Астрономия Древней Греции
Астрономия Древней Греции - астрономические познания и взгляды тех людей, которые писали на древнегреческом языке, независимо от географического региона: сама Эллада , эллинизированные монархии Востока, Рим или ранняя Византия . Охватывает период с VI века до н. з. по V век н. э. Древнегреческая астрономия является одним из важнейших этапов развития не только астрономии как таковой, но и науки вообще. В трудах древнегреческих учёных находятся истоки многих идей, лежащих в основании науки Нового времени. Между современной и древнегреческой астрономией существует отношение прямой преемственности, в то время как наука других древних цивилизаций оказала влияние на современную только при посредничестве греков.
Введение
Историография древнегреческой астрономии
За небольшими исключениями , до нас не дошли специальные труды античных астрономов, и мы можем восстанавливать их достижения в основном на основании сочинений философов, не всегда имевших адекватное представление о тонкостях научных теорий и к тому же далеко не всегда являвшихся современниками научных достижений, о которых они пишут в своих книгах. Часто при реконструкции истории античной астрономии используются труды астрономов средневековой Индии , поскольку, как полагает большинство современных исследователей, индийская средневековая астрономия в значительной мере базируется на греческой астрономии доптолемеева (и даже догиппархова) периода . Тем не менее, у современных историков пока ещё нет однозначного представления о том, как происходило развитие древнегреческой астрономии.
Традиционная версия античной астрономии делает основной упор на объяснение иррегулярности планетных движений в рамках геоцентрической системы мира . Считается, что большую роль в развитии астрономии сыграли досократики , сформулировавшие представление о природе как о самостоятельном бытии и тем самым давшие философское обоснование поискам внутренних закономерностей жизни природы. Однако ключевой фигурой при этом оказывается Платон (V-IV вв. до н. э.), который поставил перед математиками задачу выразить видимые сложные движения планет (включая попятные движения) как результат сложения нескольких простых движений, в качестве которых представлялись равномерные движения по кругу. В обосновании этой программы большую роль сыграло учение Аристотеля . Первой попыткой решить «задачу Платона» стала теория гомоцентрических сфер Евдокса , за которой последовала теория эпициклов Аполлония Пергского . При этом ученые не столько стремились объяснять небесные явления, сколько рассматривали их как повод для абстрактных геометрических задач и философских спекуляций . Соответственно, астрономы практически не занимались развитием методики наблюдений и созданием теорий, способных предсказывать те или иные небесные явления. В этом, как считают, греки сильно уступали вавилонянам , которые с давних пор изучали закономерности движения небесных тел. Согласно этой точке зрения, решительный перелом в античной астрономии произошёл только после того, как в их руки попали результаты наблюдений вавилонских астрономов (что случилось благодаря завоеваниям Александра Македонского). Только тогда греки почувствовали вкус к пристальному наблюдению звёздного неба и применению геометрии к вычислению положений светил. Первым на этот путь, как считается, вступил Гиппарх (вторая половина II в. до н. э.), построивший первые модели движения Солнца и Луны, не только удовлетворяющие требованиям философов, но и объясняющие данные наблюдений. С этой целью он разработал новый математический аппарат - тригонометрию . Кульминацией античной астрономии явилось создание птолемеевой теории движения планет (II в. н. э.).
Согласно альтернативной точке зрения, проблема построения планетной теории вообще не входила в число основных задач древнегреческих астрономов. По мнению сторонников этого подхода, в течение длительного времени греки либо вообще не знали о попятных движениях планет, либо не придавали этому особого значения . Главной задачей астрономов была разработка календаря и методов определения времени по звёздам . Основополагающая роль при этом приписывается Евдоксу , но не столько как создателю теории гомоцентрических сфер, сколько как разработчику концепции небесной сферы . По сравнению со сторонниками предыдущей точки зрения, ещё более фундаментальной оказывается роль Гиппарха и особенно Птолемея , поскольку задача построения теории видимых движений светил на основании наблюдательных данных связывается именно с этими астрономами.
Наконец, существует и третья точка зрения, являющаяся, в некотором смысле, противоположной второй. Развитие математической астрономии её сторонники связывают с пифагорейцами , которым приписывается и создание концепции небесной сферы, и постановка задачи построения теории попятных движений, и даже первая теория эпициклов . Сторонники этой точки зрения оспаривают тезис о неэмпирическом характере астрономии догиппархова периода, указывая на высокую точность астрономических наблюдений астрономов III века до н. э. и использование этих данных Гиппархом для построения своих теорий движения Солнца и Луны , широкое использование в космологии спекуляций о ненаблюдаемости параллаксов планет и звёзд ; некоторые результаты наблюдений греческих астрономов оказались доступными их вавилонским коллегам . Основы тригонометрии как математического фундамента астрономии также были заложены астрономами III века до н. э. Значительным стимулом для развития античной астрономии явилось создание в III веке до н. э. Аристархом Самосским гелиоцентрической системы мира и её последующая разработка , в том числе с точки зрения динамики движения планет . Гелиоцентризм при этом считается хорошо укоренённым в античной науке, а отказ от него связывается с вненаучными, в частности религиозными и политическими, факторами.
Научный метод древнегреческой астрономии
Главным достижением астрономии древних греков следует считать геометризацию Вселенной, что включает в себя не только систематическое использование геометрических конструкций для представления небесных явлений, но и строгое логическое доказательство утверждений по образцу евклидовой геометрии.
Доминирующей методологией в античной астрономии была идеология «спасения явлений»: необходимо найти такую комбинацию равномерных круговых движений, с помощью которых может быть смоделирована любая неравномерность видимого движения светил. «Спасение явлений» мыслилось греками как чисто математическая задача, и не предполагалось, что найденная комбинация равномерных круговых движений имеет какое-либо отношение к физической реальности. Задачей физики считался поиск ответа на вопрос «Почему?», то есть установление истинной природы небесных объектов и причин их движений исходя из рассмотрения их субстанции и действующих во Вселенной сил; применение математики при этом не считалось необходимым .
Периодизация
Историю древнегреческой астрономии можно условно разделить на четыре периода, ассоциируемых с различными этапами развития античного общества :
- Архаический (донаучный) период (до VI века до н. э.): становление полисной структуры в Элладе;
- Классический период (VI-IV века до н. э.): расцвет древнегреческого полиса ;
- Эллинистический период (III-II века до н. э.): расцвет крупных монархических держав, возникших на обломках империи Александра Македонского ; с точки зрения науки особую роль играет птолемеевский Египет со столицей в Александрии ;
- Период упадка (I век до н. э. - I век н. э.), ассоциируемый с постепенным угасанием эллинистических держав и усилением влияния Рима ;
- Имперский период (II-V века н. э.): объединение всего Средиземноморья, включая Грецию и Египет, под властью Римской империи .
Эта периодизация является достаточно схематичной. В ряде случаев трудно установить принадлежность того или иного достижения к тому или иному периоду. Так, хотя общий характер астрономии и науки вообще в классический и эллинистический период выглядит достаточно различным, в целом развитие в VI-II веках до н. э. представляется более-менее непрерывным. С другой стороны, ряд достижений науки последнего, имперского периода (особенно в области астрономического приборостроения и, возможно, теории) являются ни чем иным, как повторением успехов, достигнутых астрономами эллинистической эпохи.
Донаучный период (до VI века до н. э.)
Представление об астрономических познаниях греков этого периода дают поэмы Гомера и Гесиода : там упоминается ряд звёзд и созвездий, приводятся практические советы по использованию небесных светил для навигации и для определения сезонов года. Космологические представления этого периода целиком заимствовались из мифов : Земля считается плоской, а небосвод - твёрдой чашей, опирающейся на Землю .
Вместе с тем, согласно мнению некоторых историков науки, членам одного из эллинских религиозно-философских союзов того времени (орфикам) были известны и некоторые специальные астрономические понятия (например, представления о некоторых небесных кругах) . С этим мнением, однако, не согласно большинство исследователей.
Классический период (с VI - по IV век до н. э.)
Главными действующими лицами этого периода являются философы, интуитивно нащупывающие то, что впоследствии будет названо научным методом познания. Одновременно проводятся первые специализированные астрономические наблюдения, развивается теория и практика календаря; в основу астрономии впервые полагается геометрия, вводится ряд абстрактных понятий математической астрономии; делаются попытки отыскать в движении светил физические закономерности. Получили научное объяснение ряд астрономических явлений, доказана шарообразность Земли. Вместе с тем, связь между астрономическим наблюдениями и теорией ещё недостаточно прочна, слишком велика доля спекуляций, основанных на сугубо эстетических соображениях.
Источники
До нас дошли только два специализированных астрономических труда этого периода, трактаты О вращающейся сфере и О восходе и заходе звёзд Автолика из Питаны - учебники по геометрии небесной сферы , написанные в самом конце этого периода, около 310 года до н. э. К ним примыкает также поэма Феномены Арата из Сол (написанная, впрочем, в первой половине III века до н. э.), где содержится описание древнегреческих созвездий (поэтическое переложение не дошедших до нас трудов Евдокса Книдского , IV век до н. э.) .
Вопросы астрономического характера часто затрагиваются в трудах древнегреческих философов: некоторых диалогах Платона (особенно Тимей , а также Государство , Федон , Законы , Послезаконие ), трактатах Аристотеля (особенно О Небе , а также Метеорологика , Физика , Метафизика ). Труды философов более раннего времени (досократиков) до нас дошли только в очень отрывочном виде через вторые, а то и третьи руки.
Досократики, Платон
В этот период выработались два принципиально различных философских подхода в науке вообще и астрономии в частности. Первый из них зародился в Ионии и поэтому может быть назван ионийским. Для него характерны попытки найти материальную первооснову бытия, изменением которой философы надеялись объяснить всё многообразие природы . В движении небесных тел эти философы пытались увидеть проявления тех же сил, что действуют и на Земле. Первоначально ионийское направление было представлено философами города Милета Фалесом , Анаксимандром и Анаксименом . Этот подход нашёл своих сторонников и в других частях Эллады. К числу ионийцев относится Анаксагор из Клазомен , значительную часть жизни проведший в Афинах , в значительной мере уроженец Сицилии Эмпедокл из Акраганта . Своей вершины ионийский подход достиг в трудах античных атомистов: Левкиппа (родом, возможно, также из Милета) и Демокрита из Абдер, явившихся предтечами механистической философии.
Стремление дать причинное объяснение явлений природы было сильной стороной ионийцев. В настоящем состоянии мира они увидели результат действия физических сил, а не мифических богов и чудовищ . Ионийцы полагали небесные светила объектами, в принципе, той же природы, что и земные камни, движением которых управляют те же силы, что действуют на Земле. Cуточное вращение небосвода они считали реликтом изначального вихревого движения, охватывавшего всю материю Вселенной. Философы-ионийцы были первыми, кого назвали физиками. Однако недостатком учений ионийских натурфилософов была попытка создать физику без математики. Ионийцы не увидели геометрическую основу Космоса .
