Возможность перехода к гелиоцентризму (подвижности Земли, обращающейся вокруг реального тела – неподвижного Солнца, расположенного в центре мира) Коперник совершенно справедливо усмотрел в представлении об относительном характере движения. Принцип относительности был известен древним грекам, хотя и применялся ими недостаточно, но был совершенно забыт в Средние века. Неравномерное петлеобразное движение планет, неравномерное движение Солнца Коперник, как и Птолемей, считал кажущимся эффектом. Но он представил этот эффект не по- птолемеевски, т. е. как результат подбора и комбинации движений по условным вспомогательным окружностям, а впервые указал на реальную кинематическую его причину: перемещение самого наблюдателя (как при наблюдении с плывущего корабля предметов, находящихся на берегу). Иначе говоря, этот эффект объяснялся тем, что наблюдение ведется с движущейся Земли. Это допущение подвижности Земли и было главным новым принципом в системе Коперника.
Обоснование введения принципа гелиоцентризма Коперник усматривал в особой роли Солнца, отразившейся уже в птолемеевской схеме. В этой схеме планеты по свойствам их движений как бы разделялись Солнцем на две группы – нижние (ближе к Земле, чем Солнце) и верхние. В комбинации кругов для описания видимого движения каждой планеты существовал обязательно один круг с годичным, как у Солнца, периодом движения по нему. Для верхних планет- это был первый, или главный эпицикл, для нижних – деферент. Кроме того, Меркурий и Венера (нижние планеты) вообще все время сопровождали Солнце, лишь совершая около него колебательные движения. Революционное значение гелиоцентрического принципа состояло в том, что представил движения всех планет как единую систему, объяснил многие ранее непонятные эффекты. Так, с помощью двух основных действительных движений Земли – годичного и суточного – теория Коперника сразу же объяснила все главные особенности запутанных видимых движений планет (попятные движения, стояния, петли) и раскрыла причину суточного движения небосвода. Впервые получила объяснение смена времен года: Земля движется вокруг Солнца, сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения.
В системе Коперника впервые получила объяснение загадочная прежде последовательность размеров первых, или главных, эпициклов у верхних планет, введенных Птолемеем для описания петлеобразных движений планет. Размеры их оказались убывающими с удалением планеты от Земли. Движение по этим элициклам, равно как и движение по деферентам для нижних планет, совершалось с одним и тем же годичным периодом, равным периоду обращения Солнца вокруг Земли! Все эти годичные круги геоцентрической системы оказались излишними в системе Коперника. Петлеобразные движения планет теперь объяснялись одной единственной причиной – годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же размеров петель (и, следовательно, радиусов соответствующих эпициклов) Коперник правильно увидел отображение того же орбитального движения Земли: наблюдаемая с Земли планета должна описывать видимую петлю тем меньшую, чем дальше она от Земли.
Более того, это глубокое объяснение видимых явлений позволило Копернику впервые в истории астрономии поставить вопрос об определении действительных расстояний планет от Солнца. Коперник понял, что этими расстояниями планет были величины, обратные радиусам первых зпициклов для внешних планет и совпадающие с радиусами деферентов – для внутренних. (Таким образом, то, что Птолемей считал в принципе непостижимым, на самом деле уже содержалось в скрытом виде в его системе.) Таким образом он получает весьма точные относительные расстояния планет от Солнца (в расстояниях Земля – Солнце, т. е. в астрономических единицах, выражаясь современным языком)
Относительные расстояния планет в Солнечной системе по Копернику
(в скобках – современные данные) (Довольно хорошее совпадение оценок показывает достаточно высокую точность, достигнутую в измерениях некоторых постоянных астрономических величин уже в древности.).
Меркурий 0,375 (0,387)
Венера 0,720 (0,723)
Земля . 1,000 (1,000)
Марс 1,52 (1,52)
Юпитер. 5,2 1 (5,20)
Сатурн 9,18 (9,54)
Логическая стройность, четкость, простота и совершенство теории Коперника, ее способность объяснить немногими причинами то, что раньше либо не объяснялось вовсе, либо объяснялось совершенно искусственно, связывать в единое то, что ранее считалось совершенно различными явлениями - несомненные достоинства этой теории; они свидетельствовали о ее истинности. Наиболее проницательные мыслители, ученые это поняли сразу.
И уже не столь важным было то, что Коперник отдал дань античным и средневековым традициям: он принял круговые равномерные движения небесных тел, центральное положение Солнца во Вселенной, конечность Вселенной, ограниченной сферой звезд, ограничивал мир единственной планетной системой. Допуская лишь круговые равномерные движения по окружностям, Коперник отверг эквант – эту, быть может, наиболее остроумную находку Птолемея. Этим он сделал даже некоторый принципиальный шаг назад. Сохранил Коперник и эпициклы и деференты. Принцип круговых равномерных движений вынудил его для достаточно точного описания движения планет сохранить свыше трех десятков эпициклов (правда, всего 34 вместо почти 80 в геоцентрической системе).
