Читати книгу - "Пояснюючи світ"

4. Відстань між Землею та Сонцем незначна проти відстані до нерухомих зірок. (Імовірно, Коперник зробив це припущення, щоб пояснити, чому ми не бачимо щорічного паралакса – видимого щорічного руху зірок, пояснюваного рухом Землі навколо Сонця. Але саму проблему паралакса в «Малому коментарі» ніде не згадано.)

5. Видимий щоденний рух зірок навколо Землі цілком і повністю можна пояснити обертанням Землі навколо своєї осі.

6. Видимий рух Сонця виникає внаслідок одночасного обертання Землі навколо своєї осі та обертання Землі (так само, як і інших планет) навколо Сонця.

7. Видимий рух планет у зворотному напрямку можна пояснити рухом Землі в той час, коли вона проходить повз Марс, Юпітер чи Сатурн або ж повз неї проходять Меркурій чи Венера.

У своєму «Малому коментарі» Коперник не міг стверджувати, що його схема відповідає даним спостережень краще за Птолемеєву. Насамперед це не так. Фактично так і не могло бути, оскільки Коперник базував свою теорію здебільшого на даних, які він вивів із Птолемеєвого «Альмаґеста», а не на власних спостереженнях3. Тому, замість апелювати до якихось нових спостережень, Коперник вказував на низку естетичних переваг його теорії.

Однією з цих переваг було те, що рух Землі пояснював різноманіття видимих рухів Сонця, зірок та інших планет. Так Коперник зумів позбутися припасування, передбаченого в теорії Птолемея, що центр епіциклів Меркурія та Венери має завжди залишатися на лінії між Землею та Сонцем, а лінії між Марсом, Юпітером та Сатурном і центри їхніх відповідних епіциклів мають завжди залишатися паралельними лінії між Землею та Сонцем. Унаслідок цього і обертання центра епіциклу кожної внутрішньої планети навколо Землі, і обертання кожної зовнішньої планети по її епіциклу мали бути припасовані так, щоб тривати рівно один рік. Натомість Коперник вважав, що такі неприродні вимоги просто відображають той факт, що ми бачимо Сонячну систему з певного майданчика, що обертається навколо Сонця.

Інша естетична перевага теорії Коперника стосувалася її більшої точності щодо розмірів планетних орбіт. Згадайте, що видимий рух планет у Птолемеєвій астрономії залежить не від розмірів епіциклів та деферентів, а лише від співвідношення радіусів епіциклу та деферента для кожної планети. За бажання можна було б навіть узяти деферент Меркурія більшим за деферент Сатурна за умови, що розмір епіциклу Меркурія буде відповідним чином скориговано. Наслідуючи приклад Птолемея у «Планетних гіпотезах», астрономи зазвичай визначали розміри орбіт, припускаючи, що максимальна відстань однієї планети від Землі дорівнює мінімальній відстані від Землі до наступної планети назовні. Це фіксувало відносні розміри планетних орбіт для будь-якого вибраного порядку віддаленості планет від Землі, але цей вибір усе ще був досить довільний. У будь-якому разі припущення «Планетних гіпотез» ані базувалося на спостереженні, ані було підтверджене ним.

Натомість, щоб узгодити схему Коперника зі спостереженнями, радіус орбіти кожної планети повинен був мати визначене співвідношення з радіусом орбіти Землі[36]. Зокрема, через відмінність у способі, яким Птолемей представив епіцикли для внутрішніх та зовнішніх планет (і залишаючи осторонь ускладнення, пов’язані з ексцентриситетом орбіт), співвідношення радіусів епіциклів та деферентів має дорівнювати співвідношенню відстаней від Сонця до планет і Землі – для внутрішніх планет, а також оберненому значенню цього співвідношення – для зовнішніх планет (див. технічну примітку 13). Коперник відобразив свої результати по-іншому – як складну «схему тріангуляції», що створювала хибне враження, ніби він робить нові передбачення, підтверджені спостереженнями. Але насправді він отримав правильні радіуси планетних орбіт. Коперник виявив, що порядок розташування планет від Сонця такий: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн. І цей порядок відповідає порядку їхніх періодів обертання навколо Сонця, який Коперник оцінив відповідно у 3 місяці, 9 місяців, 1 рік, 2,5 року, 12 років і 30 років. Хоч тоді ще не було жодної теорії, що диктувала швидкості руху планет їхніми орбітами, Копернику це здалося свідченням космічного порядку: що більша орбіта планети, то повільніше планета обертається навколо Сонця4.

Схема Коперника демонструє класичний приклад того, як якась теорія може бути вибрана за естетичними критеріями, без жодних експериментальних доказів її переваг проти інших. У випадку теорії Коперника, викладеної в «Малому коментарі», її «краса» полягала просто в тому, що велика кількість незрозумілих моментів у теорії Птолемея одним махом були пояснені обертанням Землі навколо своєї осі й навколо Сонця, а також у тому, що теорія Коперника була значно більш визначеною за Птолемеєву щодо порядку розташування планет та розмірів їхніх орбіт. Коперник визнавав, що ідею обертання Землі навколо осі ще задовго до нього запропонували піфагорійці, але й зазначав (і мав рацію), що вони «безпідставно просували» цю ідею без жодних аргументів, що зумів запропонувати він сам.

У теорії Птолемея було ще дещо, що не подобалося Копернику, крім її припасування та непевності щодо розмірів та порядку розташування планетних орбіт. Погоджуючись з авторитетною думкою Платона, що планети рухаються по колах із постійною швидкістю, Коперник відмовився від понять на кшталт екванта, який Птолемей використовував, щоб пояснити фактичні відхилення від кругових рухів за постійної швидкості. Натомість Коперник, як це робив ще Ібн аль-Шатир, додав ще епіциклів: шість для Меркурія, три для Місяця й по чотири для Венери, Марса, Юпітера та Сатурна. У цьому він не досягнув жодного покращення проти «Альмаґеста».

Ця робота Коперника ілюструє іншу періодично повторювану тему в історії фізичної науки: проста та красива теорія, що доволі добре відповідає спостереженням, часто ближча до істини, ніж складна й тому потворна теорія, що краще відповідає спостереженням. У найпростішому вигляді ідеї Коперника можна узагальнити так: усі планети, включно із Землею, обертаються з постійною швидкістю круговими орбітами, центром яких є Сонце, і без жодних епіциклів. Це відповідає найпростішій версії Птолемеєвої астрономії – з лише одним епіциклом для кожної планети, жодним для Сонця та Місяця й без жодних ексцентрів чи еквантів. Ці теорії не дуже точно відповідали всім спостереженням, адже планети рухаються не круглими, а майже круглими еліптичними орбітами, їхня швидкість лише приблизно постійна, а Сонце розташоване не в центрі кожного еліпса, а в якійсь точці, трохи зміщеній від центра, який називають фокусом (див. технічну примітку 18). Коперник міг би піти далі, увівши за прикладом Птолемея ексцентрик та еквант для кожної планетної орбіти, але тепер разом з орбітою Землі; тоді розбіжності зі спостереженнями були б дуже малі, щоб астрономи того часу могли її виміряти.

В історії розвитку квантової механіки є один епізод, який демонструє, наскільки важливо не надто перейматися дрібними розбіжностями