Второе направление ранней греческой философии можно назвать италийским, поскольку оно получило первоначальное развитие в греческих колониях италийского полуострова. Его основоположник Пифагор основал знаменитый религиозно-философский союз, представители которого, в отличие от ионийцев, видели основу мира в математической гармонии, точнее, в гармонии чисел, стремясь при этом к единению науки и религии. Небесные светила они считали богами. Это обосновывалось следующим образом: боги - это совершенный разум, для них характерен наиболее совершенный вид движения; таковым является движение по окружности, поскольку оно вечное, не имеет ни начала, ни конца и все время переходит само в себя. Как показывают астрономические наблюдения, небесные тела движутся по окружностям, следовательно, они являются богами . Наследником пифагорейцев был великий афинский философ Платон , который полагал весь Космос созданным идеальным божеством по своему образу и подобию. Хотя пифагорейцы и Платон верили в божественность небесных светил, для них не была характерна вера в астрологию : известен крайне скептический отзыв о ней Евдокса , ученика Платона и последователя философии пифагорейцев .
Стремление поисков математических закономерностей в природе было сильной стороной италийцев. Характерная для италийцев страсть к идеальным геометрическим фигурам позволила им первыми предположить, что Земля и небесные тела имеют форму шара и открыть дорогу к приложению математических методов к познанию природы. Однако полагая небесные тела божествами, они практически полностью изгнали с небес физические силы.
Аристотель
Сильные стороны этих двух исследовательских программ, ионийской и пифагорейской, дополняли друг друга. Попыткой их синтеза может рассматриваться учение Аристотеля из Стагира . Аристотель разделил Вселенную на две радикально различные части, нижнюю и верхнюю (подлунную и надлунную области, соответственно). Подлунная (т.е. более близкая к центру Вселенной) область напоминает построения философов-ионийцев доатомистического периода: она состоит из четырех элементов - земли, воды, воздуха, огня. Это область изменчивого, непостоянного, преходящего - того, что не может быть описано на языке математики. Напротив, надлунная область - это область вечного и неизменного, в целом соответствующая пифагорейско-платоновскому идеалу совершенной гармонии. Её составляет эфир - особый вид материи, не встречающейся на Земле.
Хотя Аристотель не называл небесные светила богами, он полагал их имеющими божественную природу, поскольку для составляющего их элемента, эфира , характерно равномерное движение по окружности вокруг центра мира; это движение является вечным, поскольку на окружности нет никаких граничных точек .
Практическая астрономия
До нас дошла только фрагментарная информация о методах и результатах наблюдений астрономов классического периода. Исходя из доступных источников, можно предположить, что одним из основных объектов их внимания являлись восходы звёзд, поскольку результаты таких наблюдений можно было использовать для определения времени ночью. Трактат с данными таких наблюдений составил Евдокс Книдский (вторая половина IV века до н. э.); поэт Арат из Сол облёк трактат Евдокса в поэтическую форму.
Об астрономических инструментах греков классического периода практически ничего неизвестно. Про Анаксимандра Милетского сообщали, что для распознавания равноденствий и солнцестояний он использовал гномон - древнейший астрономический инструмент, представляющий собой вертикально расположенный стержень. Евдоксу приписывают и изобретение «паука» - основного конструктивного элемента астролябии .
Сферические солнечные часы
Для исчисления времени днём, по всей видимости, часто использовались солнечные часы . Сначала были изобретены сферические солнечные часы (скафэ), как наиболее простые. Усовершенствований конструкции солнечных часов также приписывалось Евдоксу . Вероятно, это было изобретение одной из разновидностей плоских солнечных часов.
Философы-ионийцы полагали, что движением небесных светил управляют силы, аналогичные тем, что действуют в земном масштабе. Так, Эмпедокл , Анаксагор , Демокрит полагали, что небесные тела не падают на Землю, поскольку их удерживает центробежная сила . Италийцы (пифагорейцы и Платон) считали, что светила, будучи богами, движутся сами по себе, как живые существа.
Среди философов были значительные разногласия насчёт того, что находится вне Космоса. Некоторые философы считали, что там располагается бесконечное пустое пространство; по мнению Аристотеля , вне Космоса нет ничего, даже пространства; атомисты Левкипп , Демокрит и их сторонники полагали, что за нашим миром (ограниченным сферой неподвижных звёзд) находятся другие миры. Наиболее близкими к современным были взгляды Гераклида Понтийского , согласно которому неподвижные звёзды - это и есть другие миры, располагающиеся в бесконечном пространстве.
Объяснение астрономических явлений и природы небесных тел
Классический период характеризуется широким распространением спекуляций о природе небесных тел. Анаксагор из Клазомен (V век до н. э.) первым предположил, что Луна светит отражённым светом Солнца и на этой основе впервые в истории дал правильное объяснение природы лунных фаз и солнечных и лунных затмений. Солнце Анаксагор считал гигантским камнем (величиной с Пелопоннес), раскалённым за счёт трения о воздух (за что философ чуть было не подвергся смертной казни, поскольку эта гипотеза была сочтена противоречащей государственной религии). Эмпедокл полагал Солнце не самостоятельным объектом, а отражением на небосводе Земли, освещённой небесным огнём. Пифагореец Филолай полагал, что Солнце является прозрачным сферическим телом, светящимся потому, что преломляет свет небесного огня; то, что мы видим в качестве дневного светила, это изображение, получающееся в атмосфере Земли. Некоторые философы (Парменид , Эмпедокл) полагали, что яркость дневного неба обусловлена тем, что небосвод состоит из двух полусфер, светлой и тёмной, период обращений которых вокруг Земли составляет сутки, как и период обращения Солнца. Аристотель полагал, что принимаемое нами излучение небесных тел порождается не ими самими, а нагреваемым ими воздухом (частью подлунного мира) .
Большое внимание греческих учёных привлекали кометы . Пифагорейцы считали их разновидностью планет. Такого же мнения придерживался и Гиппократ Хиосский , полагавший также, что хвост принадлежит не самой комете, а иногда приобретается в её блужданиях в пространстве. Эти мнения были отвергнуты Аристотелем , который считал кометы (как и метеоры) воспламенением воздуха в верхней части подлунного мира. Причина этих воспламенений заключается в неоднородности окружающего Землю воздуха, наличия в нём легко воспламеняющихся включений, которые вспыхивают из-за передачи тепла от вращающегося над подлунным миром эфира .
По мнению Аристотеля, ту же природу имеет и Млечный Путь ; вся разница в том, что в случае комет и метеоров свечение возникает из-за нагрева воздуха одной конкретной звездой, в то время как Млечный Путь возникает из-за нагрева воздуха всей надлунной областью . Некоторые пифагорейцы вместе с Энопидом Хиосским считали Млечный Путь выжженной траекторией, по которому некогда обращалось Солнце. Анаксагор полагал Млечный Путь кажущимся скоплением звёзд, находящимся в том месте, где на небосвод падает земная тень. Совершенно правильную точку зрения высказал Демокрит , который полагал, что Млечный Путь - это совместное свечение многих расположенных рядом звёзд.
Математическая астрономия
Главным достижением математической астрономии рассматриваемого периода является концепция небесной сферы . Вероятно, изначально это было чисто умозрительное представление, основанное на соображениях эстетики. Однако позднее было осознано, что явления восхода и захода светил, их кульминации действительно происходят таким образом, будто бы звезды были жёстко скреплены со сферическим небосводом, вращающимся вокруг наклонённой к земной поверхности оси. Таким образом естественно объяснялись основные особенности движений звёзд: каждая звезда всегда восходит в одной и той же точке горизонта, разные звезды за одно и то же время проходят по небу разные дуги, причём чем ближе звезда к полюсу мира, тем меньшую дугу она проходит за одно и то же время. Необходимым этапом работы по созданию этой теории должно было стать осознание того, что размер Земли неизмеримо мал по сравнению с размером небесной сферы, что давало возможность пренебрегать суточными параллаксами звёзд. До нас не дошли имена людей, совершивших эту важнейшую интеллектуальную революцию; скорее всего, они принадлежали к пифагорейской школе. Наиболее раннее дошедшие до нас руководство по сферической астрономии принадлежат Автолику из Питаны (около 310 г. до н. э.). Там доказано, в частности, что точки вращающейся сферы, не лежащие на её оси, при равномерном вращении описывают параллельные круги, перпендикулярные оси, причём за равное время все точки поверхности описывают подобные дуги .
Другим важнейшим достижением математической астрономии классической Греции является введение представления об эклиптике - большом круге, наклонённом по отношению к небесному экватору, по которому совершает своё движение среди звёзд Солнце. Вероятно, это представление было введено знаменитым геометром Энопидом Хиосским , который также сделал и первую попытку измерения наклона эклиптики к экватору (24°) .
Система из четырёх концентрических сфер, использовавшаяся для моделирования движения планет в теории Евдокса. Цифрами обозначены сферы, отвечавшие за суточное вращение небосвода (1), за движение вдоль эклиптики (2), за попятные движения планеты (3 и 4). T - Земля, пунктирная линия изображает эклиптику (экватор второй сферы).
В основу геометрических теорий движения небесных тел древнегреческие астрономы положили следующий принцип: движение каждой планеты, Солнца и Луны является комбинацией равномерных круговых движений. Этот принцип, предложенный Платоном или ещё пифагорейцами , исходит из представления о небесных телах как о божествах, которым может быть присущ только самый совершенный вид движения - равномерное движение по окружности . Как считается, первую теорию движения небесных тел, основанную на этом принципе, предложил Евдокс Книдский . Это была теория гомоцентрических сфер - разновидность геоцентрической системы мира, в которой небесные тела считаются жёстко прикреплёнными к комбинации скреплённых между собой жёстких сфер с общим центром. Усовершенствованием этой теории занимался Каллипп из Кизика , а Аристотель положил её в основу своей космологической системы. Теория гомоцентрических сфер была впоследствии оставлена, так как предполагает неизменность расстояний от светил до Земли (каждое из светил движется по сфере, центр которой совпадает с центром Земли). Однако к концу классического периода уже было накоплено значительное количество свидетельств, что расстояния небесных тел от Земли на самом деле меняются: значительные изменения блеска некоторых планет, непостоянство углового диаметра Луны, наличие наряду с полными и кольцеобразных солнечных затмений.
Эллинистический период (III-II века до н. э.)
Важнейшую организующую роль в науке этого периода играет Александрийская библиотека и Мусейон . Хотя в начале эллинистического периода возникли две новые философские школы, стоиков и эпикурейцев , научная астрономия уже достигла уровня, который позволил ей развиваться практически не испытывая влияния со стороны тех или иных философских доктрин (не исключено, однако, что религиозные предрассудки, увязанные с философией стоицизма, оказали негативное влияние на распространение гелиоцентрической системы: см. ниже пример Клеанфа).
Астрономия становится точной наукой. Важнейшими задачами астрономов становятся: (1) установление масштабов мира исходя из теорем геометрии и данных астрономических наблюдений, а также (2) построение обладающих предсказательной силой геометрических теорий движения небесных тел. Высокого уровня достигает методика астрономических наблюдений. Объединение античного мира Александром Македонским делает возможным обогащение астрономии Греции за счёт достижений вавилонских астрономов. Вместе с тем, углубляется разрыв между целями астрономии и физики, не столь очевидный в предыдущем периоде.
В течение большей части эллинистического периода у греков не прослеживается влияние астрологии на развитие астрономии .
