Объяснений с самого начала было очень много. Они, конечно, неверны, но они не абсурдны. В особенности они предостерегают от вторжения сверхъестественного. Они рациональны. Вопросы, которые ставит себе греческий ученый, обычно таковы: чем объяснить смену дня и ночи? Какова причина смены времен года? Какова причина неправильного движения планет на небесном своде? Почему происходят затмения Луны и Солнца? В чем причина лунных фаз? Вот проблемы, которые кажутся нам простыми только потому, что они решены четыреста и даже более лет тому назад.
Итак, этих объяснений начиная с VI греческого века очень много. Земля представляется плоским диском, подобно площадке с выступающим краем, и именно за этим краем Солнце движется ночью от захода до восхода. По другому объяснению, Солнце и Луна — это воспламенившиеся облака, которые пересекают небо с восхода на закат и после этого «падают в яму», а назавтра зажигается новое Солнце и новые звезды. Имелось и еще объяснение: Луна — это род сосуда, наполненного огнем; сосуд этот то показывает нам свою освещенную внутреннюю часть — тогда это полнолуние, то свою темную внешнюю часть. Отсюда, в зависимости от положения сосуда, — лунные фазы, а также и затмения. Еще по-другому: затмения производятся землеобразными и непрозрачными телами, которые циркулируют в небе без нашего ведома, и т. д.
Таково было начало, и эти объяснения кажутся нам детскими. Но они стремятся соответствовать фактам. Намеренно я излагаю только те объяснения, которые ошибочны. Но наряду с этими неверными гипотезами возникали также и правильные. Анаксагор дает начиная с V века до н. э. верное объяснение фаз Луны и затмений этого светила.
Важнейший вопрос, от которого зависело почти все остальное, — это вопрос о форме Земли и в особенности о положении Земли во вселенной. Большая часть древних астрономов представляют Землю в форме диска, покоящегося на воде или повисшего в воздухе. Все или почти все до александрийской эпохи помещают Землю в центре вселенной, а все остальное представляют вертящимся вокруг нее. Геоцентризм оказывает воздействие почти на всю античную астрономию.
И именно пифагорейская школа до александрийской эпохи больше других помогла решению двойной проблемы, я повторяю, проблемы формы и проблемы положения Земли. Эта школа первая и, возможно, уже начиная с VI века до н. э. высказывается за шаровидность Земли. Отчасти это может быть объяснено идеологическими соображениями, если можно так выразиться: потому что шар, сфера — это фигура, признаваемая совершенной по причине ее абсолютной симметрии. Но отчасти также и потому, что дознались, что затмения Луны вызываются тенью Земли, а в этой тени рассмотрели тень округлого тела.
И также в пифагорейской школе отчетливо различили в движении Солнца и планет согласованные движения: одно, которое есть продолжительность дня и совершается с востока на запад, — движение, подобное движению звезд, имеющее осью Полярную звезду и центр Земли. Это движение совершается соответственно экватору небесному (или земному). Другое движение Солнца и планет — это годовое движение; оно совершается в направлении, противоположном первому, и в другом плане, который именуется планом эклиптики. Мы знаем, что эти два движения соответствуют по внешним признакам двойному движению Земли: вокруг своей оси в течение суток и вокруг Солнца в течение года. Пифагор и его школа не находят сразу объяснения, но они точно ставят проблему, заявляя: вот то, что можно констатировать, и вот как нужно это объяснить. Почему первые пифагорейцы не находят объяснения? Потому, что они продолжают помещать неподвижную Землю в центре вселенной.
Ученик Пифагора, Филолай, первый заставил Землю двигаться и не оставил ее в центре вселенной. Его гипотеза довольно любопытна: он помещает в центре своей системы не это Солнце, а другое, именуемое им Центральным огнем, вокруг которого и оборачивается наша Земля за двадцать четыре часа. Но люди не замечают этого, потому что наш земной шар всегда показывает этому Центральному огню свое необитаемое полушарие, обитаемое же полушарие обращено к небесной сфере. Эта гипотеза дает по крайней мере приблизительное представление о явлении дня и ночи. Действительно, Земля Филолая, обращаясь в двадцать четыре часа вокруг Центрального огня, подставляет попеременно свои две поверхности Солнцу и звездному своду, отныне неподвижному; отсюда кажущееся движение Солнца и звезд в течение одних суток, впервые объясняемое движением Земли, а не Солнца и звезд.
Филолай излишне усложняет свою вселенную, предполагая существование светила, невидимого для нас, которое вращается в то же время, что и Земля, вокруг Центрального огня и по той же окружности, но на другом краю диаметра таким образом, что наши обитаемые области повертываются к нему тылом. Это светило называется Антиземля. Наличие Антиземли, кажется, было предположено для того, чтобы довести до десяти — совершенное число — число сфер или небесных светил, существующих вокруг Центрального огня. Это — сфера, усеянная звездами, Солнце, Луна, пять известных уже планет, Земля и Антиземля. Здесь пред нами поразительный образец предрассудков о числовом и геометрическом совершенстве, которые и приводили к ошибкам древних астрономов.