И тем не менее теория Коперника содержала в себе колоссальный творческий, мировоззренческий и теоретико-методологический потенциал. Ее историческое значение трудно переоценить.
2. Дж. Бруно: мировоззренческие выводы из коперниканизма
Задача сравнения птолемеевской и коперниковской теорий актуализировалась лишь в 70-е годы ХVI столетия, когда два знаменитых астрономических события (вспышка сверхновой в 1572 г. и яркая комета 1577 г.) в очередной раз поставили под сомнение основы аристотелевской космологии. Мировоззренческие и теоретические выводы из гелиоцентризма, его развитие и совершенствование - заслуга ученых следующего поколения. Среди них: Тихо Браге, Дж. Бруно, И. Кеплер, Г. Галилей, Дж. Борелли и др.
Прежде всего, не замедлили мировоззренческие выводы из коперниканизма. Признав подвижность, планетарность, неуникальность Земли, теория Коперника тем самым устраняла вековое представление об уникальности центра вращения во Вселенной. Центром вращения стало Солнце. Но Солнце не было уникальным телом. О его тождественности со звездами догадывались еще в античное время. И потому следующий шаг в мировоззренческих выводах был вполне закономерен. Он был сделан бывшим монахом одного из неаполитанских монастырей Джордано Бруно (1548 – 1600), личности исключительно яркой, смелой, способной на бескомпромиссное стремление к истине. Познакомившись в 60-e годы с гелиоцентрической теорией Коперника, Бруно сначала отнесся к ней с недоверием. И чтобы выработать свое собственное отношение к проблеме устройства космоса, он обратился к изучению системы Птолемея и к материалистическим учениям древнегреческих мыслителей, и в первую очередь атомистов, о бесконечности Вселенной. Кроме того, большую роль в формировании его взглядов сыграло его знакомство с идеями Николая Кузанского, который отрицал возможность для любого тела быть центром Bceленной в силу ее бесконечности. Пораженный этой идеей, Бруно понял, какие грандиозные перспективы открывал гелиоцентризм, если обогатить его идеей бесконечности Вселенной. Объединив гелиоцентризм с идеями Н. Кузанского об изотропности, однородности и безграничности Вселенной, Дж. Бруно и пришел к построению концепции множественности планетных систем в бесконечной Вселенной.
Бруно отвергал замкнутую сферу звезд, центральное положение Солнца во Вселенной и провозглашал тождество Солнца и звезд, множественность “солнечных систем” в бесконечной Вселенной, множественную населенность Вселенной. Бруно писал о колоссальных различиях расстояний до разных звезд и сделал вывод, что поэтому соотношение их видимого блеска может быть обманчивым. Он разделял небесные тела на самосветящиеся – звезды, солнца, и на темные, которые лишь отражают солнечный свет “из-за обилия на них водных или облачных поверхностей”.Бруно утверждал изменяемость всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен между ними и космическим веществом. Он утверждал общность элементов, составляющих Землю и все другие небесные тела, и считал, что в основе всех вещей лежит неизменная неисчезающая первичная материальная субстанция.
Именно Бруно набросал первый и достаточно четкий эскиз современной картины вечной, никем не сотворенной, вещественной единой бесконечной развивающейся Вселенной с бесконечным числом очагов Разума в ней. В свете учения Дж. Бруно теория Коперника снижает свой ранг: она оказывается не теорией всей Вселенной, а теорией лишь одной из множества планетных систем Вселенной и, возможно, не самой выдающейся такой системы. Но Н. Коперник, будь он современником этих дерзновенных воззрений бескомпромиссного итальянского монаха, как мы сейчас может предполагать, не был бы на него в обиде за такую переоценку гелиоцентрической теории.
Новое, ошеломляюще смелое учение Бруно, открыто провозглашавшееся им в бурных и победных диспутах с представителями церковных кругов, определило дальнейшую трагическую судьбу ученого. К тому же дерзость его научных выступлений была хорошими предлогом, чтобы расправиться с ним и за его откровенную критику непомерного обогащения монастырей и церкви. 17 февраля 1600 г. великий мыслитель был сожжен на площади Цветов в Риме....А спустя почти три столетия на месте казни Бруно, где некогда был зажжен костер, был воздвигнут памятник великому мыслителю с посвящением, начинающимся словами: “От столетия, которое он предвидел...”
К середине ХVII века гелиоцентрическая теория окончательно победила геоцентризм. Коперниканизм был признан научной общественностью и стал рассматриваться как теория действительного строения Вселенной. На повестке дня оказалась проблема физического обоснования гелиоцентризма. И потому в середине ХVII века астрономическая революция закономерно перерастает в физическую революцию.