Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Птолемей , а полностью - Клавдий Птолемей (Claudius Ptolemaeus) родился между 127-145 гг. нашей эры в Александрии (Египет), древний астроном, географ и математик, считавший Землю центром вселенной ("Птолемеева система"). К сожалению, о его жизни в настоящее время известно очень мало. (За исключением того, что династия Птолемеев утвердилась в Египте в результате завоеваний Александра Македонского, который отдал Египет в награду одному из своих выдающихся военачальников. Известная Египетская царица Клеопатра также носила фамилию Птолемей . - С.А.Астахов.)

Результаты его работ по астрономии были сохранены в его большой книге "Mathematike syntaxis" ("Математический Сбор"), которая, в конечном счете, становится известной как "Ho megas astronomos" ("Большой астроном"). Однако для ссылок на эту книгу в 9-м столетии арабские астрономы использовали греческий термин "Megiste" ("превосходный"). Когда определенный арабский артикль "al" (другое значение - " как", по-английски - "like") был записан слитно, название становится известным как "Almagest" ("Альмагест"), которое используется и сегодня.

Альмагест подразделяется на 13 отдельных томов , каждый из которых рассматривает определенное астрономическое понятие, относящееся к звездам и объектам солнечной системы (Земля и все другие небесные тела, относящиеся к Солнечной системе). Без всяких сомнений, Альмагест является энциклопедией природы, что и сделало его таким полезным для многих поколений астрономов и оказало на них глубочайшее влияние. В сущности, это синтез полученных Древнегреческой астрономией результатов, а также основной источник сведений о работах Гиппарха, по-видимому, являвшимся величайшим астрономом древности. В книге часто трудно определить, какие сведения принадлежат Птолемею, а какие Гиппарху, потому что Птолемей значительно дополнил данные Гиппарха своими собственными наблюдениями, по всей видимости, пользовавшись аналогичными или похожими инструментами. Например, если Гиппарх скомпоновал свой звездный каталог (первый такого типа) на основе данных о 850-ти звездах, то Птолемей расширил число звезд в его собственном каталоге до 1,022.

Птолемей снова и снова повторял наблюдения движений Солнца, Луны и планет Солнечной системы и корректировал данные Гиппарха - на этот раз для того, чтобы сформулировать собственную геоцентрическую теорию, которая в настоящее время известна в качестве Птолемеевой модели строения солнечной системы. В первой книге Альмагеста Птолемей подробно описывает эту геоцентрическую систему и пытается с помощью различных аргументов доказать, что в центре вселенной должна находится неподвижная Земля. Необходимо отметить его весьма последовательное доказательство, что в случае движения Земли, как это предполагали до этого некоторые из греческих философов, с течением времени на звездном небе проявятся и должны быть обнаружены некоторые явления, в частности параллаксы звезд. С другой стороны, Птолемей доказывал, что, поскольку все тела падают в центр вселенной, именно Земля и должна быть там расположена в соответствии с направлениями свободно падающих капель воды. Более того, если Земля не центр, тогда она должна вращаться с периодом в 24 часа, и, следовательно, тела, брошенные вертикально вверх, не должны падать на то же самое место, как это имеет место на практике. Птолемей смог доказать, что к тому времени не было получено ни одного противоречащего этим аргументам наблюдения. В результате геоцентрическая система стала абсолютной истиной для западного христианского мира вплоть до 15-го столетия, когда была вытеснена гелиоцентрической системой, разработанной великим польским астрономом Николаем Коперником.

Птолемей установил следующей порядок для объектов Солнечной системы: Земля (центр), Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Для объяснения неравномерностей движения этих небесных тел ему, точно так же, как и Гиппарху, потребовалась система дифферентов и эпициклов или один из подвижных эксцентров (обе системы разработаны Аполлоном из Пергама, греческим геометром 3-го столетия до нашей эры), чтобы описывать их перемещения только и исключитеьно с помощью равномерного движения по окружностям.

В Птолемеевой системе дифференты являются большими кругами с центром на Земле, а эпициклы - круги меньшего диаметра, центры которых равномерно перемещаются по окружностям дифферентов . При этом Солнце, Луна и планеты перемещаются по окружностям своих собственных эпициклов. Или, для подвижного эксцентра существует окружность с центром, смещенным относительно Земли в сторону планеты, перемещающейся вокруг этой окружности. Обе схемы являются математически эквивалентными. Но даже с введением этих понятий могли быть объяснены еще не все наблюдавшиеся элементы движения планет. Введя в астрономию еще одно понятие, Птолемей с блеском показал свою гениальность. Он предположил, что Земля должна быть расположена на некотором расстоянии от центра дифферента для каждой планеты и, что центр планетарного дифферента и эпицикла для принятого равномерного циклического движения является воображаемой точкой, лежащей между местоположением Земли и другой воображаемой точкой, которую он назвал эквантом. При этом Земля и эквант лежат на одном диаметре соответствующего планетарного дифферента. Кроме того, он считал, что расстояние от Земли до центра дифферента должно быть равно расстоянию от центра дифферента до экванта. При помощи этой гипотезы Птолемей смог гораздо точнее объяснить множество наблюдавшихся элементов планетных движений.

В Птолемеевой системе плоскость эклиптики является явным солнечным годовым путем на фоне звезд . Следует положить, что плоскости дифферентов планет наклонены на небольшие углы относительно плоскости эклиптики, но плоскости их эпициклов должны быть наклонены на те же самые углы относительно дифферентов, чтобы плоскости эпициклов всегда были параллельными плоскости эклиптики. Плоскости дифферентов Меркурия и Венеры выбирались такими, чтобы обеспечить колебания этих планет относительно плоскости эклиптики (выше - ниже), и, следовательно, плоскости их эпициклов были подобраны, чтобы обеспечить соответствующие колебания уже относительно их дифферентов.

Однако, еще необходимо было объяснить так называемое ретроградное (обратное) движение, которое периодически наблюдалось в виде явных обратных петель траекторий внешних планет на фоне звезд (для Марса, Юпитера и Сатурна).

Хотя Птолемей и понимал, что планеты располагаются значительно ближе к Земле, чем "фиксированные" или "неподвижные" звезды, он, по всей видимости, верил в физическое существование "кристаллических сфер", к которым - как тогда говорили - прикреплены все небесные тела . За пределами сферы неподвижных звезд, Птолемей предполагал существование других сфер, заканчивающихся связью с "primum mobile" ("первичным движителем" - может быть, Богом?), который и обладал необходимой мощностью для обеспечения движения остальных сфер, составляющих всю наблюдаемую вселенную.

Как, в первую очередь, геометр, Птолемей выполнил несколько важнейших математических работ . Разработанные им новые геометрические теоремы и доказательства он изложил в книге, названной "Аналемма" ("Peri analemmatos" - греч., "De analemmate" - лат.), где подробно обсудил свойства проекций точек на небесную сферу (воображаемая сфера, расширяющаяся наружу с Земли для бесконечности, на поверхность которой проецируются расположенные в пространстве объекты), в частности, на три плоскости, расположенных между собой по правилу правого винта ("буравчика", если исходить из школьного учебника физики) под прямыми углами друг к другу - горизонт, меридиан, и первичная вертикаль. В другой книге - "Planisphaerium" - Птолемей имеет дело со стереографическим проекциями - вычерчиванием проекций твердого тела на плоскость - однако, и здесь он использовал южный полюс небесной сферы в качестве центра своих проекций. (Точка пересечения линий проекций используется для получения перспективных искажений, например, в аксонометрических проекциях.)