Источники
До нас дошло шесть трудов астрономов этого периода:
Достижения этого периода положены в основу двух элементарных учебников астрономии, Гемина (I век до н. э.) и Клеомедa (время жизни неизвестно, скорее всего между I веком до н. э. и II веком н. э.), известных под названием Введение в явления . О работах Гиппарха рассказывает Клавдий Птолемей в своём фундаментальном труде - Альмагесте (2-я половина II века н. э.). Кроме того, различные аспекты астрономии и космологии эллинистического периода освещаются в ряде комментаторских работ более поздних периодов.
Философский фундамент астрономии
Эллинистический период отмечен возникновенем новых философских школ, две из которых (эпикурейцев и стоиков) сыграли заметную роль в развитии космологии.
С целью усовершенствования календаря учёные эллинистической эпохи производили наблюдения солнцестояний и равноденствий: длина тропического года равна промежутку времени между двумя солнцестояниями или равноденствиями, делённому на полное число лет. Они понимали, что точность вычисления тем выше, чем больше промежуток между используемыми событиями. Наблюдениями такого рода занимались, в частности, Аристарх Самосский , Архимед Сиракузский , Гиппарх Никейский и ряд других астрономов, имена которых неизвестны.
Однако обычно открытие прецессии приписывается Гиппарху , который показал перемещение точек равноденствия среди звёзд в результате сопоставления координат некоторых звёзд, измеренных Тимохарисом и им самим. По Гиппарху, угловая скорость движения точек равноденствия составляет 1° в столетие. Такое же значение следует из величин звёздного и тропического года по Аристарху , восстановленного из Ватиканских манускриптов (на самом деле, величина прецессии составляет 1° за 72 года).
Во второй половине III века до н. э. александрийские астрономы также производили наблюдения положений планет. В их числе были Тимохарис а также астрономы, чьи имена нам неизвестны (все что мы о них знаем, это то, что для датировки своих наблюдений они использовали зодиакальный календарь Дионисия). Побудительные мотивы александрийских наблюдений не вполне ясны .
С целью определения географической широты в различных городах проводились наблюдения высоты Солнца во время солнцестояний. При этом достигалась точность порядка нескольких угловых минут, максимально достижимая невооружённым глазом . Для определения долготы использовались наблюдения лунных затмений (разность долгот между двумя пунктами равна разности местного времени, когда произошло затмение).
Экваториальное кольцо.
Астрономические инструменты. Вероятно, для наблюдения положения ночных светил использовалась диоптра , а для наблюдения Солнца - полуденный круг; весьма вероятно также использование астролябии (изобретение которой иногда приписывается Гиппарху ) и армиллярной сферы . По словам Птолемея , для определения моментов равноденствий Гиппарх использовал экваториальное кольцо.
Космология
Получив поддержку со стороны стоиков , геоцентрическая система мира продолжала оставаться основной космологической системой в эллинистический период. Сочинение по сферической астрономии, написанное Евклидом в начале III веке до н. э., также основано на геоцентрической точке зрения. Однако в первой половине этого столетия Аристарх Самосский предложил альтернативную, гелиоцентрическую систему мира , согласно которой
- Солнце и звезды неподвижны,
- Солнце расположено в центре мира,
- Земля обращается вокруг Солнца за год и вокруг оси за сутки.
Исходя из гелиоцентрической системы и ненаблюдаемости годичных параллаксов звёзд, Аристарх сделал пионерский вывод, что расстояние от Земли до Солнца пренебрежимо мало по сравнению с расстоянием от Солнца до звёзд. Этот вывод с достаточной долей симпатии приводит Архимед в своём сочинении Исчисление песчинок (одном из основных источников нашей информации о гипотезе Аристарха), что можно считать косвенным признанием гелиоцентрической космологии сиракузским учёным . Возможно, в других своих трудах Архимед развивал иную модель устройства Вселенной, в которой Меркурий и Венера, а также Марс обращаются вокруг Солнца, которое, в свою очередь, движется вокруг Земли (при этом путь Марса вокруг Солнца охватывает Землю) .
Большинство историков науки полагает, что гелиоцентрическая гипотеза не получила сколько-нибудь значительной поддержки со стороны современников Аристарха и астрономов более позднего времени. Некоторые исследователи, однако, приводят ряд косвенных свидетельств о широкой поддержке гелиоцентризма античными астрономами . Тем не менее, известно имя только одного сторонника гелиоцентрической системы: вавилонянин Селевк , 1-я половина II века до н. э.
Есть основания полагать, что оценки расстояний до небесных тел исходя из ненаблюдаемости их суточных параллаксов делали и другие астрономы ; следует напомнить также вывод Аристарха о громадной удалённости звёзд, сделанный исходя из гелиоцентрической системы и ненаблюдаемости годичных параллаксов звёзд.
Определением расстояний до небесных светил занимались также Аполлоний Пергский и Архимед , однако об использованных ими методах ничего не известно. В одной из недавних попыток реконструкций работы Архимеда сделан вывод, что полученное им расстояние до Луны составляет около 62 радиусов Земли и довольно точно измерил относительные расстояния от Солнца до планет Меркурия, Венеры и Марса (основываясь при этом на модели, в которой эти планеты обращаются вокруг Солнца и вместе с ним - вокруг Земли) .
К этому следует добавить определение радиуса Земли Эратосфеном . С этой целью он измерил зенитное расстояние Солнца в полдень дня летнего солнцестояния в Александрии , получив результат 1/50 полного круга. Далее, Эратосфену было известно, что в городе Сиене в этот день Солнце находится точно в зените, то есть Сиен находится на тропике. Полагая эти города лежащими точно на одном меридиане и принимая расстояние между ними равными 5000 стадиев , а также считая лучи Солнца параллельными, Эратосфен получил длину земной окружности равной 250000 стадиев. Впоследствии Эратосфен увеличил эту величину до значения 252000 стадиев, более удобного для практических расчётов. Точность результата Эратосфена трудно оценить, поскольку величина использованного им стадия неизвестна. В большинстве современных работ стадий Эратосфена принимается равным 157,5 метров или 185 метров . Тогда его результат для длины земной окружности, в переводе на современные единицы измерения, окажется равным, соответственно, 39690 км (всего на 0,7 % меньше истинного значения), или 46620 км (на 17 % больше истинного значения).
Теории движения небесных тел
В рассматриваемый период были созданы новые геометрические теории движения Солнца, Луны и планет, в основу которых был положен принцип, согласно которому движение всех небесных тел является комбинацией равномерных круговых движений. Однако этот принцип выступал не в виде теории гомоцентрических сфер , как в науке предшествующего периода, а в виде теории эпициклов , согласно которому само светило совершает равномерное движение по малому кругу (эпициклу), центр которого равномерно перемещается вокруг Земли по большому кругу (деференту). Основы этой теории, как считается, заложил Аполлоний Пергский , живший в конце III - начале II века до н. э.
Ряд теорий движения Солнца и Луны построил Гиппарх . Согласно его теории Солнца, периоды движений по эпициклу и деференту одинаковы и равны одному году, их направления противоположны, в результате чего Солнце равномерно описывает в пространстве окружность (эксцентр), центр которой не совпадает с центром Земли. Это позволило объяснить неравномерность видимого движения Солнца по эклиптике. Параметры теории (отношение расстояний между центрами Земли и эксцентра, направление линии апсид) были определены из наблюдений. Аналогичная теория была создана для Луны, однако в предположении, что скорости движения Луны по деференту и эпициклу не совпадают. Эти теории позволили осуществлять предсказания затмений с точностью, недоступной более ранним астрономам.
Другие астрономы занимались созданием теорий движения планет. Трудность заключалась в том, что в движении планет имелись неравномерности двух видов:
- неравенство относительно Солнца: у внешних планет - наличие попятных движений, когда планета наблюдается вблизи противостояния с Солнцем; у внутренних планет - попятные движения и «привязанность» этих планет к Солнцу;
- зодиакальное неравенство: зависимость величины дуг попятных движений и расстояний между дугами от знака зодиака.
Для объяснения этих неравенств астрономы эпохи эллинизма привлекали сочетание движений по эксцентрическим кругам и эпициклам. Эти попытки были раскритикованы Гиппархом , который, однако, не предложил никакой альтернативы, ограничившись систематизацией доступных в его время данных наблюдений .
Прямоугольный треугольник Аристарха: взаимное расположение Солнца, Луны и Земли во время квадратуры
Главные успехи в развитии математического аппарата эллинистической астрономии были связаны с развитием тригонометрии . Необходимостью в развитии тригонометрии на плоскости была связана с потребностью в решении астрономических задач двух видов:
- Определение расстояний до небесных тел (начиная по меньшей мере с Аристарха Самосского , занимавшегося проблемой определения расстояний и размеров Солнца и Луны),
- Определение параметров системы эпициклов и/или эксцентров, представляющих движение светила в пространстве (согласно широко распространённому мнению, эта проблема впервые была сформулирована и решена Гиппархом при определении элементов орбит Солнца и Луны; возможно, аналогичными задачами занимались и астрономы более раннего времени, но результаты их трудов до нас не дошли).
В обоих случаях астрономам требовалось вычислять стороны прямоугольных треугольников при известных значениях двух его сторон и одного из улов (определённого исходя из данных астрономических наблюдений на земной поверхности). Первым дошедшим до нас сочинением, где ставилась и решалась эта математическая задача, был трактат Аристарха Самосского О величинах и расстояниях Солнца и Луны . В прямоугольном треугольнике, образованном Солнцем, Луной и Землёй во время квадратуры, требовалось вычислить величину гипотенузы (расстояние от Земли до Солнца) через катет (расстояние от Земли до Луны) при известном значении прилежащего угла (87°), что эквивалентно вычислению значения sin 3°. По оценке Аристарха , эта величина лежит в промежутке от 1/20 до 1/18. Попутно он доказал, в современных терминах, неравенство (содержащееся также в Исчислении песчинок Архимеда).
Историки не пришли к консенсусу насчет степени развития у астрономов эллинистического периода геометрии небесной сферы . Некоторые исследователи приводят доводы, что по меньшей мере во времена Гиппарха для записи результатов астрономических наблюдений использовалась эклиптическая или экваториальная система координат . Возможно, тогда были известны и некоторые теоремы сферической тригонометрии , которые могли использоваться для составления звёздных каталогов и в геодезии .
В работе Гиппарха содержится также признаки знакомства со стереографической проекцией , используемой при конструировании астролябий . Открытие стереографической проекции приписывается Аполлонию Пергскому ; во всяком случае, он доказал важную теорему, лежащую в её основе .
Период упадка (I век до н. э. - I век н. э.)
В этот период активность в области астрономической науки близка к нулю, зато вовсю цветёт пришедшая из Вавилона астрология . Как свидетельствуют многочисленные папирусы эллинистического Египта того периода, гороскопы составлялись не на основе геометрических теорий, разработанных греческими астрономами предшествующего периода, а на основе гораздо более примитивных арифметических схем вавилонских астрономов . Во II в. до н.э. возникло синтетическое учение, включавшее в себя вавилонскую астрологию, физику Аристотеля и учение стоиков о симпатической связи всего сущего, развитое Посидонием Апамейским . Его частью было представление об обусловленности земных явлений вращением небесных сфер: поскольку «подлунный» мир постоянно находится в состоянии вечного становления, в то время как «надлунный» мир находится в неизменном состоянии, второй является источником всех изменений, происходящих в первом .
