Безусловным титаном для своего времени был Гераклит (535–475), поэт и мистик, прозванный Тем, Кто Бранит Людей за свою надменную мизантропию. Сто тридцать сохранившихся фрагментов его сочинений подчеркивают два аспекта устройства вселенной – ее непрерывность и ее периодичность, в особенности это касается Солнца. Отражение Гераклитова мышления можно найти в сочинениях Дарвина, Спенсера и других мастеров XIX века. Гераклит мог нелепо ошибаться, например, предполагая, что Солнце размером с щит всего фут в диаметре или что каждый день появляется новое Солнце. Но его идея о том, что вселенная состоит из беспрерывно заново рождающихся миров, вероятно, пришлась бы по нраву современным физикам. Он понимал, что нет ничего постоянного, отсюда его изречение: “В одну реку нельзя ступить дважды”.
Почетное место в ряду великих греческих математиков и астрономов занимает Пифагор Самосский, живший во второй половине VI века до н. э. Он провел двадцать два года в путешествиях по Аравии, Сирии, Халдее, Финикии, греческой Галлии (сегодня известной как Французская Ривьера) и, возможно, Индии, прежде чем обосновался на юге Италии, будучи уже старше пятидесяти лет (часть времени он провел в Египте за изучением астрономии, геометрии “и, может быть, немного чепухи”, как сформулировал популярный историк Уилл Дюран[153]). Будучи исключительно гениальным астрономом, в Италии Пифагор тратил все свои усилия на организацию влиятельного религиозного кружка и изучение математики с геометрией, а также мистических свойств чисел. Он придумал специальное слово для своих занятий, переводящееся как “любовь к мудрости”, – “философия”. В VI веке слова “философ” и “пифагореец” были синонимами.
Для Пифагора числа были сутью всех вещей, гармония – верхом прекрасного, а вселенная была идеально упорядочена. Он основал науку акустику, расширив ее до гипотетической “гармонии сфер”, считая, что каждая планета издает свою ноту подобно струне в зависимости от собственного размера и скорости движения. Пять известных тогда планет и добавленные к ним Солнце, Луна и Земля составляли октаву (при этом то, что Земля, считавшаяся неподвижной, вряд ли могла вибрировать, никого не смущало).
Пифагор также считал, что небесные тела движутся в двух разных круговых направлениях. Солнце делало один оборот вокруг Земли каждые 24 ч, но еще и совершало второй, годовой, оборот по другой орбите (под углом к первой). Астроном пытался осмыслить видимое движение звезд в предположительно геоцентрической вселенной, и его теория переставала работать в применении к планетам, но это было первой серьезной попыткой объяснения их движения. Вся современная наука произрастает из ключевого прозрения Пифагора: в природе есть определенные структуры, и они описываются математически.
Пифагор быстро стал мифом, и легенды о нем были в ходу уже во времена Аристотеля. У него имелось множество последователей, некоторые из них значительно совершенствовали наше знание о Солнце. Парменид, к примеру, сделал умозаключение, что яркая сторона Луны излучает свет, потому что обращена к Солнцу; он также первым произнес, что Земля имеет круглую форму. Когда эта идея уже достаточно утвердилась, пифагорейцы пошли дальше, утверждая сферическую форму небес, – так появились сферические координаты. Филолай (ок. 470 – ок. 385, современник Сократа) предвосхитил Коперника, переведя Землю из центра космоса в категорию обычных планет. В его системе Земля, однако, по-прежнему вращалась не вокруг Солнца, а вокруг невидимого “центрального огня”. Все остальное было распределено в пространстве, включая Солнце, которое считалось лишь отражателем этого центрального огня, а не небесным телом, светящим собственным светом. Огонь находился в центре вселенной, потому что был самым благородным из элементов, а центр – самым почетным местом, согласно теории, принятой в большинстве афинских школ.
Рисунок французского художника, изображающий Пифагора (приблизительно 580–490 годы до н. э.), обсуждающего небеса с египетскими жрецами во время своих длительных занятий в Александрии (Sheila Terry / Science Photo Library)
Некоторые блестящие солнечные астрономы произошли из менее крупных городов. Среди них мы встречаем троих “Анаксов” – Анаксимандра, Анаксимена и Анаксагора, все, подобно Фалесу, родом из Милета. Как следует из части слова “анакс”, означающей “царь”, они были благородного происхождения. Анаксимен был учеником Анаксимандра и в свою очередь преподавал за тридцать лет до Анаксагора, который превзошел обоих.
Анаксимандру было 64 года, когда около 560 года до н. э. он сочинил свой первый труд по естественной философии. Вслед за египтянами он ввел в научный обиход солнечные часы, по всей видимости, записал движение планет, угол эклиптики и даты солнцестояний с равноденствиями. Он выгравировал первую карту мира на медной табличке и стремился описать космос в терминах геометрических моделей, а не мифологии.
Вклад Анаксимена (ум. в 528 году до н. э.) меньше, в основном он известен своим учением о воздухе как источнике всего сущего, в противоположность взглядам Фалеса о главенствующей роли воды. Будучи довольно известным ученым своего времени, Анаксимен мало что мог сказать о Солнце, кроме того что светило путешествует вокруг Земли, а не под ней – в отличие от теорий Анаксагора (494–428). Когда Анаксагор двадцати лет от роду переехал в Афины из Милета, он отказался от наследства (имя его переводится как “повелитель рынка”, очевидно, родители надеялись на совсем другую судьбу отпрыска), чтобы посвятить свою жизнь изучению небес.