Кроме того, Птолемей разработал собственный календарь , который, кроме предсказаний погоды, указывал времена восходов и заходов звезд в утренние и вечерние сумерки. Другие математические публикации содержат работу (в двух томах), носящую название "Hypotheseis ton planomenon" ("Планетарная гипотеза"), и две отдельных геометрических публикации, одна из которых содержит обоснование существования не более чем трех измерений пространства; в другой он предпринимает попытку доказательства постулата о параллельных Эвклида. Согласно одному обзору Птолемей написал три книги по механике; другое руководство, тем не менее, упоминает только об одной - "Peri ropon" ("О балансировке").

Работы Птолемея в области оптических явлений были зафиксированы в "Оптике" ("Optica"), оригинальное издание которой состояло из пяти томов. В последнем томе он работает с теорией преломления (изменение направления света и других энергетических волн при переходе ими границы раздела среды с одной плотностью в среду с другой плотностью) и при этом обсуждает изменения местоположения небесных светил в зависимости от высоты стояния над горизонтом. Это было первой документальной попыткой объяснения реально наблюдаемого явления (атмосферной рефракции). Следует упомянуть и о трехтомной монографии Птолемея о музыке, известной, как "Гармоника" ("Harmonica").

Репутация Птолемея, как географа, зиждется, главным образом, на его "Geographike hyphegesis" ("Справочнике по географии"), который был подразделен на восемь томов; и которые содержали информацию о том, как создавать карты и списки мест в Европе, Африке и Азии и создавать таблицы местоположения географических объектов по широте и долготе. Отметим, тем не менее, что в Руководстве было и много ошибок - например, экватор был установлен слишком далеко к северу, а величина окружности Земли была почти 30 процентов меньше той, которая, строго говоря, уже была достаточно точна определена (Эратосфеном); также существовали некоторые противоречия между текстом и картами. Конечно же, Руководство в целом не может считаться "хорошей географией", потому что Птолемей ничего не упоминает о климате, природных условиях, жителях или специфических характеристиках стран, с которыми он имеет дело. Также небрежны его географические проработки таких объектов, как реки и горные области. Т.е. работа получилась весьма ограниченного применения.

Клавдий Птолемей занимает одно из самых почетных мест в истории мировой науки. Его сочинения сыграли огромную роль в становлении астрономии, математики, оптики, географии, хронологии, музыки. Посвященная ему литература поистине огромна. И при этом его образ до наших дней остается неясным и противоречивым. Едва ли среди деятелей науки и культуры давно ушедших эпох можно назвать многих, о ком бы высказывались такие противоречивые суждения и велись столь яростные споры среди специалистов, как о Птолемее.

Объясняется это, с одной стороны, той важнейшей ролью, какую сыграли его труды в истории науки, а с другой - предельной скудостью биографических сведений о нем.

Птолемею принадлежит ряд выдающихся произведений по основным направлениям античного естествознания. Самое большое из них, и оставившее к тому же наибольший след в истории науки, - это публикуемый в настоящем издании астрономический труд, обычно называемый «Альмагестом».

«Альмагест» - это компендиум античной математической астрономии, в котором отражены почти все ее важнейшие направления. Со временем этот труд вытеснил более ранние работы античных авторов по астрономии и стал, таким образом, уникальным источником по многим важным вопросам ее истории. На протяжении столетий, вплоть до эпохи Коперника, «Альмагест» считался образцом строго научного подхода к решению астрономических задач. Без этого произведения невозможно представить себе историю средневековой индийской, персидской, арабской и европейской астрономии. Знаменитый труд Коперника «О вращениях», положивший начало современной астрономии, во многих отношениях был продолжением «Альмагеста».

Другие сочинения Птолемея, такие как «География», «Оптика», «Гармоники» и т.д., также оказали большое влияние на развитие соответствующих областей знания, иногда не меньшее, чем «Альмагест» на астрономию. Во всяком случае, каждое из них положило начало традиции изложения научной дисциплины, которая сохранялась на протяжении столетий. По широте научных интересов, сочетавшейся с глубиной анализа и строгостью изложения материала, мало кого можно поставить рядом с Птолемеем в истории мировой науки.

Однако наибольшее внимание Птолемей уделял астрономии, которой, кроме «Альмагеста», посвятил и другие сочинения. В «Планетных гипотезах» он разработал теорию движения планет как целостного механизма в рамках принятой им геоцентрической системы мира, в «Подручных таблицах» дал сборник астрономических и астрологических таблиц с пояснениями, необходимый астроному-практику в его повседневной работе. Специальный трактат «Четверокнижие», в котором также большое значение придавалось астрономии, он посвятил астрологии. Несколько сочинений Птолемея утеряны и известны только по их названиям.

Такое многообразие научных интересов дает полное основание отнести Птолемея к числу наиболее выдающихся ученых, известных истории науки. Мировая слава, а главное - тот редчайший факт, что его труды на протяжении столетий воспринимались как нестареющие источники научного знания, свидетельствуют не только о широте кругозора автора, редкой обобщающей и систематизирующей силе его ума, но и о высоком мастерстве изложения материала. В этом отношении сочинения Птолемея и прежде всего «Альмагест» стали образцом для многих поколений ученых.

Достоверно о жизни Птолемея известно очень мало. То немногое, что сохранилось в античной и средневековой литературе по данному вопросу, представлено в работе Ф. Болля . Наиболее надежные сведения, касающиеся жизни Птолемея, содержатся в его собственных трудах. В «Альмагесте» он приводит ряд своих наблюдений, которые датируются эпохой правления римских императоров Адриана (117-138) и Антонина Пия (138-161): самое раннее - 26 марта 127 г. н.э., а самое позднее - 2 февраля 141 г. н.э. В восходящей к Птолемею «Канопской надписи», кроме того, упоминается 10-й год правления Антонина, т.е. 147/148 г. н.э. Пытаясь оценить пределы жизни Птолемея, необходимо также иметь в виду, что после «Альмагеста» им было написано еще несколько больших произведений, различных по тематике, из которых по меньшей мере два («География» и «Оптика») носят энциклопедический характер, что по самым скромным оценкам должно было занять не меньше двадцати лет. Следовательно, можно полагать, что Птолемей был еще жив при Марке Аврелии (161-180), как об этом сообщают более поздние источники . Согласно Олимпиодору, александрийскому философу VI в. н.э., Птолемей работал как астроном в городе Канопе (ныне Абукир), расположенном в западной части дельты Нила, на протяжении 40 лет. Этому сообщению, однако, противоречит тот факт, что все наблюдения Птолемея, приведенные в «Альмагесте», выполнены в Александрии. Само по себе имя Птолемей свидетельствует о египетском происхождении его обладателя, который, вероятно, принадлежал, к числу греков, приверженцев эллинистической культуры в Египте, или же происходил из эллинизированных местных жителей. Латинское имя «Клавдий» заставляет предположить, что у него имелось римское гражданство. В античных и средневековых источниках содержится также немало менее достоверных свидетельств о жизни Птолемея, которые нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть .

