Еще одним крайне неудобным диссидентом для христианской церкви был итальянский монах-доминиканец Джордано Бруно (1548–1600), унять которого ей удалось только с помощью костра. Бруно исповедовал довольно много различных ересей, чем заслужил свою участь, однако именно его космологические представления имеют отношение к нашей истории. Вероятно, он воспринял и распространил некоторые идеи упомянутого ранее Николая Кузанского
. Бруно предположил, что Солнце — всего лишь одна звезда во Вселенной, состоящей из бесконечного числа миров и не имеющей центра. Более того, в этих мирах обитают другие разумные существа.
Следующее по времени событие, относящееся к нашей истории, произошло в 1572 году, когда датский астроном Тихо Браге (1546–1601) увидел в небе яркую быстро исчезнувшую вспышку — взрыв сверхновой. Это стало первым свидетельством того, что в небесах тоже происходят непредсказуемые изменения вопреки традиционным представлениям об их совершенстве и неизменности. Английский астроном Томас Диггес (1546–1595) безуспешно пытался измерить параллакс сверхновой Браге и сделал вывод, что она должна находиться за пределами орбиты Луны.
Диггес в 1576 году опубликовал первый англоязычный комментарий к модели Коперника. Он внес существенное изменение в космологическую картину, отказавшись от представления об ограниченной сфере неподвижных звезд, окружающей Солнечную систему, в пользу бесконечного космического пространства с множеством звезд. Отсутствие наблюдаемого параллакса убедило его в том, что они находятся на огромном расстоянии от Земли, как и предполагал Коперник.
Браге соглашался с тем, что модель Коперника «очень тонко устраняет те места, которые являются излишними и несоответственными системе Птолемея», однако он возразил, что «тело Земли велико, медлительно и непригодно для движения, на него не может повлиять движение (особенно три движения), не более, чем могут быть смещены светила мирового эфира»
.
Итак, Браге опубликовал модель, уже предложенную предшественниками. Неподвижная Земля расположена в центре, Луна и Солнце вращаются вокруг нее, в то время как остальные планеты вращаются вокруг Солнца. И в самом деле, результаты наблюдений тех времен лучше укладывались в эту модель, нежели в систему Коперника. К тому же она не противоречила учению церкви, что на некоторое время сделало ее весьма популярной.
Кеплер и законы движения планет
На теоретическом уровне модель Коперника проще модели Птолемея, особенно в том, что касается отображения движения планет, но в качестве вычислительного инструмента она изначально не была лучше, поскольку входные данные для нее содержали ошибки. Ситуация изменилась с появлением данных наблюдений Браге и Иоганна Кеплера (1571–1630), которые были значительно точнее. Более того, Кеплер сделал большой шаг вперед, предложив три закона движения планет, которые с большой точностью описывали эти новые данные.
Законы движения планет Кеплера.
1. Все планеты движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце.
2. Отрезок прямой, соединяющий Солнце и планету, отсекает равные площади за равные промежутки времени.
3. Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.
Направляя телескоп в небеса
История Галилея известна всем, но ее часто понимают неправильно. В моих предыдущих книгах, в особенности в «Боге и атоме»
, я отдал должное его огромному вкладу в физику. Здесь же хочу заострить внимание на его работе в области астрономии. В отличие от Осиандера, Галилей не удовлетворился признанием гелиоцентрической модели в качестве просто полезного инструмента для предсказания небесных явлений. Он настаивал, что наш мир устроен именно так. Кеплер был того же мнения.
В 1608 году голландский мастер по изготовлению очков Ханс Липпергей (или Липперсгей) (1570–1619) изобрел зеркальный телескоп. Первые модели давали увеличение всего в несколько раз, но Галилей усовершенствовал конструкцию. Он направил в небо новый мощный прибор, увеличивающий изображение в 30 раз.
Свои первые наблюдения Галилей описал в работе, вышедшей в 1610 году под названием «Звездный вестник» (Sidereus nuncius)
. Он сообщил о горах и кратерах, которые увидел на поверхности Луны. Он увидел в десять раз больше звезд, чем доступно невооруженному глазу, а также размытые туманности, которые счел подобными Млечному Пути скоплениями звезд, расположенными слишком далеко, чтобы рассмотреть их по отдельности.
На рис. 2.2 приведены иллюстрации из «Звездного вестника» — зарисовки лунной поверхности, выполненные Галилеем. Эти находки, а также обнаруженные позже пятна на Солнце стали прямым, полученным в ходе опыта опровержением распространенного убеждения в том, что небесные тела представляют собой идеальные сферы, как учил Аристотель.
Рис. 2.2. Зарисовки лунной поверхности, выполненные Галилеем. Впервые опубликованы в 1610 году, источник: Галилео Галилей, «Звездный вестник» (Альберт ван Хельден, Chicago: University of Chicago Press, 1989)
В 1610 году Галилей сделал еще одно важное открытие. Оказалось, что Венера имеет фазы, подобные лунным, зависящие от изменения степени ее освещенности Солнцем, в результате вращения вокруг него внутри земной орбиты. Это наблюдение никак не укладывалось в птолемеевскую систему, хотя и не исключало других вариантов геоцентрической системы, к примеру модель Тихо Браге.
Но самой сенсационной серией наблюдений Галилея стала та, во время которой он увидел четыре спутника Юпитера. С 7 января по 1 марта 1610 года, когда позволяла погода, он зарисовывал расположение четырех объектов, обращающихся вокруг Юпитера. В «Звездном вестнике» можно увидеть около 64 таких наброска, в цитируемом издании они располагаются на страницах 65–83. Пример такой серии набросков изображен на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Пример набросков Галилея, изображающих положение спутников Юпитера. Сомнения развеялись окончательно: эти небесные тела определенно были лунами, вращающимися вокруг Юпитера, а не Земли. Но и в этом случае можно было представить геоцентрическую модель, подобную предложенной Браге, в которой не всякое небесное тело вращается вокруг Земли. Впервые опубликованы в 1610 году, источник: Галилео Галилей, «Звездный вестник» (Альберт ван Хельден, Chicago: University of Chicago Press, 1989)
Стоит отметить, что Галилей сделал ряд утверждений, не подкрепленных данными наблюдений, в частности, что приливы и отливы вызваны движением Земли вокруг Солнца и являются его свидетельством. В этом случае великий наблюдатель упустил из виду, что такая модель предсказывает только один прилив и отлив в сутки, в то время как они происходят дважды. Ранее Кеплер уже дал правильное объяснение возникновению приливов и отливов: они вызваны притяжением Луны.
