«Про обертання небесних сфер» (, ) — головна наукова праця астронома Миколая Коперника, опублікована 1543 року. У цій праці вперше в християнській Європі оприлюднена геліоцентрична модель світу, за якою Сонце є центром Всесвіту, а планети рухаються навколо нього. Система світу Коперника протистояла загальновизнаній на той час геоцентричній моделі Птолемея, де центром була нерухома Земля.

Книга написана латиною та видана в Нюрнберзі накладом 500 примірників із передмовою видавця, у якій викладені теорії оголошено суто математичними гіпотезами, зручними для обчислень. 1616 року католицька церква занесла працю Коперника до переліку заборонених книг, піддала її цензурі та вилучила згадки про рух Землі й нерухомість Сонця, а 1620 зняла заборону.

Попри заборону геліоцентризму, праця Коперника справила величезний вплив на перебіг наукової революції в Європі та на формування нового наукового світогляду. На ідеї Коперника спиралися послідовники, які продовжили розвивати коперниківську систему світу, — Джордано Бруно, Галілей, Кеплер і Ньютон.

Передісторія

У середньовічній Європі вважалося загальновизнаною істиною, що Земля нерухомо розміщується в центрі Всесвіту, а Місяць, Сонце й планети здійснюють навколо Землі рухи кількох типів — добові, річні та власні. Для математичного опису нерівномірного руху планет Клавдій Птолемей в II столітті н. е. запропонував надзвичайно складну модель, яка давала прийнятну точність, проте багатьом здавалася штучною. Зокрема, протест викликала умоглядна концепція еквант, за допомогою якої пояснювався нерівномірний рух планети по небосхилу.

Питання, хто з античних чи середньовічних учених вплинув на формування у Коперника геліоцентричної ідеї, остаточно не з'ясовано. Можливо, початковий поштовх дали Войцех Брудзевський та Ян Глоговчик у Краківському університеті, лекції (чи праці) яких Коперник міг вивчати у роки навчання у Кракові. Ні Брудзевський, ні Глоговчик не були геліоцентристами, але обидва критично ставилися до моделі Птолемея та аргументовано роз'яснювали її недоліки. Сам Коперник у передмові до книги посилається на давньогрецького філософа V століття до н. е. Філолая (у якого, втім, у центрі світу було не Сонце, а якийсь «Центральний вогонь») та думку трьох античних вчених IV століття до н. е. — Геракліда Понтійського, Екфанта і Гікета (Нікіти Сіракузького). Безпосередній античний попередник Коперника Аристарх Самоський у книзі не згадується, хоча погляди Аристарха безсумнівно були відомі Копернику з праць Архімеда і Плутарха. Як виявили історики, у чернетці рукопису ім'я Аристарха було, але пізніше викреслено.

Із середньовічних учених нерішучі спроби розглянути можливість руху Землі робили Ніколя Орезм, Микола Кузанський, індієць Нілаканта Сомаяджі, арабські астрономи XI століття Аль-Біруні та Ібн аль-Хайсам (Альхазен, про його погляди Коперник міг дізнатися з праць Пурбаха). Довгий час ці ідеї не набували розвитку. Сучасник Коперника, італійський професор Челіо Кальканьїні, у своїй восьмисторінковій брошурі висловив думку, що Земля здійснює добове обертання. Цю думку обговорював також авторитетний італійський астроном . Праці Кальканьїні та Мавроліко з'явилися майже одночасно з книгою Коперника, але цілком імовірно, що задовго до друку ці гіпотези обговорювалися у науковому середовищі. Сміливіша ідея обертання Землі навколо Сонця до Коперника в християнській Європі відкрито не висловлювалася й не обговорювалася, і ніхто зі згаданих попередників не намагався створити розвинену математичну модель руху планет, зрівнянну з птолемеївською.

Створення книги

Задум нової, простішої та природнішої астрономічної системи виник у Коперника, мабуть, вже в 1500-і роки, коли він був студентом в Італії. Математичною перевагою нової системи світу була та обставина, що в ній кожне небесне світило робило на два рухи менше, ніж у Птолемея, бо добовий і річний рухи брала на себе Земля. Коперник сподівався, що завдяки цьому він зможе описати рух планет точніше й гармонійніше, ніж у птолемеєвому «Альмагесті» та в загальновизнаних на той час «Альфонсових таблицях», розрахованих у XIII столітті.

