«О вращении (или: вращениях) небесных сфер» () — основной труд астронома XVI века Николая Коперника, опубликованный в 1543 году в Нюрнберге. Распространены также варианты перевода названия: «Об обращении (или: Об обращениях) небесных сфер» (или: небесных кругов).
В этой книге была впервые в христианской Европе предложена гелиоцентрическая модель мира, по которой Солнце является центром Вселенной, а планеты движутся вокруг него. Система мира Коперника предлагалась взамен общепризнанной на тот момент геоцентрической модели Птолемея, где центром была неподвижная Земля. Книга Коперника оказала огромное влияние на развитие научной революции в Европе Нового времени и на формирование нового научного мировоззрения. На идеи Коперника опирались продолжатели, развивавшие коперниковскую систему мира, — Джордано Бруно, Галилей, Кеплер и Ньютон.
Предыстория
В средневековой Европе считалось общепризнанной истиной, что Земля неподвижно размещается в центре Вселенной, а Луна, Солнце и планеты совершают вокруг Земли движения нескольких типов (суточные, годовые и собственные). Для математического описания неравномерного движения планет Клавдий Птолемей предложил во II веке н. э. чрезвычайно сложную модель, которая давала практически приемлемую точность, однако многим казалась искусственной. В частности, протест вызывала умозрительная концепция экванта, с помощью которой объяснялось неравномерное движение планеты по небосводу.
Вопрос о том, кто из античных или средневековых учёных повлиял на формирование у Коперника гелиоцентрической идеи, до конца не выяснен. Возможно, начальный толчок дали Войцех Брудзевский и Ян Глоговчик в Краковском университете, лекции (или труды) которых Коперник мог изучать в годы учёбы в Кракове. Ни Брудзевский, ни Глоговчик не были гелиоцентристами, но оба критически относились к модели Птолемея и аргументированно разъясняли её недостатки. Сам Коперник в предисловии к книге ссылается на древнегреческого философа V века до н. э. Филолая (у которого, впрочем, в центре мира было не Солнце, а некий «Центральный огонь») и мнение трёх античных учёных IV века до н. э.: Гераклида Понтийского, Экфанта и Гикета (Никиты Сиракузского). Непосредственный античный предшественник Коперника Аристарх Самосский в книге не упоминается, хотя взгляды Аристарха несомненно были Копернику известны из трудов Архимеда и Плутарха. Как обнаружили историки, в черновике рукописи имя Аристарха присутствует, но позднее было вычеркнуто.
Из средневековых учёных нерешительные попытки рассмотреть возможность движения Земли делали Николай Орем, Николай Кузанский, индиец Нилаканта Сомаяджи, арабские астрономы XI века Аль-Бируни и Ибн аль-Хайсам (Альхазен, о его взглядах Коперник мог узнать из трудов Пурбаха). Долгое время эти идеи не получали развития. Современник Коперника, итальянский профессор Челио Кальканьини, в своей восьмистраничной брошюре высказал мнение, что Земля совершает суточное вращение. Это мнение обсуждал также авторитетный итальянский астроном Франческо Мавролико. Труды Кальканьини и Мавролико появились почти одновременно с книгой Коперника, но вполне вероятно, что задолго до печати эти гипотезы обсуждались в научной среде. Более смелая идея вращения Земли вокруг Солнца до Коперника в христианской Европе открыто не высказывалась и не обсуждалась, и никто из упомянутых предшественников не пытался создать развитую математическую модель движения планет, сравнимую с птолемеевской.
Создание книги
Замысел новой, более простой и естественной, чем у древних, астрономической системы возник у Коперника, видимо, уже в 1500-е годы, когда он был студентом в Италии. Математическим преимуществом новой системы мира было то обстоятельство, что в ней каждое небесное светило совершало на два движения меньше, чем у Птолемея: суточный и годичный периоды становились кажущимися, возникающими из-за движения Земли. Коперник надеялся, что благодаря этому он сможет описать движение планет более точно и гармонично, чем это сделано в птолемеевом «Альмагесте» и общепризнанных на тот момент «Альфонсовых таблицах», рассчитанных в XIII веке.
