Астрономия. 
История и методология науки

Астрономия была важнейшей областью античной науки. Во-первых, небо, звезды — высшая ценность античного макрокосма; во-вторых, история «геометризации» «чувственного Космоса» — наиболее яркий и впечатляющий пример перехода от мифопоэтической картины мира к концептуальной, модельной. Первоначально астрономия существовала в рамках философии. Решающее влияние на становление греческой астрономии как науки оказала астрономия вавилонская. В греческой астрономии впервые были сделаны попытки описания (па основе инструментального наблюдения) движения небесных тел с помощью геометрических моделей (Евдокс — Гиппарх — Птолемей).

Первое высказывание о бесконечности Вселенной и бесчисленности ее миров принадлежит Анаксимандру. Первую гелиоцентрическую модель планетарной системы разработал Аристарх Самосский. Утверждение же геоцентрической модели связано прежде всего с именем Аристотеля.

Одну из первых структурированных систем мира предложил Пифагор (ок. 580 — 500 гг. до н.э.). Согласно его представлениям, в центре Вселенной находился огонь — начало начал, — а Солнце, Луна, звезды и планеты обращались вокруг него по концентрическим сферам. «Неподвижные» звезды, считал Пифагор, образуют внешнюю сферу.

У пифагорейцев брала свои истоки умозрительная концепция гомоцентричных сфер Платона. Но Космос Платона (естественно, описанный в мифологической форме) не просто сферичен: это созданный по определенному проекту механизм, в котором число сфер жестко соответствует числу планет. Земля, по определению, находится в центре мира. Платон также размежевал наблюдаемые (видимые) и истинные движения небесных тел:

Эго сложные и разнообразные узоры… далеко уступают истинным движениям, совершающимся по истинным траекториям и с истинными скоростями. Эти истинные движения не могут быть восприняты нашими чувствами и постигаются только с помощью рассуждений и разума. Они-то и составляют предмет той астрономии, которую следует считать наукой в собственном смысле слова¹.

Платон Идеальным считалось только движение по окружности и с постоянной скоростью, поэтому задача теоретической астрономии сводилась к вопросу: «Какие из равномерных, круговых и упорядоченных движений должны быть положены в основу, чтобы можно было объяснить явления, связанные с „блуждающими“ светилами?». Несмотря на разнообразие решений, все теоретические модели античной астрономии находятся в строгом соответствии с заветом Платона. Эта приверженность круговым равномерным движениям продержится больше полутора тысячи лет, вплоть до Коперника, и только работы Кеплера освободят астрономов от этой догмы^[1][2].

Построение теоретической картины требовало эмпирических данных наблюдательной астрономии, разработанных методов точного определения положения небесного тела на небосклоне (например, в экваториальной или эклиптической системе координат) и определенного уровня математических знаний, позволяющих переводить данные о положениях на язык геометрических кривых. Математика того периода оказалась более подготовленной к поставленной задаче, нежели наблюдательная астрономия: измерения велись простейшими угломерными инструментами низкой точности, а данные об определенных неоднородностях в движении светил носили очень примерный характер. Но грекам уже было известно о попятном движении планет (Евдокс называл его «гиппопеда» — «лошадиные путы», сейчас это явление называется лемниската), о разной длительности сезонов года, а следовательно, и об изменении скорости движения Солнца между точками солнцестояний и равноденствий; был также известен угол наклона эклиптики, определены различные циклы в движении Луны.

Для получения данных более высокой точности Евдокс Книдский (ок. 390 — 337 гг. до н.э.) организовал обсерваторию в Кизике, где ученики его математико-астрономической школы начали вести систематические наблюдения. Результатом этих наблюдений стал первый греческий звездный каталог. Евдокс решил задачу Платона с помощью системы гомоцентрических сфер: для описания движения каждого из светил использовались вложенные одна в другую сферы с общим центром, причем системы из сферических «матрешек» отдельных планет не были физически связаны между собой. Евдокс откровенно занимался «подгонкой решения под ответ», т. е. тем, что античные греки называли «спасением явления»: остроумное изобретательство, предпринимаемое, чтобы примирить «теорию и практику». Всего Евдоксу потребовалось 27 сфер. Для своего времени гомоцентрическая модель давала неплохие предсказания, но расхождения с наблюдениями были очевидны, особенно для движений Марса. Важно отметить, что модель Евдокса была чисто демонстрационной, наглядной, а не расчетной. Калипп математически усовершенствовал эту систему, добавив еще семь сфер.

Аристотель внес философское обоснование в «несерьезное» до этого дело «спасения явлений». Проблема, по Аристотелю, состоит не в том, чтобы «прозреть» сквозь видимые неравномерности и нерегулярности божественную суть созвездий, а в том, чтобы вычленить эту вечную суть из чувственных ощущений, из видимой неравномерности и нерегулярности путем индукции. Иными словами, надо идти от явления к сущности, от наблюдения отдельных чувственно воспринимаемых вещей к тому общему, что является их сутью.

Душа, которая у Платона выступала воплощением принципа движения, у Аристотеля овеществляется в понятии простого тела. И когда совершенные движения осуществляются не богами, а простыми телами, то место платоновской теологии занимает физика.