О научном окружении Птолемея почти ничего неизвестно. «Альмагест» и ряд других его произведений (кроме «Географии» и «Гармоник») посвящен некоему Сиру (Σύρος). Это имя было достаточно распространено в эллинистическом Египте в рассматриваемый период. Никакими другими сведениями об этом человеке мы не располагаем. Неизвестно даже, занимался ли он астрономией. Птолемей использует также планетные наблюдения некоего Теона (кн.ΙΧ, гл.9; кн.Х, гл.1), выполненные в период 127-132 гг. н.э. Он сообщает, что эти наблюдения были «оставлены» ему «математиком Теоном» (кн.Х, гл.1, с.316), что, по-видимому, предполагает личный контакт. Возможно, Теон был учителем Птолемея. Некоторые ученые отождествляют его с Теоном Смирнским (первая половина II в. н.э.), философом-платоником, уделявшим внимание астрономии [НАМА, р.949-950].

У Птолемея, несомненно, были сотрудники, помогавшие ему при проведении наблюдений и расчете таблиц. Объем вычислений, которые требовалось произвести для построения астрономических таблиц в «Альмагесте», поистине огромен. Во времена Птолемея Александрия еще оставалась крупным научным центром. В ней действовало несколько библиотек, из которых самая крупная располагалась в александрийском Мусейоне. Между сотрудниками библиотеки и Птолемеем существовали, по-видимому, личные контакты, как это нередко бывает и теперь при научной работе. Кто-то помогал Птолемею в подборе литературы по интересующим его вопросам, приносил рукописи или подводил к стеллажам и нишам, где хранились свитки.

До недавнего времени предполагалось, что «Альмагест» - самая ранняя из дошедших до нас астрономических работ Птолемея. Однако недавние исследования показали, что «Канопская надпись» предшествовала «Альмагесту». Упоминания об «Альмагесте» содержатся в «Планетных гипотезах», «Подручных таблицах», «Четверокнижии» и «Географии», что делает несомненным более позднее их написание. Об этом же свидетельствует анализ содержания этих произведений. В «Подручных таблицах» многие таблицы упрощены и улучшены по сравнению с аналогичными таблицами в «Альмагесте». В «Планетных гипотезах» используется другая система параметров для описания движений планет и по-новому решен ряд вопросов, например, проблема планетных расстояний. В «Географии» нулевой меридиан перенесен на Канарские острова вместо Александрии, как это принято в «Альмагесте». «Оптика» создана также, по-видимому, позднее «Альмагеста»; в ней рассмотрена астрономическая рефракция, которая не играет заметной роли в «Альмагесте». Поскольку «География» и «Гармоники» не содержат посвящения Сиру, то с известной долей риска можно утверждать, что эти произведения написаны позднее других работ Птолемея . У нас нет других более точных ориентиров, которые позволили бы хронологически фиксировать дошедшие до нас работы Птолемея.

Чтобы оценить вклад Птолемея в развитие античной астрономии, необходимо ясно представлять основные этапы ее предшествующего развития. К сожалению, большинство работ греческих астрономов, относящихся к раннему периоду (V-III вв. до н.э.), не дошло до нас. Об их содержании мы можем судить только по цитатам в трудах более поздних авторов и прежде всего у самого Птолемея.

У истоков развития античной математической астрономии лежат четыре особенности греческой культурной традиции, ясно выраженные уже в ранний период: склонность к философскому осмыслению действительности, пространственное (геометрическое) мышление, приверженность наблюдениям и стремление согласовать умозрительный образ мира и наблюдаемые явления.

На ранних этапах античная астрономия была тесно связана с философской традицией, откуда она заимствовала принцип кругового и равномерного движения как основу для описания видимых неравномерных движений светил. Самым ранним примером применения этого принципа в астрономии стала теория гомоцентрических сфер Евдокса Книдского (ок. 408-355 гг. до н.э.), усовершенствованная Каллиппом (IV в. до н.э.) и принятая с определенными изменениями Аристотелем (Метафиз. XII, 8).

Эта теория качественно воспроизводила особенности движения Солнца, Луны и пяти планет: суточное вращение небесной сферы, движения светил вдоль эклиптики с запада на восток с различными скоростями, изменения широты и попятные движения планет. Движения светил в ней управлялись вращением небесных сфер, к которым они были прикреплены; сферы обращались вокруг единого центра (Центра Мира), совпадающего с центром неподвижной Земли, имели один и тот же радиус, нулевую толщину и считались состоящими из эфира. Видимые изменения блеска светил и связанные с этим изменения их расстояний относительно наблюдателя в рамках этой теории не могли получить удовлетворительного объяснения.

Принцип кругового и равномерного движения успешно применялся также в сферике - разделе античной математической астрономии, в котором решались задачи, связанные с суточным вращением небесной сферы и ее важнейших кругов, прежде всего экватора и эклиптики, восходами и заходами светил, знаков зодиака относительно горизонта на различных широтах. Эти задачи решались с использованием методов сферической геометрии. В предшествующее Птолемею время появился целый ряд трактатов по сферике, в том числе Автолика (ок. 310 г. до н.э.), Евклида (вторая половина IV в. до н.э.), Теодосия (вторая половина II в. до н.э.), Гипсикла (II в. до н.э.), Менелая (I в. н.э.) и др. [Матвиевская, 1990, с.27-33 ].

Выдающимся достижением античной астрономии стала теория гелиоцентрического движения планет, предложенная Аристархом Самосским (ок. 320-250 гг. до н.э.). Однако эта теория, насколько позволяют судить наши источники, не оказала какого-либо заметного влияния на развитие собственно математической астрономии, т.е. не привела к созданию астрономической системы, имеющей не только философское, но и практическое значение и позволяющей определять положения светил на небе с необходимой степенью точности .

Важным шагом вперед стало изобретение эксцентров и эпициклов, позволивших качественно объяснить в одно и то же время на основе равномерных и круговых движений наблюдаемые неравномерности движения светил и изменения их расстояний относительно наблюдателя. Эквивалентность эпициклической и эксцентрической моделей для случая Солнца доказал Аполлоний Пергский (III-II вв. до н.э.). Он применил также эпициклическую модель для объяснения попятных движений планет. Новые математические средства позволили перейти от качественного к количественному описанию движений светил. Впервые, по-видимому, эту задачу успешно решил Гиппарх (II в. до н.э.). Он создал на основе эксцентрической и эпициклической моделей теории движения Солнца и Луны, которые позволяли определять их текущие координаты для любого момента времени. Однако ему не удалось разработать аналогичную теорию для планет из-за отсутствия наблюдений.

Гиппарху принадлежит также целый ряд других выдающихся достижений в астрономии: открытие прецессии, создание звездного каталога, измерение лунного параллакса, определение расстояний до Солнца и Луны, разработка теории лунных затмений, конструирование астрономических инструментов, в частности армиллярной сферы, проведение большого числа наблюдений, не потерявших частично своего значения до настоящего времени, и многое другое. Роль Гиппарха в истории античной астрономии поистине огромна.

