Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

«Первым греком,— сообщает Симпликий,— который попытался разрешить проблему, поставленную Платоном, был Евдокс из Книды» 86 . Речь идет о системе гомоцентрических сфер, созданной учеником Архита Тарентского Евдоксом, которая представляла собой первый детально разработанный пример циклического анализа 87 . В этой системе шарообразная Земля покоится в центре, вокруг нее вращаются 27 концентрических сфер. Внешняя сфера несет неподвижные звезды, а другие служат для объяснения движения Солнца, Луны и пяти планет. Для каждой планеты необходимо четыре сферы, для Солнца и Луны — по три. Многие особенности движения небесных тел можно объяснить при надлежащем выборе скоростей соответствующих сфер, причем подбираются также углы наклона осей этих сфер. Как показал Скьяпарелли, при этом легко выводится то петлеобразное движение (гиппопеда), которое совершает, например, Юпитер по отношению к неподвижным звездам 88 .

Калипп и затем Аристотель 89 улучшили эту модель, но общим недостатком этой теории было отсутствие объяснения изменчивости в блеске планет (ведь расстояние до Земли считалось неизменным 90 ). Однако общий принцип построения теоретической системы на основании некоторой модели, комбинирующей простые циклические движения, был принят всеми позднейшими астрономами, и речь шла только о нахождении наиболее адекватной структуры. Более того, мы увидим дальше, как этот метод и аналогичные модели переносится в сферу земной физики и становится таким образом первым математическим методом физики 91 .

В конце IV в. до н. э. Автолик из Питаны в Эолиде, современник Феофраста, в своем трактате «О движущейся сфере» построил абстрактную теорию кинематики точек и кругов на равномерно вращающейся сфере в полном соответствии с идеалом Платона 92 . Это был отвлеченный анализ общих свойств универсальной геометрической модели, служащей основанием любой возможной организации астрономических наблюдений по гомоцентрическому принципу. Однако практически далеко не все явления планетарного движения могли быть «спасены» таким образом. Не было недостатка в полуэмпирических гипотезах, сохранявших от теории только сам принцип циклического анализа. Гераклид из понтийской Гераклеи, один из выдающихся учеников Платона, нашел, что явления, сопровождающие движение Венеры и Меркурия, лучше всего объясняются, если предположить, что эти две планеты вращаются вокруг Солнца, тогда как само Солнце вращается вокруг Земли 93 . К началу III в. до н. э. относится знаменитая гелиоцентрическая гипотеза Аристарха Сомосского 94 , построенная по принципам гомоцентрической системы и в полной абстракции от общей физической теории. К началу III в. физическая теория была представлена главным образом в аристотелевской системе, и именно то обстоятельство, что гелиоцентрическая гипотеза выступала при этом как абстрактно-геометрическая конструкция, не связанная .с основными принципами физики, сводило ее значение на нет. Требование единства физической теории послужило здесь основанием для выбора космологической гипотезы и было решающим моментом в интерпретации наблюдаемых фактов.

Пока аристотелевская система могла обосновывать физическое понимание и быть источником физических гипотез, она также и поставляла критерии для их отбора. Когда же ее собственное развитие привело ее к проблемам, требующим пересмотра самих основ, понадобилась полная перестройка всей системы физического мышления, и древняя космологическая гипотеза приобрела новый физический смысл.

Значительно более гибкий вариант циклического анализа движения небесных тел, согласующийся также с требованиями аристотелевской физики, был предложен Аполлонием Пергским (ок. 200 г. до н. э.) в его системе эксцентриков и эпициклов. Согласно гипотезе эксцентрического движения, наблюдение за движением планеты происходит из точки, несколько смещенной относительно центра круга. Гипотеза эпициклов предполагала, что по круговой орбите движется центр малой окружности, по которой вращается сама планета. Гипотеза эпициклов была менее приемлема, так как было затруднительно принять вращение вокруг «пустой» точки. Но в обоих случаях можно было объяснить наблюдаемые аномалии в блеске и скорости планет. Птолемей в своем «Альмагесте» приписывает Аполлонию две теоремы, которые доказывают полную эквивалентность эпициклической и эксцентрической теорий 95 .