Несмотря на отсутствие развития науки, существенной деградации также не происходит, свидетельством чего является дошедшие до нас добротных учебника Введение в явления Гемина (I век до н. э.) и Сферика Феодосия Вифинского (II или I век до н. э.). Последний является промежуточным по уровню между аналогичными трудами ранних авторов (Автолика и Евклида) и более поздним трактатом "Сферика" Менелая (I в. н.э.). Также до нас дошли ещё два небольших сочинения Феодосия: О жилищах , где приведено описание звёздного неба с точки зрения наблюдателей, находящихся на разных географических широтах, и О днях и ночах , где рассматривается движение Солнца вдоль эклиптики. Сохранялась и связанная с астрономией технология, на основе которой был создан механизм из Антикиферы - калькулятор астрономических явлений, созданный в I веке до н. э.
Имперский период (II-V века н. э.)
Астрономия постепенно возрождается, но с заметной примесью астрологии. В этот период создаются ряд обобщающих астрономических трудов. Однако новый расцвет стремительно сменяется застоем и затем новым кризисом, на этот раз ещё более глубоким, связанным с общим упадком культуры в период крушения Римской империи, а также с радикальным пересмотром ценностей античной цивилизации, произведённым ранним христианством.
Источники
Вопросы астрономии рассматриваются также в ряде трудов комментаторского характера, написанных в этот период (авторы: Теон Смирнский , II век н. э., Симпликий , V век н. э., Цензорин , III век н. э. , Папп Александрийский , III или IV век н. э., Теон Александрийский , IV век н. э., Прокл , V век н. э. и др.). Некоторые астрономические вопросы рассматриваются также в трудах энциклопедиста Плиния Старшего , философов Цицерона , Сенеки , Лукреция , архитектора Витрувия , географа Страбона , астрологов Манилия и Веттия Валента , механика Герона Александрийского , богослова Синезия Киренского .
Практическая астрономия
Трикветрум Клавдия Птолемея (из книги 1544 г.)
Задачей планетных наблюдений рассматриваемого периода является обеспечение численным материалом теорий движения планет, Солнца и Луны. С этой целью производили свои наблюдения Менелай Александрийский , Клавдий Птолемей и другие астрономы (по вопросу подлинности наблюдений Птолемея ведётся напряжённая дискуссия ). В случае Солнца, основные усилия астрономов по прежнему были направлены на точную фиксацию моментов равноденствий и солнцестояний. В случае Луны, наблюдались затмения (фиксировался точный момент наибольшей фазы и положение Луны среди звёзд), а также моменты квадратур. Для внутренних планет (Меркурия и Венеры), основной интерес представляли наибольшие элонгации, когда эти планеты находятся на наибольшем угловом расстоянии от Солнца. У внешних планет особый упор делался на фиксировании моментов противостояний с Солнцем и их наблюдении в промежуточные моменты времени, а также на изучении их попятных движений. Большое внимание астрономов привлекали также такие редкие явления, как соединения планет с Луной, звёздами и друг с другом.
Производились также наблюдения координат звёзд. Птолемей приводит в Альмагесте звёздный каталог, где, по его утверждению, каждую звезду он наблюдал самостоятельно. Не исключено, однако, что этот каталог почти целиком является каталогом Гиппарха с пересчитанными за счёт прецессии координатами звёзд.
Последние астрономические наблюдения в античности были произведены в конце V века Проклом и его учениками Гелиодором и Аммонием .
Математический аппарат астрономии
Продолжалось развитие тригонометрии. Менелай Александрийский (около 100 года н. э.) написал монографию Сферика в трёх книгах. В первой книге он изложил теорию сферических треугольников , аналогичную теории Евклида о плоских треугольниках, изложенную в I книге Начал . Кроме того, Менелай доказал теорему, для которой нет евклидового аналога: два сферических треугольника конгруэнтны (совместимы), если соответствующие углы равны. Другая его теорема утверждает, что сумма углов сферического треугольника всегда больше 180°. Вторая книга Сферики излагает применение сферической геометрии к астрономии. Третья книга содержит «теорему Менелая », известную также как «правило шести величин».
Самой значимой тригонометрической работой античности является птолемеев Альмагест . Книга содержит новые таблицы хорд. Для их вычислении хорд использовал (в главе X) теорему Птолемея (известную, впрочем, ещё Архимеду), которая утверждает: сумма произведений длин противоположных сторон выпуклого вписанного в круг четырёхугольника равна произведению длин его диагоналей. Из этой теоремы нетрудно вывести две формулы для синуса и косинуса суммы углов и ещё две для синуса и косинуса разности углов. Позднее Птолемей приводит аналог формулы синуса половинного угла для хорд.
Параметры движения планет по эпициклам и деферентам были определены из наблюдений (хотя до сих пор неясно, не были ли эти наблюдения сфальцифицированы). Точность птолемеевской модели составляет : для Сатурна - около 1/2°, Юпитера - около 10", Марса - более 1°, Венеры и особенно Меркурия - до нескольких градусов.
Космология и физика неба
В теории Птолемея предполагался следующий порядок следования светил с увеличением расстояния от Земли: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, неподвижные звезды. При этом среднее расстояние от Земли росло с ростом периода обращения среди звёзд; по прежнему оставалась нерешённой проблема Меркурия и Венеры, у которых этот период равен солнечному (Птолемей не приводит достаточно убедительных аргументов, почему он помещает эти проблемы «ниже» Солнца, просто ссылаясь на мнение учёных более раннего периода). Все звезды считались находящимися на одной и той же сфере - сфере неподвижных звёзд. Для объяснения прецессии он был вынужден добавить ещё одну сферу, которая находится выше сферы неподвижных звёзд.
Эпицикл и деферент согласно теории вложенных сфер.
В теории эпициклов, в том числе у Птолемея , расстояние от планет до Земли менялось. Физическую картину, которая может стоять за этой теорией, описал Теон Смирнский (конец I - начало II века н. э.) в дошедшем до нас сочинении Математические понятия, полезные для чтения Платона . Это теория вложенных сфер, основные положения которой сводится к следующему. Представим себе две сделанные из твёрдого материала концентрические сферы, между которыми помещена маленькая сфера. Среднее арифметическое радиусов больших сфер является радиусом деферента, а радиус малой сферы - радиусом эпицикла. Вращение двух больших сфер заставит маленькую сферу вращаться между ними. Если поместить на экватор малой сферы планету, то её движение будет в точности таким, как в теории эпициклов; таким образом, эпицикл является экватором малой сферы.
Этой теории, с некоторыми модификациями, придерживался и Птолемей . Она описана в его труде Планетные гипотезы . Там отмечается, в частности, что максимальное расстояние до каждой из планет равно минимальному расстоянию до планеты, следующей за ней, то есть максимальное расстояние до Луны равно минимальному расстоянию до Меркурия и т. д. Максимальное расстояние до Луны Птолемей смог оценить с помощью метода, аналогичного методу Аристарха : 64 радиуса Земли. Это дало ему масштаб всей Вселенной. В результате вышло, что звезды расположены на расстоянии около 20 тысяч радиусов Земли. Птолемей также сделал попытку оценить размеры планет. В результате случайной компенсации ряда ошибок Земля у него оказалась средним по размерам телом Вселенной, а звезды имеющими примерно тот же размер, что и Солнце.
По мнению Птолемея, совокупность эфирных сфер, принадлежащих каждой из планет - это разумное одушевленное существо, где сама планета выполняет роль мозгового центра; исходящие от него импульсы (эманации) приводят в движение сферы, которые, в свою очередь, переносят планету. Птолемей приводит следующую аналогию: мозг птицы посылает в её тело сигналы, заставляющие двигаться крылья, несущие птицу по воздуху. При этом Птолемей отвергает точку зрения зрения Аристотеля о Перводвигателе как причине движения планет: небесные сферы совершают движения по своей воле, и только самая внешняя из них приводится в движение Перводвигателем .
В позднюю античность (начиная со II века н. э.) отмечается существенный рост влияния физики Аристотеля . Был составлен ряд комментариев к произведениям Аристотеля (Созиген , II в. н. э., Александр Афродисийский , конец II - начало III века н. э., Симпликий , VI в.). Наблюдается возрождение интереса к теории гомоцентрических сфер и попытки согласовать теорию эпициклов с физикой Аристотеля . Вместе с тем, некоторые философы выражали достаточно критическое отношение к тем или иным постулатам Аристотеля, особенно к его мнению о существовании пятого элемента - эфира (Ксенарх , I в. н. э., Прокл Диадох , V в., Иоанн Филопон , VI в.). Проклу принадлежат также и ряд критических замечания в адрес теории эпициклов.
Развивались также взгляды, выходящие за рамки геоцентризма. Так, Птолемей дискутирует с некоторыми учёными (не называя их по имени), которые предполагают суточное вращение Земли. Латинский автор V в. н. э. Марциан Капелла в сочинении Брак Меркурия и филологии описывает систему, в которой Солнце обращается по окружности вокруг Земли, а Меркурий и Венера - вокруг Солнца.
Наконец, в сочинениях ряда авторов той эпохи описаны представления, которые предвосхитили идеи учёных Нового времени. Так, один из участников диалога Плутарха О лике, видимом на диске Луны утверждает, что Луна не падает на Землю из-за действия центробежной силы (подобно предметам, вложенным в пращу), «ведь каждый предмет увлекается естественным ему движением, если его не отклоняет в сторону какая иная сила». В том же диалоге отмечается, что тяготение свойственно не только Земле, но и небесным телам, включая Солнце. Мотивом могла быть аналогия между формой небесных тел и Земли: все эти объекты имеют форму шара, а раз шарообразность Земли связана с её собственной гравитацией, то логично предположить, что и шарообразность других тел во Вселенной связана с той же причиной.
Период дальнейшего развития астрологических представлений в Древнем Риме
(I – V века нашей эры)
В промежуток между двумя эпохами: эллинистической и Августа, – античное сознание претерпело значительные
изменения: если диадохи еще верили в непредсказуемость человеческой судьбы,
олицетворяемой в Тихо, то Август верил уже в неотвратимость фатума. Таким образом,
вопреки сопротивлению Карнеада и других противников астрологии, астрологические
представления продолжали овладевать умами людей.
Греческая астрология проникла в Рим одновременно с
греческой культурой: даже сам факт изгнания из Италии римским претором Книдом
Корнелием Гиспалом в 139 году до нашей эры всех греческих астрологов, придавший им
своеобразный ореол мученичества, послужил более утверждению астрологических воззрений, нежели их развенчанию.
Активная деятельность астрологов вызвала появление многочисленных трудов в этой области, нашедших свое обобщение в исследовании известного александрийского математика, географа, астронома и астролога Клавдия Птолемея «Тетрабиблос» (около 150 года нашей эры). Труд Птолемея, представителя научной астрологии, окончательно закрепил победу предложенной им геоцентрической системы мира над гелиоцентрической системой, открытой Аристархом Самосским около 270 года до нашей эры.