Проведение наблюдений составляло особое направление в античной астрономии задолго до Гиппарха . В ранний период наблюдения носили в основном качественный характер. С развитием кинематико-геометрического моделирования наблюдения математизируются. Основная цель наблюдений - определение геометрических и скоростных параметров принятых кинематических моделей. Параллельно разрабатываются астрономические календари, позволяющие фиксировать даты наблюдений и определять интервалы между наблюдениями на основе линейной равномерной шкалы времени. При наблюдении фиксировали положения светил относительно выделенных точек кинематической модели в текущий момент или же определяли время прохождения светила через выделенную точку схемы. В числе подобных наблюдений: определение моментов равноденствий и солнцестояний, высоты Солнца и Луны при прохождении через меридиан, временных и геометрических параметров затмений, дат покрытия Луною звезд и планет, положений планет относительно Солнца, Луны и звезд, координат звезд и т.д. Наиболее ранние наблюдения такого рода относятся к V в. до н.э. (Метон и Евктемон в Афинах); Птолемею были известны также наблюдения Аристилла и Тимохариса, выполненные в Александрии в начале III в. до н.э., Гиппарха на Родосе во второй половине II в. до н.э., Менелая и Агриппы соответственно в Риме и Вифинии в конце I в. до н.э., Теона в Александрии в начале II в. н.э. В распоряжении греческих астрономов имелись также (уже, по-видимому, во II в. до н.э.) результаты наблюдений месопотамских астрономов, в том числе списки лунных затмений, планетных конфигураций и др. Греки были знакомы также с лунными и планетными периодами, принятыми в месопотамской астрономии Селевкидского периода (IV-I вв. до н.э.). Эти данные они использовали для проверки точности параметров собственных теорий. Проведение наблюдений сопровождалось развитием теории и конструированием астрономических инструментов.

Особое направление в античной астрономии составляли наблюдения звезд. Греческие астрономы выделили на небе около 50 созвездий. В точности неизвестно, когда именно была проделана эта работа, но к началу IV в. до н.э. она была, по-видимому, уже завершена; не вызывает сомнения, что месопотамская традиция сыграла при этом важную роль.

Описания созвездий составляли особый жанр в античной литературе. Звездное небо изображали наглядно на небесных глобусах. Самые ранние образцы такого рода глобусов традиция связывает с именами Евдокса и Гиппарха. Однако античная астрономия пошла значительно дальше простого описания формы созвездий и расположения звезд в них. Выдающимся достижением стало создание Гиппархом первого звездного каталога, содержащего эклиптические координаты и оценки блеска каждой звезды, включенной в него. Число звезд в каталоге по некоторым данным не превышало 850; по другой версии, он включал около 1022 звезд и структурно был подобен каталогу Птолемея, отличаясь от него только долготами звезд .

Развитие античной астрономии происходило в тесной связи с развитием математики. Решение астрономических задач во многом определялось теми математическими средствами, которыми располагали астрономы. Особую роль при этом сыграли труды Евдокса, Евклида, Аполлония, Менелая. Появление «Альмагеста» было бы невозможно без предшествующего развития методов логистики - стандартной системы правил для проведения вычислений, без планиметрии и основ сферической геометрии (Евклид, Менелай), без плоской и сферической тригонометрии (Гиппарх, Менелай), без разработки методов кинематико-геометрического моделирования движений светил при помощи теории эксцентров и эпициклов (Аполлоний, Гиппарх), без развития методов задания функций одной, двух и трех переменных в табличном виде (месопотамская астрономия, Гиппарх?). Со своей стороны астрономия непосредственно влияла на развитие математики. Такие, например, разделы античной математики как тригонометрия хорд, сферическая геометрия, стереографическая проекция и т.д. получили развитие только потому, что им придавалось особое значение в астрономии.

Помимо геометрических методов моделирования движений светил в античной астрономии употреблялись также арифметические методы, имеющие месопотамское происхождение. До нас дошли греческие планетные таблицы, вычисленные на основе месопотамской арифметической теории. Данные этих таблиц античные астрономы использовали, по-видимому, для обоснования эпициклической и эксцентрической моделей. В предшествующее Птолемею время, приблизительно со II в. до н.э., получил распространение целый класс специальной астрологической литературы, в том числе лунные и планетные таблицы, которые вычислялись на основе методов как месопотамской, так и греческой астрономии .

Труд Птолемея был первоначально озаглавлен «Математическое сочинение в 13 книгах» (Μαθηματικής Συντάξεως βιβλία ϊγ) . В поздней античности на него ссылались как на «великое» (μεγάλη) или «величайшее (μεγίστη) сочинение», в противоположность «Малому астрономическому собранию» (ό μικρός αστρονομούμενος) - сборнику небольших трактатов по сферике и другим разделам античной астрономии . В IX в. при переводе «Математического сочинения» на арабский язык греческое слово ή μεγίστη было воспроизведено по-арабски как «ал-маджисти», откуда и происходит общепринятая в настоящее время латинизированная форма названия этого произведения «Альмагест».

«Альмагест» состоит из тринадцати книг. Подразделение на книги принадлежит несомненно самому Птолемею, деление же на главы и их названия были введены позднее. С определенностью можно утверждать, что во времена Паппа Александрийского в конце IV в. н.э. такого рода деление уже существовало, хотя и значительно отличалось от ныне принятого.

Дошедший до нас греческий текст содержит также некоторое число позднейших интерполяций, не принадлежащих Птолемею, а внесенных переписчиками по различным соображениям [РА, р.5-6].

«Альмагест» - это учебник главным образом теоретической астрономии. Он предназначен для уже подготовленного читателя, знакомого с геометрией Евклида, сферикой и логистикой. Основная теоретическая задача, решаемая в «Альмагесте», - это предвычисление видимых положений светил (Солнца, Луны, планет и звезд) на небесной сфере в произвольный момент времени с точностью, соответствующей возможностям визуальных наблюдений. Другой важный класс задач, решаемых в «Альмагесте», - это предвычисление дат и других параметров особых астрономических явлений, связанных с движением светил, - лунных и солнечных затмений, гелиакических восходов и заходов планет и звезд, определение параллакса и расстояний до Солнца и Луны и т.д. При решении этих задач Птолемей следует стандартной методике, которая включает несколько этапов.

1. На основе предварительных грубых наблюдений выясняются характерные особенности в движении светила и производится выбор кинематической модели, наилучшим образом соответствующей наблюдаемым явлениям. Процедура выбора одной модели из нескольких равновозможных должна удовлетворять «принципу простоты»; Птолемей пишет об этом: «Мы считаем уместным объяснять явления при помощи наиболее простых предположений, если только наблюдения не противоречат выдвинутой гипотезе» (кн.III, гл.1, с.79). Первоначально выбор производится между простой эксцентрической и простой эпициклической моделями. На данном этапе решаются вопросы о соответствии кругов модели определенным периодам движения светила, о направлении движения эпицикла, о местах ускорения и замедления движения, о положении апогея и перигея и т.д.

2. Опираясь на принятую модель и используя наблюдения, как свои собственные, так и своих предшественников, Птолемей определяет периоды движения светила с максимально возможной точностью, геометрические параметры модели (радиус эпицикла, эксцентриситет, долготу апогея и др.), моменты прохождения светила через выделенные точки кинематической схемы, чтобы привязать движение светила к хронологической шкале.

