Клавдий Птолемей

[Stefoto]

Клавдий Птолемей (ок. 87-165 г. )

"Че съм смъртен, зная и че моите дни са преброени; но когато в мислите си неуморно и жадно проследявам орбитите на съзвездията, тогава повече не докосвам с крака Земята; на масата на Зевс се наслаждавам на амброзията, храна на боговете". Това е епиграфът към книгата на Клавдий Птолемей, която той нарекъл "Математикес синтаксеос библиа 13", т. е. "Математически трактат (по астрономия) в 13 книги". Много скоро започнали да наричат книгата "Мегале синтаксеос" ("Велико построение" и "Мегисте" ("Най-велико"). Добавяйки към последното наименование "ал", арабските астрономи я "върнали" на европейците в края на ХII в. под познатото идо днес име "Алмагест".

Името на Птолемей е свързано с трудове, оказали голямо влияние върху развитието на астрономията, географията, оптиката. Но своята известност той дължи най-много на съчинението си "Алмагсст" - една своеобразна енциклопедия от всички знания на древногръцките астрономи, останала в продължение па 14 века настолна книга не само на астрономите, но и на католишките богослови. Епитетът "най-велик" напълно отговаря на труда на Птолемей, доколкото в него не само са описани с голямо изкуство, но и анализирани всички астрономически знания от онова време. Птолемей успява да представи видимите движения на небесните тела с помощта на комбинации от кръгови движения с максимална за своето време точност. Решението на тази трудна задача е направило най-голямо впечатление на астрономите - съвременници на Птолемей.

Данните за живота на Клавдий Птолемей са изключително малко. Известно е, че е роден в Египет, провежда научната си рабработа в Александрия в периода 127 - 151 г. Тук прави и самостоятелни астрономически наблюдения. Александрия по това време продължава да бъде известен научен център, независимо от падането на Египет под зависимостта на Рим през втората половина на I в. пр. н. е. След Птолемей античната гръцка астрономия бележи своя упадък. Изкуството на наблюденията запада до такава степен, че в продължение на осем и половина века след Птолемей не се провеждат наблюдения, притежаващи научна стойност.

В първата книга на "Алмагест" Птолемей излага основните принципи, на които се основават всички по-нататъшни разглеждания и изчисления. Изходните твърдения се състоят в това, че "небосводът има кълбовидна форма и се върти като кълбо", "Земята е кълбо и е разположена в центъра на света", "Земята е точковидна в сравнение с разстоянието до неподвижните звезди" и че "не притежавайки никакво движение, Земята не променя мястото на своето положение".

Всъщност това са основните положения на геоцентричната система на Птолемей. Необходимо е веднага да се отбележи, че той отделя обширно място на дълги разглеждания, чрез които счита, че е доказал невъзможността Земята да се движи. Отчасти Птолемей си служи с някои положения на Аристотеловата астрономия, а отчасти идва до свои заключения от непосредствени наблюдения. Птолемей спори с тези, които смятат небесната сфера за неподвижна, а заставят Земята да се върти около своята ос, правейки един оборот за едно денонощие. Според него това стремително движение на Земята би пречило на телата да падат към нея, а и всичко, незакрепено здраво към нея, би се движило в обратна посока - на запад, изоставайки от движението на нашата планета. Днес ние можем да кажем, че Птолемей е преувеличавал ролята на центробежната сила, възникваща при въртенето на Земята, но в случая е важно това, че той в потвърждение на своята геоцентрична система привежда физически, а не общи философски разсъждения. Такова е и неговото доказателство за това, че Земята не би могла да се движи около Слънцето. В такъв случай, казва той, неподвижните звезди биха се раздалечавали видимо в онази част на небето, към която Земята се движи, докато в противоположната посока би се наблюдавало тяхното видимо приближаване една към друга. Тъй като обаче нито едното, нито другото се наблюдава, Птолемей заключава, че Земята не притежава никакво движение. В същото време не му се изплъзва фактът, че подобни изменения в положенията на неподвижните звезди биха могли да бъдат предизвикани от денонощното въртене на небесната сфера, тъй като изгряващата за един наблюдател на Земята половина на небесната сфера се приближава към него, докато залязващата се отдалечава. Това също не се наблюдава, но Птолемей стига до правилното заключение - това означава, че диаметърът на Земята е незабележимо малък в сравнение с отдалечеността на неподвижните звезди.

