если ее рассматривать по всей совокупности ее частей. По своему положению она расположена в середине неба, являясь как бы его центром. По величине же и расстоянию относительно сферы неподвижных звезд она является как бы точкой и не имеет никакого движения, изменяющего места»
.
Чтобы сохранить в своей системе центральное положение Земли и при этом точно описать движения планет, орбиты которых далеки от круговых, Птолемей разработал невероятно сложную модель, которая в упрощенном виде изображена на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Модель Солнечной системы, предложенная Птолемеем. Планеты движутся по поверхности концентрических сфер по круговым орбитам. Сферы же вращаются вокруг точки, расположенной на некотором расстоянии от центра Земли, также по окружностям. Пространство этих сфер заполнено не пустотой, а квинтэссенцией, или эфиром (по Аристотелю). Авторская иллюстрация