Проще всего указанная методика работает при описании движения Солнца, где достаточно простой эксцентрической модели. При исследовании движения Луны, однако, Птолемею пришлось трижды видоизменять кинематическую модель, чтобы найти такое сочетание кругов и линий, которое наилучшим образом соответствовало бы наблюдениям. Существенные усложнения пришлось внести также в кинематические модели для описания движений планет по долготе и широте.

Кинематическая модель, воспроизводящая движения светила, должна удовлетворять «принципу равномерности» круговых движений. «Мы полагаем, - пишет Птолемей, - что для математика основной задачей является в конечном счете показать, что небесные явления получаются при помощи равномерных круговых движений» (кн.III, гл.1, с.82). Этот принцип, однако, выполняется им не строго. Он отказывается от него всякий раз (не оговаривая, впрочем, этого явным образом), когда этого требуют наблюдения, например, в лунной и планетной теориях. Нарушение принципа равномерности круговых движений в ряде моделей стало позднее в астрономии стран ислама и средневековой Европы основанием для критики системы Птолемея.

3. После определения геометрических, скоростных и временных параметров кинематической модели Птолемей переходит к построению таблиц, при помощи которых должны вычисляться координаты светила в произвольный момент времени. В основе таких таблиц лежит представление о линейной однородной шкале времени, за начало которой принято начало эры Набонассара (-746 г., февраль 26, истинный полдень). Любая величина, зафиксированная в таблице, получается в результате непростых вычислений. Птолемей при этом показывает виртуозное владение геометрией Евклида и правилами логистики. В заключение приводятся правила пользования таблицами, а иногда также примеры вычислений.

Изложение в «Альмагесте» носит строго логический характер. В начале книги I рассмотрены общие вопросы, касающиеся структуры мира в целом, его самая общая математическая модель. Здесь доказывается сферичность неба и Земли, центральное положение и неподвижность Земли, незначительность размеров Земли по сравнению с размерами неба, выделяются два основных направления на небесной сфере - экватор и эклиптика, параллельно которым происходят соответственно суточное вращение небесной сферы и периодические движения светил. Во второй половине книги I излагаются тригонометрия хорд и сферическая геометрия - способы решения треугольников на сфере с использованием теоремы Менелая.

Книга II целиком посвящена вопросам сферической астрономии, не требующим для своего решения знания координат светил как функции времени; в ней рассмотрены задачи по определению времен восхода, захода и прохождения через меридиан произвольных дуг эклиптики на различных широтах, продолжительности дня, длины тени гномона, углов между эклиптикой и основными кругами небесной сферы и т.д.

В книге III разработана теория движения Солнца, которая содержит определение продолжительности солнечного года, выбор и обоснование кинематической модели, определение ее параметров, построение таблиц для вычисления долготы Солнца. В заключительном разделе исследуется понятие уравнения времени. Теория Солнца является основой для изучения движения Луны и звезд. Долготы Луны в моменты лунных затмений определяются по известной долготе Солнца. То же самое касается определения координат звезд.

Книги IV-V посвящены теории движения Луны по долготе и широте. Движение Луны исследуется приблизительно по той же схеме, что и движение Солнца, с той лишь разницей, что Птолемей, как мы уже отмечали, последовательно вводит здесь три кинематические модели. Выдающимся достижением стало открытие Птолемеем второго неравенства в движении Луны, так называемой эвекции, связанной с нахождением Луны в квадратурах. Во второй части книги V определяются расстояния до Солнца и Луны и строится теория солнечного и лунного параллакса, необходимая для предвычисления солнечных затмений. Параллактические таблицы (кн.V, гл.18) являются, пожалуй, наиболее сложными из всех, что содержатся в «Альмагесте».

Книга VI посвящена целиком теории лунных и солнечных затмений.

В книгах VII и VIII содержится звездный каталог и рассматривается целый ряд других вопросов, касающихся неподвижных звезд, в том числе теория прецессии, конструкция небесного глобуса, гелиакические восходы и заходы звезд и т.д.

В книгах IX-XIII излагается теория движения планет по долготе и широте. При этом движения планет анализируются независимо друг от друга; также независимо рассматриваются перемещения по долготе и широте. При описании движений планет по долготе Птолемей использует три кинематические модели, различающиеся в деталях, соответственно для Меркурия, Венеры и верхних планет. В них реализовано важное усовершенствование, известное под названием экванта, или биссекции эксцентриситета, позволившее повысить точность определения долгот планет приблизительно в три раза по сравнению с простой эксцентрической моделью . В этих моделях, однако, формально нарушается принцип равномерности круговых вращений. Особой сложностью отличаются кинематические модели для описания движения планет по широте. Эти модели формально не совместимы с принятыми для тех же планет кинематическими моделями движения по долготе. Обсуждая эту проблему, Птолемей высказывает несколько важных методологических положений, характеризующих его подход к моделированию движений светил. В частности, он пишет: «И пусть никто... не считает эти гипотезы слишком искусственными; не следует применять человеческие понятия к божественному... Но к небесным явлениям нужно пытаться приспособить сколь возможно простые предположения... Их связь и взаимное влияние в различных движениях кажутся нам очень искусственными в устраиваемых нами моделях, и трудно сделать так, чтобы движения не мешали друг другу, но в небе никакое из этих движений не встретит препятствий от подобного соединения. Лучше будет и о самой простоте небесного судить не на основе того, что нам кажется таким...» (кн.ХIII, гл.2, с.401). В книге XII анализируются попятные движения и величины максимальных элонгации планет; в конце книги XIII рассмотрены гелиакические восходы и заходы планет, которые требуют для своего определения знания одновременно долготы и широты планет.

Теория движения планет, изложенная в «Альмагесте», принадлежит самому Птолемею. Во всяком случае, не существует каких-либо серьезных оснований, указывающих на то, что что-либо подобное существовало в предшествующее Птолемею время.

Кроме «Альмагеста» Птолемею принадлежит также ряд других сочинений по астрономии, астрологии, географии, оптике, музыке и т.д., пользовавшихся большой известностью в античности и средневековье, в том числе:

«Канопская надпись»,

«Подручные таблицы»,

«Планетные гипотезы»,

«Аналемма»,

«Планисферий»,

«Четверокнижие»,

«География»,

«Оптика»,

«Гармоники» и др. О времени и порядке написания этих работ см. раздел 2 настоящей статьи. Кратко рассмотрим их содержание.

«Канопская надпись» представляет собой список параметров астрономической системы Птолемея, который был высечен на стелле, посвященной Спасителю Богу (возможно, Серапису), в городе Канопе в 10-й год правления Антонина (147/148 г. н.э.) . Сама стелла не сохранилась, но ее содержание известно из трех греческих рукописей. Большинство параметров, принятых в этом списке, совпадает с используемыми в «Альмагесте». Однако имеются расхождения, не связанные с ошибками переписчиков. Исследование текста «Канопской надписи» показало, что она восходит ко времени более раннему, чем время создания «Альмагеста».