Това противоречие в разсъжденията на Птолемей е осъзнато едва от Коперник. Последният правилно отбелязва, че ако диаметърът на Земята е толкова малък в сравнение с отдалечеността на звездите, че да не се наблюдава споменатото от Птолемей променяне на местоположението на звездите, тогава същото би могло да се каже и за диаметъра на орбитата на Земята около Слънцето, т. е., че дори и той е незабележимо малък в сравнение с разстоянията до звездите.

Независимо от посоченото и други подобни противоречия в "Алмагест" е ясно, че Птолемей не е събрал и преповторил знанията на своите предшественици, а е разширил и задълбочил теориите им със собствени наблюдения и изследвания.

Това се потвърждава и от съдържанието на четвъртата книга на "Алмагест", посветена на Луната. Тук се срещаме с едно откритие на Птолемей - неправилност в движението на Луната, която дотогава била неизвестна. Той сравнява пресмятанията на Хипарх за Луната при положение на апогей и при различни фази със своите наблюдения и открива, че между едните и другите понякога има съвпадане, а друг път то не съществува. Пълно съвпадане имало само при фазите пълнолуние и новолуние, а при първа и последна четвърт се появяват големи разлики. Птолемей открива защо великият му предшественик е допуснал такава грешка - защото се интересувал от положението на Луната само когато са възможни затъмнения, т. е. при пълнолуние и новолуние. Това несъвпадане на изчислението с наблюдението се дължи на нова неправилност в движението на Луната, която Птолемей нарича евекция. Авторът на "Алмагест" дава и едно възможно обяснение на новото явление.

В петата книга на съчинението си Птолемей описва уредите, с помощта на които провежда наблюденията си. Ясно е, че става дума за ъгломерни инструменти за определянето на координатите на телата върху небесната сфера. Това е преди всичко построеният от Птолемей инструмент за определяне на ширините и дължините на обекти от небето, а също така и инструмент за измерване на ъглови разстояния, станал покъсно известен в Европа като трикветрум.

Благодарение на седмата и осмата книга на "Алмагест" до нас достига звездният каталог на Хипарх, който, допълнен, съдържа положенията и звездните величини на над 1000 звезди. Независимо от факта, че Птолемей твърди, че е допълнил този каталог, по всичко изглежда, че каталогът на Хипарх е останал почти непроменен. В същата глава Птолемей говори за уточнената от него стойност на прецесията (също Хипархово откритие), но дава за нея долната граница 36", докато определената от Хипарх стойност е между 36" и 45".

В последните пет книги на своята енциклопедия Птолемей дава окончателен, завършен вид на геоцентричната система. Как той обяснява движението на планетите, какъв е според него строежът на света?

В основата на своята геоцентрична система Птолемей поставя няколко постулата. Първо, Земята е център на света, тя е неподвижна, а Вселената е пространствено ограничена в определен обем. Второ, планетите се движат по кръгови орбити. Трето, движението име равномерно, като те са разпределени в следния ред: Луна, Меркурий, Венера, Слънце (в древността Слънцето и Луната се смятали също за планети), Марс, Юпитер, Сатурн и най-после Вселената завършва със сферата на неподвижните звезди. Луната, Меркурий и Венера се наричат долни или вътрешни планети, а Марс, Юпитер и Сатурн - горни или външни. Слънцето, макар че не е център на света, има не маловажна роля. При разпределението на планетите три са от едната страна на орбитата му, а останалите три - от другата. Наименованията вътрешни или външни са съобразени с положението на планетата спрямо Слънцето.

Най-сериозната задача, която стояла пред Птолемей, е обяснението на видимото движение на планетите по небесната сфера. За обяснението на тайнствените възли, които описват планетите по небето, Птолемей използува деферентите и епициклите на Аполоний Пергски. По малка окръжност, наречена епицикъл, се движи една планета. Центърът на окръжността от своя страна се движи около Земята по втора голяма окръжност, наречена деферент. Аполоний допускал, че със съвкупността на тези две движения могат да се обяснят особеностите в движението на планетите. С деференти и епицикли Хипарх обяснявал различната продължителност на годишните времена, но забелязал, че и допускането на ексцентричност на слънчевата орбита дава същата добра възможност за обяснение.