«Тетрабиблос» содержит четыре книги: первая – «Основы астрологии», вторая – «Взаимосвязи звезд и народов», третья и четвертая книги именовались «Предназначения звезд в отношении определенных лиц». В качестве одного из аргументов в пользу астрологии Птолемей выдвинул пневматологический фактор, согласно которому знание будущего, предоставляемое астрологией, избавляет человека от аффективного восприятия ударов судьбы и ведет его к внутреннему освобождению, сравнимому с буддистской нирваной.
В «Тетрабиблосе» Птолемей предпринял попытку разработки основ астроэтнографии, восходящей к Вавилонии, где небесные светила связывались со странами и народами. Именно это имел ввиду Моисей, объясняя запрещение культа звезд израильтянам тем, что Яхве, Бог их, отдал звезды всем народам, расположенным во всех частях света. В качестве примера астрогеографии на греческом языке можно привести текст, возникший в пору могущества Персии, в котором каждая страна связывалась с определенным знаком Зодиака, а список открывался Овном, управляющим Персией. Птолемей использовал иной принцип и разделил Ойкумену – весь мир, известный грекам, – на четыре треугольника, обращенных вершинами друг к другу. К этим тригонам, соответствующим тригонам Зодиака (четырем стихиям), относятся принадлежащие им планеты, страны и народы. Предпринятая Птолемееем попытка разработки астроэтнографии не единственная: ей предшествовали исследования Гиппарха и Манилия.
Астрологией всегда рассматривалась связь определенных периодов жизни человека с семью планетами. Семь смертных грехов также соответствовали семи планетам, что нашло отражение у Горация: Сатурн – леность, Марс – гнев, Венера – сластолюбие, Меркурий – корыстолюбие, Юпитер – амбициозность, Солнце – чревоугодие, Луна – зависть.
Солнце
Марс
Сатурн
Меркурий
Юпитер
По словам Светония, при рождении Октавиана сенатор, искушенный в астрологии, Нигидиус Фигулус, предсказал будущему императору великое будущее. Перед рождением ребенка Ливия также обращалась за консультацией к астрологу Скрибонию относительно судьбы ее сына (Тиберия).
Согласно хроник Светония, однажды Октавиан Август и Агриппа обратились за консультацией к астрологу Феогену. Агриппа, будущий супруг Юлии, менее сомневающийся и более нетерпеливый, чем племянник Цезаря, потребовал сделать его гороскоп первым. Феоген объявил ему об удивительных шансах на будущее. Октавиан, возревновавший к столь счастливой судьбе, боясь, что ответ, касающийся его собственного будущего, окажется менее благоприятным, наотрез отказался сообщить Феогену день своего рождения, без знания которого невозможно составить гороскоп. Астролог настаивал. Наконец, любопытство победило, и Октавиан назвал дату. Услышав ответ юноши, Феоген бросился к ногам Октавиана, приветствуя в нем будущего императора. Астролог мгновенно сумел прочитать по звездам судьбу, ожидавшую Октавиана. Начиная с этого момента, Октавиан уверовал в могущество астрологии, а в память о счастливом влиянии знака Зодиака (Девы), под которым он родился, придя к власти, приказал отчеканить медали с изображением этого знака.
Однако уже во время триумвирата Октавиана, Антония и Лепида астрологи, по
словам Тацита, были изгнаны из Рима, а пророческие книги, греческие и латинские,
сожжены, в результате чего погибло более двух тысяч книг.
Тиберий, изучавший астрологию на Родосе, запретил частную
астрологическую практику и изгнал астрологов из Рима. При этом один из
астрологов, Питуаниус, был сброшен с Капитолия, а другой – Марций – подвергнут
наказанию по древнему обычаю за Эсквилинскими вратами. Это, однако, не
означало, что императоры отказывали астрологии в кредите доверия, напротив, они
стремились использовать ее только для своих собственных целей, оставляя в
неведении подчиненных. Нерон, например, запретил изучение философии под предлогом,
что занятие ею дает повод для предсказания будущего. Но при этом покои Поппеи, супруги
Нерона, по словам Тацита, были переполнены астрологами,
дававшими ей консультации, а один из предсказателей, из числа приобщенных к дому,
даже предсказал Оттону, что тот станет императором после экспедиции в Испанию.
И, действительно, зачем подданным знать будущее, нередко скрытое даже от властелина?
Кто может быть уверен, что любопытство такого рода не дойдет до желания выяснить
дату смерти императора и поторопиться с заговором?
По словам Ювенала, даже астрологи, пользовавшиеся при дворе неограниченным
доверием, нередко подвергались гонениям тем большим, чем более неудачным оказывалось
то или иное предприятие, возможный исход которого читали по звездам. Так, Септимий
Север взял в жены некую Юлию только потому, что ей было предсказано стать женой
императора; Александр Север также покровительствовал астрологам и даже учредил кафедру астрологии.
Падение культурных и нравственных устоев римлян в последние
годы Империи способствовало росту престижа астрологии. После смерти Марка Аврелия
астрологи значительно укрепили свое положение при дворе императора. И только в
результате краха всей римской культуры и превращения христианства в
государственную религию астрология была вытеснена и подвергнута гонениям, подобно
другим языческим культам, преследуемым и разрушаемым христианской церковью.
Сергей Житомирский
Античная астрономия занимает в истории науки особое место. Именно в Древней Греции были заложены основы современного научного мышления. За семь с половиной столетий от Фалеса и Анаксимандра, сделавших первые шаги в осмыслении Вселенной, до Клавдия Птолемея, создавшего математическую теорию движения светил, античные учёные прошли огромный путь, на котором у них не было предшественников. Астрономы античности использовали данные, полученные задолго до них в Вавилоне. Однако для их обработки они создали совершенно новые математические методы, которые были взяты на вооружение средневековыми арабскими, а позднее и европейскими астрономами.
Вселенная в традиционной греческой мифологии
Как представляли себе мир греки в VIII в. до н. э., можно судить по поэме фиванского поэта Гесиода «Теогония» (О происхождении богов). Рассказ о возникновении мира он начинает так
Прежде всего во вселенной
Хаос зародился, а следом
Широкогрудая Гея, всеобщий приют
безопасный... Гея - Земля - родила себе
равное ширью Звёздное небо, Урана, чтоб точно
покрыл её всюду.
Небо утверждено на плоской Земле. На чём же тогда держится сама Земля? А ни на чём. Оказывается, под ней простирается огромное пустое пространство - Тартар, ставший тюрьмой для титанов, побеждённых богами.
Подземь их сбросили столь глубоко, сколь далёко до неба, Ибо настолько от нас отстоит
многосумрачный Тартар. Если бы, медную взяв наковальню,
метнуть её с неба, В девять дней и ночей до земли бы
она долетела, Если бы, медную взяв наковальню,
с земли её сбросить, В девять дней и ночей долетела б до Тартара тяжесть.
В представлениях древних греков Вселенная разделялась Землёй на светлую и тёмную части: верхняя была небом, а в нижней царил Эреб - подземный мрак. Считалось, что туда не заглядывает Солнце. Днём оно объезжает небо на колеснице, а ночью плывёт в золотой чаше по окружающему Землю океану к месту восхода. Конечно, такая картина мира не слишком подходила для объяснения движений небесных светил; впрочем, она для этого и не предназначалась.
Календарь и звёзды
В Древней Греции, как и в странах Востока, в качестве религиозного и гражданского использовался лунно-солнечный календарь. В нём начало каждого календарного месяца должно было располагаться как можно ближе к новолунию, а средняя продолжительность календарного года по возможности соответствовать промежутку времени между весенними равноденствиями («тропический год», как его называют сегодня). При этом месяцы по 30 и 29 дней чередовались. Но 12 лунных месяцев примерно на треть месяца короче года. Поэтому, чтобы выполнить второе требование, время от времени приходилось прибегать к интеркаляциям - добавлять в отдельные годы дополнительный, тринадцатый, месяц.
Вставки делались нерегулярно правительством каждого полиса -города-государства. Для этого назначались специальные лица, которые следили за величиной отставания календарного года от солнечного. В разделённой на мелкие государства Греции календари имели местное значение - одних названий месяцев в греческом мире существовало около 400. Математик и музыковед Аристоксен (354–300 до н. э.) писал о календарном беспорядке: «Десятый день месяца у коринфян - это пятый у афинян и восьмой у кого-нибудь ещё».
Простой и точный, 19-летний цикл, использовавшийся ещё в Вавилоне, предложил в 433 г. до н. э. афинский астроном Метон. Этот цикл предусматривал вставку семи дополнительных месяцев за 19 лет; его ошибка не превышала двух часов за один цикл.
Земледельцы, связанные с сезонными работами, издревле пользовались ещё и звёздным календарём, который не зависел от сложных движений Солнца и Луны. Гесиод в поэме «Труды и дни», указывая своему брату Персу время проведения сельскохозяйственных работ, отмечает их не по лунно-солнечному календарю, а по звёздам:
Лишь на востоке начнут восходить Атлантиды Плеяды, Жать поспешай, а начнут заходить - за сев принимайся. Вот высоко средь неба уж Сириус
встал с Орионом, Уж начинает Заря розоперстая
видеть Арктура, Режь, о Перс, и домой уноси
виноградные гроздья.
Таким образом, хорошее знание звёздного неба, которым в современном мире мало кто может похвастаться, древним грекам было необходимо и, очевидно, широко распространено. По-видимому, этой науке детей учили в семьях с раннего возраста.
Лунно-солнечный календарь использовался и в Риме. Но здесь царил ещё больший «календарный произвол». Длина и начало года зависели от понтификов (от лат. pontifices), римских жрецов, которые нередко пользовались своим правом в корыстных целях. Такое положение не могло удовлетворить огромную империю, в которую стремительно превращалось Римское государство. В 46 г. до н. э. Юлий Цезарь (100–44 до н. э.), исполнявший обязанности не только главы государства, но и верховного жреца, провёл календарную реформу. Новый календарь по его поручению разработал александрийский математик и астроном Созиген, по происхождению грек. За основу он взял египетский, чисто солнечный, календарь. Отказ от учёта лунных фаз позволил сделать календарь достаточно простым и точным. Этот календарь, названный юлианским, использовался в христианском мире до введения в католических странах в XVI в. уточнённого григорианского календаря. Летосчисление по юлианскому календарю началось в 45 г. до н. э. На 1 января перенесли начало года (раньше первым месяцем был март). В благодарность за введение календаря сенат постановил переименовать месяц квинтилис (пятый), в котором родился Цезарь, в юлиус - наш июль. В 8 г. н. э. в честь следующего императора, Октавиана Августа, месяц сек-стилис (шестой), был переименован в августус. Когда Тиберию, третьему принцепсу (императору), сенаторы предложили назвать его именем месяц септембр (седьмой), он будто бы отказался, ответив: «А что будет делать тринадцатый принцепс».
Новый календарь оказался чисто гражданским, религиозные праздники в силу традиции по-прежнему справлялись в соответствии с фазами Луны. И в настоящее время праздник Пасхи согласовывается с лунным календарём, причём для расчёта его даты используется цикл, предложенный ещё Метоном.
Фалес и предсказание затмения
Фалёс (конец VII - середина VI в. до н. э.) жил в греческом торговом городе Милете, расположенном в Малой Азии. С античных времён историки называют Фалеса «отцом философии». К сожалению, его сочинения до нас не дошли. Известно лишь, что он стремился найти естественные причины явлений, считал началом всего воду и сравнивал Землю с куском дерева, плавающим в воде.