Після повернення з Італії 1506 року Коперник оселився в прусському місті Фрауенбург (тепер це польський Фромборк). Там він почав писати свою книгу про нову модель світу, обговорюючи свої ідеї з друзями, серед яких було чимало його однодумців (наприклад, , майбутній ). Приблизно в 1503—1512 роках Коперник поширював серед друзів рукописний конспект своєї теорії «Малий коментар про гіпотези, що стосуються небесних рухів» (). Очевидно, чутки про нову теорію широко розійшлися вже у 1520-х роках. Робота над головною працею тривала майже 40 років, Коперник постійно вносив до неї уточнення, проводив спостереження у своїй обсерваторії, готував нові астрономічні розрахункові таблиці.

У 1530-х роках значну частину книги було завершено, але Коперник не поспішав її публікувати. 1539 року , молодий математик із Віттенберга, прибув до Фрауенбурга відвідати Коперника, надихнувся його ідеями та став відданим прихильником. Прочитавши рукопис праці Коперника, Ретік одразу ж написав конспект його ідей у формі відкритого листа, адресованого Йоганну Шенеру, своєму вчителю з Нюрнберга. Ретік опублікував цей лист під назвою «Narratio Prima» в Данцигу 1540 року (друге видання «Narratio» вийшло в Базелі 1541 року). Зустрівши загальний інтерес, Коперник погодився на окрему публікацію 1542 року свого трактату з тригонометрії — другої частини майбутньої книги «Про обертання небесних сфер». Особистий рукопис праці Коперника було виявлено у ХІХ столітті у Празі, у паперах Ретіка. Уважне дослідження рукопису допомогло історикам реконструювати послідовність його складання.

Поступившись умовлянням Ретіка й Тідемана Гізе, Коперник нарешті погодився опублікувати книгу повністю. Він передав рукопис Ретіку через Тідемана Гізе, і книга була опублікована в 1543 в Нюрнберзі, незадовго до смерті Коперника. Книга складалася зі 196 сторінок великого розміру (формат in folio).

Коперник помер 24 травня 1543 року. Деякі біографи (наприклад, П'єр Гассенді і Тідеман Гізе), стверджували, що автор незадовго до смерті встиг побачити свою працю надрукованою. Але інші доводять, що це було неможливо, оскільки останні місяці життя Коперник перебував у важкій комі.

Зміст

Назва Очевидно, Коперник не одразу остаточно визначився з назвою своєї праці. У передмові тема книги називається «Про обертання світових сфер» (), а в заголовках окремих розділів стоїть коротка назва: «Про обертання» (De Revolutionibus). Не виключено, що остаточну назву дав видавець, оскільки екземпляр рукопису Коперника, який зберігся, не містить титульного аркуша.

Передмова Книга Коперника відкривається передмовою, на початку якої стоїть присвята папі Павлу III. У передмові автор визнає, що ідеї його праці, які суперечать багатовіковій традиції, викличуть у багатьох несприйняття й глузування, так що він довго вагався, чи варто їх публікувати. Коперник заздалегідь застеріг, що відкидає будь-яку позанаукову критику: «Якщо й знайдуться якісь пустослови, невігласи в усіх математичних науках, які все-таки беруться про них судити на підставі якогось місця Святого Письма, неправильно зрозумілого та спотвореного заради їхньої мети, наважаться засуджувати й переслідувати цей мій твір, то я, нітрохи не затримуючись, можу знехтувати їх судженням, як легковажним».

Нюрнберзький теолог Андреас Озіандер, якому Ретік доручив публікацію книги Коперника, з обережності забезпечив її другою передмовою «До читача. Про припущення, що лежать в основі цієї книги». У ній Озіандер оголосив нову модель «безглуздим, але корисним» математичним прийомом, придуманим для скорочення обчислень: «нема потреби, щоб ці гіпотези були вірними або навіть імовірними, достатньо лише одного — щоб вони давали спосіб розрахунку, який збігається зі спостереженнями». Свого часу ця передмова приписувалася самому Копернику, хоча той відмовився зробити подібне застереження у відповідь на прохання Озіандера. Тідеман Гізе в листі Ретіку висловив своє обурення цією «безчесною та злочинною» вставкою й закликав передрукувати перші аркуші книги.

