История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи

Разрабатывая теорию движения Луны, Гиппарх мог воспользоваться как моделью подвижного эксцентра, так и моделью эпициклов. Птолемей в «Альмагесте» подчеркивает эквивалентность обеих моделей, однако для детального изложения теории Гиппарха предпочитает гипотезу эпициклов, резервируя эксцентры для объяснения того, что Гиппарх обозначил в качестве «второй аномалии» Луны. Итак, в изложении Птолемея теория движения Луны Гиппарха выглядит следующим образом.

Движение Луны происходит по эпициклу, центр которого перемещается по кругу (деференту), не лежащему в плоскости эклиптики (как это имеет место в случае Солнца), а наклоненному по отношению к этой плоскости под углом 5°. Сам деферент медленно вращается вокруг оси эклиптики так, что узлы (точки пересечения деферента с эклиптикой) совершают полный оборот в течение 18 2/3 лет. Центр эпицикла перемещается по деференту в прямом направлении (т. е. с запада на восток), в то время как Луна движется по эпициклу в обратном направлении. Периоды обращения Луны по деференту и эпициклу принимаются слегка различными, а именно в течение одного года движение по эпициклу отстает от (среднего) движения по деференту на 3°. Отношение радиуса эпицикла к радиусу деферента в теории Гиппарха оказалось равным 5 1/4: 60=0,0875.

Мы ограничимся перечислением этих основных положений теории Гиппарха, поскольку более детальное ее изложение потребовало бы сложных геометрических построений, приводимых Птолемеем в «Альмагесте». Читателя, который пожелал бы разобраться в этих построениях, мы отсылаем к соответствующим курсам истории астрономии.

Теория Луны Гиппарха была, бесспорно, замечательным достижением эллинистической науки. Но насколько точно решалась этой теорией проблема «спасения явлений», т. е. проблема объяснения видимых движений Луны по небесному своду? Она давала возможность достаточно хорошо предвычислять положения Луны в моменты полнолуния и новолуния. Гиппарх пробовал проверить ее также для тех моментов, когда Луна находится в первой или последней четверти. Он обнаружил, что в этих случаях видимые положения Луны иногда совпадают с вычисленными, иногда же более или менее значительно отличаются от них. Он предположил, что здесь мы встречаемся еще с одной аномалией, которую он и назвал «второй аномалией» Луны. Исследование природы этой аномалии он оставил астрономам последующих поколений. Эта задача, как мы увидим ниже, была решена Птолемеем в «Альмагесте».

Что касается пяти остальных планет, то здесь Гиппарху не удалось создать теорию, которая могла бы его удовлетворить. Причины этой неудачи анализируются Птолемеем в «Альмагесте». Перечислив трудности, с которыми сталкивается наблюдатель, изучающий прямые и попятные движения планет, Птолемей продолжает: «Я полагаю, что Гиппарх, для которого истина была дороже всего на свете, именно по указанным причинам, а особенно потому, что он не получил от своих предшественников такого количества точных наблюдений, которые он оставил нам, ограничился разработкой гипотез, относящихся к Солнцу и Луне, доказав, что их движение может быть сведено к комбинациям круговых и равномерных движений; что же касается пяти планет, то, по крайней мере в дошедших до нас его сочинениях, он даже не приступил к решению аналогичной задачи, ограничившись систематизацией имевшихся в его распоряжении наблюдений и показав, что эти наблюдения не согласуются с гипотезами математиков того времени. Ибо он, по-видимому, считал, что ему не только удалось показать, что каждая планета обладает двумя аномалиями или что у каждой из них обнаруживаются попятные движения различной длины, в то время, как другие математики проводили свои геометрические доказательства, исходя из предположения о наличии всего лишь одной аномалии, характеризующейся одной дугой попятного движения; он, кроме того, полагал, что эти явления не могут быть представлены с помощью эксцентрических или концентрических по отношению к эклиптике кругов или с помощью эпициклов, вращающихся на этих кругах, или даже путем комбинации обоих методов…»[238].

Для того чтобы сделать изложение заслуг Гиппарха более полным, следует сказать еще несколько слов. В своих вычислениях Гиппарх широко пользовался тригонометрическими соотношениями, правда без тех обозначений, которые получили хождение в математике нового времени. Вместо таблиц синусов и тангенсов он составил таблицу хорд, в которой относительные длины хорд были даны в зависимости от стягиваемых ими углов. Предполагается, что эта таблица содержалась в написанной им книге «О теории прямых в круге»[239]. К сожалению, ни эта книга, ни таблица хорд до нас не дошли, поэтому мы не можем сказать, каким способом Гиппарх вычислял значения хорд, включенные в таблицу. Следует при этом отметить, что Гиппарх уже широко пользовался вавилонской системой деления круга на 360° и затем на минуты и секунды; с тех пор эта система вошла во всеобщее употребление.