Одним из его ранних учеников, а позднее – близким другом стал Перикл (495–429), влиятельнейший человек в Афинах расцвета греческого золотого века. Этот период начался с отражения персидской угрозы в 479 году до н. э. и продлился примерно до 399 года. За это время Афины стали знамениты, под управлением Перикла превратившись в крупный интеллектуальный центр Средиземноморья, где работа Анаксагора и его коллег-астрономов могла давать наилучшие плоды. У звездочетов того времени на вооружении был крайне примитивный инструментарий, их обсерваториями были, скорее всего, просто плоские крыши. Однако математической геометрии у них было не отнять, и она уже тогда находилась в тесном союзе с астрономией: ученые обычно развивали эти направления одновременно. Солнечная астрономия продолжала оставаться сочетанием совершенной нелепости (как мы увидим позже) и удивительной проницательности. В качестве примера последней: Энопид Хиосский (работавший ок. 460 года до н. э.) не только выдвинул идею эклиптики, но и предпринял попытку измерить угол земной оси к плоскости эклиптики, получив результат в 23°45’, всего на 0,3 градуса отличающийся от принятого сегодня значения в 23°27’.
В число многочисленных достижений Анаксагора входит его понимание природы лунного затмения, но это знание не было востребовано, он слишком сильно обгонял свое время. Около 440 года до н. э. во Фракии посреди бела дня упал метеорит больше фута диаметром. Анаксагор, отправившийся посмотреть на этот феномен, заключил, что камень упал с Солнца, которое, следовательно, состояло из докрасна раскаленного железа; таким образом, небесные тела были не божественными созданиями, а лишь материальными объектами. Власти обвинили философа в атеизме, и он удалился в изгнание в Лампсак, где в 428 году до н. э. и умер, весьма почитаемый своими новыми согражданами[154].
Около 432 года до н. э. Метон Афинский, геометр и инженер, тщательнейшим образом изучил летнее солнцестояние, вероятно используя устройство гелиотропий (“солнцеворот”), которое позволяло измерить соотношение полуденных теней. Он также создал парапегму, таблицу с выгравированным списком астрономических явлений, и объединил традиционный земледельческий календарь с городским. Он стал знаменит, его увлеченность геометрической астрономией сделала его объектом насмешек в Аристофановых “Птицах”:
К этому моменту афинское государство насчитывало четверть миллиона населения: половина, граждане с семьями, другая половина – рабы и иностранцы; в самом городе проживало около 75 тыс. человек. Город находился на пороге страшного голода и был лишен какой-либо медицинской службы, даже рабовладельцы жили на уровне, значительно уступающем уровню рабочего класса в современных индустриальных демократиях (для обозначения грабителя использовалось словосочетание “продырявливатель стен”, настолько хрупкими были постройки). Платон пережил сокрушительное поражение своего родного города, жестокий олигархический переворот в 404 году до н. э., робкую реставрацию демократии, суд и приговор Сократу в 399 году. Затем Платон бежал в Мегару, торговый порт в 26 милях на северо-запад от Афин, а оттуда – в Египет. После разнообразных приключений – однажды он был даже продан в рабство, хотя и быстро выкуплен, – в 395 году он вернулся на родину. Девять лет спустя, попутешествовав по Италии и Сицилии, он занял у друзей денег на покупку земельного участка на окраине Афин, названной Академос в честь местного мифического героя. Здесь он основал Академию, здесь сорок лет подряд был учителем. И вряд ли представлял себе, что Академия останется интеллектуальным центром Греции на следующие пять столетий.
Платон в своей Академии сделал астрономию частью прикладной математики, знаменитая надпись над входом в Академию гласила: “Негеометр да не войдет”. Об алгебре у греков нет никаких сведений вплоть до Христа[157]. Сама астрономия занимает относительно скромное место в сочинениях Платона, за исключением диалога “Послезаконие”, как раз описывающего работу астронома. Приняв теорию о сферической неподвижной Земле, находящейся в центре сферической вселенной, он поощрял студентов на тщательное исследование всей системы, что вскоре привело к возникновению новых вопросов. Платон считал звезды и планеты видимыми образами бессмертных богов, движение которых есть часть трансцендентального порядка. Однако некоторые небесные тела двигались не с той регулярностью, что прочие, а как бы блуждали (греческое слово planetos исходно значило “странник”). Как можно было объяснить эти движения в рамках принятой теории трансцендентального порядка?
По Платону, задача философии заключалась в понимании скрытой реальной сущности мироздания. Если прямые наблюдения противоречили этому пониманию, Платон предусматривал возможность того, что вещи могут казаться не тем, что они есть, – полезная в целом аксиома для научных исследований, но наверняка неприятный сюрприз для студентов Академии. Впрочем, это не отталкивало учеников Платона – в Академии всегда можно было вести дискуссии на эти темы, несмотря на недостаточные познания самого Платона в астрономии. Когда в 347 году до н. э. он умер, один из его учеников воздвиг ему жертвенник и воздал погребальные почести, больше подобающие богам. Этого ученика звали Аристотель, и он не слишком хорошо относился к Платону.