По возвращении из Италии в 1506 году Коперник поселился в прусском городе Фрауенбург. Там он начал свою книгу о новой модели мира, обсуждая свои идеи с друзьями, среди которых было немало его единомышленников (например, Тидеман Гизе, епископ Кульмский). Примерно в 1503—1512 годах Коперник распространял среди друзей рукописный конспект своей теории «Малый комментарий о гипотезах, относящихся к небесным движениям». По-видимому, слухи о новой теории широко разошлись уже в 1520-х годах. Работа над главным трудом продолжалась почти 40 лет, Коперник постоянно вносил в неё уточнения, проводил наблюдения в своей обсерватории, готовил новые астрономические расчётные таблицы.
В 1530-х годах значительная часть книги была завершена, но Коперник не спешил её публиковать. В 1539 году Георг Иоахим Ретик, молодой математик из Виттенберга, прибыл во Фрауенбург к Копернику, воодушевился его идеями и стал преданным сторонником. Прочитав рукопись труда Коперника, Ретик сразу же написал конспект его идей в форме открытого письма, адресованного Иоганну Шёнеру, его учителю астрологии в Нюрнберге. Ретик опубликовал это письмо под названием «Narratio Prima» в Данциге в 1540 году (второе издание «Narratio» вышло в Базеле в 1541 году). Встретив всеобщий интерес, Коперник согласился на отдельную публикацию в 1542 году своего трактата по тригонометрии — второй части будущей книги «О вращении небесных сфер». Личная рукопись труда Коперника была обнаружена в XIX веке в Праге, в бумагах Ретика. Внимательное изучение рукописи помогло историкам реконструировать последовательность её составления.
Уступив уговорам Ретика и Тидемана Гизе, Коперник наконец согласился опубликовать книгу целиком. Он передал рукопись Ретику через Тидемана Гизе, и книга была опубликована в 1543 году в Нюрнберге, незадолго до смерти Коперника. Книга состояла из 196 страниц крупного размера (формат in folio).
Коперник скончался 24 мая 1543 года. Некоторые биографы (например, Пьер Гассенди и Тидеман Гизе), утверждают, что автор незадолго до смерти успел увидеть свой труд напечатанным. Но другие доказывают, что это было невозможно, так как последние месяцы жизни Коперник находился в тяжёлой коме.
Содержание
Название По всей видимости, Коперник не сразу окончательно определился с названием своего труда. В предисловии тема книги называется «Об обращении мировых сфер» (), а в заголовках отдельных глав стоит краткое название: «Об обращениях» (De Revolutionibus). Не исключено, что в конечном счёте название дал издатель, так как сохранившийся экземпляр рукописи Коперника не содержит титульного листа. (Впоследствии имел место неправильный перевод названия книги, где вместо "сфер" использовалось слово "тел" - начиная с немецкого перевода 1879 годаTranslating History of Science Books into Chinese: Why? Which Ones? How? | Isis: Vol 109, No 4.)
Предисловие Книга Коперника открывается предисловием, в начале которого стоит посвящение папе Павлу III. В предисловии автор признаёт, что идеи его труда, противоречащие многовековой традиции, вызовут у многих неприятие и насмешки, так что он долго колебался, стоит ли предавать их публичной огласке. Коперник заранее оговаривает, что отвергает всякую вненаучную критику: «Если и найдутся какие-нибудь пустословы, которые, будучи невеждами во всех математических науках, всё-таки берутся о них судить и на основании какого-нибудь места Священного Писания, неверно понятого и извращённого для их цели, осмелятся порицать и преследовать это моё произведение, то я, ничуть не задерживаясь, могу пренебречь их суждением, как легкомысленным».
