Космология XVI-XVII веков, основанная на учении Аристотеля, разработанном в IV в. до н. э. и усовершенствованном во II в. н. э. греческим астрономом Клавдием Птолемеем, рассматривала Землю как неподвижный центр Вселенной. Солнце и Луна, пять планет и все остальные звезды совершали вокруг нее постоянное вращение, двигаясь по идеальным круговым орбитам, закрепленным на хрустальных небесных сферах. Эта небесная машинерия, словно механизм гигантских часов, превращала день в ночь, а ночь - снова в день.
Однако в 1543 г. польский клирик Николай Коперник лишил Землю центрального положения, переместив ее на орбиту вокруг Солнца. Он заявил об этом открытии в книге «Об обращениях небесных сфер» («De revolutionibus orbium coelestium»). Допустив, что Земля делает полный оборот вокруг своей оси в течение суток и по орбите вокруг Солнца в течение года, Коперник сумел определить порядок движения небесных тел. Он избавил огромное Солнце от необходимости ежедневно проделывать нелепый путь вокруг гораздо меньшей по размеру Земли. Точно так же и отдаленные царства звезд могли теперь лежать неподвижно, а не вращаться где-то наверху еще быстрее, чем Солнце во время своего ежедневного маршрута. Коперник также призвал к порядку планеты, освободив эти тела от необходимости координировать свое относительно медленное движение на восток в течение длительного периода времени (у Юпитера уходит двенадцать часов на то, чтобы миновать двенадцать созвездий Зодиака, а у Сатурна - тридцать) со скоростью их ежедневного движения на запад вокруг Земли. Так, например, Коперник мог объяснить даже то, почему Марс иногда совершает встречное движение на запад, когда остальные звезды движутся на восток, и порой это происходит в течение нескольких месяцев; теперь это можно было считать логическим следствием гелиоцентрической системы: Земля находится на внутренней орбите - третьей от Солнца, в то время как Марс расположен на четвертой, - и в силу этого каждые два года наша планета опережает медленно движущийся, более отдаленный от центра Марс.
Коперник, изучавший астрономию и математику в Университете Кракова, медицину в Падуе, а каноническое право в Болонье и Ферраре, благодаря непотизму[19] смог посвятить большую часть своей жизни космологии. Когда он в тридцатилетнем возрасте вернулся в Польшу, закончив обучение в Италии, его дядя епископ помог племяннику получить пожизненную должность каноника собора во Фромборке. Сорок лет Коперник служил в этом «самом удаленном уголке Земли», исполняя несложные обязанности и получая неплохой пенсион, и все это время он трудился над созданием альтернативной концепции Вселенной.
«В течение долгого времени я размышлял над затруднениями, возникающими в традиционной астрономии в связи с описанием движения сфер Вселенной, - писал во Фромборке Коперник. - Мне стало докучать то, что философы так и не обнаружили убедительной схемы движения машинерии мира, созданной во имя нашего блага самым лучшим и наиболее последовательным из всех Художников. В силу этого я задумался о подвижности Земли, и хотя сама эта идея представлялась абсурдной, я тем не менее знал, что и другие до меня пытались вообразить себе различные окружности, так или иначе объясняющие сей небесный феномен».
И хотя ученый проводил многократные наблюдения за положением планет невооруженным глазом, большая часть работы жившего в уединении Коперника состояла из чтения, размышлений и математических расчетов. Он не представил в подтверждение своей гипотезы каких-либо очевидных доказательств. И увы, он нигде не описал последовательность тех рассуждений, которые привели его к созданию своей революционной гипотезы.
Анонимная вступительная статья к книге Коперника сводила всю его идею как всего лишь к помощи астрономам в расчетах. Сложное дело вычисления периодов обращения планет по орбитам, включая движение Солнца и Луны, было совершенно необходимо для определения продолжительности года и даты Пасхи. Сам Коперник, писавший на латыни с использованием языка математики, обращался к ученой аудитории; он никогда не пытался убедить широкую публику в том, что Вселенная устроена так, что в центре ее находится Солнце. Да и кто бы ему поверил? Тот факт, что Земля неподвижна, казался очевидным для каждого разумного человека. Если Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца, то, значит, мяч, подброшенный в воздух, не должен упасть назад, в руки подбросившего его, он должен сместиться в пространстве на несколько метров, а птицы в полете могут заблудиться по пути к своим гнездам; что же касается людей, то они должны испытывать постоянное головокружение из-за непрерывного вращения гигантской планеты-карусели, работающей на скорости около тысячи миль в час[20].