Аристотель (чье имя переводится как “высшая цель”) родился в Стагире, греческой северной колонии, в 384 году до н. э. Ему было десять, когда его родители умерли, а семнадцати лет он был послан в Академию, проучился там почти двадцать лет и стал лучшим учеником, блистая до такой степени, что Платон прозвал его “разумом школы”. Возможно, по совету отца, который был врачом при дворе царя Македонии, Аристотель сначала погрузился в медицину, биологию и зоологию и вскоре сам стал преподавать многие предметы. После смерти Платона руководство Академией перешло к его племяннику Спевсиппу, чей интеллект Аристотель ценил очень низко. Скорее всего, честолюбие Аристотеля было уязвлено этим фактом, может быть, он просто стремился расширить кругозор, и уж наверняка он знал о растущей враждебности к македонянам, недавно завоевавшим Афины, – как бы то ни было, он выбрал другую школу, на острове Ассос в Эгейском море. Когда его покровитель, правитель Ассоса, был предан и распят персами, Аристотель бежал на ближайший остров Лесбос, где и оставался, пока не был приглашен обучать непослушного сына македонского царя Филиппа II, будущего Александра Македонского. Около 335 года до н. э. философ вернулся в Афины и, возможно на деньги Александра, открыл собственную школу Ликей вблизи храма Аполлона Ликейского.
Его последователей стали называть перипатетиками (от др.-греч. περιπατέω – прогуливаться) вслед за привычкой их учителя вести лекции, прохаживаясь вместе со слушателями. Учеников в школу отдавали преуспевающие семьи – купцы и землевладельцы, и вскоре между Ликеем, Академией (с ее в основном аристократическим составом учеников) и школой ритора Исократа (туда в основном отдавали детей некоренные афиняне) возникло серьезное соперничество. Исократ был силен в риторике, Академия – в математике, политике и метафизике, Ликей – в естественных науках.
К тому времени пифагорейская идея о двух источниках света, центральном огне и Солнце как его отражателе, перестала быть популярной, но смежная с ней идея о хрустальных сферах, вращающихся вокруг Земли, была подхвачена и получила развитие. Евдокс Книдский (Книд находился в современной юго-западной Турции), преподававший в Афинах, когда там появился Аристотель, утверждал, что вселенная состоит не из двух, а из двадцати семи сфер. Это усложнение системы позволяло ему объяснить, почему четыре планеты периодически останавливаются и начинают обратное движение (феномен “ретроградного движения”). Курс каждой планеты, считал он, имел форму гиппопеды – так называли лошадиные путы в форме восьмерки. Эта же теория объясняла, почему Луна и другие планеты какое-то время двигались примерно тем же курсом, что и Солнце, а затем отклонялись к северу или югу.
Приглашенный с лекциями в Ликей Евдокс объяснял, что звезды и планеты закреплены на поверхностях этих двадцати семи прозрачных и невидимых сфер, окружающих Землю. Одна сфера двигала Солнце, которое совершало свой оборот за 24 ч, обусловливая смену дня и ночи. Другая сфера медленно вращала Землю вокруг оси, ею она прикреплялась к большей сфере, вращение которой давало годовой цикл. Ось этой новой сферы, сдвинутая по отношению к внешней соседней сфере, и осуществляла движение Солнца вверх и вниз над горизонтом в зимнее и летнее время.
Аристотель пошел еще дальше, предположив, что таких сфер пятьдесят пять и все они вращаются вокруг Земли с разными, но постоянными скоростями – на ум приходит цирковой акробат, жонглирующий тарелками, стоя на канате. Размышления Аристотеля строились на том, что в небе не может быть пустого места (“Природа не терпит пустоты”) и, соответственно, пространство между сферами должно быть заполнено, и чем больше будет сфер, тем лучше это пространство заполнится. Земля была окружена этими вложенными друг в друга сферами наподобие луковицы. Снаружи сфер Аристотель предполагал еще одну – перводвигатель, это не создатель вселенной, но некая движущая причина всего сущего. Замысловатая паутина конструкций столетиями устраивала астрономов всего мира, пока не изобрели телескоп.
Вся эта система строилась скорее на философском умозаключении, нежели на эмпирическом наблюдении, поэтому Аристотель подкрепил ее логическими доводами на максимальном доступном ему уровне. Вселенная имеет форму сферы, рассуждал он, потому что сфера, которая выглядит одинаково с любой точки зрения, совершеннее любой другой формы. Земля также является сферой, что доказывается тенью, видимой на Луне во время затмения. К тому же путешественники видят не все время одни и те же звезды у себя над головой, да и звезды не всегда находятся в одном и том же месте неба, так что земные путешествия проходят по кривой поверхности.
Положение Земли в центре вселенной объяснялось ее уникальностью и неподвижностью. Аристотель считал, что тяжелые земные элементы (камни и вода) по их природе переместились в центр вселенной (до понятия тяготения еще предстоит пройти тысячелетиям), где они соединились в форме шара. Более легкие элементы – воздух и огонь – по своей сущности оказались вытеснены наверх и прочь. Вслед за Платоном он считал, что небесные тела состоят не из четырех элементов, а из эфира, который он называл (по порядку, так как тот стал пятым элементом) “квинтэссенцией… более высокой и первичной… по отношению к четырем элементам нашего меняющегося подлунного мира”[158]. Эфир не имел веса, он “не старел, не менялся, не реагировал на воздействия” и, что критично для системы греческой астрономии, находился в постоянном круговом движении, вечно возвращая каждое небесное тело в его исходное положение.