Геродот, рассказывая о войне восточных государств Лидии и Мидии, сообщал: «Так с переменным успехом продолжалась эта война, и на шестой год во время одной битвы день превратился в ночь. Это солнечное затмение предсказал ионянам Фалес Милетский и даже точно определил заранее год, в который оно наступит. Когда лидийцы и мидяне увидели, что день обратился в ночь, то поспешно заключили мир».
Это затмение, согласно современным расчётам, произошло 28 мая 585 г. до н. э. Чтобы установить периодичность затмений, вавилонским астрологам потребовалось не одно столетие. Вряд ли Фалес мог обладать достаточными данными, чтобы сделать предсказание самостоятельно.
Ещё большую пользу астрономии Фалес принёс как математик. По-видимому, он первым пришёл к мысли о необходимости поиска математических доказательств. Он, например, доказывал теорему о равенстве углов при основании равнобедренного треугольника, т. е. вещи, на первый взгляд очевидные. Ему важен был не сам результат, а принцип логического построения. Для астрономии весьма существенно и то, что Фалес стал основоположником геометрического изучения углов.
Фалес мог бы первым сказать: «Не знающий математики да не входит в храм астрономии».
Анаксиманар
Анаксимандр Милетский (около 610 - после 547 до н. э.) был учеником и родственником Фалеса. Как и его учитель, он занимался не только науками, но также делами общественными и торговыми. Его книги «О природе» и «Сферы» не сохранились, и об их содержании мы знаем по пересказам читавших. Мир Анаксимандра необычен. Небесные светила учёный считал не отдельными телами, а окошками в непрозрачных оболочках, скрывающих огонь. Земля, по его мысли, имела вид части колонны, на поверхности которой, плоской или круглой, живут люди. Она парит в центре мира, ни на что не опираясь. Окружают Землю исполинские трубчатые кольца-торы, наполненные огнём. В самом близком кольце, где огня немного, имеются небольшие отверстия - - планеты. Во втором кольце с более сильным огнём находится одно большое отверстие - Луна. Оно может частично или полностью перекрываться (так философ объяснял смену лунных фаз и затмения светила). Гигантское отверстие размером с Землю есть и в третьем, дальнем, кольце. Сквозь него сияет самый сильный огонь - Солнце. Возможно, Вселенную Анаксимандра замыкала полная сфера с россыпью отверстий, через которые проглядывал огонь, окружавший её. Эти-то отверстия люди и называли «неподвижными звёздами». Неподвижны они, естественно, только относительно друг друга. Эта первая в истории астрономии геоцентрическая модель Вселенной с жёсткими орбитами светил, охватывающими Землю, позволяла понять геометрию движений Солнца, Луны и звёзд.
Анаксимандр стремился не только геометрически точно описать мир, но и понять его происхождение. Философ считал началом всего существующего апейрон - «беспредельное»: «некая природа бесконечного, из которой рождаются небосводы и находящиеся в них космосы». Вселенная, по Анаксимандру, развивается сама по себе, без вмешательства олимпийских богов.
Возникновение Вселенной философ представлял себе примерно так: апейрон порождает враждующие стихии - «горячее» и «холодное». Их материальное воплощение - огонь и вода. Противоборство стихий в возникшем космическом вихре привело к появлению и разделению веществ. В центре вихря оказалось «холодное» - Земля, окружённая водой и воздухом, а снаружи - огонь. Под действием огня верхние слои воздушной оболочки превратились в твёрдую кору. Эту сферу затвердевшего аэра (воздуха) стали распирать пары кипящего земного океана. Оболочка не выдержала и раздулась, «оторвалась», как сказано в одном из источников. При этом она должна была оттеснить основную массу огня за пределы нашего мира. Так возникла сфера неподвижных звёзд, а самими звёздами стали поры во внешней оболочке.
В тех местах на Земле, где зародились древнейшие цивилизации, сохранилось множество письменных документов, из которых видно, что с появлением письменности стала развиваться и астрономия. Наличие письменности позволяло астрономам надежнее сохранять свои наблюдения и знания об окружающем их мире. Письменная история астрономии берет начало в III-II тысячелетиях до н. э.
Поначалу развивалась наблюдательная астрономия, которая рассматривалась как часть астрологии. Для того чтобы получать более точные сведения о передвижениях небесных тел, человек придумал гномон и астрономический календарь. Кроме этого, к древнейшим астрономическим инструментам относятся угломерные - типа отвеса с подвижной линейкой. Их направляли на Солнце для определения углового расстояния от зенита.
Накопление наблюдений и сведений о закономерностях небесных явлений привело к развитию новой науки, причем в разных странах обращали внимание на различные астрономические явления. Люди решали одни и те же задачи, описывали движения светил. Но главным было все-таки социально-экономическое различие, другой уклад жизни общества. Наиболее крупные государства (Вавилон, Египет, Китай) имели развитые торговые и государственные связи. Благодаря этому в области науки у них существовало взаимное влияние.
Государство Вавилон возникло на берегах Евфрата примерно во II тысячелетии до н. э. Согласно письменным источникам, вавилоняне уже в те времена систематически вели наблюдение за небом. Поначалу они просто фиксировали небесные явления, которые воспринимались ими как астральные божества. И только в VII веке до н. э. получила бурное развитие вавилонская математическая астрономия. Сна при помощи необычных моделей и методов описывала движение светил. Прежде всего, вавилонянами была выделена на небе Луна (как главный бог Нанна), затем Сириус, Орион и Плеяды. Все эти звезды описаны на глиняных табличках, относящихся ко II тысячелетию до н. э. В это же время в Вавилоне появилась официальная должность придворного астронома. Сн наблюдал и записывал наиболее важные изменения и явления на небе. Систематизировав все астрономические записи, вавилоняне изобрели лунный календарь. Немного позднее он был усовершенствован. В календаре было 12 синодических лунных месяцев по 29 и 30 дней поровну, год равнялся 354 дням.. Вавилонянам был известен и солнечный год. Для того чтобы согласовать с этим годом лунный календарь, они от случая кслучаю делали вставки 13-го месяца.
Начиная с 763 года до н. э. вавилоняне составили практически полный список затмений. Впоследствии эти записи использовал Птолемей. Вставки в календарь, предсказание затмений и другие нужды: - все это потребовало развития математики. Достижения вавилонян в математике были очень высокими. Они были знакомы: со стереометрией, задолго до греков сформулировали теорему, которая сейчас называется «теорема Пифагора». В IV веке до н. э. в Вавилоне была 1изобретена эклиптическая система небесных координат. Там же астрономы составили таблицы: лунных эфемерид, точно показывающих положение Луны:.
Государство Египет, как полагают историки, существовало уже в IV тысячелетии до н. э. Побудительным мотивом интереса египтян к изучению неба стало, скорее всего, сельское хозяйство, полностью зависевшее от разливов Нила. Разливы: происходили строго периодично, в определенный сезон, и египтяне сразу подметили их связь с полуденной высотой Солнца. Поэтому они и стали поклоняться Солнцу как главному богу Ра.
В Египте установилась власть фараонов, которых простые люди обожествляли. Фараоны: учредили должность придворного астронома и тщательно следили за развитием этой науки, которая имела не только прикладные, но и хозяйственные и социально-политические цели. Кроме этого, астрономией занимались жрецы и специальные чиновники, которые вели записи.
Согласно египетскому мифу, Солнце возникло из цветка лотоса, который, в свою очередь, появился из первичного водяного хаоса. Практически с самого начала зарождения нации у египтян существовала религиозно-мифологическая картина мира, имеющая астрономическую основу. По их мнению, Земля является центром Вселенной, вокруг которого вращаются все светила. А Меркурий и Венера обращаются еще ивокруг Солнца.
Поздняя астрономия получила в таследство от египтян 365-дневный календарь без вставок. Он использовался европейскими астрономами до XVI века.
Астрономия как наука была известна и в Китае. Примерно во тысячелетии до н. э. китайскими астрономами небо было разделено на 28 участков-созвездий, в которых двигались Солнце, Луна и планеты:. Потом они выделили Млечный Путь, назвав его явлением неизвестной природы:. Самый ранний звездный каталог, включающий свыше 800 звезд, был составлен Гань Гуном и Ши Шэнем приблизительно в 355 году до н. э. Это примерно на сто лет раньше Тимохариса и Аристилла в Греции. Немного позднее знаменитый китайский астроном Чжан Хэн поделил небо на 124 созвездия и зафиксировал около 2,5 тысячи видимых звезд.
С III века до н. э. в Китае люди пользовались солнечными и водяными часами. Все астрономические наблюдения велись со специальных площадок-обсерваторий.
Как и у других народов древности, общие птредставления китайцев о Вселенной имели мифологическую основу. Центром мира у них считалась Китайская империя («Поднебесная, или Серединная, империя»). Вообще, история космогонических представлений древних китайцев дошла до настоящего времени в хрониках династий и начинается с эпохи дитстии Пан-Инь. В это время было создано учение о пяти земных первоэлементах-стихиях. Это вода, огонь, металл, дерево, земля. Число стихий связано с древним делением на пять сторон света, атакже соответствует числу подвижных звезд-планет. Символически это можно представить в сочетаниях: вода - Меркурий - север, огонь - Марс - юг, металл - Венера - запад, дерево - Юпитер - восток, земля - Сатурн - центр. Кроме этого, существовал еще и шестой элемент - ци (воздух, эфир).
В VETI-VEI веках до н. э. возникла идея всеобщего изменения в природе и зарождения самой Вселенной. Считалось, что она появилась вре-зультате борьбы: двух противоположных начал - положительного, светлого, активного, мужского (ян) и отрицательного, темного, пассивного, женского (инь).
В связи с тем что Китай со временем стал замкнутой страной, развитие наук, в том числе и астрономии, затормозилось.
Не меньший интерес вызывает и Индия. Самыми древними источниками, рассказывающими об астрономических занятиях древних индийцев, считаются печати с изображениями на космогонические мифологические темы (которые датируются III тысячелетием до н. э.). Имеющиеся на них короткие надписи не расшифрованы и по сей день. Печати относятся киндской цивилизации, главными городами которой являлись Хараппа, МЬхенджо-Даро, Калибанган. К XVII-XVI векам центры индской культуры были значительно ослаблены землетрясениями и внутренними противоречиями, а затем окончательно разрушены ариями ииндо-ираноязычными племенами, давшими начало нынешнему населению Индии.
Документов об астрономических наблюдениях периода индской культуры сохранилось очень немного, но по ним все же можно понять, как складывались представления древних индусов о Вселенной. Первыми объектами исследования были Солнце и Луна. Как и у других древних народов, астрономическими изысканиями занимались жрецы, которые исоставили впоследствии календарь. В нем начиная с VI века до н. э. в названиях дней семидневной недели были использованы имена семи подвижных светил: первый день Луны, второй - Марса, третий - Меркурия, четвертый - Юпитера, пятый - Венеры, шестой - Сатурна, седьмой - Солнца. Некоторое сходство с египетским календарем придавало деление месяца на две половины. В древнеиндийской астрономии это были светлая и темная половины.
