Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Поблизости от центра системы находится неподвижная массивная Земля. Птолемей расположил ее симметрично экванту относительно геометрического центра системы. Вокруг экванта движется по своему деференту Луна, дальше — Меркурий по эпициклам и деференту, за ним аналогично — Венера. За деферентом Венеры ­находится деферент Солнца, которое движется по нему без эпициклов. За деферентом Солнца по своим деферентам и эпициклам движутся вокруг экванта планеты Марс, Юпитер и Сатурн. Все это пространство заключено, как в скорлупу, в твердую сферу неподвижных звезд. Радиус этой сферы в системе Птолемея, если переводить в современные единицы измерения, согласно исследованиям российского астронома Михаила Шевченко, составляет примерно сто миллионов километров. Со­гласно современным данным, это всего лишь две трети истинного расстояния от Земли до Солнца. И в этом пространстве должны были уместиться все известные светила — от Луны и Солнца до Сатурна! Во времена Птолемея вся Вселенная от Земли вблизи центра до твердой сферы неподвижных звезд была совсем небольшой…

Что находилось за пределами сферы неподвижных звезд — об этом Птолемей умалчивал. Подразумевалось, что там находится пространство для богов.

Читатель может задать вопрос: зачем столько времени уделять неправильной системе, если давно известно, что она неверна? Надо скорее переходить к правильной!

Автор полагает, что это поучительная история и время мы тратим не зря.

Клавдий Птолемей был умнейшим человеком, блестящим математиком. Он разрабатывал свою систему не потому, что ему хотелось выдумать что-нибудь сложное. Факты, результаты наблюдений того времени, вынуждали его сделать вывод, что Земля неподвижна, а все остальное (деференты и эпициклы) являлось следствием этого утверждения. При этом Птолемей допускал, что в принципе Земля может двигаться вокруг Солнца и вращаться вокруг своей оси. Но факты, известные ему, говорили об обратном.

Что же это за факты?

Земля была, очевидно, огромной и тяжелой. Звезды казались огненными и (наверное), как огонь, легкими. Это был довод (правда, косвенный) в пользу того, чтобы разместить Землю в центре мира.

Птолемей знал о существовании центробежной силы. Он рассуждал так: если бы Земля вращалась, центробежная сила должна была бы отбрасывать все незакреп­ленные предметы с ее поверхности. В принципе он был прав: если бы масса Земли с ее тяготением была поменьше, а скорость вращения — побольше, так и было бы. И вес всех предметов на Земле действительно немного уменьшен благодаря ее вращению, сегодня мы это знаем благодаря опытам. Но во времена Птолемея еще не существовала физика в сегодняшнем понимании, не были известны формулы для закона тяготения и центробежной силы, и решить эту задачу он не мог.

Было у Птолемея еще одно замечательное рассуждение. Подбросьте камень, говорил он. Если Земля вращается, она повернется, пока камень в воздухе, и камень упадет в другом месте! Кроме того, если Земля вращается, мы бы видели, как облака и птицы уносятся в одну сторону, противоположную направлению вращения.

Птолемей не знал об эффекте инерции. Хотя в его времена был доступен простой эксперимент. Всадник, скачущий с постоянной скоростью, может подбрасывать и ловить камень, который вовсе не уносится назад, пока находится в воздухе: он движется в горизонтальном направлении по инерции, сохраняя скорость, которую ему придала скачущая лошадь, пока он был в руке всадника. Что касается облаков, то Птолемей считал, что все пространство Вселенной заполнено воздухом. В те времена сложно было предположить, что тонкая воздушная оболочка нашей планеты (атмосфера) вращается вместе с Землей, а между небесными телами царит безвоздушное пространство.

Повтор опыта Птолемея в 1804 году подтверждает вращение Земли.

У Птолемея был еще один довод. Давайте выкопаем глубокую яму, предлагал он, и уроним камень над ее серединой. Если Земля вращается, то, пока камень падает, Земля успеет повернуться, и камень упадет не посередине ямы, а ближе к одной из ­стенок. А если яма будет очень глубокой, камень должен налететь на стенку. Но ничего подобного не происходит. Не значит ли это, что никакого вращения ­Земли нет?..

Поразительно, что Птолемей и тут был прав. Другое дело, что любую задачу надо доводить до конкретных чисел: какой глубины должна быть яма, чтобы при данной скорости вращения Земли ожидаемый эффект был заметен? Спустя почти тысячу семьсот лет, в 1804 году, такой эксперимент поставил немецкий физик, астроном и геодезист Иоганн Бенценберг (1777–1846), бросая камень в глубокую шахту. Эффект был обнаружен: камень действительно налетал на стенку шахты, что могло быть только в том случае, если Земля вращается вокруг своей оси.