1. Научный переворот, провозглашенный Коперником

Николай Коперник родился 19 февраля 1473 г. в польском городе Торуни. Он рано лишился отца, попечение о его образовании принял на себя его дядя — Лука Ваценроде, будущий епископ Вармии. Коперник начал обучение в Краковском университете, а закончил образование в Италии в начале XVI в. Деятельность Коперника на родине была чрезвычайно разнообразной: администратор, экономист, юрист, врач, инженер. Но вскоре его образованные друзья в Польше и других странах Европы узнали о нем как об ученом: он разослал им рукописные экземпляры «Малого комментария»3, в котором излагал основные положения гелиоцентрической гипотезы. Его глубокие знания астрономии способствовали тому, что в 1516 г. он получил от имени папы Павла III предложение участвовать в разработке нового календаря. Отказавшись от официального участия в работе специальной комиссии, Коперник оказывал содействие в переработке юлианского календаря. Реформа календаря была проведена много позже смерти Коперника (в 1582 г.), однако при этом учли его расчет «антиципации», т. е. интервалов времени опережения каждого года по юлианскому календарю астрономического года.

Основы правильных точных расчетов Коперника долго оставались неопубликованными. Только молодой немецкий астроном Г. Лаухен (Ретик), прибывший в Фрамборк к Копернику склонил его издать трактат о новой гелиоцентрической системе мира. Ретик стал горячим последователем и учеником Коперника и начал публикацию шести книг трактата «О вращениях небесных сфер» своего учителя. Книга увидела свет в мае 1543 г.; через несколько дней Н. Коперник умер.

Коперник называет своих предшественников в гелиоцентрическом воззрении: Гераклита, Экфанта, Никета (имя Аристарха Самосского упомянуто им только в рукописях). Коперник ведет полемику с Птоломеем о возможности суточного вращения Земли. Птоломей считал, что при вращении нашей планеты развивалась бы огромная скорость на ее поверхности и все неровности и строения разрушались бы. Кроме того, в полете пушечных ядер, птиц, в движении облаков наблюдалось бы отклонение их в сторону, противоположную вращению Земли. Отсутствие этого отклонения казалось Птоломею доказательством неподвижности Земли.

Возражения Птоломея о том, что поверхность Земли рассеялась бы от вращения, Коперник оборачивает против геоцентрической системы: так Николай Коперник как размеры Вселенной во много раз больше размеров Земли, то вращение Вселенной вокруг центра Земли приводило бы к скоростям на периферии, во много раз большим, чем на поверхности Земли. Рассеяться должна была бы совокупность небесных тел Вселенной.

Явление, которое казалось Птоломею парадоксальным: почему камень, брошенный вверх, падает обратно в ту же точку Земли, если она под ним вращается, Коперник объясняет так. У брошенного вверх камня имеются два движения: относительно Земли и движение, присущее Земле, в результате чего появляется третье, составное движение «относительно

Вселенной». Эта важная идея сложения движений высказана Коперником в следующих словах: «...все тела, опускающиеся и поднимающиеся, мы должны признать необходимо обладающими по отношению к Вселенной двойным движением, а именно составленным из кругового и прямолинейного». Итак, круговое движение камня (птицы, облака, снаряда) за счет вращения Земли присуще ему и во время полета вверх и обратно на Землю, поэтому отклонения на запад, ожидаемого Птоломеем, не может произойти.

Движение Земли Коперник трактует как движение рядовой планеты и определяет ее место в мироздании. Впервые в истории механики и астрономии появляется гелиоцентрическая схема строения Вселенной, состоящая из восьми концентрических кругов (сфер), центром которых является Солнце. После сферы Сатурна следует «покоящаяся сфера неподвижных звезд». Впервые Луна рассматривается в качестве спутника Земли.