Самые древние памятники цивилизации на территории Греции относятся к Ш-П тысячелетиям до н. э. В то время уже существовали поселения и даже города, жители которых занимались морской торговлей.
На представление древних греков о Вселенной большое влияние оказали более ранние культуры: египетская, шумеро-вавилонская и, вероятно, древнеиндийская. Греция имела связи с Египтом, Вавилоном, сгосударствами Ближнего Востока.
Астрономическими наблюдениями занимались многие греческие философы и астрономы. Из поэм Гесиода и Гомера известно, что древним грекам были знакомы многие созвездия. Они даже создали практически о каждом из них свою легенду.
Большая Медведица. По утверждению Гесиода, она была дочерью Ликаона и жила в Аркадии. Но вскоре Каллисто наскучил родной город, и она переселилась в горы, где проводила время, охотясь вместе с Артемидой. Там и увидел ее Зевс, верховный бог. Его поразила красота девушки, и он соблазнил ее. Охотница долго скрывала свое положение, но подошла пора родов, и Артемида догадалась, что с ней произошло. Разгневавшись, богиня превратила ее в медведицу. Так, уже находясь в облике животного, 1Каллисто родила сына, и нарекла его Аркадом.
1. О начале и связях с другими регионами. Наиболее ранние известные астрономические тексты в Китае (на гадальных пластинках - черепашьих панцирях и лопаточных костях) относятся к XV в. до н. э. На них уже отмечены группы ярких звезд - «Огненные» (Скорпион), «Птичьи» (Гидра) и др. Наиболее древние известные китайские книги частично астрономического содержания относятся к середине 1 тыс. до н. э. Это «Шуцзин» (Книга преданий) и «Шицзин» (Книга песен) , составленные под редакцией выдающегося китайского мыслителя Конфуция (Кун-цзы, 551-479 гг.), современника Анаксагора. События, описываемые в них, начинаются со времен легендарной династии Ся (конец 3 тыс. - нач. 2 тыс. до н. э.). В частности, сообщается, что уже тогда при дворе правителя существовали две официальные должности астрономов - чиновников. Современный китайский исследователь относит начало истории китайской астрономии к XII в. до н. э. , когда уже существовали государственные контакты с Египтом, а еще раньше - с Вавилоном. Позднее, как уже говорилось, сложились условия для более тесных связей с Индией (со II в. до н. э.) и с Римом (I в. н. э.).
2. Наблюдения звездного неба. На рубеже 2-1 тыс. до н. э. китайские астрономы разделили область неба, в которой перемещались Солнце, Луна и планеты, на 28 участков-созвездий (явно для слежения за перемещением Луны) и, кроме того, на четыре «сезонных» участка по три созвездия в каждом (аналог Зодиака). Как и в Египте, этот пояс созвездий был ближе к небесному экватору.
Уже к VI в. до н. э. китайцы выделили Млечный Путь как некое явление неизвестной природы. Его называли «Молочным Путем», «Серебряной Рекой», «Небесной Рекой» и т. д. Все названия, кроме первого, пришли явно из фольклорной китайской астрономии. Сходство первого с греческим любопытно.
Наиболее ранний известный список свыше 800 звезд с указанием эклиптических координат для 120 из них составили Гань Гун (он же Гань Дэ ) и Ши Шэнь приблизительно в 355 г. До н. э. (т. е. на сто лет раньше Тимохариса и Аристилла в Греции). Первый был автором астрологического сочинения «Синьчжан» (Гадание по звездам), а второй астрономом-наблюдателем и автором, быть может, первого в Китае специального астрономического сочинения «Тяньвэнь» (Астрономия). Их звездный каталог включал содержание обеих этих книг и назывался «Книга, звезд Гань и Ши».
Знаменитый астроном Чжан Хэн (78-139) разделил все небо на 124 созвездия и оценил общее число звезд, ясно видимых одновременно, в 2,5 тысячи. Все небо китайцы делили на 5 участков-зон: четыре по странам света и пятая - центральная. Число слабых звезд в этой пятой части Чжан Хэн оценивал в 10 тысяч (видимо, традиционное у китайцев обозначение «очень большого» числа). Напомним, что современник Чжан Хэна Птолемей, вслед за Гиппархом, делил небо на 48 созвездий.
3. Служба смены сезонов. Понятие сезонов выработалось в Китае, как и везде, из сельскохозяйственной практики. В дальнейшем было подмечено, что каждый сезон сочетается с появлением на небе в момент захода Солнца тех или иных ярких звезд или их компактных групп - созвездий. Еще на костяных табличках эпохи Шан-Инь (XVIII-XIII вв.) смена сезонов записывалась по положению Солнца в разных созвездиях, а рубежами сезонов назывались звезды а Скорпиона, а Ориона, Плеяды и созвездие Большой Медведицы.
Особенный интерес представляет последняя метка. В этом случае имелось в виду вечернее положение на небе ручки «ковша», различно ориентированной в разные сезоны. Из-за расположения всего созвездия более близко к Северному полюсу мира той эпохи (ос Дракона) ручка Ковша как бы вращалась вокруг полюса . Внимательно присмотревшись к смене положений - ориентации созвездия в момент захода Солнца, не трудно увидеть астрономический источник древнейшего символа - «знака вечности» - известного по его санскритскому названию как «свастика» (рис. 6). Происхождению этого загадочного символа посвящена немалая литература. Его истолковывают как символическое изображение солнечных лучей, как символ вращения неба. Есть и попытки реконструировать его из положений на небе Большой Медведицы. Но, насколько известно, причина особого внимания в данном случае к этому именно созвездию (кроме его заметности) в литературе не отражена. Если же древние китайцы действительно использовали его как своеобразную стрелку небесных «часов», как указатель вечно повторяющейся смены сезонов, возникновение характерного «знака вечности» становится понятным.
К древнейшим временам - эпохе легендарного императора Яо (3 тыс. до н. э.) - относят определение продолжительности сезонов и солнечного тропического года. Продолжительность его была установлена сначала в 365 дней. К V-III вв. оценка была уточнена (365, 25 дн.).
4. Инструменты, обсерватории. С III в. до н. э. в Китае использовались солнечные и водяные часы. Последние в I-II вв. употреблялись и для приведения в движение глобусов (Чжан Хэн). Это был, по существу, первый часовой механизм при астрономическом инструменте. К III в. до н. э. относится изобретение китайцами компаса. (Он был устроен в виде способного свободно поворачиваться на гладкой подставке ковша-ложки, ручка которого указывала на юг. В этом можно видеть некоторое подтверждение особой роли ковша Большой Медведицы в китайской астрономии.)
В I-II вв. в Китае в ходу были армиллярные сферы, теория и изготовление которых, как считают, принадлежали также Чжан Хэну. Окружность в них делилась на 365 1/4 градуса (градус определялся как часть окружности, проходимая Солнцем за сутки, - 0,98546 европейского, или 59′ 11,266″; он делился на 100 частей).
Уже в XII в. до н. э. астрономические наблюдения в Китае велись со специальных площадок-обсерваторий (сохранились остатки древнейшей - Чжоугунской).
5. Календарь, летосчисление. Различные системы календарей, лунных и солнечных употреблялись в Китае по меньшей мере с XV в. до н. э. Согласование лунного и солнечного календарей было значительно улучшено к VII в. до н. э., когда в Китае был открыт 19-летний лунно-солнечный цикл (во всяком случае он был известен здесь уже к 595 г. до н. э., т. е. раньше, чем в Вавилоне, и за полтора столетия до Метона). За начало года было принято зимнее солнцестояние, за начало месяца - новолуние, суток полночь. Сутки делились на 12 «двойных часов» и, кроме того, по десятичной системе - на сто частей. Длина дня и ночи в частях изменялась от сезона к сезону. Названием двойных часов обозначались и месяцы. Время от времени проводились реформы времени.
За начало летосчисления в Древнем Китае была принята расчетная дата, когда в день зимнего солнцестояния начало суток (полночь) совпадало с началом месяца - новолунием, а все пять планет находились в одной стороне неба. Историческое летосчисление в Китае, по некоторым сведениям (правда, полулегендарного характера), велось с 3 тыс. до н. э., с эпохи императора Хуанди (2696-2597). Именно тогда была введена циклическая система счета лет по принципу «ганьчжи» («ствол и ветви»). Каждому году придавалось название одного из 12 животных (сравни Зодиак из 12 созвездий) и одновременно одной из пяти основных стихий - элементов материального земного мира. Получился повторяющийся цикл их сочетаний - 60 лет. Его удобство состояло в непрерывности счета (наподобие счета в гражданском египетском календаре или в так называемых юлианских днях). Циклический счет лет употреблялся в Китае до революции 1911 г. Но при описании истории Китая летосчисление начинали каждый раз от воцарения новой династии.
6. Астрология и служба неба , связанная с ней, появились в Китае по меньшей мере с эпохи Шан-Инь. В ее задачи входило слежение за движением планет и регистрация всех неожиданных явлений на небе - появления комет, новых звезд, падающих звезд, болидов. К неожиданным относили сначала и затмения, пока не убедились в их цикличности. Но не менее важным стало их предсказание.
Стремление вовремя принять небесный сигнал заставляло императоров держать при себе чиновников-астрономов, ответственность которых была очень велика. В хрониках сохранились записи о датах солнечных затмений с 22.Х.2137 г. до н. э., после которого согласно легенде были казнены два незадачливых астронома Хо и Хи, не сумевших его правильно предсказать. С 720 г. до н. э. за 2,5 века было отмечено 37 затмений Солнца, из которых 33 подтвердились современными ретроспективными расчетами.
Китайские астрономы первыми зарегистрировали пятна на Солнце (в 301 г. до н. э.). С I в, до н. э. до XII в. они были замечены более ста раз. Отмечалось, что пятна «прячутся» через несколько дней. Таким образом, китайцы первыми зарегистрировали явления, связанные с вращением Солнца (но не поняли этого). Как считают отдельные исследователи, они первыми отметили в начале XIV в. н. э. и протуберанцы. Однако приводимое описание этого явления представляется сомнительным.
Любопытно, что в календарях II-I вв. до н. э. не говорилось ничего о солнечных затмениях, - очевидно, потому, что китайцы тогда воспринимали затмения и появление пятен на Солнце как указание на несправедливое правление императора. Однако уже в III в. н. э. в новом календаре Ян Вэя указывался и тип затмения, и район его видимости.
Хорошо поставленная в Древнем Китае государственная служба систематического непрерывного слежения за небом и фиксирование всех небесных явлений оказали неоценимую услугу астрономам последующих эпох, особенно нашего времени. В китайских хрониках отмечены появления новых звезд («звёзды-гостьи»), начиная с 532 г. до н.э., включая и ту, что в 134 г. до н.э. наблюдал Гиппарх. Появление комет отмечалось как феномен «звезд-метел». Наиболее ранняя запись о комете относится к 1058/1057 г. до н. э. Это самое древнее из известных наблюдение кометы Галлея. (А начиная с 240 г. до н. э. китайцы не пропустили ни одного ее возвращения.) Китайские астрономы первыми отметили и характерные направления хвостов комет - прочь от Солнца, но не пытались объяснить это. В целом же кометы рассматривались как вестники несчастья.
Начиная с VII в. до н. э. отмечались также звездные дожди, хотя далеко не столь регулярно.