«Подручные таблицы» (Πρόχειροι κανόνες), вторая по величине после «Альмагеста» астрономическая работа Птолемея, представляет собой сборник таблиц для расчета положений светил на сфере в произвольный момент и для предвычисления некоторых астрономических явлений, прежде всего затмений. Таблицам предшествует «Введение» Птолемея, в котором поясняются основные принципы их использования . «Подручные таблицы» дошли до нас в переложении Теона Александрийского, однако известно, что Теон немногое изменил в них. Он написал к ним также два комментария - «Большой комментарий» в пяти книгах и «Малый комментарий», которые должны были заменить «Введение» Птолемея . «Подручные таблицы» тесно связаны с «Альмагестом», но содержат также целый ряд нововведений, имеющих как теоретический, так и практический характер. Например, в них приняты другие методы для вычисления широт планет, изменен ряд параметров кинематических моделей. За начальную эпоху таблиц принята эра Филиппа (-323 г.). Таблицы содержат звездный каталог, включающий около 180 звезд в окрестности эклиптики, в котором долготы измеряются сидерически, причем Регул (α Leo) принят за начало отсчета сидерической долготы. Имеется также список около 400 «Важнейших городов» с указанием географических координат. В «Подручных таблицах» содержится также «Царский канон» - основа хронологических вычислений Птолемея (см. Приложение «Календарь и хронология в "Альмагесте"»). В большинстве таблиц значения функций приводятся с точностью до минут, правила их использования упрощены. Эти таблицы имели несомненно астрологическое предназначение. В дальнейшем «Подручные таблицы» пользовались большой популярностью в Византии, Персии и на средневековом мусульманском Востоке.

«Планетные гипотезы» (Ύποτέσεις τών πλανωμένων) _ небольшая, но имеющая важное значение в истории астрономии работа Птолемея, состоящая из двух книг. Только часть первой книги сохранилась на греческом языке; однако до нас дошел полный арабский перевод этого произведения, принадлежащий Сабиту ибн Koppe (836-901), а также перевод на еврейский язык XIV в . Книга посвящена описанию астрономической системы как целого. «Планетные гипотезы» отличаются от «Альмагеста» в трех отношениях: а) в них используется другая система параметров для описания движений светил; б) упрощены кинематические модели, в частности модель для описания движения планет по широте; в) изменен подход к самим моделям, которые считаются не геометрическими абстракциями, призванными «спасти явления», а частями единого механизма, реализуемого физически. Детали этого механизма построены из эфира, пятого элемента аристотелевской физики. Механизм, управляющий движениями светил, представляет собой соединение гомоцентрической модели мира с моделями, построенными на основе эксцентров и эпициклов. Движение каждого светила (Солнца, Луны, планет и звезд) происходит внутри особого сферического кольца определенной толщины. Эти кольца последовательно вложены друг в друга таким образом, чтобы не осталось места для пустоты. Центры всех колец совпадают с центром неподвижной Земли. Внутри сферического кольца светило движется согласно той кинематической модели, которая принята в «Альмагесте» (с небольшими изменениями).

В «Альмагесте» Птолемей определяет абсолютные расстояния (в единицах радиуса Земли) только до Солнца и Луны. Для планет этого нельзя сделать вследствие отсутствия у них заметного параллакса. В «Планетных гипотезах», однако, он находит абсолютные расстояния также, и для планет, исходя из предположения, что максимальное расстояние одной планеты равняется минимальному расстоянию планеты, следующей за ней. Принятая последовательность расположения светил: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, неподвижные звезды. В «Альмагесте» определяются максимальное расстояние до Луны и минимальное расстояние до Солнца от центра сфер. Их разность близко соответствует суммарной толщине сфер Меркурия и Венеры, полученной независимо. Это совпадение в глазах Птолемея и его последователей подтверждало правильность расположения Меркурия и Венеры в промежутке между Луной и Солнцем и свидетельствовало о достоверности системы в целом. В заключение трактата приводятся результаты определения Гиппархом видимых диаметров планет, на основании которых вычисляются их объемы. «Планетные гипотезы» пользовались большой известностью в поздней античности и в средние века. Разработанный в них планетный механизм нередко изображали графически. Эти изображения (арабские и латинские) служили наглядным выражением астрономической системы, которую обычно определяли как «система Птолемея».

«Фазы неподвижных звезд» (Φάσεις απλανών αστέρων) - небольшая работа Птолемея в двух книгах, посвященная погодным предсказаниям на основе наблюдений дат синодических явлений звезд. До нас дошла только книга II, содержащая календарь, в котором на каждый день года приводится погодное предсказание в предположении, что именно в этот день произошло одно из четырех возможных синодических явлений (гелиакический восход или заход, акронический восход, космический заход). Например:

Тот 1 141/2 часов: [звезда] в хвосте Льва (ß Leo) восходит;

согласно Гиппарху, северные ветры заканчиваются; согласно Евдоксу,

дождь, гроза, северные ветры заканчиваются.

Птолемей использует всего 30 звезд первой и второй величины и приводит предсказания для пяти географических климатов, для которых максимальная

продолжительность дня изменяется от 13 1 / 2 h до 15 1 / 2 h через 1 / 2 h . Даты приводятся в александрийском календаре. Указаны также даты равноденствий и солнцестояний (I, 28; IV, 26; VII, 26; XI, 1), что позволяет приближенно датировать время написания работы как 137-138 гг. н.э. Предсказания погоды на основе наблюдений восходов звезд отражают, очевидно, донаучную стадию в развитии античной астрономии. Однако Птолемей вносит и в эту не вполне астрономическую область элемент научности .

«Аналемма» (Περί άναλήμματος) - трактат, в котором описан метод нахождения геометрическим построением в плоскости дуг и углов, фиксирующих положение точки на сфере относительно избранных больших кругов. Сохранились фрагменты греческого текста и полный латинский перевод этого произведения, выполненный Виллемом из Мербеке (XIII в. н.э.) . В нем Птолемей решает следующую задачу: определить сферические координаты Солнца (его высоту и азимут), если известны географическая широта места φ, долгота Солнца λ и время дня. Чтобы фиксировать положение Солнца на сфере, он использует систему из трех ортогональных осей, образующих октант. Относительно этих осей отсчитываются углы на сфере, которые затем определяются в плоскости построением. Применяемый метод близок используемым в настоящее время в начертательной геометрии. Основная область его применения в античной астрономии - конструирование солнечных часов. Изложение содержания «Аналеммы» содержится в трудах Витрувия (Об архитектуре IX, 8) и Герона Александрийского (Диоптра 35), живших на полстолетия раньше Птолемея. Но хотя основная идея метода была известна задолго до Птолемея, однако его решение отличает законченность и красота, которых мы не находим ни у кого из его предшественников.

«Планисферий» (вероятное греческое название: "Άπλωσις επιφανείας σφαίρας) - небольшая работа Птолемея, посвященная использованию теории стереографической проекции при решении астрономических задач. Сохранилась только на арабском; испано-арабская версия этого произведения, принадлежавшая Масламе ал-Маджрити (Χ-ΧΙ вв. н.э.), была переведена на латинский язык Германом из Каринтии в 1143г. Идея стереографической проекции заключается в следующем: точки шара проецируются из какой-либо точки его поверхности на касательную к нему плоскость, при этом окружности, проведенные на поверхности шара, переходят в окружности на плоскости и углы сохраняют свою величину. Основные свойства стереографической проекции были известны уже, по-видимому, за два столетия до Птолемея. В «Планисферии» Птолемей решает две задачи: (1) построить в плоскости методом стереографической проекции отображения основных кругов небесной сферы и (2) определить времена восхода дуг эклиптики в прямой и наклонной сферах (т.е. при ψ = О и ψ ≠ О соответственно) чисто геометрически. Это сочинение также примыкает по своему содержанию к задачам, решаемым в настоящее время в начертательной геометрии. Развитые в нем методы послужили основой при создании астролябии - инструмента, сыгравшего немаловажную роль в истории античной и средневековой астрономии.