У этой системы были очевидные недостатки. Например, каждая планета (и Солнце), будучи прикрепленной к своим сферам, должна была находиться всегда на одном и том же расстоянии от Земли. Однако можно было наблюдать изменение размера Луны до одной шестой от ее диаметра. Не свидетельствует ли это о меняющейся дистанции до Земли? Варьирующаяся яркость планет (особенно Марса) тоже указывает на то, что расстояние между ними и Землей не является постоянной величиной. Временные явления вроде комет и метеоров считались атмосферными событиями, происходящими внутри лунной орбиты. Евдокс и Аристотель по каким-то причинам их игнорировали, так же как колебания в видимой скорости движения Солнца. Но безусловным открытием Евдокса, высоко оцененным Аристотелем, стало то, что движение планет может объясняться путем комбинирования равномерных вращений концентрических сфер с повернутыми осями. По крайней мере в отношении создания геометрических моделей это знаменовало возникновение научной астрономии.
После смерти Александра в 323 году до н. э. антимакедонские волнения вынудили Аристотеля покинуть город второй раз в жизни, через год он умер в Халкиде (остров Эвбея), оставив человечеству прототип современной университетской библиотеки, зоологический сад, музей естественной истории и ни с чем не сравнимый свод сочинений (рассказывали, что даже в свой медовый месяц Аристотель собирал образцы морских организмов). Он не был большой величиной в математике или физике, не занимался астрономическими наблюдениями, но его влияние на эти и другие науки было чрезвычайным. Он систематизировал саму методологию обучения и установил принципы исследований, собрал массив данных, из которых можно было делать дедуктивные выводы.
Впрочем, одновременно с утверждением в науке теорий Аристотеля его современник Гераклид Понтийский (390–322), учившийся у Платона, но живший на южном побережье Черного моря, предположил, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли, а также что Земля совершает дневное вращение вокруг своей оси. Он утверждал, что Солнце порождает ветер, что в свою очередь вызывает приливы и отливы. Молодой астроном Теофраст Эресский (“говорящий подобно богу” – такое прозвище дал ему Аристотель) открыл солнечные пятна, хотя нам неизвестно, каким образом он это сделал. Именно его Аристотель завещал назначить своим преемником по школе.
В начале третьего столетия Аристарх Самосский (310–230), один из самых заметных греческих астрономов, впервые обнаружил явление прецессии. Он также вычислил соотношение солнечного диаметра к земному – между 19:3 и 43:6. Как могло такое большое тело вращаться вокруг столь заметно меньшего? Несколькими годами спустя Аристарх сформулировал утверждение, сокрушающее устои мироздания или как минимум понижающее статус Земли: наша планета должна вращаться вокруг Солнца, а не наоборот, и все прочие планеты, кроме Луны, делают то же самое. Именно Земля, а не небо делает ежедневный оборот и совершает полный оборот вокруг Солнца за год. Напротив, Солнце вместе со звездами остаются неподвижными.
Клеанф, философ-стоик из Афин, сейчас же обвинил Аристарха в безбожии и распространил памфлет, где уличал Аристарха в том, что он запустил “сердце космоса в движение”. Новая теория со всеми ее важными последствиями была похоронена. Это может показаться странным, учитывая, что модель Аристарха не только строилась на открытиях и исследованиях, бывших в ходу с VI века до н. э., но также и разрешала целый комплекс проблем, таких как, например, ретроградное движение. Вместе с тем, если бы Земля действительно двигалась, это нанесло бы удар по теории Аристотеля о падающих телах, никакой альтернативы ей не предлагалось.
Гиппарх (приблизительно 190–120 годы до н. э.) в Александрийской обсерватории. Слева от него армиллярная сфера, его изобретение, а сам он смотрит не через телескоп, а через трубу, которая определяет небесный сектор (SPL/Photo Researchers, Inc.)
Как признавал сам Аристарх, вокруг нас не было ничего, что позволяло бы предположить движение Земли. Если бы она двигалась, людей швыряло бы друг на друга, облака и птицы оставались бы позади, все предметы разбрасывались бы. Здравый смысл подсказывал, что эта теория неверна, и его поддерживала суеверная убежденность в том, что человек должен находиться в центре мироздания. Кроме того, существовали астрологические доктрины – а астрология еще удерживала сильные научные позиции, – которые также базировались на неподвижной центральной Земле. В общем и целом имелось весьма много причин для того, чтобы оставить Землю в центре космоса.
Так называемые эллинистические философы (те, кто занимался философией после смерти Аристотеля и Александра Великого), знавшие или не знавшие о гипотезе этого астронома-одиночки, не стали менять положение дел (а также положение Земли). Солнце было важно, но Земля еще важнее. Даже если возникали проблемы, на которые у науки не было ответов, они не должны были угрожать статус-кво. Другой вопрос: возникали ли сомнения? Для большинства астрономов того времени наука существовала, чтобы поддерживать убеждение, что человечество населяет вселенную определенного устройства и порядка. Но вот что пишет Дюран:
Почетное место в ряду великих греческих математиков и астрономов занимает Пифагор Самосский, живший во второй половине VI века до н. э. Он провел двадцать два года в путешествиях по Аравии, Сирии, Халдее, Финикии, греческой Галлии (сегодня известной как Французская Ривьера) и, возможно, Индии, прежде чем обосновался на юге Италии, будучи уже старше пятидесяти лет (часть времени он провел в Египте за изучением астрономии, геометрии “и, может быть, немного чепухи”, как сформулировал популярный историк Уилл Дюран[153]). Будучи исключительно гениальным астрономом, в Италии Пифагор тратил все свои усилия на организацию влиятельного религиозного кружка и изучение математики с геометрией, а также мистических свойств чисел. Он придумал специальное слово для своих занятий, переводящееся как “любовь к мудрости”, – “философия”. В VI веке слова “философ” и “пифагореец” были синонимами.