Едва ли не самым важным положением первой книги является идея принципа относительности, высказанная здесь Коперником: «И почему нам не считать, что суточное вращение для неба является видимостью, а для Земли действительностью? И все это так и обстоит, как сказал бы Виргилиев Эней: «В море из порта идем, и отходят и земли и грады». Так при движении корабля в тихую погоду все находящееся вне представляется мореплавателям движущимся, как бы отражая движение корабля, а сами наблюдатели, наоборот, считают себя в покое со всем с ними находящимся. Это же, без сомнения, может происходить и при движении Земли, так что мы думаем, будто вокруг нее вращается вся Вселенная».

В этом предложении еще нет констатации равноправности различных инерциальных систем отсчета или другого равносильного утверждения, которое есть уже в весьма примитивной формулировке Галилея, где он рассуждает о механических явлениях, происходящих в трюме корабля. Но сама идея помещать наблюдателя на подвижную систему и относить движение к этой системе, очень плодотворна.

Идея относительности движения пронизывает всю первую книгу сочинения Коперника. Вот, например, еще одно высказывание: «...всякое, представляющееся нам изменение места происходит вследствие движения наблюдаемого предмета или наблюдателя, или, наконец, вследствие неодинаковости перемещений того и другого...».

Как же был встречен трактат Коперника, революционирующий точное естествознание XVI и XVII вв.? Ретик, которому вверил свое детище Коперник, не смог довести до конца издание этого сочинения, перепоручив это дело нюрнбергскому теологу и математику Андрею Осиандеру. Последний, опасаясь преследования церкви, решил «обезвредить» содержание книги анонимным предисловием, в котором он убеждает читателей не принимать новое учение за истину, а считать его лишь удобной рабочей гипотезой «автора: «Ведь нет необходимости считать, что гипотезы эти от- вечают истине или даже правдоподобны. Достаточно, чтобы они приводили к согласию между наблюдениями и вычислениями... Если же кто-нибудь примет за истину, то, что придумано другими, то от такой науки станет еще глупее, чем был, когда приступал к ее изучению».

Если сравнить это высказывание с текстом предисловия самого Коперника, где он говорит о том, что он занимается изысканием истины в той мере, в какой это позволено человеческому разуму, то видим, какой недопустимый подлог совершил Осиандер, дав анонимное предисловие к трактату. Этот подлог был обнаружен в начале XVII в. Иоганном Кеплером.

Протестантские и католические служители церкви встретили трактат «О вращениях небесных сфер» различно. Первыми отреагировали на «еретическую» сущность сочинения более просвещенные представители протестанской церкви. Филипп Меланхтон, внимательно изучив учение Коперника, после знакомства с «Малым комментарием» заявил: «Некоторые почитают за особую честь и удачу, если им удается высказать столь же абсурдные утверждения, как и тому сарматскому астроному, который привел в движение Землю и остановил Солнце. Поистине мудрым властям следовало бы одергивать тех, кто проявляет подобное легкомыслие».

Еще более резко отозвался о Копернике Мартин Лютер, напоминая, что истина — в священном писании — гласит, что Иисус Навин приказал остановиться Солнцу, а не Земле.

Папская курия и римская церковь долго игнорировали труд Коперника. Но когда там разобрались в сути дела, то реакция была иная, чем в Германии. Через 127 лет со дня рождения Коперника—17 февраля 1600 г. — на площади Цветов в Риме был сожжен на костре Джордано Бруно за то, что проповедовал учение Коперника. Кардиналы папы Павла V не могли репрессировать Иоганна Кеплера, активного коперниканца, так как он жил в Германии. Зато Галилео Галилей дважды подвергался суду инквизиции. В 1616 г. труд Коперника (через 73 года после выхода в свет и после двух переизданий за это время) был запрещен. Этот запрет не снимали до 1822 г.

