Издательство «Новое литературное обозрение» представляет книгу Джона Норта «Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии» (перевод Константина Иванова).
Подобно нашим далеким предкам, мы до сих пор смотрим на звезды в надежде понять, как возникла и развивается Вселенная, исчезнет ли она, каково в ней место и предназначение человечества. Британский историк науки Джон Норт (1934–2008) написал книгу, которая позволяет узнать всё об истории астрономии и космологии — от наблюдений первобытных людей до открытий недавнего времени. Норт проводит прямую линию от работы великих астрономов прошлого до достижений современной науки, дополняя свой рассказ прекрасными познавательными иллюстрациями. «Космос» — книга энциклопедического охвата, написанная с подлинной страстью, необходимое чтение для всех, кто задумывался о загадках мироздания.
Джон Норт был заслуженным профессором Гронингенского университета (Нидерланды). Автор многих книг, включая «Мерило Вселенной: История современной космологии», «Секрет посла: Гольбейн и мир Возрождения», «Часовщик Бога: Ричард Уоллингфордский и изобретение времени» и других.
Предлагаемый отрывок взят из главы книги, посвященной обсерваториям мусульманского мира.
Сохранились сведения о том, что Шараф ад-Даула, правивший в Багдаде с 982 по 989 г., предписал астроному Абу Сахл ал-Кухи наблюдать за планетами, снабдив его крупными инструментами и куполообразной обсерваторией, возведенной в дворцовом саду. В куполе, как говорили, было проделано отверстие, проникая сквозь которое, солнечные лучи падали на поверхность радиусом 12,5 метра. (Эта поверхность, как полагали раньше, имела форму полусферы, но представляется более вероятным, что это была правильная круговая дуга, ориентированная по меридиану. К сожалению, всё это пришло в забвение после смерти вышеупомянутого покровителя.) Буидский правитель ал-Рея — города, располагавшегося в Иране, к востоку от современного Тегерана, — субсидировал постройку некоего инструмента с очень большой шкалой, с помощью которого, начиная с 950 г., производились наблюдения Солнца. Считается, будто наблюдения, произведенные ас-Суфи в Исфахане, легли в основу звездного каталога, однако не исключено, что он просто ввел прецессионную поправку для устаревших значений звездных долгот. Он работал под патронатом двух или даже трех представителей Буидской династии. Наиболее весомо царственное покровительство этой династии проявило себя не в Исфахане, а в ал-Рее во времена Фахра ад-Даула (ум. в 997), оказывавшего всемерную поддержку Абу Махмуду ал-Худжанди — прекрасному математику и в высшей степени прагматичному астроному.
Имя Фахра ад-Даула интересно тем, что его носят инструменты особого типа, один из которых построили для ал-Худжанди. Это был меридианный секстант колоссальных размеров с радиусом в 80 локтей (около 20 метров), изготовленный из камня. Шкалу разметили на латунной полосе, вмурованной между двумя параллельными стенами, возведенными в меридианной плоскости. Изображение Солнца, проходя через особым образом проделанную щель, падало на латунную шкалу. Для точного определения углового положения Солнца (на деле, измерялось его зенитное расстояние — дополнительное по отношению к высоте) использовался подвижный диск с крестовиной из двух диаметральных линий. Ожидания от «секстанта Фахри» были выше предельной эффективности, которую мог дать этот инструмент, поскольку ал-Худжанди жаловался ал-Бируни (источнику, откуда мы черпаем эти сведения), что ось инструмента немного сдвинулась под действием его собственной тяжести (примерно на 10 сантиметров). Тем не менее ал-Худжанди получил вполне приемлемое значение для угла наклона эклиптики — 23;32,19°. (Правильным значением на 1000 г. — год его смерти — было бы 23;34,10°.)
Аналогичный, как мы уже упоминали, столь же огромный инструмент был в распоряжении Ибн Юниса, близкого современника ал-Худжанди, который работал в Египте, на большом отдалении от последнего. Можно найти упоминания о том, что у него была замечательно оборудованная обсерватория, содержавшаяся на средства Фатимидского халифа ал-Хакима, но эти сведения весьма недостоверны. Как бы то ни было, поскольку у него имелись отчеты о наблюдениях из нескольких других близкорасположенных мест, он, по всей видимости, располагал переносными инструментами, а потому обладал возможностью работать в манере, существенно отличающейся от той, в которой работали его ближневосточные современники. Здесь следует обратить внимание на то, какое большое значение восточно-исламские астрономы придавали шкале как необходимому условию достижения высокой точности, зачастую не принимая во внимание механических факторов, способных аннулировать преимущества, предоставляемые размерами шкалы. Как мы уже видели, ал-Худжанди вполне отдавал себе отчет в существовании этой проблемы, но мы также имели возможность убедиться (в главе 7) в том, что индийские астрономы продолжали строить колоссальные каменные инструменты вплоть до XVIII в. Крупные инструменты, как правило, сохраняются хуже, чем небольшие и элегантные металлические конструкции малых инструментов, и наше представление о многих из них в значительной степени зависит от античных источников.
