I. Перевод древних текстов
Европейские астрономы долгое время полагались на арабские источники. Не стоит забывать, что мусульманские ученые первыми проявили серьезный интерес к древнегреческой науке, которая позже легла в основу большей части учебных программ средневековых европейских университетов. В IX в. в Багдаде группа мусульманских ученых впервые перевела труды Клавдия Птолемея с древнегреческого на арабский. «Альмагест» Птолемея, написанный в Египте во II в. н. э., оказал огромное влияние на развитие средневековой науки как в Европе, так и в исламском мире. Птолемей описал классическую геоцентрическую модель Вселенной – с Землей в центре мироздания. Астрономия Птолемея, следует отметить, не была лишена недостатков. Первый и главный из них – ее сложность, во многом проистекавшая из приверженности Птолемея аристотелевской философии космоса. В своей «Физике» (IV в. до н. э.) Аристотель описал фундаментальные различия между Землей и небесами. Небеса были совершенными, неизменными и вечными. Поэтому Солнце, звезды и планеты вращались вокруг Земли с постоянной скоростью по идеальным окружностям. В отличие от них Земля была «тленным миром». Поэтому движение на Земле было прерывистым и линейным: здесь тела могли двигаться по прямой, менять свою скорость и останавливаться{91}.
Но уже Птолемей знал, что планеты не движутся по идеальным круговым орбитам. В течение года они то удаляются от Земли, то приближаются к ней. Кроме того, их движение то ускоряется, то замедляется – по крайней мере, так кажется наблюдателю на неподвижной Земле. (Сегодня мы знаем: это происходит потому, что планеты вращаются вокруг Солнца, причем по эллиптическим, а не круговым орбитам.) Чтобы объяснить эти особенности, Птолемею пришлось прибегнуть к всевозможным математическим уловкам. Во-первых, он заявил, что планеты вращаются по эксцентрику – окружности, центр которой слегка смещен относительно Земли. Во-вторых, он ввел понятие эпицикла (что буквально означает «над кругом»). Согласно концепции Птолемея, планеты совершают своего рода двойное вращение: каждая планета равномерно движется по малому кругу – эпициклу, центр которого, в свою очередь, движется по большому кругу. В-третьих, Птолемею понадобилась воображаемая точка – эквант: из этой точки, также не совпадающей с Землей, движение планеты выглядит равномерным. Все это позволило Птолемею сконструировать (пусть и прибегнув к изрядной умственной гимнастике) понятную модель движения планет и при этом не отступить от аристотелевского утверждения, что все небесные тела вращаются по идеальным кругам с постоянной скоростью{92}.
Арабские ученые прекрасно знали о недостатках этой модели. Ибн аль-Хайсам, астроном, живший в XI в. в Каире, написал труд «Сомнения по поводу Птолемея» (1028), где подверг его выкладки убийственной критике. Аль-Хайсам не попался на удочку александрийского ученого и заявил, что введение всех этих ухищрений, таких как эквант и эксцентрик, – издевательство над самим представлением об идеальном равномерном круговом движении. Очевидно, рассуждал аль-Хайсам, что планеты не движутся по идеальным кругам, а предложенная Птолемеем схема не может существовать. Этот труд положил начало новой традиции в исламском мире, которая позже достигла и христианской Европы: переводчики древнегреческих текстов сопровождали их своими комментариями, в том числе критическими. Одним из самых влиятельных комментаторов был Насир ад-Дин ат-Туси, родившийся в 1201 г. Ат-Туси основал Марагинскую обсерваторию на северо-западе Персии (в то время Персия была частью Монгольской империи). Именно ее руины полтора столетия спустя посетил юный Улугбек, что вдохновило его на создание обсерватории в Самарканде. В Мараге ат-Туси вел ежедневные наблюдения за небом и занимался составлением астрономических таблиц – мы уже знаем, что на Востоке их называли зиджи. Он также имел доступ к большому количеству древнегреческих и арабских рукописей, особенно после того, как в 1258 г. монголы разорили Багдад{93}.
Рис. 7. Рукопись перевода «Альмагеста» Клавдия Птолемея на арабский язык; копия сделана в Испании в 1381 г. На рисунке изображена модель Вселенной Птолемея с Землей в центре, с иллюстрацией эксцентрика и эпицикла
Ат-Туси сразу же увидел недостатки в системе Птолемея. В своих «Размышлениях об астрономии» (1261) он, вслед за аль-Хайсамом, указал на противоречия между птолемеевской моделью Вселенной и аристотелевской физикой. Но ат-Туси пошел гораздо дальше: он не просто критиковал Птолемея, а предложил решение. Для этого он изобрел геометрический инструмент, известный как «пара Туси». «Пара Туси» представляла собой комбинацию двух кругов: один круг вращался внутри другого, диаметром ровно вдвое больше. Согласно ат-Туси, это движение почти идеально моделировало характерное приближение и отдаление планет от Земли, причем без необходимости в птолемеевских ухищрениях, таких как эпицикл или эквант. «Пара Туси» также предполагала, что строго разграничивать линейное и круговое движение, как это делал Аристотель, не имеет смысла. Если взять точку на малом круге и проследить за ее движением, то будет казаться, что она перемещается вверх-вниз по прямой. Другими словами, ат-Туси показал, что комбинация двух вращающихся кругов может создавать линейное движение. Впоследствии, как мы увидим, «пара Туси» оказала важное влияние на развитие новых астрономических идей в Европе{94}.
94
John North,