Астрономия во все времена развивалась и теперь развивается в тесной связи с другими науками, особенно с математикой и физикой.
Математика и физика, так же как и астрономия, зародились в глубокой древности. В Египте, Вавилонии уже за много веков до нашей эры были достигнуты известные успехи в арифметике и геометрии. Там же складывались первоначальные, еще крайне примитивные представления и о некоторых физических явлениях.
В древней Греции и ее колониях начиная с VI в. до н. э., а потом и в эллинистических государствах математика и астрономия развивались быстрее физики. В то время физику рассматривали как науку о природе вообще, в том числе и о живой природе.
Греческие астрономы стремились объяснить наблюдаемые закономерности и отклонения от них в движениях Солнца, Луны, планет, определить размеры этих небесных тел и расстояния до них. Для этого знаний по математике, заимствованных главным образом из Египта, было недостаточно. Необходимо было научиться решать многообразные геометрические задачи на плоскости и на сфере, с достаточной точностью измерять углы, площади, объемы. Уже в VI—IV вв. до н. э. греческие ученые разработали основы геометрии, а в III в. н. э. крупнейший греческий ученый Евклид дал систематическое изложение ее. Благодаря этому александрийские астрономы приобрели большие знания и опыт в решении геометрических задач на небесной сфере.
Греческие ученые овладели и действиями с очень большими числами. В III в. н. э. Архимед решил такую задачу: если Вселенная — шар, «замыкаемый» сферой неподвижных звезд, а размеры ее такие, как предполагал Аристарх Самосский1, старший современник Архимеда, то сколько песчинок вместит этот шар? Речь шла о заведомо огромном числе, а с такими большими числами математики никогда еще дела не имели. Архимед разработал систему последовательно увеличивающихся чисел и показал, что числа как бы уходят в бесконечность. После этого он уже легко высчитал, что количество песчинок, вмещаемое Вселенной, равно единице с 63 нулями.
1 Аристарх считал расстояние от Земли до Солнца в 1200 земных радиусов — около 7,6 млн. км — и правильно полагал, что это расстояние совершенно ничтожно (как бы «точка») по сравнению с расстоянием до звезд.
Таким образом, астрономия ставила перед математикой новые задачи и тем самым способствовала ее развитию. Со своей стороны успехи математики помогали прогрессу астрономии.
Конечно, было бы ошибочно думать, что математика развивалась только под влиянием запросов астрономии. Математика была необходима и для торговли, и для ремесла, и для других нужд. Без глубокого понимания пропорций и объемов невозможны были бы и замечательные достижения греческой архитектуры и скульптуры.
Другая наука, которая в древности (а потом и в средние века) называлась физикой, в то время не помогала прогрессу астрономии и даже задерживала его. В сущности это и не была физика в ее настоящем понимании.
Общеизвестно, что в изучении природы наблюдение и опыт играют решающую роль. Только при их помощи можно достоверно узнать, как происходят те или иные явления в природе. Физика в наше время — одна из основных наук о природе, она исследует общие свойства вещества и движения. Современная физика располагает мощными средствами для «испытания» природы путем сложнейших и многообразных опытов.
Ученые же древности и средневековья, следуя умозрительным взглядам Аристотеля, не придавали никакого значения наблюдению и опыту. Ученые размышляли о том, как должны совершаться те или иные явления в природе, но не проверяли опытом, так ли они совершаются в действительности. Ученые древности обычно принимали видимое в природе за действительное: если нам на Земле кажется, что Солнце, планеты и звезды движутся вокруг Земли, значит, так и есть на самом деле. При этом они считали, что небесным телам присущи только круговые движения и только вокруг Земли, так как Земля — центральное неподвижное тело во Вселенной и все тела должны «тяготеть» к ней как к самому тяжелому телу. Считали, что если бы Земля двигалась, то все находящееся на ней, а также и окружающий ее воздух должны были бы «слететь» с нее и отстать, а сама Земля при движении рассыпалась бы на части.
Находясь во власти таких в корне ошибочных взглядов, древние и средневековые ученые, используя свои математические знания, создавали искусственные схемы кругов, по которым будто бы движутся небесные тела вокруг Земли,— лишь бы не нарушались воззрения
183