Научная революция XVII века - Владимир Кирсанов

Весь XV век прошел под знаком великих географических открытий, а первыми, кто начал исследование дальних морей, были португальцы. Младший сын португальского короля Жоао I, принц Энрико, прозванный Навигатором, был одним из довольно характерных для той эпохи титулованных особ, всерьез занимавшихся наукой. Хорошо знавший математику, астрономию и географию, Энрико снарядил на свои средства ряд экспедиций, которые в течение двадцати с лишним лет исследовали морской путь вдоль западного берега Африки. Более того, он основал обсерваторию в Сагрише, вблизи мыса Сен-Винцент. с целью получить более точные значения солнечного склонения. Греческая идея шарообразности Земли, и в частности представление Посидония, что, плывя на запад по Атлантическому океану, можно в конце концов достичь восточного берега Африки, стала все больше овладевать умами. В этом предприятии была и чисто практическая сторона — португальцы стремились найти морской путь в Индию, свободный от мусульманского вмешательства. Васко да Гама был первым, кто достиг берегов Индии, обогнув мыс Доброй Надежды в 1497 г., но еще привлекательней казалось проверить античную гипотезу. Это удалось сделать Христофору Колумбу.

Колумб родился на Лигурийском побережье Италии и, по-видимому, всегда мечтал быть моряком (он утверждал, например, что стал моряком в 14 лет, хотя существуют документы, говорящие о том, что до 20 лет он был ткачом, как и его отец). Тем не менее в юности он действительно плавал матросом на итальянских, а позднее на португальских торговых судах. Существует предание, что он обучался некоторое время в Падуанском университете, во всяком случае он хорошо знал латынь, был знаком с математикой и астрономией, а также был хорошим чертежником.

Переехав в Лиссабон, Колумб познакомился там с Мартином Бехаймом, учеником Региомонтана, приглашенным в Португалию для содействия мореплаванию. Под руководством Бехайма Колумб более основательно изучил астрономию и познакомился с достижениями Региомонтана. Известно, в частности, что Бехайм научил его пользоваться изобретенной Региомонтаном астролябией, которая использовалась для определения высот Солнца. После долгих неудачных попыток заинтересовать сильных мира сего своим намерением достичь берегов Индии, плывя на запад (которое особенно ясно выкристаллизовалось у Колумба в результате переписки с итальянским астрономом Паоло Тосканелли), Колумб нашел, наконец, желанную поддержку у испанской королевы Изабеллы, и в августе 1492 г. три каравеллы Колумба отправились в путешествие. 12 октября того же года экспедиция достигла Багамских островов. Так был открыт Новый Свет, но сам Колумб никогда этого не узнал, думая, что он приплыл в Индию. Записи Колумба остались неизвестными современникам, и новый материк был назван по имени флорентийца Америго Веспуччи, первым описавшего неизвестный материк. 34 года спустя после открытия Колумба корабль Магеллана вернулся из кругосветного путешествия, неоспоримо доказав тем самым шарообразность Земли.

Новые горизонты, открывающиеся перед людьми, со всей безусловностью показали практическую важность науки — здесь ценность науки буквально выражалась в деньгах. Достаточно сказать, что торговля с Индией приносила более 80 % чистой прибыли, и португальцы снарядили с 1497 по 1507 г. 11 морских экспедиций в Индию. Но в это время практика еще далеко отставала от последних достижений теории. Если бы Колумб, например, смог хотя бы приблизительно определить долготу места, в которое он приплыл, ему бы и в голову не пришло считать Багамские острова Азией. С другой стороны, и сама теория постоянно нуждалась в улучшениях, чтобы удовлетворять нуждам практики. Ярким примером этому является история реформы календаря.

Наиболее известной астрономической ошибкой была погрешность календаря — действовавший повсеместно юлианский календарь предполагал длину года на 11 минут больше истинного. Эта, казалось бы, небольшая погрешность дает лишние сутки каждые 128 лет, и в результате действительное время весеннего равноденствия перестало совпадать с календарным, а поэтому день празднования пасхи, отсчитываемый определенным образом от дня весеннего равноденствия, смещался все на более позднее время. Голоса с призывом к реформе календаря начали раздаваться с первой четверти XIV в., но еще в течение столетия ничего так сделано и не было. Мы помним, что Сикст IV в конце XV в. приглашал в Рим Региомонтана для того, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки. Этому помешала смерть ученого. Но реформа календаря была отнюдь не легким делом даже для ученого ранга Региомонтана.

Исправление календаря содержало две главные трудности.