Большие обсерватории продолжали строиться в исламском мире и после того, как главные достижения в области теоретической астрономии проникли в Европу. В качестве наиболее известных примеров можно привести Самаркандскую (1420/21) и Стамбульскую (1574/75) обсерватории. Первая представляла собой трехъярусное здание и являлась частью серьезного исследовательского учреждения, основанного Улугбеком (1394–1449) — внуком знаменитого Тимура, чаще упоминаемого в англоязычной литературе под именем Тамерлан. Интерес к астрономии пробудился у Улугбека, когда, будучи еще ребенком, он посетил руины Марагинской обсерватории и осознал величие, которым она обладала в минувшие века. В свое время Марагинская обсерватория сыграла роль значимого примера для некоторого количества не столь масштабных аналогов, но ничто не могло сравниться с ней до тех пор, пока Улугбек не начал работы по созданию ее подобия в Самарканде. Он сделал своим главным инструментом огромный каменный секстант Фахри, облицованный мрамором. Он, естественно, располагался в плоскости меридиана, но ему была придана большая устойчивость по сравнению с более ранними прототипами в ал-Рее и Мараге, поскольку его вкопали в громадную траншею с радиусом около 40 метров, прорезанную в склоне холма (ил. 88). Ее остатки обнаружили в 1908 г. В 1941 г. гробницу Улугбека перенесли в мавзолей Тамерлана в Самарканде. Он был убит наемным убийцей, нанятым его собственным сыном Абд ал-Латифом, и его скелет с очевидностью свидетельствует о том, что он принял насильственную смерть.
Портрет Улугбека (настоящее имя — Мухаммад Тарагай; 1394–1449), изображенный на советской марке 1987 г. вместе с видом его обсерватории в разрезе. Обратите внимание на массивный «секстант Фахри», отделанный мраморной кладкой вдоль центральной части шкалы. Марка была выпущена по случаю 550-летия завершения Улугбеком его звездного каталога (1437) — важнейшего труда, которым продолжали, в той или иной мере, пользоваться Эдмонд Галлей в XVII в., Джон Флемстид в XVIII в. и Фрэнсис Бейли — в XIX в.
В штат обсерватории Улугбека входил персидский математик и астроном Джамшид ал-Каши, хорошо известный сегодня как автор лучшего восточного трактата по арифметике, написанного в Средние века (1427), — работы, в которой, помимо прочего, представлена теория десятичных дробей. В числе его наиболее важных математических достижений были расчеты значений синусов 1° и 2π с точностью до шестнадцатого десятичного знака. Нет нужды говорить, какую огромную роль играли эти два числа в астрономии, поскольку они лежали в основе очень многих астрономических таблиц. Астрономы Улугбека составили известнейший зидж, названный его именем, который включал в себя очень точные таблицы синусов и тангенсов, равно как улучшенные планетные параметры и звездные положения. Координаты очень многих звезд основывались на оригинальных наблюдениях, а не просто на исправлениях, внесенных в каталоги Птолемея и ас-Суфи, что было довольно нетипично. Впоследствии этот каталог вызвал широкий интерес в Европе, особенно в первые годы серьезного знакомства с арабскими исследованиями в XVII в.
Вклад ал-Каши в астрономию заключался, в том числе, в разработке нового типа экваториума — инструмента, дававшего возможность проводить относительно простые расчеты без использования зиджей. В простейших типах экваториумов геометрические модели для расчета планетных положений имитировались посредством механических аналогов: круги изготавливались из градуированных металлических дисков, радиусы — из прутьев или нитей и т. д. Будучи правильно расположенными (обычно для этого использовались простейшие вспомогательные таблицы), упомянутые диски позволяли довольно быстро получать положения планет по долготе, не затрачивая времени на утомительную работу по просматриванию типовых планетных таблиц для среднего движения и уравнений, содержащихся в зидже. Точность, достигаемая с помощью экваториума, безусловно, не могла сравниться с той, которую позволяли получать зиджи, и хотя строгость последних была зачастую иллюзорной, истинные профессионалы предпочитали использовать для серьезных вычислений именно зиджи. Не следует думать, что ал-Каши не имел экспертных навыков в использовании планетных таблиц. У него была репутация человека, владевшего искусством быстрого счета, и в годы своей молодости он произвел ревизию зиджа Насира ад-Дина ат-Туси. Помимо обычного материала, он включил в эту книгу, получившую название «Зиджа Хакани», календари всего восточного мира вплоть до Китая; и именно в этой работе он зарекомендовал себя как один из очень немногих средневековых астрономов, пытавшихся улучшить сложную теорию планетных долгот, изложенную в «Альмагесте» Птолемея. (В более ранних попытках, предпринятых Ибн ал-Хайсамом и ат-Туси, использовались модели, чем-то напоминающие концентрические сферы Евдокса.) Судя по всему, этот блестящий ученый был ближайшим советником Улугбека во время создания обсерватории, выполнявшей также функции исследовательского учреждения. Слава Улугбека как мудрого правителя может быть оценена по достоинству только по его внедворцовой деятельности, которая, безусловно, затмевает все другие его дела.
Случай Стамбульской обсерватории интересен тем, что он почти совпадает по времени с основанием большой обсерватории Тихо Браге Ураниборг на балтийском острове Вен. Подобно Самаркандской обсерватории и обсерваториям XVIII в., построенным Джай Сингхом II в Дели, Джайпуре, Мадрасе и Бенаресе, в ней снова широко использовались крупномасштабные каменные инструменты. Теперь все внимание уделялось надежной установке и градуировке этих поистине монументальных инструментов, однако их полезное применение ограничивалось очень небольшим кругом задач, связанных преимущественно с определением солнечных положений. И даже в этом случае ошибка в определении положения солнечного изображения на шкале (щель, используемая для получения солнечного изображения, давала как тень, так и полутень) приводила к ощутимой неопределенности в значениях измеряемых углов.