«Четверокнижие» (Τετράβιβλος или "Αποτελεσματικά, т.е. «Астрологические влияния») - основное астрологическое произведение Птолемея, известное также под латинизированным названием «Квадрипартитум». Оно состоит из четырех книг .

Во времена Птолемея вера в астрологию была повсеместно распространена. Птолемей не был исключением в этом отношении. Он рассматривает астрологию как необходимое дополнение к астрономии. Астрология предсказывает земные события, учитывая влияния небесных светил; астрономия же предоставляет информацию о положениях светил, необходимую для составления предсказаний. Птолемей, однако, не был фаталистом; влияния небесных светил он считает лишь одним из факторов, определяющих события на Земле. В работах по истории астрологии выделяют обычно четыре вида астрологии, распространенных в эллинистический период, - мировая (или общая), генетлиалогия, катархен и интеррогативная. В сочинении Птолемея рассмотрены только первые два вида. В книге I даны общие определения основных астрологических понятий. Книга II целиком посвящена мировой астрологии, т.е. методам предсказания событий, касающихся больших земных регионов, стран, народов, городов, больших социальных групп и т.д. Здесь рассмотрены вопросы так называемой «астрологической географии» и погодные предсказания. Книги III и IV посвящены методам предсказания индивидуальных человеческих судеб. Работу Птолемея характеризует высокий математический уровень, что выгодно отличает ее от других астрологических произведений того же периода. Вероятно, поэтому «Четверокнижие» пользовалось огромным авторитетом среди астрологов, несмотря на то что в нем отсутствовала катархен-астрология, т.е. методы определения благоприятности или неблагоприятности избранного момента для какого-либо дела. В средние века и эпоху Возрождения известность Птолемея иногда определялась именно этим произведением, а не его астрономическими работами.

Огромной популярностью пользовалась «География», или «Географическое руководство» (Γεωγραφική ύφήγεσις) Птолемея в восьми книгах. По своему объему это произведение ненамного уступает «Альмагесту». Оно содержит описание известной во времена Птолемея части мира. Однако работа Птолемея существенно отличается от аналогичных сочинений его предшественников. Собственно описания занимают в нем немного места, основное внимание уделяется проблемам математической географии и картографированию. Птолемей сообщает, что весь фактический материал он заимствовал из географического сочинения Марина Тирского (датируемого приблизительно ПО г. н.э.), представлявшего собой, по-видимому, топографическое описание регионов с указанием направлений и расстояний между пунктами. Основная задача картографирования - это отображение сферической поверхности Земли на плоскую поверхность карты с минимальными искажениями.

В книге I Птолемей критически анализирует метод проецирования, используемый Марином Тирским, так называемую цилиндрическую проекцию, и отвергает его. Он предлагает два других метода - равнопромежуточную коническую и псевдоконическую проекции . Размеры мира по долготе он принимает равными 180°, отсчитывая долготу от нулевого меридиана, проходящего через Острова Блаженных (Канарские острова), с запада на восток, по широте - от 63° к северу до 16;25° к югу от экватора (что соответствует параллелям через Фуле и через точку, расположенную симметрично Мероэ относительно экватора).

В книгах II-VII приводится список городов с указанием географических долготы и широты и краткие описания. При его составлении, по-видимому, использовались списки мест, имеющих одну и ту же продолжительность дня, или мест, находящихся на определенном расстоянии от нулевого меридиана, входившие, возможно, в состав работы Марина Тирского. Аналогичного вида списки содержатся в книге VIII, где дано также разбиение карты мира на 26 региональных карт. В состав работы Птолемея входили также сами карты, которые, однако, не дошли до нас. Картографический материал, который обычно связывают с «Географией» Птолемея, имеет на самом деле более позднее происхождение. «География» Птолемея сыграла выдающуюся роль в истории математической географии, ничуть не меньшую, чем «Альмагест» в истории астрономии .

«Оптика» Птолемея в пяти книгах дошла до нас только в латинском переводе XII в. с арабского, причем утеряны начало и конец этого произведения . Она написана в русле древней традиции, представленной трудами Евклида, Архимеда, Герона и др., но, как и всегда, подход Птолемея отличается оригинальностью. В книгах I (которая не сохранилась) и II рассматривается общая теория зрения. В ее основе три постулата: а) процесс зрения определяется лучами, которые исходят из глаза человека и как бы ощупывают предмет; б) цвет есть качество, присущее самим предметам; в) цвет и свет в равной степени необходимы, чтобы сделать предмет видимым. Птолемей утверждает также, что процесс зрения происходит по прямой линии. В книгах III и IV рассматривается теория отражения от зеркал - геометрическая оптика, или катоптрика, если использовать греческий термин. Изложение ведется с математической строгостью. Теоретические положения доказываются экспериментально. Здесь же обсуждается проблема бинокулярного зрения, рассматриваются зеркала различной формы, в том числе сферическое и цилиндрическое. Книга V посвящена рефракции; в ней исследуется преломление при прохождении света через среды воздух-вода, вода-стекло, воздух-стекло при помощи специально сконструированного для этой цели прибора. Результаты, полученные Птолемеем, достаточно хорошо соответствуют закону преломления Снеллиуса -sin α / sin β = n 1 /n 2 , где α - угол падения, β - угол преломления, n 1 и n 2 - коэффициенты преломления соответственно в первой и второй средах. В конце сохранившейся части книги V обсуждается астрономическая рефракция.

«Гармоники» (Αρμονικά) - небольшая работа Птолемея в трех книгах, посвященная музыкальной теории. В ней рассматриваются математические интервалы между нотами, согласно различным греческим школам. Птолемей сравнивает учение пифагорейцев, которые, по его мнению, придавали особое значение математическим аспектам теории в ущерб опыту, и учение Аристоксена (IV в. н.э.), который действовал противоположным образом. Сам Птолемей стремится создать теорию, совмещающую достоинства обоих направлений, т.е. строго математическую и одновременно учитывающую данные опыта. В книге III, дошедшей до нас не полностью, рассматриваются приложения музыкальной теории в астрономии и астрологии, в том числе, по-видимому, музыкальная гармония планетных сфер. Согласно Порфирию (III в. н.э.), содержание «Гармоник» Птолемей заимствовал большей частью из работ александрийского грамматика второй половины I в. н.э. Дидима .

С именем Птолемея связывают также целый ряд менее известных произведений. В их числе трактат по философии «О способностях суждения и принятия решения» (Περί κριτηρίον και ηγεμονικού) , в котором излагаются идеи в основном перипатетической и стоической философии, небольшое астрологическое сочинение «Плод» (Καρπός), известное в латинском переводе под названием «Centiloquium» или «Fructus», которое включало сто астрологических положении , трактат по механике в трех книгах, из которого сохранилось два фрагмента - «Тяжести» и «Элементы», а также два чисто математических произведения, в одном из которых доказывается постулат о параллельных, а в другом, что не существует более трех измерений в пространстве. Папп Александрийский в комментариях к книге V «Альмагеста» приписывает Птолемею создание особого инструмента, называемого «метеороскоп», подобного армиллярной сфере .