Однако два пифагорейца, последователи Филолая, упраздняют Антиземлю, помещают Центральный огонь в центр Земли, вновь помещают Землю в центр мира, но на этот раз заставляя ее обращаться вокруг самой себя в течение суток.
Итак, в несколько этапов — приблизительно за два века — пифагорейская школа открыла и обосновала сферичность Земли и ее вращение вокруг себя самой. Кроме того, из гипотезы Филолая, заставившего Землю вращаться вокруг Центрального огня, можно было извлечь плодотворную идею о том, что Земля не обязательно находится в центре мира.
Наконец к концу IV века перипатетик, по имени Гераклид Понтийский, положил начало гелиоцентрической гипотезе, которая станет гипотезой Аристарха Самосского. Этот Гераклид искал объяснения странному поведению планет, которые, как это видно с Земли, то движутся вперед, то останавливаются, то отступают назад на небесном своде, причем невозможно понять причину этого. Из всех планет, если допустить, что они вращаются вокруг Земли, самым странным образом ведут себя Меркурий и Венера. Эти планеты находятся между Землей и Солнцем, и, однако, нам вовсе не кажется, что они вращаются вокруг Земли, и в то же время мы точно можем заметить, что планеты, гораздо более отдаленные от Солнца, чем мы, вращаясь вокруг Солнца, вращаются также и вокруг Земли. Гераклид дает простое и точное объяснение поведению Меркурия и Венеры: они вращаются, говорит он, вокруг Солнца. Это начало гелиоцентрической системы. Но Гераклид продолжает утверждать, что Солнце обращается вокруг Земли — разумеется, в течение года, а не в течение суток, потому что вращение Земли вокруг себя объясняет суточное движение Солнца.
Вот мы и на границе гипотезы Аристарха Самосского. Этот выдающийся ученый жил в царствование трех первых Птолемеев, с 310 по 230 год до н. э. Он провел в Александрии большую часть своей жизни, преподавал в Мусейоне, опубликовал свои многочисленные работы. Не сохранилась работа, в которой он излагает свою гелиоцентрическую систему. До нас дошла только работа, озаглавленная «О величии Солнца и Луны и о расстоянии между ними». Он утверждает в ней, впервые в древнем мире, что Солнце во много раз больше, чем Земля, приблизительно в триста раз (в действительности — в миллион триста раз). Например, для Анаксагора (V век), уже очень смелого в своих гипотезах, Солнце гораздо меньше, чем Земля и Луна, оно «величиной с Пелопоннес».
Вероятно, этот новый взгляд на размеры Солнца и в то же время наполовину гелиоцентрическая гипотеза Гераклида и побудили Аристарха выдвинуть гелиоцентрическую систему. Казалось странным заставлять вращаться вокруг Земли тело в триста раз большее, чем Земля. Аристарх формулирует в очень четких терминах, согласно нашим косвенным источникам, из которых главные — Архимед и Плутарх, свою гелиоцентрическую гипотезу. По его мнению, «Земля — это планета, которая, как и другие планеты, вращается вокруг Солнца; она совершает этот оборот в один год». Солнце — это неподвижная звезда, другие звезды также неподвижны. С другой стороны, по мнению Аристарха, имеется огромное расстояние не только между Землей и Солнцем, но еще более значительное расстояние между Солнцем и другими неподвижными звездами. Аристарх давал этому геометрическое доказательство: он утверждал, что между двумя точками, достаточно отдаленными друг от друга, на Земле можно было бы построить основание треугольника, вершиной которого было бы Солнце, между тем как такое построение со звездами было бы невозможным, ибо основание треугольника явилось бы ничем по отношению к высоте практически бесконечной. Он заявлял еще, что диаметр орбиты Земли практически равен нулю по отношению к диаметру сферы; в сфере же Аристарх поместил неподвижные звезды.
Такова в общем система Аристарха: Землю он представлял себе планетой, вращающейся в течение суток вокруг себя и в течение года вокруг Солнца по кругообразной орбите. Можно видеть, что это в точности система Коперника, включая ошибку относительно кругообразного движения Земли и других планет вокруг Солнца.
Причем здесь не просто случайное совпадение. Коперник знал гипотезу Аристарха Самосского, так же как и другие астрономические системы древности. Коперник говорит об этом в 1539 году в работе, в которой он излагает свою собственную систему, а именно в работе, озаглавленной «Об обращениях небесных сфер». Он цитирует древних астрономов, которые признавали движение Земли или вокруг себя, или вокруг Солнца. Он цитирует особенно Филолая, Гераклида и Аристарха и добавляет: «Эта выдержка и меня заставила подумать о движении Земли». Слова эти делают честь скромности и лояльности Коперника, и в то же время они являются ярким свидетельством роли античной науки в возрождении новой науки.