Для Пифагора числа были сутью всех вещей, гармония – верхом прекрасного, а вселенная была идеально упорядочена. Он основал науку акустику, расширив ее до гипотетической “гармонии сфер”, считая, что каждая планета издает свою ноту подобно струне в зависимости от собственного размера и скорости движения. Пять известных тогда планет и добавленные к ним Солнце, Луна и Земля составляли октаву (при этом то, что Земля, считавшаяся неподвижной, вряд ли могла вибрировать, никого не смущало).
Пифагор также считал, что небесные тела движутся в двух разных круговых направлениях. Солнце делало один оборот вокруг Земли каждые 24 ч, но еще и совершало второй, годовой, оборот по другой орбите (под углом к первой). Астроном пытался осмыслить видимое движение звезд в предположительно геоцентрической вселенной, и его теория переставала работать в применении к планетам, но это было первой серьезной попыткой объяснения их движения. Вся современная наука произрастает из ключевого прозрения Пифагора: в природе есть определенные структуры, и они описываются математически.
Пифагор быстро стал мифом, и легенды о нем были в ходу уже во времена Аристотеля. У него имелось множество последователей, некоторые из них значительно совершенствовали наше знание о Солнце. Парменид, к примеру, сделал умозаключение, что яркая сторона Луны излучает свет, потому что обращена к Солнцу; он также первым произнес, что Земля имеет круглую форму. Когда эта идея уже достаточно утвердилась, пифагорейцы пошли дальше, утверждая сферическую форму небес, – так появились сферические координаты. Филолай (ок. 470 – ок. 385, современник Сократа) предвосхитил Коперника, переведя Землю из центра космоса в категорию обычных планет. В его системе Земля, однако, по-прежнему вращалась не вокруг Солнца, а вокруг невидимого “центрального огня”. Все остальное было распределено в пространстве, включая Солнце, которое считалось лишь отражателем этого центрального огня, а не небесным телом, светящим собственным светом. Огонь находился в центре вселенной, потому что был самым благородным из элементов, а центр – самым почетным местом, согласно теории, принятой в большинстве афинских школ.
Некоторые блестящие солнечные астрономы произошли из менее крупных городов. Среди них мы встречаем троих “Анаксов” – Анаксимандра, Анаксимена и Анаксагора, все, подобно Фалесу, родом из Милета. Как следует из части слова “анакс”, означающей “царь”, они были благородного происхождения. Анаксимен был учеником Анаксимандра и в свою очередь преподавал за тридцать лет до Анаксагора, который превзошел обоих.
Анаксимандру было 64 года, когда около 560 года до н. э. он сочинил свой первый труд по естественной философии. Вслед за египтянами он ввел в научный обиход солнечные часы, по всей видимости, записал движение планет, угол эклиптики и даты солнцестояний с равноденствиями. Он выгравировал первую карту мира на медной табличке и стремился описать космос в терминах геометрических моделей, а не мифологии.
Вклад Анаксимена (ум. в 528 году до н. э.) меньше, в основном он известен своим учением о воздухе как источнике всего сущего, в противоположность взглядам Фалеса о главенствующей роли воды. Будучи довольно известным ученым своего времени, Анаксимен мало что мог сказать о Солнце, кроме того что светило путешествует вокруг Земли, а не под ней – в отличие от теорий Анаксагора (494–428). Когда Анаксагор двадцати лет от роду переехал в Афины из Милета, он отказался от наследства (имя его переводится как “повелитель рынка”, очевидно, родители надеялись на совсем другую судьбу отпрыска), чтобы посвятить свою жизнь изучению небес.
Одним из его ранних учеников, а позднее – близким другом стал Перикл (495–429), влиятельнейший человек в Афинах расцвета греческого золотого века. Этот период начался с отражения персидской угрозы в 479 году до н. э. и продлился примерно до 399 года. За это время Афины стали знамениты, под управлением Перикла превратившись в крупный интеллектуальный центр Средиземноморья, где работа Анаксагора и его коллег-астрономов могла давать наилучшие плоды. У звездочетов того времени на вооружении был крайне примитивный инструментарий, их обсерваториями были, скорее всего, просто плоские крыши. Однако математической геометрии у них было не отнять, и она уже тогда находилась в тесном союзе с астрономией: ученые обычно развивали эти направления одновременно. Солнечная астрономия продолжала оставаться сочетанием совершенной нелепости (как мы увидим позже) и удивительной проницательности. В качестве примера последней: Энопид Хиосский (работавший ок. 460 года до н. э.) не только выдвинул идею эклиптики, но и предпринял попытку измерить угол земной оси к плоскости эклиптики, получив результат в 23°45’, всего на 0,3 градуса отличающийся от принятого сегодня значения в 23°27’.
В число многочисленных достижений Анаксагора входит его понимание природы лунного затмения, но это знание не было востребовано, он слишком сильно обгонял свое время. Около 440 года до н. э. во Фракии посреди бела дня упал метеорит больше фута диаметром. Анаксагор, отправившийся посмотреть на этот феномен, заключил, что камень упал с Солнца, которое, следовательно, состояло из докрасна раскаленного железа; таким образом, небесные тела были не божественными созданиями, а лишь материальными объектами. Власти обвинили философа в атеизме, и он удалился в изгнание в Лампсак, где в 428 году до н. э. и умер, весьма почитаемый своими новыми согражданами[154].