Въвеждането на деферентите и епициклите не задоволява напълно Птолемей. Най-напред той приема, че Земята заема ексцентрично положение спрямо деферента, но пресмятанията му показват, че дори и тогава центърът на епицикъла не ще се движи равномерно спрямо земния наблюдател. Съществува обаче една точка, спрямо която той би се движил равномерно - разположена симетрично на Земята от другата страна на деферента и наречена от Птолемей еквант.

Сложната плетеница от деференти и епицикли, ексцентрични орбити и екванти не обяснила напълно движенията на планетите и Птолемей се принуждава да въведе към първия епицикъл втори, чийто център се движи по окръжността на първия и т. н. Той писал: "Не трябва да се удивляваме от множеството въведени от нас кръгове, ако се отчетат наблюдаваните неправилности в движението на планетите. Още повече, че с тях се удава да се спаси правилността и кръговата форма на движенията".

По отношение на разстоянията, които разделят Земята от планетите, Птолемей пише, че не разполага с данни за тяхното определяне. Като взема под внимание, че Марс, Юпитер и Сатурн обикалят по небесната сфера съответно за 2, 12 и 29,5 години, той смята, че от трите планети най-близо до нас е Марс, а най-далеч Сатурн. Меркурий, Венера и Слънцето, макар че извършват една обиколка за една година, Птолемей също подрежда на различни разстояния, като поставя най-близко Меркурий, а най-далеч - Слънцето.

Птолемей работи и в областта на географията. Той пръв въвежда съвременната географска мрежа от меридиани и паралели, пресмята положението на няколко хиляди селища, разположени от Скандинавия до праговете на Нил и от Испания до Индия. Съчинението му "География" е едно от най- големите постижения на географската наука в древността.

Използувайки много от философските идеи на Аристотел, Птолемей много често се опира на наблюденията на Хипарх, чието име споменава с уважение на редица места в своя "Алмагест". Характерно за трудовете на Птолемей е желанието му да обясни и да докаже допусканията си физически. В същото време той е един изключително добър математик. Пръв въвежда в "Алмагест" елементи на сферичната тригонометрия, а изчислените от него синуси на ъгли през всеки половин градус от 0° до 180° се използуват от учените в продължение на столетия. Птолемей смята за важен принцип във всички астрономически построения тяхната простота. Той казва: "Трябва да се прилагат, до колкото това е възможно, най-простите хипотези в учението за небесните движения, но ако те са недостатъчни, трябва да се търсят други, по-подходящи. Ние сме длъжни да се грижим единствено за това, колкото се може по-добре да обясним явленията в природата".

Теорията на Птолемей е била в пълния смисъл на думата грандиозна победа на човешката мисъл в природата. Тя разложила забърканите линии на видимите движения на планетите на прости и ясни елементи. И макар тази конструкция от елементи да не се отличава с простота, тя за пръв път позволила да се предизчисляват сложните възлоподобни пътища на планетите, техните ускорения и забавяния, обратни движения по небесната сфера. По съставените от Птолемей първи планетни таблици било възможно да се изчислят отнапред положенията на дадена планета на небето с невиждана дотогава точност от 10'. Теорията на Птолемей е направила огромно впечатление не само на съвременниците му. В продължение на 14 века неговата геоцентрична система властва без съперници над умовете на учените. Но не винаги тази власт се основава на преклонение пред великия математически талант на древногръцкия учен. С течение на времето било забравено, че Птолемей говори само за едно описание, а не за обяснение на явленията. Средновековните църковници и схоластици превърнали математическата конструкция в последна истина, догма. В такъв вид теорията на Птолемей оковала за много векове научната мисъл и в качеството си на официална доктрина заставяла много учени да затварят очите си за нови факти. Нужен е бил светлият ум и огромната научна смелост на Коперник, за да се преодолее този застой и да се изведе астрономията на пътя на прогреса.