Глава III.6

6. Движение Земли

Наиболее явное движение, с каким мы имеем дело в астрономии,- это суточное вращение неба вокруг Земли, что и дает нам смену дня и ночи. Следующее наиболее заметное движение - это, видимо, движение Луны относительно Солнца, которое дает нам последовательность лунных фаз: от новолуния через первую четверть к полнолунию, а затем через последнюю четверть назад к новолунию. Это, возможно, даже более явное движение, чем движение Солнца относительно звезд, которое порождает смену времен года [1]).

Если постулировать, что Луна обращается вокруг Земли, то это объясняет последовательность лунных фаз. Такое объяснение с ранних времен было принято в греческой астрономии, принимаем его и мы. Другие виды движения были предметом оживленных споров между греческими учеными. Споры эти закончились принятием объяснения, противоположного тому, какое принято у современных астрономов.

Греческие астрономы довольно рано поняли, что для астрономии важно лишь относительное движение. Объясняя суточное движение, они признавали, что можно считать неподвижной Землю, и тогда небо вращается вокруг нее, а можно считать неподвижным небо, в то время как Земля вращается внутри него. Точно так же можно сказать, что Солнце неподвижно и Земля делает за год один оборот вокруг него, а можно сказать, что Земля неподвижна и Солнце оборачивается вокруг нее один раз за год [2]). Любое из описаний объясняет соответствующие астрономические явления.

Прежде чем говорить о том, как греки представляли себе движение Земли, рассмотрим различие между кинематикой и динамикой, различие, очень важное для современной науки. Кинематика - это наука, чьей областью является описание движения, в то время как динамика - это наука, которая изучает соотношение между движением и силой. Если нас интересует динамика, то мы говорим, что Земля обращается вокруг Солнца [3]). Если же мы интересуемся только кинематикой, то даже в современной астрономии мы обычно говорим, что Солнце обращается вокруг Земли. Это подчеркивает принцип относительности движения, принцип, восходящий к древним грекам. Мы свободны принять самое простое описание, а простейшее объяснение зависит от того, что мы пытаемся сделать [4]).

В разделе I.1 мы говорили о том, что для многих греческих философов и ученых астрономия и физика сильно различались между собой. Астрономии отводилась роль накопления явлений, простого описания того, что мы видим на небе. Поскольку мы можем достаточно хорошо объяснить явления и исходя из того, что Земля находится в покое, и из того, что она находится в движении, вопрос о движении Земли, и о вращении, и об обращении, не является астрономическим вопросом. Это вопрос либо физики, либо философии; в наше время это чисто философский вопрос.

В своих трудах многие греческие философы дают нам понять, что они глубоко постигли деятельность божественного разума и поэтому у них не возникает проблем при ответе на этот вопрос. Ответ такой: Земля находится в полном покое в центре Вселенной.

Физики-практики, которые не обладали внутренним познанием бога, испытывали определенные трудности при ответе на этот вопрос. Но большинство из них пришло к тому же самому ответу. Причины для этого у них в основном динамические, но их понимание динамики коренным образом отличалось от нашего. Для нас наиболее фундаментальный закон динамики состоит в том, что сила требуется для изменения состояния движения. Для греков основной закон состоял в том, что сила требуется для сохранения состояния движения. Поэтому даже если они и заходили в своих рассуждениях настолько далеко, что рассматривали возможность движения Земли, они не могли допустить, чтобы дома, деревья, воздух, облака и все прочее также имело бы это движение. С их точки зрения, если бы Земля вращалась с запада на восток, то, как это описывает Мильтон в начале Восьмой песни [5]), все, находящееся на Земле, полетело бы с востока на запад.

В главе I.7 «Синтаксиса» Птолемей встает на точку зрения физика, а не астронома, и пишет: «Некоторые ... считают, что нет свидетельств, противоречащих, например, тому, что небо неподвижно, а Земля поворачивается вокруг своей оси на один оборот в сутки с запада на восток, или тому, что вращаются и небо, и Земля и это вращение происходит вокруг одной и той же оси таким образом, что это вращение, как мы уже говорили, согласуется с отношением, которое мы наблюдаем между ними. Правда, если рассматривать только появление самих звезд, то ничто не мешает нам для простоты принять все именно так; но они не понимают насколько, с точки зрения всего того, что происходит вокруг нас и в воздухе, их предположения нелепы». Дальше он переходит к объяснению того, какое движение происходило бы в воздухе с востока на запад в результате вращения Земли.