Около 432 года до н. э. Метон Афинский, геометр и инженер, тщательнейшим образом изучил летнее солнцестояние, вероятно используя устройство гелиотропий (“солнцеворот”), которое позволяло измерить соотношение полуденных теней. Он также создал парапегму, таблицу с выгравированным списком астрономических явлений, и объединил традиционный земледельческий календарь с городским. Он стал знаменит, его увлеченность геометрической астрономией сделала его объектом насмешек в Аристофановых “Птицах”:
Писфетер: О великий Зевс! Ты кто ж такой?Тем самым летом, когда Метон производил измерения солнцестояния, Афины оказались втянутыми в конфликт с коалицией во главе с главным соперником – Спартой. Конфликт с небольшим перерывом продлился двадцать семь лет. Когда он наконец исчерпался, политическая структура Афин была уничтожена. Трехлетняя чума унесла больше трети населения. В это смутное время, около 482 года до н. э., родился великий человек. Его назвали Аристокл – “лучший и прославленный”, – но мастерство борца дало ему прозвище Платон, “широкий”. В отличие от отцов Пифагора и Сократа, морского купца и каменотеса, родители Платона были богатыми людьми, происходили из наиболее древних и аристократических родов Греции.
Метон: Кто я? Я – землемер Метон, по всей Элладе славный и в окрестностях.
Писфетер: А это что ж такое?
Метон: Меры воздуха, сказать, к примеру, воздух над землей лежит. Как на тушилке крышка. Приложив сюда линейку, круг описываю циркулем, и вверх, и вниз. Ты понял?
Писфетер: Ничегошеньки!
Метон: Потом линейкой отношу прямую. Круг теперь подобен четырехугольнику. Посередине – рынок. От него ведут прямолинейно улицы. Бегут они во все концы от круга серединного, как от звезды сияющей лучи[155][156].
К этому моменту афинское государство насчитывало четверть миллиона населения: половина, граждане с семьями, другая половина – рабы и иностранцы; в самом городе проживало около 75 тыс. человек. Город находился на пороге страшного голода и был лишен какой-либо медицинской службы, даже рабовладельцы жили на уровне, значительно уступающем уровню рабочего класса в современных индустриальных демократиях (для обозначения грабителя использовалось словосочетание “продырявливатель стен”, настолько хрупкими были постройки). Платон пережил сокрушительное поражение своего родного города, жестокий олигархический переворот в 404 году до н. э., робкую реставрацию демократии, суд и приговор Сократу в 399 году. Затем Платон бежал в Мегару, торговый порт в 26 милях на северо-запад от Афин, а оттуда – в Египет. После разнообразных приключений – однажды он был даже продан в рабство, хотя и быстро выкуплен, – в 395 году он вернулся на родину. Девять лет спустя, попутешествовав по Италии и Сицилии, он занял у друзей денег на покупку земельного участка на окраине Афин, названной Академос в честь местного мифического героя. Здесь он основал Академию, здесь сорок лет подряд был учителем. И вряд ли представлял себе, что Академия останется интеллектуальным центром Греции на следующие пять столетий.
Платон в своей Академии сделал астрономию частью прикладной математики, знаменитая надпись над входом в Академию гласила: “Негеометр да не войдет”. Об алгебре у греков нет никаких сведений вплоть до Христа[157]. Сама астрономия занимает относительно скромное место в сочинениях Платона, за исключением диалога “Послезаконие”, как раз описывающего работу астронома. Приняв теорию о сферической неподвижной Земле, находящейся в центре сферической вселенной, он поощрял студентов на тщательное исследование всей системы, что вскоре привело к возникновению новых вопросов. Платон считал звезды и планеты видимыми образами бессмертных богов, движение которых есть часть трансцендентального порядка. Однако некоторые небесные тела двигались не с той регулярностью, что прочие, а как бы блуждали (греческое слово planetos исходно значило “странник”). Как можно было объяснить эти движения в рамках принятой теории трансцендентального порядка?
По Платону, задача философии заключалась в понимании скрытой реальной сущности мироздания. Если прямые наблюдения противоречили этому пониманию, Платон предусматривал возможность того, что вещи могут казаться не тем, что они есть, – полезная в целом аксиома для научных исследований, но наверняка неприятный сюрприз для студентов Академии. Впрочем, это не отталкивало учеников Платона – в Академии всегда можно было вести дискуссии на эти темы, несмотря на недостаточные познания самого Платона в астрономии. Когда в 347 году до н. э. он умер, один из его учеников воздвиг ему жертвенник и воздал погребальные почести, больше подобающие богам. Этого ученика звали Аристотель, и он не слишком хорошо относился к Платону.