«Не удивительно, что я опасаюсь насмешек, - заметил Коперник в "De revolutionibus orbium coelestium", - ведь моя гипотеза настолько нова и необычна, что это едва не заставило меня самого бросить почти завершенную работу». Постоянные вычисления и проверка результатов вынуждали ученого откладывать публикацию рукописи в течение десятилетий, вплоть до момента, когда он в буквальном смысле слова уже лежал на смертном одре. Достигнув семидесяти лет, сразу после первого издания своей книги в 1543 г., Коперник избегал любой опасности подвергнуться осмеянию.
Когда Галилей поднимался по деревянным ступенькам профессорской кафедры в Падуе, чтобы читать лекции по планетарной астрономии (курс, начатый в 1592 г.), он излагал студентам геоцентрическую систему, известную с античности. Галилей знал о вызове, брошенном Коперником Аристотелю и Птолемею; возможно, он упоминал об этом в беседах со студентами. Однако гелиоцентризм не играл существенной роли в его занятиях, целью которых было освоение студентами-медиками методов составления гороскопов. Тем не менее Галилей постепенно убеждался в том, что система Коперника не только убедительно выглядит на бумаге, но и, скорее всего, соответствует действительности. В1597 г., в письме к своему бывшему коллеге из Пизы, Галилей охарактеризовал систему Коперника как «гораздо более правдоподобную, нежели концепции Аристотеля и Птолемея». Эту же веру в идеи польского ученого он высказал в письме Кеплеру, написанном чуть позже в том же году, выражая сожаления, что «наш учитель Коперник, который думал, что заслужит бессмертную славу, все еще, увы (сколько в мире, оказывается, дураков), подвергается насмешкам и отвергается». Поскольку система Коперника оставалась в глазах общественного мнения все такой же абсурдной даже через пятьдесят лет после его кончины, Галилей долго хранил молчание по этому поводу.
В 1604 г., за пять лет до того, как ученый разработал новую модель телескопа, мир смог наблюдать на небесах не виданную ранее звезду. За свою новизну она получила прозвище «нова»[21].
Она вспыхнула возле созвездия Козерога в октябре и оставалась заметной на протяжении всего ноября, так что Галилей успел прочитать три публичные лекции о новой звезде, прежде чем она померкла. Появление ее бросало вызов представлениям о неизменности небес - ключевому постулату аристотелевской теории мирового порядка. Согласно греческой философии, окружающий нас мир состоит из четырех основных элементов: земли, воды, огня и воздуха, которые лежат в основе непрерывной череды перемен, а на небесах, по Аристотелю, существует лишь один, пятый элемент - квинтэссенция, или эфир, не подверженный изменениям или разрушению. Но в таком случае там не могла внезапно появиться новая звезда. Сторонники Аристотеля возражали, что новая должна была уже присутствовать ранее на подлунной сфере между Землей и Луной, так как там перемены еще допускались. Но Галилей, сравнив свои ночные наблюдения с описаниями того, что видели в других краях и отдаленных странах, пришел к выводу, что звезда эта находится очень далеко, на много дальше Луны, дальше планет, в области древних звезд.
То ли ученый хотел пошутить, то ли это была своего рода провокация, но Галилей представил широкой публике проблему появления новой звезды через диалог двух крестьян, говорящих на падуанском диалекте. Он опубликовал его под псевдонимом Чекко ди Ронкитти. Называя новую звезду квинтэссенцией , его неотесанный персонаж утверждал, что ее с тем же успехом можно именовать polenta [22] ! Мол, эти ученые все тебе объяснят и высчитают расстояние до чего угодно.