В начале XVII века Иоганн Кеплер высказал идею о существовании множества огромных объектов во Вселенной — настолько масштабных, что каждый из них мог бы быть отдельной вселенной. Согласно Кеплеру, существование таких гигантских тел является доказательством могущества и индивидуальных замыслов всемогущего Бога-Творца. В представлении учёного этими гигантскими объектами являлись звёзды, сгруппированные вокруг Солнца — центрального тела относительно скромных размеров, вокруг которого вращаются планеты значительно меньшего масштаба.
Этой необычной концепции придерживались не только сам Кеплер, но и ряд последователей Николая Коперника и его гелиоцентрической теории. Аргументы в пользу гипотезы Кеплера основывались на результатах астрономических наблюдений, подтверждённых многократными измерениями и последующим математическим анализом. Однако противники гелиоцентризма указывали на сомнительность допущения о столь гигантских размерах звёзд, считая их искусственным усложнением теории Коперника с целью согласования её с данными. Впоследствии гипотеза о «гигантских звёздах», окружавших Солнце, была надолго забыта.
Иллюстрации ниже демонстрируют эффект Кориолиса — силу, влияющую практически на все объекты, движущиеся по поверхности вращающейся сферы. Эти изображения были созданы иезуитом XVII века Клодом Франсисом Милье Дешалем, который использовал их для критики идеи о движении Земли. На левой схеме показано, как шар F падает с башни. Если Земля неподвижна, шар перемещается из точки F в точку G. Если Земля вращается, верхняя часть башни движется быстрее основания, поэтому верх будет находиться в точке H, а основание в точке I. Шар, обладая скоростью вершины башни в момент начала падения, должен приземлиться не в I, а в L [вероятно, здесь допущена ошибка, и имелось в виду «не в G, а в I» / прим. перев.]. Правая схема демонстрирует аналогичный эффект для снаряда, выпущенного пушкой по северному направлению. При вращающейся Земле пушка у экватора движется быстрее цели, что приводит к отклонению снаряда вправо. Оба случая предполагают возможность обнаружения вращения Земли, но на практике зафиксировать этот эффект оказалось сложнее, чем предполагали оппоненты коперниканцев.
История с гипотезой Кеплера о гигантских звёздах наглядно демонстрирует подвижность научного знания уже в ранний период его становления. Этот пример противоположен широко распространённым рассказам о том, как науку якобы подавлял устойчивый консервативный истеблишмент. Такие истории о препятствиях развитию науки лишь искажают реальную картину динамичного научного поиска. В этом контексте возрождение интереса к идее «гигантских звёзд» может оказаться полезным для понимания истории науки.
Свои размышления по поводу размеров звёзд Кеплер изложил в труде « De Stella Nova» («О новой звезде»), опубликованном в 1606 году. Поводом для его написания стало появление сверхновой в 1604 году, затмившей все звёзды, включая Сириус. Исходя из своих наблюдений, Кеплер пришёл к выводу, что размер новой звезды превышал орбиту Сатурна — самой удалённой известной планеты на тот момент. По его мнению, даже самые тусклые звёзды должны были быть больше орбиты Земли.
Таким образом, в модели Кеплера звёзды обладали колоссальными размерами, сравнимыми с размерами Вселенной. Его прежний наставник, Тихо Браге, разработал компромиссную модель Вселенной, в которой Земля оставалась неподвижной в центре мироздания. В этой системе Солнце, Луна и звёзды вращались вокруг Земли, а планеты — вокруг Солнца. Согласно Браге, звёздный свод находился сразу за орбитой Сатурна, ограничивая границы обозримой Вселенной. Однако расчёты Кеплера подразумевали, что размеры звёзд превосходили размеры Вселенной Браге.
Причиной таких выводов Кеплера служили астрономические наблюдения, интерпретированные в рамках гелиоцентрической системы. Если Земля действительно совершает годовое движение вокруг Солнца, то по идее должно наблюдаться смещение звёзд (параллакс). Однако эффекта параллакса не удавалось зафиксировать, что Коперник объяснял крайне большими расстояниями до звёзд, делающими орбиту Земли ничтожно малой в сравнении с этими масштабами. Как писал сам Коперник: «То, что среди неподвижных звёзд не наблюдается подобного параллакса, свидетельствует о том, что они находятся на безмерной высоте, перед лицом которой круг ежегодного движения Земли исчезает».
Таким образом, отсутствие параллакса ставило перед астрономами проблему выбора между двумя альтернативами: либо звёзды находятся на гигантских расстояниях и обладают огромными размерами, либо гелиоцентрическая модель неверна. В то время астрономы, включая Кеплера, оценивали видимые размеры звёзд, сравнивая их с Луной. По их расчётам, яркие звёзды должны были составлять десятую часть её диаметра. Но если звезда видна как точка, равная одной десятой Луны, а её расстояние в десять раз превышает расстояние до Луны, то её истинный диаметр должен быть в десять раз больше. При увеличении расстояния в сто или тысячу раз её физический размер пропорционально возрастал.
Одна из ключевых проблем, с которой сталкивались сторонники гелиоцентрической системы Коперника в XVII веке, заключалась в объяснении размеров звёзд. В те времена астрономы не обладали техническими средствами для прямого измерения расстояний до звёзд, и отсутствие обнаруженного параллакса означало, что звёзды должны находиться на крайне больших расстояниях от Земли. Однако видимые размеры звёзд оставались измеримыми даже с помощью примитивных телескопов того периода. Исходя из геометрических расчётов, получалось, что чтобы объяснить отсутствие параллакса в модели Коперника, каждая звезда должна быть не меньше орбиты Сатурна. Это казалось невообразимым.