Аристотель (чье имя переводится как “высшая цель”) родился в Стагире, греческой северной колонии, в 384 году до н. э. Ему было десять, когда его родители умерли, а семнадцати лет он был послан в Академию, проучился там почти двадцать лет и стал лучшим учеником, блистая до такой степени, что Платон прозвал его “разумом школы”. Возможно, по совету отца, который был врачом при дворе царя Македонии, Аристотель сначала погрузился в медицину, биологию и зоологию и вскоре сам стал преподавать многие предметы. После смерти Платона руководство Академией перешло к его племяннику Спевсиппу, чей интеллект Аристотель ценил очень низко. Скорее всего, честолюбие Аристотеля было уязвлено этим фактом, может быть, он просто стремился расширить кругозор, и уж наверняка он знал о растущей враждебности к македонянам, недавно завоевавшим Афины, – как бы то ни было, он выбрал другую школу, на острове Ассос в Эгейском море. Когда его покровитель, правитель Ассоса, был предан и распят персами, Аристотель бежал на ближайший остров Лесбос, где и оставался, пока не был приглашен обучать непослушного сына македонского царя Филиппа II, будущего Александра Македонского. Около 335 года до н. э. философ вернулся в Афины и, возможно на деньги Александра, открыл собственную школу Ликей вблизи храма Аполлона Ликейского.
Его последователей стали называть перипатетиками (от др.-греч. περιπατέω – прогуливаться) вслед за привычкой их учителя вести лекции, прохаживаясь вместе со слушателями. Учеников в школу отдавали преуспевающие семьи – купцы и землевладельцы, и вскоре между Ликеем, Академией (с ее в основном аристократическим составом учеников) и школой ритора Исократа (туда в основном отдавали детей некоренные афиняне) возникло серьезное соперничество. Исократ был силен в риторике, Академия – в математике, политике и метафизике, Ликей – в естественных науках.
К тому времени пифагорейская идея о двух источниках света, центральном огне и Солнце как его отражателе, перестала быть популярной, но смежная с ней идея о хрустальных сферах, вращающихся вокруг Земли, была подхвачена и получила развитие. Евдокс Книдский (Книд находился в современной юго-западной Турции), преподававший в Афинах, когда там появился Аристотель, утверждал, что вселенная состоит не из двух, а из двадцати семи сфер. Это усложнение системы позволяло ему объяснить, почему четыре планеты периодически останавливаются и начинают обратное движение (феномен “ретроградного движения”). Курс каждой планеты, считал он, имел форму гиппопеды – так называли лошадиные путы в форме восьмерки. Эта же теория объясняла, почему Луна и другие планеты какое-то время двигались примерно тем же курсом, что и Солнце, а затем отклонялись к северу или югу.
Приглашенный с лекциями в Ликей Евдокс объяснял, что звезды и планеты закреплены на поверхностях этих двадцати семи прозрачных и невидимых сфер, окружающих Землю. Одна сфера двигала Солнце, которое совершало свой оборот за 24 ч, обусловливая смену дня и ночи. Другая сфера медленно вращала Землю вокруг оси, ею она прикреплялась к большей сфере, вращение которой давало годовой цикл. Ось этой новой сферы, сдвинутая по отношению к внешней соседней сфере, и осуществляла движение Солнца вверх и вниз над горизонтом в зимнее и летнее время.
Аристотель пошел еще дальше, предположив, что таких сфер пятьдесят пять и все они вращаются вокруг Земли с разными, но постоянными скоростями – на ум приходит цирковой акробат, жонглирующий тарелками, стоя на канате. Размышления Аристотеля строились на том, что в небе не может быть пустого места (“Природа не терпит пустоты”) и, соответственно, пространство между сферами должно быть заполнено, и чем больше будет сфер, тем лучше это пространство заполнится. Земля была окружена этими вложенными друг в друга сферами наподобие луковицы. Снаружи сфер Аристотель предполагал еще одну – перводвигатель, это не создатель вселенной, но некая движущая причина всего сущего. Замысловатая паутина конструкций столетиями устраивала астрономов всего мира, пока не изобрели телескоп.
Вся эта система строилась скорее на философском умозаключении, нежели на эмпирическом наблюдении, поэтому Аристотель подкрепил ее логическими доводами на максимальном доступном ему уровне. Вселенная имеет форму сферы, рассуждал он, потому что сфера, которая выглядит одинаково с любой точки зрения, совершеннее любой другой формы. Земля также является сферой, что доказывается тенью, видимой на Луне во время затмения. К тому же путешественники видят не все время одни и те же звезды у себя над головой, да и звезды не всегда находятся в одном и том же месте неба, так что земные путешествия проходят по кривой поверхности.
Положение Земли в центре вселенной объяснялось ее уникальностью и неподвижностью. Аристотель считал, что тяжелые земные элементы (камни и вода) по их природе переместились в центр вселенной (до понятия тяготения еще предстоит пройти тысячелетиям), где они соединились в форме шара. Более легкие элементы – воздух и огонь – по своей сущности оказались вытеснены наверх и прочь. Вслед за Платоном он считал, что небесные тела состоят не из четырех элементов, а из эфира, который он называл (по порядку, так как тот стал пятым элементом) “квинтэссенцией… более высокой и первичной… по отношению к четырем элементам нашего меняющегося подлунного мира”[158]. Эфир не имел веса, он “не старел, не менялся, не реагировал на воздействия” и, что критично для системы греческой астрономии, находился в постоянном круговом движении, вечно возвращая каждое небесное тело в его исходное положение.