7. Зарождение теоретической астрономии в Китае. Китайские астрономы VIII-V вв. уже знали о пересечении путей Солнца и Луны, т. е. о существовании «лунных узлов» и даже об их перемещении по небу. Они установили, что затмения происходят лишь тогда, когда Луна и Солнце одновременно оказываются близ этих точек. Ян Вэй первым подметил, что, если Луна приходит к пересечению с Солнцем в начале месяца (в новолуние), возможно солнечное затмение, а если в середине - лунное. В III в. до н. э. китайцы могли предсказывать даты и тип затмения. Чжан Хэн первым в Китае сделал заключение, что Луна светит отраженным от Солнца светом, и правильно объяснил явление лунных затмений.
В I в. н. э. было сделано еще одно из крупнейших открытий в древнекитайской астрономии - астроном Цзя Куй обнаружил неравномерность движения Луны, а позднее Лю Хун очень точно (с ошибкой всего около минуты) измерил период возвращения ее к точке наиболее медленного движения (аномалистический месяц). (Более раннее измерение его принадлежит Гиппарху, результаты которого уточнил затем Птолемей.)
В IV в. до н. э. китайцы измерили сидерический период Юпитера, оценив его в 12 лет (вместо 11,86), и пытались ввести на этом основании летосчисление по 12-ричной системе счета, но безуспешно. В III в. до н. э. китайские астрономы знали о синодических и сидерических периодах движения всех планет и к I в. до н. э. с высокой точностью измерили их для Марса, Юпитера и Сатурна (см. таблицу, в скобках - современные данные).
Уже в XII в. до н. э. китайцы знали «теорему Пифагора». Под. влиянием китайской математики, где главными фигурами считались круг и квадрат, и в натурфилософии Китая сложились представления, что «все вещи и окружающие явления состоят из кругов и квадратов» .
Таблица. Синодические (в сутках, слева) и сидерические (в годах) периоды движения планет, найденные в Древнем Китае
| Марс | 780,50(779,94) | 1,88 (1,88) |
| Юпитер | 398,7 (398,88) | 11,92(11,86) |
| Сатурн | 377,60(378,09) | 29,79(29,46) |
В целом китайская астрономия в древности была феноменологической и не стремилась проникнуть в причины явлений. Характерно в этом отношении заключение, сделанное в книге Мэн-цзы (372-289): «Независимо от того, как высоко небо и как далеки звезды, если только мы изучим связанные с ними явления, мы можем, сидя у себя дома, предсказывать солнцестояние на тысячу лет вперед» . Отсюда следует, что Вселенная воспринималась как отлаженный, устойчивый, вечный механизм.
8. Астрономическая и физическая картина мира. Общие представления в Вселенной у китайцев сформировались уже в конце 3 тыс. до н. э. Как и у других народов древности, они имели вначале мифологический характер. Центром мира считалась даже не просто Земля, а Китайская империя («Поднебесная» или «Серединная империя»), историю которой в летописях вели со времени... создания небесным повелителем Паньгу Солнца, Луны, звезд, всякой живности и самого человека из камня.
В древнекитайской модели Вселенной (трактат IV в. до н. э.) Земля представлялась плоской, четырехугольной, неподвижной, а небо - круглым куполом, вращающимся над Землей вокруг точки севера. При помощи гномона якобы определялась высота неба (80 тыс. ли, 1 ли = 576 м), сторона «квадрата» Земли (810 тыс. ли). Небо, по сравнению с размерами Земли, довольно низко «висело» над ней (представление о близости неба к Земле в начале существования Вселенной характерно для многих древнейших космологических и космогонических мифов, например Океании, Индии, Филиппин).
Совершенно иные представления о строении и масштабах Вселенной изложил в своей теории мира «хунтянь» (беспредельное небо) старший современник Птолемея Чжан Хэн. Он представлял Вселенную безграничной в пространстве и времени. Небо же изображалось в форме яйца, где Земля играла роль желтка (т. е была сферической!), и считалось намного большим, чем Земля. На его поверхности и «внутри» него мыслилась вода.
Чжан Хэн дал четкую кинематическую модель видимых движений Солнца и звездного неба. Последнее представлялось вращающимся вокруг оси, проходящей через северный и южный полюсы мира. Все светила он считал шарообразными. Солнце в его модели движется среди созвездий, и его путь наклонен к небесному экватору на 24 (китайских) градуса.
История физико-космогонических представлений в Древнем Китае, дошедшая до нас в хрониках династий, начинается с эпохи династии Шан-Инь. В эту эпоху зародилось и к VIII-VII вв. приобрело философскую форму (одновременно с аналогичным процессом в Древней Греции!) учение о пяти земных (т. е. «грубых») первоэлементах-стихиях («унсин»), несколько отличавшихся от древнегреческих. Это были вода, огонь, металл, дерево и земля. Их число связывают с древним делением на пять сторон света. Число элементов соответствовало и числу подвижных звезд-планет. Символически это представлялось в сочетаниях вода-Меркурий-север, огонь-Марс-юг, металл-Венера-запад, дерево-Юпитер-восток, земля-Сатурн-центр. Но был еще и шестой, небесный первоэлемент «ци» (воздух, эфир).
Тогда же, в VIII-VII вв., появляется идея всеобщего изменения в природе и возникновения самой Вселенной в результате борьбы двух противоположных начал или принципов - положительного, светлого, активного, мужского («ян») и отрицательного» темного, пассивного, женского начала («инь»).
Наиболее ранние учения, связанные с определенными именами, дошли до нас с VI в. до н. э. Космологические и космогонические элементы содержались в наиболее авторитетном в Древнем Китае этико-политическом учении Конфуция, согласно которому первоначалом всего существующего была божественная воля. Но в том же VI в. до н. э. в Китае другой философ, Цзы Хань, высказал идею, что все земные первоэлементы порождены особым тонким небесным первоэлементом «ци». А его современник Сянгун утверждал даже существование шести видов «ци», через посредство которых небо проявляет себя и влияет на Землю и людей. Эта «ян-ци», «инь-ци», ветер и дождь, свет и тьма. От нарушения в природе, их чередования и соотношения происходят несчастья. Человек не должен поэтому неосмотрительно вмешиваться в устройство окружающей природы - разрушать горы, менять режим рек, чтобы не нарушать гармонию шести «ци».
Сама идея «ци» была высказана еще в VII в. до н. э. неким придворным историографом династии Чжоу, который начал поиски причины явлений в самой природе. Всеобъемлющее ци он считал неразрывным соединением двух частей - ян-ци и инь-ци. Учение о ци было попыткой объяснить всю действительность естественными причинами и соответствовало утверждению материального единства мира.
В VI в. до н. э. китайский натурфилософ Лао Цзы создал свое учение о возникновении и развитии всех вещей независимо от «воли неба», по естественным законам, главными среди которых была борьба противоположностей (ян и инь) и направляющий события принцип «дао» (буквально - путь). Под этим последним термином разумелся естественный круговорот событий, закономерность в мире вещей. Вместе с тем «дао» представляли и первоисточником всего сущего, как нечто вечное, единое, беспредельное, «родившееся прежде неба и Земли» и являющееся «матерью всех вещей». Иногда его толковали как судьбу, «жизненный путь всех вещей». Но постепенно дао приобретало более обобщенный философский смысл закономерности, необходимости.
В IV в. до н. э. в учении Ши Мо идея единства противоположностей выразилась в утверждении парности всех вещей и качеств: наличие левой и правой стороны, существование тепла и холода, влажности и сухости и т. п. Ши Мо учил, что лишь благодаря «соединению разнородного» возникают все вещи, а «соединение однородного лишает их продолжения». В книге «Шицзин» зарождались, еще в антропоморфной, одушевленной форме, элементы диалектического мышления, представления об изменении в природе от ступени к ступени через борьбу противоположных качеств, о смене одних качеств другими. Там же была предпринята попытка физически объяснить связь Неба и Земли: через взаимодействие небесного ци и некоего земного ци путем подъема одного и опускания другого.
В IV-III вв. китайские натурфилософы Куэй Ши и Гунсунь Лун развили учение о единстве мира, его бесконечности в пространстве и времени. Спустя четыре столетия эти идеи, как мы видели, возродил астроном Чжан Хэн. Философ-конфуцианец III в. до н. э. Сунь Цзы (296-238) основал материалистическое направление в конфуцианстве. Он утверждал, что небо не имеет сверхъестественной силы и материально, что и небо, и Земля, и все светила и явления, как например смена дня и ночи, времен года, метеорологические явления - грозы, дожди, бури - всё это части и явления самой природы, вызываемые ее естественными чаконами (возможно, с этими «еретическими» идеями и были связаны упоминавшиеся гонения на конфуцианство в III в. до н. э.).
Чрезвычайно любопытно в наше время звучит учение китайского философа II в. до н. э. Лю Аня о том, что вся Вселенная, Земля и небо возникли «из пустоты», что первоосновой всего сущего является «первоначальный жизненный [т. е., видимо, внутренне активный, саморазвивающийся, самодвижущийся. - А.Е. , Ф.Ц. ] эфир». Речь шла о том же ци, но уже как о качественно более сложном образовании. Таким образом, «пустота» (как и в наши дни!) оказывалась весьма условной. По Лю Аню, из легкой составляющей эфира образовались небесные тела и само небо, а из тяжелой - Земля. (Идеи эти явно перекликаются с аристотелевскими.) Но существенную роль в возникновении всех вещей продолжает играть, по учению Лю Аня, борьба противоположностей - ян и инь.
В I в. н. э. появилось глубокое материалистическое учение о Вселенной великого китайского философа Ван Чуня, изложенное в его книге «Критические рассуждения». В прежние эпохи «ци» истолковывали нередко как «воздух». Теперь же Ван Чунь, развивая в материалистическом направлении учение Лао Цзы (даосизм), утверждал вечное существование ци как особой первичной тонкой материальной субстанции, а принципу дао отводилась роль главного закона развития действительности (но уже не первоисточника мира). Отвергалось действие в природе сверхъестественных сил и утверждался принцип самодвижения и саморазвития материи. Утверждая беспредельность и вечность Вселенной в целом, Ван Чунь сделал естественный в таком случае, логичный вывод о ее неизменности в целом (впервые такую идею высказал древнегреческий философ Парменид в VII в. до н. э., см. ниже). Но Ван Чунь распространил последний вывод и на ограниченное образование - Землю, утверждая, что вечными и неизменными должны быть и небо и Земля.
Чертой натурфилософии, общей всем древним цивилизациям, в том числе и в Китае, было восприятие природы, мира как единого закономерного целого, в чем решающую роль сыграли астрономические наблюдения.
К сожалению, усилившаяся с веками замкнутость, самоизоляция китайской цивилизации надолго выключила китайскую науку из обмена идеями с европейской наукой. Между тем натурфилософские, содержавшие уже элементы диалектики космолого-космогонические концепции являются не менее ценным наследием древнекитайских мыслителей, нежели высокоценимые в наше время и действительно очень информативные списки затмений или редких нерегулярных астрономических явлений, вроде появлений новых звезд и комет.
Примечания
Они были уничтожены (вместе с 460 учеными!) в III в. до н. э. при гонениях на конфуцианство; восстановлены уцелевшими учеными по памяти.