Прямые доказательства правильности предположения о движении Земли вокруг Солнца появились в XVIII — XIX вв. В 1725 г. Дж. Брадлей открыл явление аберрации света — кажущееся отклонение лучей света, идущих от звезд, под влиянием движения Земли. В. Я. Струве впервые измерил в 1837 г. годичный параллакс звезды Беги и, взяв в качестве базиса диаметр земной орбиты, вычислил расстояние от Земли до этой звезды. Неопровержимым и наглядным доказательством суточного вращения Земли явился опыт Фуко с маятником, впервые продемонстрированный в 1851 г. в Парижском Пантеоне. В наше время суточное вращение Земли практически учитывается в гирокомпасе для получения направления полуденной линии. Отклонение падающих с большой высоты тяжелых тел к юго-востоку в нашем полушарии, отклонение воды рек, ветров, морских течений по закону Бэра — все это также служит доказательствами суточного вращения Земли.

Ф. Энгельс пишет об этом: «Солнечная система Коперника в течение трехсот лет оставалась гипотезой в высшей степени вероятной... Когда же Леверье на основании данных этой системы не только доказал, что должна существовать еще одна неизвестная до тех пор планета, но и определил посредством вычисления место, занимаемое ею в небесном пространстве, и когда после этого Галле действительно нашел эту планету, система Коперника было доказана».

Как известно, отклонения движения планеты Уран от теоретической орбиты Леверье объяснил возмущающим действием другой неизвестной планеты. В 1845 г. он рассчитал ее место, а Галле, направив туда телескоп, открыл Нептун. Каждое завоевание наблюдательной и теоретической астрономии в течение последних столетий увеличивало неопровержимые доказательства верности учения Коперника.

В свете общей теории относительности снова возникла дискуссия о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой. С тезисом о полном равноправии обеих систем отсчета, провозглашенным впервые Э. Махом, не согласен В. А. Фок.

Научная революция в естествознании, открытие, влекущее за собой коренную ломку взглядов на систему мира, на природу, предполагает, как правило, предварительное накопление огромного фактического материала, существенно новых опытных или наблюдательных данных, явлений, не укладывающихся в рамки старой научной схемы.

Коперник считал, что его система, построенная умозрительно, не нуждается в многочисленных предварительных наблюдениях с высокой точностью. Среди 27 табличных данных, отобранных им из собственных наблюдений, оказались данные о положении небесных тел, содержащие ошибку до 40'. Инструменты, которыми пользовался Коперник, по точности доставляемых наблюдений уступали инструментам Самаркандской обсерватории Улугбека.

Чем же обусловлен революционный характер результатов Коперника, если они не были плодом обобщения новых астрономических наблюдений? Основным условием великого открытия Коперника было его прогрессивное мировоззрение. Десятилетнее пребывание в Италии, в кипящем котле народных восстаний, идейной борьбы, приобщило Коперника к духовной жизни итальянского общества. Гелиоцентрическая гипотеза (сам Коперник рассматривал ее как учение), по меткому замечанию П. С. Кудрявцева ', расшатывала устои старого миропонимания более мощно, чем самые красноречивые афоризмы Бэкона.

Коперник отчетливо представлял себе, какой сокрушительный удар наносит он религии, если даже его далекий предшественник Аристарх Самосский подвергался преследованиям за оскорбление богов. Церковь не успела дать свой ответ на этот вызов — ученый умер много раньше того, когда сторонники его воззрений —Джордано Бруно, Галилей, Кампанелла, Кеплер, Рамус и др., (кто в большей мере, кто в меньшей) — начали принимать ответные удары.

Сравнивая научную революцию, провозглашенную Коперником, с последующими научными революциями, Б. М. Кедров находит общее их свойство: «...отношения вещей и явлений перевертывались и становились обратными», диаметрально противоположными прежним.

Однако более поздние научные революции в естествознании существенно отличаются от той, которую начал Коперник в XVI в. «Перевороты, совершенные теорией относительности или квантовой механикой, существенно отличались от переворота Коперника, они не отменяли классической физики, а определяли пределы ее применимости. Релятивистская и квантовая физика включала в себя классическую как частный случай при ℎ = 0, с = ∞. Физика Галилея — Ньютона, возникшая из открытия Коперника, не включала в себя физику Аристотеля, она отменяла ее».