У этой системы были очевидные недостатки. Например, каждая планета (и Солнце), будучи прикрепленной к своим сферам, должна была находиться всегда на одном и том же расстоянии от Земли. Однако можно было наблюдать изменение размера Луны до одной шестой от ее диаметра. Не свидетельствует ли это о меняющейся дистанции до Земли? Варьирующаяся яркость планет (особенно Марса) тоже указывает на то, что расстояние между ними и Землей не является постоянной величиной. Временные явления вроде комет и метеоров считались атмосферными событиями, происходящими внутри лунной орбиты. Евдокс и Аристотель по каким-то причинам их игнорировали, так же как колебания в видимой скорости движения Солнца. Но безусловным открытием Евдокса, высоко оцененным Аристотелем, стало то, что движение планет может объясняться путем комбинирования равномерных вращений концентрических сфер с повернутыми осями. По крайней мере в отношении создания геометрических моделей это знаменовало возникновение научной астрономии.
После смерти Александра в 323 году до н. э. антимакедонские волнения вынудили Аристотеля покинуть город второй раз в жизни, через год он умер в Халкиде (остров Эвбея), оставив человечеству прототип современной университетской библиотеки, зоологический сад, музей естественной истории и ни с чем не сравнимый свод сочинений (рассказывали, что даже в свой медовый месяц Аристотель собирал образцы морских организмов). Он не был большой величиной в математике или физике, не занимался астрономическими наблюдениями, но его влияние на эти и другие науки было чрезвычайным. Он систематизировал саму методологию обучения и установил принципы исследований, собрал массив данных, из которых можно было делать дедуктивные выводы.
Впрочем, одновременно с утверждением в науке теорий Аристотеля его современник Гераклид Понтийский (390–322), учившийся у Платона, но живший на южном побережье Черного моря, предположил, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли, а также что Земля совершает дневное вращение вокруг своей оси. Он утверждал, что Солнце порождает ветер, что в свою очередь вызывает приливы и отливы. Молодой астроном Теофраст Эресский (“говорящий подобно богу” – такое прозвище дал ему Аристотель) открыл солнечные пятна, хотя нам неизвестно, каким образом он это сделал. Именно его Аристотель завещал назначить своим преемником по школе.
В начале третьего столетия Аристарх Самосский (310–230), один из самых заметных греческих астрономов, впервые обнаружил явление прецессии. Он также вычислил соотношение солнечного диаметра к земному – между 19:3 и 43:6. Как могло такое большое тело вращаться вокруг столь заметно меньшего? Несколькими годами спустя Аристарх сформулировал утверждение, сокрушающее устои мироздания или как минимум понижающее статус Земли: наша планета должна вращаться вокруг Солнца, а не наоборот, и все прочие планеты, кроме Луны, делают то же самое. Именно Земля, а не небо делает ежедневный оборот и совершает полный оборот вокруг Солнца за год. Напротив, Солнце вместе со звездами остаются неподвижными.
Клеанф, философ-стоик из Афин, сейчас же обвинил Аристарха в безбожии и распространил памфлет, где уличал Аристарха в том, что он запустил “сердце космоса в движение”. Новая теория со всеми ее важными последствиями была похоронена. Это может показаться странным, учитывая, что модель Аристарха не только строилась на открытиях и исследованиях, бывших в ходу с VI века до н. э., но также и разрешала целый комплекс проблем, таких как, например, ретроградное движение. Вместе с тем, если бы Земля действительно двигалась, это нанесло бы удар по теории Аристотеля о падающих телах, никакой альтернативы ей не предлагалось.
Как признавал сам Аристарх, вокруг нас не было ничего, что позволяло бы предположить движение Земли. Если бы она двигалась, людей швыряло бы друг на друга, облака и птицы оставались бы позади, все предметы разбрасывались бы. Здравый смысл подсказывал, что эта теория неверна, и его поддерживала суеверная убежденность в том, что человек должен находиться в центре мироздания. Кроме того, существовали астрологические доктрины – а астрология еще удерживала сильные научные позиции, – которые также базировались на неподвижной центральной Земле. В общем и целом имелось весьма много причин для того, чтобы оставить Землю в центре космоса.
Так называемые эллинистические философы (те, кто занимался философией после смерти Аристотеля и Александра Великого), знавшие или не знавшие о гипотезе этого астронома-одиночки, не стали менять положение дел (а также положение Земли). Солнце было важно, но Земля еще важнее. Даже если возникали проблемы, на которые у науки не было ответов, они не должны были угрожать статус-кво. Другой вопрос: возникали ли сомнения? Для большинства астрономов того времени наука существовала, чтобы поддерживать убеждение, что человечество населяет вселенную определенного устройства и порядка. Но вот что пишет Дюран:
Поскольку организация религиозной группы подразумевает общую и твердую веру, всякая религия рано или поздно вступает в противоречие с тем переменным и неустойчивым течением светской мысли, который мы уверенно называем научным прогрессом. Конфликт в Афинах не был заметен на поверхности и напрямую не затрагивал народные массы; ученые и философы занимались своим делом, не нападая явно на принятую веру, а зачастую и смягчая споры использованием старых религиозных понятий в качестве символов или аллегорий для своих новых идей. Только изредка, как в случае с Анаксагором… эта борьба выходила на поверхность и становилась вопросом жизни и смерти[159].Следующей значительной фигурой стал Гиппарх Никейский, часто называемый величайшим астрономом античности (хотя он и придерживался рамок геоцентрической теории). Он работал в своей обсерватории на острове Родос[160], где смог определить длину солнечного года с точностью до 6 мин, а также провел многочисленные измерения солнечного диаметра. Он нанес на карту около 850 звезд (что было крайне важно, поскольку без фиксации положения на карте математическая астрономия не имеет никакого приложения) и разработал шкалу из шести уровней для измерения яркости звезд – по сей день она почти не претерпела изменений.