Иоганн Кеплер, принимая коперниканскую модель, допускал существование таких колоссальных звёзд. Он утверждал, что звезда, чей видимый диск в десять раз меньше Луны, при предполагаемой удалённости, необходимой для отсутствия параллакса, должна была бы быть размером с орбиту Сатурна. Таким образом, все наблюдаемые звёзды оказывались в этой системе больше орбиты Земли, а даже самые малые из них — на порядки превышали размер Солнца. Современные знания показывают, что подобные выводы были следствием несовершенства тогдашней оптики: большинство звёзд — это красные карлики, заметно уступающие по размерам Солнцу. Однако для учёных XVII века эти выводы основывались исключительно на математических расчётах и доступных методах наблюдения.
Астрономы, скептически относившиеся к коперниканской теории, воспользовались этим противоречием. В 1614 году Иоганн Георг Лохер и его наставник Христофор Шейнер в труде «Disquisitiones Mathematicae» («Математические изыскания») изложили аргументацию против гипотезы Коперника. Они писали, что в гелиоцентрической системе орбита Земли превращается в точку относительно пространства звёзд, однако сами звёзды имеют различимые размеры, то есть существенно больше точки. Отсюда следовало, что каждая звезда должна превосходить по размерам орбиту Земли и даже Солнце. Это казалось абсурдным, поскольку нарушало представления о соразмерности небесных тел.
В отличие от Кеплера, Лохер и Шейнер придерживались модели Тихо Браге, которая сочетала элементы геоцентризма и гелиоцентризма: планеты вращались вокруг Солнца, а Солнце — вокруг Земли. Эта модель позволяла объяснить наблюдаемые фазы Венеры и движения планет без необходимости предполагать гигантские размеры звёзд. Согласно Браге, звёзды располагались сравнительно недалеко — сразу за орбитой Сатурна — и могли оставаться умеренных размеров, не превосходя крупных планет или Солнца. Поэтому сторонники модели Браге, включая Лохера и Шейнера, считали идею о гигантских звёздах маловероятной и нежизнеспособной.
Однако сам Кеплер не видел в этой особенности своей теории проблемы. Он полагал, что гигантские размеры звёзд соответствуют гармонии и величию мироздания. Для него такие звёзды становились не столько астрономическим, сколько метафизическим подтверждением совершенства божественного замысла. Подобные взгляды разделяли и другие последователи Коперника, включая Томаса Диггеса, Христиофа Ротмана и Филиппа Лансберга, которые трактовали звёзды как проявление могущества Бога, его «дворцы ангелов» или «небесное воинство». Сам Коперник в своём труде отмечал: «насколько чрезвычайно точна божественная работа величайшего и лучшего из художников», подчёркивая совершенство устройства Вселенной.
Противники Коперника не упускали возможности высмеять подобные доводы. Лохер и Шейнер утверждали, что «коперниканские подхалимы» вместо опровержения выводов о гигантизме звёзд стремились представить это обстоятельство доказательством величия Творца — идею, которую они считали «смехотворной». Джованни Баттиста Риччоли критиковал такой подход как не удовлетворяющий требованиям разума и научной строгости. Питер Крюгер открыто выражал сомнение в жизнеспособности коперниканской модели, говоря: «Я не понимаю, как пифагорова или коперникова система вселенной может выжить».
При этом противники Коперника не ограничивались критикой. Лохер и Шейнер выступали за систематические наблюдения с использованием телескопов, в частности за измерение расстояний до Юпитера по затмениям его спутников и изучение Сатурна с помощью тогда ещё недостаточно понятных «сопровождающих» его объектов (позже идентифицированных как кольца). Они также пытались объяснить возможность движения Земли вокруг Солнца с точки зрения механики: как постоянное падение на Солнце — идея, предвосхитившая концепцию орбитального движения, развитую Исааком Ньютоном несколько десятилетий спустя. Дополнительно обсуждался вопрос влияния вращения Земли на траектории падающих тел и снарядов. Впоследствии Риччоли предложил теорию эффекта, напоминающего силу Кориолиса (названную так только в XIX веке), и использовал отсутствие наблюдаемого эффекта как аргумент против движения Земли.
Современные школьные курсы часто упрощают «коперниковскую революцию», изображая её как прямое столкновение прогрессивной науки с догматичным истеблишментом. Однако в реальности обе стороны обладали логикой, математическими обоснованиями и стремились опираться на наблюдения. Только спустя десятилетия после публикаций Кеплера и Лохера с Шейнером астрономы начали осознавать, что видимые размеры звёзд сильно преувеличены вследствие несовершенства оптических приборов. Это открытие сняло необходимость предполагать фантастические размеры звёзд в рамках гелиоцентрической модели.
Таким образом, если рассматривать «коперниковскую революцию» как процесс взаимных уступок и исправлений, становится понятным, что наука с самого начала развивалась не по прямолинейной схеме от заблуждений к истине, а как сложный путь, включавший ошибки, споры, переоценку данных и постепенное уточнение знаний. Даже казалось бы простой вопрос о движении Земли долго оставался предметом научных дискуссий, и это позволяет понять, почему и современные научные проблемы требуют времени, сомнений и уточнений для своего разрешения.