Качественная физика Аристотеля является целостным, законченным образованием, поэтому все ее положения так или иначе повлияли на астрономию. Аристотель расчленяет движения на круговые и прямолинейные, что приводит к делению мира на две качественно разнородные области: надлунную и подлунную. Первый — мир вечного кругового движения небесных тел, состоящих из эфира, второй — изменчивый («ничто не вечно под Луной») мир четырех элементов, в центре которого находится неподвижная Земля.

Необходимо обратить особое внимание на ряд аристотелевских философских и физических положений, принятие, господство и последующая критика которых предопределили путь развития астрономии и физики вплоть до нового времени. Это общая концепция статического геоцентризма; концепция естественного движения и естественных мест; отрицание пустоты; допущение возможности движения только при действии внешней силы.

Однако, несмотря на то, что Аристотель проделал большой методологический путь (от чистой кинематики схемы Евдокса к физическому обоснованию движения небесных тел и созданию на этой базе общефилософской картины мира), а также довел при этом число сфер до 55, задачи описательной и предсказательной астрономии в рамках концепции гомоцентрических сфер не решались.

Помимо неоднородностей движения, любое теоретическое описание должно было каким-то образом истолковывать высокую скорость суточного вращения небосклона, который в явном виде несоизмеримо больше Земли. Гераклид Понтийский (387—312 гг. до н.э.) предложил смелое решение: вращается не тяжелый небосвод, а сама Земля. Другой его идеей было изменение центра вращения для Венеры и Марса: они, по Гераклиду, должны двигаться вокруг Солнца, которое, в свою очередь, движется вокруг быстро вращающейся Земли. Таким образом можно было легко объяснить, почему две планеты находятся всегда на очень близком расстоянии от Солнца, и дать более простую схему их движения по сравнению с системой гомоцентрических сфер. Аристарх Самосский (III в. до н.э.) довел идеи понтийца до логического завершения, поместив в центр мира Солнце, что позволило еще сильнее упростить конструкцию и математические выкладки. По самым разным причинам, в том числе по вполне рациональным соображениям естественнонаучного характера, система Гераклида — Аристарха не завоевала популярности, ее мало обсуждали и практически не комментировали. Информация о схеме Аристарха сохранилась в основном благодаря Архимеду (хотя позднее она была известна Леонардо да Винчи, был с ней знаком и Коперник). Гелиоцентрическая система с неизменными круговыми равномерными движениями не могла объяснить различия в сроках сезонов; было непонятно и то, почему в своем движении Земля не теряет свою атмосферу. Философские и религиозные предпочтения были явно на стороне концепции «Земля — центр мира». Центральное положение Земли, по Аристотелю, обеспечивало естественные движения тел (тяжелое — вниз, легкое — вверх), а как быть с этим в новой системе, было также неясно.

Обходным путем согласования теории и практики стало разделение знаменитым философом Посидонием (ок. 135 — 51 гг. до н.э.) физики и астрономии. Для астрономии, утверждает он, приемлемо любое объяснение, которое спасает явления, тогда как физик должен выводить истину, исходя из первопричин. Астрономия пошла, но пути создания различных хитроумных геометрических построений, позволяющих спасать явления, не нарушая принципа геоцентризма.

Отправной точкой математической астрономии стало введение александрийским математиком Аполлонием Пергским (ок. 260 — 170 гг. до н.э.) понятия эксцентра — окружности, центр которой не совпадает с положением наблюдателя, находящегося на Земле. Сохранив общий принцип круговых равномерных движений, в своих сочинениях он показал, что обе аномалии движения светил (изменение скорости и попятное движение) можно объяснить с помощью эпициклов и деферентов — системы вспомогательных равномерных круговых орбит. Аполлоний доказал равнозначность двух построений (с помощью эксцентра и с помощью эпициклов-деферентов), но к практическим астрономическим вычислениям так и не приступил.

Гиппарх из Никеи (160—125 гг. до н.э.), еще один величайший астроном древности, доработал понятие эксцентра и воплотил возможность в реальность, определив основной набор окружностей для движения Солнца и Луны с высокой математической точностью. Из-за недостаточности наблюдательных данных Гиппарх не составил законченную теоретическую схему для оставшихся пяти планет. Спустя три века на основе работ Гиппарха и многочисленных собственных расчетов Клавдий Птолемей создал общую математическую систему, которая отражала движение всех небесных тел в полном согласии с наблюдениями. В практически неизменном виде она дожила до времен Коперника и Галилея.

Модель Гиппарха — Птолемея завершает «астрономическую линию» развития античной науки: система эпициклов, деферентов и эксцентров, доведенная до совершенства, позволила разрешить все трудности теоретической астрономии той эпохи, объяснив и описав «неправильности» движения планет. Теоретическая модель Птолемея обладала при этом очевидными прикладными качествами, ради которых она, собственно, и создавалась, позволяя достаточно точно предсказывать на основе вычисления (а не гадания) важнейшие астрономические процессы и явления.

• [1] Цит. но: Романский И. Д. История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи. М.: Наука, 1988. С. 227.
• [2] Там же. С. 329.