Труд Птолемея назывался «Математическое сочинение», или «Большое сочинение» («Мегалэ Синтаксис», как это название звучало по-гречески). Позже вместо «большого» его стали называть «величайшим» – «Мегистэ». Арабы именовали труд Птолемея «Аль Маджисти», что привело к современному обозначению «Альмагест».
«Альмагест» – это грандиозный труд в 13 книгах. В нем, помимо многого другого, математически точно описаны движения планет с учетом их сложного петлеобразного движения по небу. Сегодня мы знаем, что странные петли, которые выписывают на небе планеты, объясняются тем, что сама Земля вовсе не неподвижна, и когда мы глядим на движущуюся планету с движущейся же Земли, создается впечатление сложного петлеобразного движения. Это похоже на наблюдения с вращающейся карусели, где наблюдатель сидит на вращающемся сидении! Учитывая, что планеты движутся не по окружностям, а по слегка вытянутым орбитам (эллипсам), да еще и не в одной плоскости, да еще и с переменной скоростью, нужно признать, что задача математического описания перемещения планет (а заодно и Солнца с Луной) по небу является сложной и на сегодня!
Рис. 4. Система Птолемея. Неподвижная Земля находится в центра мира, планеты движутся по эпициклам, центры эпициклов – по деферентам (орбитам вокруг Земли). У Луны и Солнца эпициклов нет
Птолемей блестяще справился с этой задачей. Он предложил систему, которая в результате длительных и сложных вычислений давала поразительную точность определения положения планеты на небе в данный момент времени – всего лишь до 10 угловых минут! Учитывая, что система при этом была принципиально неверна (Птолемей исходил из того, что Земля неподвижна и не вращается, а светила движутся вокруг нее, причем планеты – по очень сложным составным траекториям, участвуя в перемещении одновременно по многим окружностям), это была тем более сложная проблема. Но Птолемею удалось подобрать такой набор окружностей (эпициклов) с разными диаметрами. Планеты в системе Птолемея двигались по эпициклам: планета – по первому эпициклу, центр первого эпицикла – по второму эпициклу, центр второго – по третьему, и так далее, причем диаметры и скорости вращения для каждого из эпициклов были точно подобраны. Эта невероятно сложная аналоговая система, как было указано выше, прекрасно работала и позволяла с приемлемой точностью рассчитывать перемещения планет, Солнца и Луны на фоне звездного неба.
Замечательно, что после Аристарха было известно, что Солнце значительно больше Земли. Птолемей прекрасно понимал, что движение огромного светила вокруг нашей небольшой (по сравнению с Солнцем) планеты выглядит не очень логичным. Но в пользу системы Птолемея работал набор доказательств неподвижности Земли, который 2000 лет назад выглядел вполне убедительным.
В соответствии с утверждавшейся в те годы научной методологией, которая успешно работает и сегодня, каждое научное утверждение должно быть доказано. По тем временам, убедительных доказательств вращения (и движения) Земли не было. Зато доводы в пользу неподвижности нашей планеты казались вполне логичными. Например, Птолемей считал, что в случае вращения Земли вокруг своей оси мы должны наблюдать облака, уносящиеся в направлении, противоположном вращению планеты. Это правильное рассуждение: если бы все окружающее Землю пространство было заполнено бесконечным воздухом, и облака принадлежали бы этому пространству. Кто мог подумать во времена Птолемея, что Земля вращается вместе с атмосферой, в которой плавают облака, а светила разделяет безвоздушное пространство… Были и другие соображения, работавшие в пользу идеи о неподвижности Земли. Знаний не хватало, и логика позволяла строить концепции на уровне тех знаний, которые были…
В описаниях системы Птолемея ничего не говорится о сущности Солнца. Здесь основное внимание уделялось кинематике – законам движения, которые сводились к многочисленным вращениям вокруг множества осей. Продолжала работать идея Аристотеля, предлагавшая считать Солнце сгустком таинственного эфира.
«Альмагест» оказался результатом грандиозной работы всей древнегреческой культуры. Начиная с III века этот труд изучался и комментировался. Из Греции он попал на арабский Восток и в Индию.