Загальна структура За структурою праця «Про обертання небесних сфер» майже повторює «Альмагест» у дещо скороченому вигляді (6 книг замість 13).

Книга I. Розділи 1-11 присвячено опису кулястості світу та Землі. При цьому, всупереч Птолемею, замість положення про нерухомість Землі вміщена інша аксіома — Земля та інші планети обертаються навколо осі та обертаються навколо Сонця. Ця концепція докладно аргументується, а «думка древніх» спростовується (настільки переконливо, наскільки дозволяв зародковий стан тогочасної теоретичної механіки). Із геліоцентричних позицій Коперник легко пояснює зворотний рух планет. Розділи 12-14 — введення в практичну тригонометрію й таблиці синусів (на відміну від птолемеєвих шістдесяткових синусів із кроком 15 мінут, у Коперника синуси десяткові з кроком 10 мінут). Книга II — теорія та принципи сферичної астрономії, правила обчислення видимих положень зір, планет та Сонця на небосхилі. У розділі 14 описано астрономічні прилади. У додатку вміщено зоряний каталог, аналогічний птолемеївському (VII—VIII книги «Альмагеста», із деякими оновленнями), із координатами 1024 зір. Цей каталог і вся книга II — найбільш рання частина праці. Книга III присвячена річному руху Землі та явищу випередження рівнодення. Викладено актуальне на той час (у зв'язку з проєктом нового календаря) обчислення точної тривалості сонячного року. У книзі IV описано видимий рух Місяця, теорію місячних та сонячних затемнень, співвідношення розмірів Землі, Місяця та Сонця. Книга V — теорія руху планет за довготою. Книга VI — повне тлумачення нової системи та роз'яснення щодо розрахунків положення астрономічних об'єктів, зокрема, про причини зміни широти планет.

Система світу Коперника

Геліоцентрична система у варіанті Коперника виглядає так.

У центрі Всесвіту перебуває Сонце, навколо нього розташовані вісім сфер. Зовнішня сфера складається з нерухомих зір, сім внутрішніх сфер несуть на собі планети й Місяць у такому порядку: Меркурій, Венера, Земля з Місяцем, Марс, Юпітер, Сатурн. Характерно, що Коперник, на відміну від своїх сучасників, Сонце і Місяць не називає планетами.

Сфери роблять складні рівномірні обертання, захоплюючи пов'язані з ними планети. Добовий рух Сонця — ілюзорний і зумовлений обертанням Землі навколо своєї осі, яка завжди залишається паралельною самій собі. Аналогічно ілюзорним є річний рух Сонця серед сузір'їв — Земля (разом із Місяцем), як й інші планети, обертається навколо Сонця, і тому рух світил Зодіаком — не більше, ніж ефект річного руху Землі. Треба зазначити, що центри планетних орбіт у Коперника трохи не збігаються із Сонцем.

У межах геліоцентризму вдалося відразу знайти просте розв'язання багатьох наукових проблем. З погляду рухомої Землі стає зрозумілим видимий зворотний рух планет, а зміна пір року на Землі пояснюється так само, як і в наші дні. Коперник першим знайшов правильне пояснення явища випередження рівнодення, про яке астрономи сперечалися 18 століть — причиною виявилася прецесія земної осі, через що зсувається екліптична система координат.

Попри низьку точність своїх астрономічних інструментів, Коперник зумів викласти теорію руху Місяця, набагато точнішу, ніж птолемеївська. За теорією Птолемея, видимий діаметр Місяця в перигеї мав бути вдвічі більшим, ніж в апогеї. Цей безглуздий висновок суперечив усім спостереженням, але тривалий час його обходили мовчанням. Коперник навів свої розрахунки, за якими різниця становила 8′ (за сучасними даними, близько 5′).