Нюрнбергский теолог Андреас Озиандер, которому Ретик поручил публикацию книги Коперника, из осторожности снабдил её вторым предисловием «К читателю. О предположениях, лежащих в основе этой книги». В этом обращении Озиандер объявил новую модель «нелепым», но полезным математическим приёмом, придуманным для сокращения вычислений: «нет необходимости, чтобы эти гипотезы были верными или даже вероятными, достаточно только одного, чтобы они давали сходящийся с наблюдениями способ расчёта». Одно время это предисловие приписывалось самому Копернику, хотя тот в ответ на просьбу Озиандера сделать подобную оговорку отказался. Тидеман Гизе в письме Ретику выразил своё негодование этой «бесчестной и преступной» вставкой и призвал перепечатать первые листы книги.
Общая структура По структуре труд «О вращении небесных сфер» почти повторяет «Альмагест» в несколько сокращённом виде (6 книг вместо 13).
Книга I. Главы 1—11 посвящены описанию шарообразности мира и Земли. При этом, вопреки Птолемею, вместо положения о неподвижности Земли помещена иная аксиома — Земля и другие планеты вращаются вокруг оси и обращаются вокруг Солнца. Эта концепция подробно аргументируется, а «мнение древних» опровергается (настолько убедительно, насколько позволяло зачаточное состояние тогдашней теоретической механики). С гелиоцентрических позиций Коперник без труда объясняет возвратное движение планет. Главы 12—14 — введение в практическую тригонометрию и таблицы синусов (в отличие от шестидесятеричных птолемеевых, у Коперника синусы десятичные). Книга II — теория и принципы сферической астрономии, правила вычисления видимых положений звёзд, планет и Солнца на небесном своде. Глава 14 описывает астрономические приборы. В приложении помещён звёздный каталог, аналогичный птолемеевскому (VII—VIII книги «Альмагеста», с некоторыми обновлениями), с координатами 1024 звёзд. Этот каталог и вся книга II — самая ранняя часть всего труда. Книга III посвящена годовому движению Земли и явлению предварения равноденствий. Изложено актуальное на тот период (в связи с проектом нового календаря) вычисление точной длительности солнечного года. Книга IV описывает видимое движение Луны по орбите, теорию лунных и солнечных затмений, соотношение размеров Земли, Луны и Солнца. Книга V — теория движения планет по долготе. Книга VI — полное толкование новой системы и разъяснения по расчётам положения астрономических объектов, в том числе о причинах изменения широт планет.
Система мира Коперника
Гелиоцентрическая система в варианте Коперника выглядит следующим образом.
В центре Вселенной располагается Солнце, вокруг него расположены восемь сфер. Внешняя сфера состоит из неподвижных звёзд, внутренние семь несут на себе планеты и Луну в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля с Луной, Марс, Юпитер, Сатурн. Характерно, что Коперник, в отличие от своих современников, Солнце и Луну не называет планетами.
Сферы совершают сложные равномерные вращения, увлекая связанные с ними планеты. Суточное движение Солнца — иллюзорно и вызвано вращением Земли вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе. Аналогично иллюзорным является годовое перемещение Солнца среди созвездий — Земля (вместе с Луной), как и другие планеты, обращается вокруг Солнца, и поэтому перемещение светил по Зодиаку — не более чем эффект годового движения Земли. Отметим, что центры планетных орбит у Коперника немного не совпадают с Солнцем.
В рамках гелиоцентризма сразу нашли простое решение многие научные проблемы. С точки зрения движущейся Земли становится понятным и видимое попятное движение планет, а смена времён года на Земле объясняется точно так же, как и в наши дни. Коперник первым нашёл правильное объяснение явления предварения равноденствий, о котором астрономы спорили 18 веков — причиной оказалось периодическое смещение земной оси, из-за чего сдвигается небесная система координат.
Несмотря на плохую точность своих астрономических инструментов, Коперник сумел изложить теорию движения Луны, гораздо более точную, чем птолемеевская. По теории Птолемея, видимый диаметр Луны в перигее должен быть вдвое больше, чем в апогее; этот вывод противоречил всем наблюдениям, но долгое время обходился молчанием. Коперник привёл свои расчёты, по которым разница составляла 8' (по современным данным, около 5').