Птолемей на этом не останавливается, но я не уверен, что понимаю заключение его главы I.7. Если мы представим себе, что Земля каким-то образом несет с собой атмосферу, то, как я понял Птолемея, все тела, находящиеся в атмосфере, плыли бы назад (на запад). Наконец, если мы представим, что тела в атмосфере вращаются вместе с ней, как бы составляя одно целое, то ни атмосфера, ни эти тела не могли бы обгонять друг друга. Это значит, что летящие или брошенные тела всегда оставались бы в одних и тех же относительных положениях. Этого, ясно, не происходит, следовательно, тела не могут составлять одно целое с атмосферой и поэтому Земля не может вращаться. Такое доказательство, если я воспроизвел его правильно, конечно, неубедительно.

Что бы ни имел Птолемей в виду в этом отрывке, он определенно учит, что Земля есть сфера, находящаяся в полном покое в центре Вселенной.

Греческие астрономы связывали движение Земли с вопросом о том, является ли Вселенная конечной или бесконечной. Если Земля находится в покое, а Вселенная вращается вокруг нее, то Вселенная должна быть конечной. В противном случае компоненты Вселенной, находящиеся от Земли на бесконечном расстоянии, имели бы бесконечные скорости, а это невозможно. Следовательно, предположив неподвижность Земли, мы получаем конечную Вселенную. Я не понимаю этого доказательства, не понимаю, как можно допускать бесконечные расстояния и в то же время отрицать возможность существования бесконечной скорости.

Специфические доказательства, на которые я ссылаюсь, касаются вращения Земли вокруг оси. Очевидным образом их можно распространить и на обращение Земли вокруг Солнца.

Подведем итоги этой главы. У греческих астрономов, физиков и философов хватило воображения развить концепцию о движении Земли но закончили они тем, что отвергли ее и стали учить, что Земля находится в абсолютном покое в центре Вселенной и Солнечной системы. Некоторые основания для такого заключения были физическими, некоторые -философскими. Можно предположить, что преобладали философские рассмотрения, а физические доказательства были рационалистическим объяснением доказательств философских или даже теологических.

[1] Это утверждение о временах года не совсем правильное, но оно несколько столетий служило греческим астрономам. До главы V нам оно также вполне подходит.

[2] В астрономии вращение и обращение как типы движения различаются между собой Астрономы используют термин «вращение тела», подразумевая под этим вращательное движение тела вокруг некоторой оси, проходящей через центр масс этого тела, так, суточное движение Земли вокруг своей оси - это вращение Астрономы пользуются термином «обращение тела», говоря о движении тела по окружности, примером обращения может служить годовое движение Земли вокруг Солнца.

[3] Более точно, мы говорим, что все в Солнечной системе движется вокруг центра масс этой системы. Поскольку Солнце очень массивно, то центр масс Солнечной системы близок к центру Солнца.

[4] Специалисты по небесной механике скажут, что эти замечания о кинематике Солнечной системы, строго говоря, не являются точными Имеются некоторые слабые эффекты, исчисляемые секундами дуги, которые проще объясняются движением Земли вокруг Солнца даже с чисто кинематической точки зрения Поскольку эти эффекты обнаруживаются только с помощью телескопа, то для наблюдений невооруженным глазом все, что мы говорили, корректно.

[5] В этой песне архангел Рафаил объясняет Адаму небесные движения Он объясняет Адаму, что Земля может вращаться с запада на восток, объясняет ему другие аспекты небесной механики, такие как гелиоцентрическая теория, и в то же время предупреждает Адама, что тот мог бы заняться и более полезными делами Мильтон, по всей видимости, очень интересовался процессом Галилео Галилея и даже посетил Галилея во время его номинального домашнего ареста в 1638 г.