Прежде всего не была известна истинная величина тропического года. Во-вторых, как нам известно сейчас, но было неизвестно тогдашним ученым, истинная величина тропического года (промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия) не является постоянной, она уменьшается в геометрической прогрессии вследствие прецессионного движения небесного полюса. Кроме того, эта величина является дробной по отношению к числу суток, а для календаря необходимо, чтобы число суток в году обязательно было целым.

Итак, задача состояла не только в том, чтобы поправить юлианский календарь, приблизив дату весеннего равноденствия к 21 марта, но и в том, чтобы исключить — в действительности же — сделать минимальной возрастание разницы между календарной и истинной длительностью года. Если бы исходная разница между юлианским и средним солнечным годом оставалась неизменной, то ошибка достигла величины в одни солнечные средние сутки за время, чуть больше 130 лет. На самом деле ко времени григорианской реформы она нарастала со скоростью одни сутки за каждые 128,5 лет.

Проблема была решена никому неизвестным медиком из Перуджийского университета по имени Луиджи Лилио, который потратил более 10 лет на тщательную разработку своей реформы, но, к несчастью, так и не дожил до ее осуществления. После смерти Луиджи в 1476 г. его брат Антонио представил папе Григорию XIII написанный им трактат, озаглавленный «Краткое руководство нового плана восстановления календаря». После многочисленных обсуждений плана реформы духовными лицами и специалистами он был признан наилучшим и стал основой предполагаемого исправления календаря. Суть предложенного Лилио плана проста: в григорианском календаре число дополнительно вводимых в качестве поправок дней на 3 дня меньше, чем в юлианском, т. е. 97 дней на 400 лет вместо 100 дней на 400 лет (годы, кратные 100, в григорианском календаре не считаются високосными в отличие от юлианского).

Это означает, что средняя продолжительность года выбирается равной 365, 2425 суток. Откуда Лилио взял эту цифру — до сих пор остается загадкой. Если бы сама длина тропического года постепенно не уменьшалась, календарь, составленный по плану Лилио, давал бы ошибку в одни сутки лишь за 3550 лет, а поскольку эта длина уменьшается, такая ошибка будет наблюдаться за промежуток около 2000 лет.

Дальнейшая работа по исправлению календаря была проделана известным астрономом иезуитом Кристофом Клавием, который предложил сразу изъять накопившуюся разницу в 10 дней и день 5 октября 1582 г. считать 15-м октября. Переход на новую систему летосчисления был узаконен папской буллой от 24 февраля 1582 г., предписывавшей всем христианам по всей Европе принять григорианский календарь по крайней мере со следующего года.

История с исправлением календаря показывает, что и в основах астрономии имелись существенные пробелы, на что указывал уже Коперник, говоря, что астрономы не могут себя считать компетентными, если не могут даже определить истинную величину тропического года, т. е. тот самый базис, на котором основывается кинематика небесных движений.

Пурбах и Региомонтан были последними рыцарями птолемеевского царства; к началу XVI в. одинаково чувствовалась как недостаточность теории, так и необходимость в более точных и всеобъемлющих экспериментальных данных. Это объяснялось несовершенством измерительных приборов; например, чтобы предсказать появление Марса в данном месте с точностью в один час, первоначальные измерения должны были быть сделаны с точностью в 2 дуговые минуты, чего было абсолютно невозможно достичь с помощью астрономических инструментов того времени — до изобретения телескопа цена деления большой астролябии не могла быть сделана больше чем 5 минут {1, с. 17}.

Наиболее отчетливо кризисная ситуация в астрономии описана Коперником в его предисловии к книге «О вращении небесных сфер»: «…я ничем иным не был приведен к мысли придумать иной способ вычисления движений небесных тел, как только тем обстоятельством, что относительно исследований этих движений математики не согласны между собою. Начать с того, что движения Солнца и Луны столь мало им известны, что они не в состоянии даже доказать и определить продолжительность года. Затем, при определении движений не только этих, но и других пяти блуждающих светил, они не употребляют ни одних и тех же одинаковых начал, ни одних и тех же предположений, ни одинаковых доказательств. Действительно, некоторые ученые употребляют круги, другие же эксцентрики и эпициклы, но тем не менее не достигают желаемого. Те, которые придерживаются кругов, хотя и могут доказать происхождение разнообразных движений из совокупности таких кругов, но выводы их не согласны с наблюдениями. Изобретатели эксцентренных кругов хотя и могут на этом основании вычислить большую часть видимых движений, но принуждены бывают допускать много такого, что кажется противным первоначальным правилам равномерного движения. Даже главного — вида мироздания и известную симметрию между частями его — они не в состоянии вывести на основании этой теории» {2, с. 12}.