Таким образом, мы видим, что не существует, пожалуй, ни одной области в античном математическом естествознании, где бы Птолемей не внес весьма существенный вклад.

Труд Птолемея оказал огромное влияние на развитие астрономии. О том, что его значение было сразу оценено по достоинству, свидетельствует появление уже в IV в. н.э. комментариев - сочинений, посвященных разъяснению содержания «Альмагеста», но часто имевших самостоятельное значение.

Первый известный комментарий был написан около 320 г. одним из виднейших представителей Александрийской научной школы - Паппом. Большая часть этого сочинения не дошла до нас - сохранились только комментарии к книгам V и VI «Альмагеста» .

Второй комментарий, составленный во 2-й половине IV в. н.э. Теоном Александрийским, дошел до нас в более полном виде (книги I-IV) . Комментировала «Альмагест» и дочь Теона прославленная Гипатия (ок. 370-415 гг. н.э.).

В V в. неоплатоник Прокл Диадох (412-485), возглавивший Академию в Афинах, написал сочинение об астрономических гипотезах, представлявшее собой введение в астрономию Гиппарха и Птолемея .

Закрытие в 529 г. Афинской академии и переселение греческих ученых в страны Востока послужили быстрому распространению здесь античной науки. Учение Птолемея было освоено и существенно сказалось на астрономических теориях, формировавшихся в Сирии, Иране и Индии.

В Персии при дворе Шапура I (241-171) «Альмагест» стал известен, по-видимому, уже около 250 г. н.э. и тогда же был переведен на пехлеви . Существовал также персидский вариант «Подручных таблиц» Птолемея. Оба эти произведения оказали большое влияние на содержание основного персидского астрономического произведения доисламского периода, так называемый «Шах-и-зидж» .

На сирийский язык «Альмагест» был переведен, по-видимому, в начале VI в. н.э. Сергием из Решайна (ум. в 536 г.), известным физиком и философом, учеником Филопона. В VII в. в употреблении находилась также сирийская версия «Подручных таблиц» Птолемея .

С начала IX в. «Альмагест» получил также распространение в странах ислама - в арабских переводах и комментариях. Он значится среди первых произведений греческих ученых, переведенных на арабский язык . Переводчики использовали не только греческий оригинал, но также сирийскую и пехлевийскую версии.

Наиболее популярным среди астрономов стран ислама стало название «Великая книга», звучавшее по-арабски как «Китаб ал-маджисти». Иногда, впрочем, это сочинение называлось «Книгой математических наук» («Китаб ат-та"алим»), что точнее соответствовало его первоначальному греческому названию «Математическое сочинение».

Существовало несколько арабских переводов и множество обработок «Альмагеста», выполненных в разное время. Их примерный перечень, в 1892 г. насчитывавший 23 названия , постепенно уточняется. В настоящее время основные вопросы, связанные с историей арабских переводов «Альмагеста», в общих чертах выяснены. Согласно П. Куницшу, «Альмагест» в странах ислама в IX-XII вв. был известен по крайней мере в пяти различных версиях:

1) сирийский перевод, один из наиболее ранних (не сохранился);

2) перевод для ал-Ма"муна начала IX в., по-видимому, с сирийского; его автором был ал-Хасан ибн Курайш (не сохранился);

3) еще один перевод для ал-Ма"муна, сделанный в 827/828 г. ал-Хаджаджем ибн Юсуфом ибн Матаром и Сарджуном ибн Хилия ар-Руми, по-видимому, также с сирийского;

4) и 5) перевод Исхака ибн Хунайна ал-Ибади (830-910), знаменитого переводчика греческой научной литературы, сделанный в 879-890 гг. непосредственно с греческого; дошел до нас в обработке крупнейшего математика и астронома Сабита ибн Корры ал-Харрани (836-901), но в XII в. был еще известен как самостоятельное произведение. Согласно П. Куницшу, более поздние арабские переводы точнее передавали содержание греческого текста .

В настоящее время основательно изучены многие арабские сочинения, которые по существу представляют собой комментарии к «Альмагесту» или его обработки, выполненные астрономами стран ислама с учетом результатов их собственных наблюдений и теоретических изысканий [Матвиевская, Розенфельд, 1983]. Среди авторов - выдающиеся ученые философы и астрономы средневекового Востока. Астрономы стран ислама внесли изменения большей или меньшей степени важности практически во все разделы астрономической системы Птолемея. Прежде всего они уточнили ее основные параметры: угол наклона эклиптики к экватору, эксцентриситет и долготу апогея орбиты Солнца, средние скорости движения Солнца, Луны и планет. Таблицы хорд они заменили синусами и ввели также целый набор новых тригонометрических функций. Они разработали более точные методы для определения важнейших астрономических величин, например параллакса, уравнения времени и т.д. Были усовершенствованы старые и разработаны новые астрономические инструменты, на которых регулярно проводились наблюдения, значительно превосходящие по точности наблюдения Птолемея и его предшественников.

Значительную часть арабоязычной астрономической литературы составляли зиджи. Это были сборники таблиц - календарных, математических, астрономических и астрологических, которые астрономы и астрологи использовали в своей повседневной работе. В состав зиджей входили таблицы, которые позволяли хронологически фиксировать наблюдения, находить географические координаты места, определять моменты восхода и захода светил, вычислять положения светил на небесной сфере для любого момента времени, предвычислять лунные и солнечные затмения, определять параметры, имеющие астрологическое значение. В зиджах приводились правила пользования таблицами; иногда помещались также более или менее развернутые теоретические доказательства этих правил .

Зиджи VIII-XII вв. создавались под влиянием, с одной стороны, индийских астрономических произведений, а с другой - «Альмагеста» и «Подручных таблиц» Птолемея. Немаловажную роль при этом играла также астрономическая традиция домусульманского Ирана. Птолемеевскую астрономию в указанный период представляли «Проверенный зидж» Йахьи ибн Аби Мансура (IX в. н.э.), два зиджа Хабаша ал-Хасиба (IX в. н.э.), «Сабейский зидж» Мухаммада ал-Баттани (ок. 850-929), «Всеобъемлющий зидж» Кушьяра ибн Лаббана (ок. 970-1030), «Канон Мас"уда» Абу Райхана ал-Бируни (973-1048), «Санджарский зидж» ал-Хазини (первой половины XII в.) и другие произведения. Особо нужно отметить «Книгу об элементах науки о звездах» Ахмада ал-Фаргани (IX в.), содержащую изложение астрономической системы Птолемея.

В XI в. «Альмагест» был переведен ал-Бируни с арабского языка на санскрит.

В период поздней античности и в средние века греческие рукописи «Альмагеста» продолжали сохранять и переписывать в регионах, находившихся под властью Византийской империи. Самые ранние дошедшие до нас греческие рукописи «Альмагеста» датируются IX в.н.э. . Хотя астрономия в Византии не пользовалась такой же популярностью, как в странах ислама, однако любовь к античной науке не угасала. Византия поэтому стала одним из двух источников, откуда сведения об «Альмагесте» проникли в Европу.

Птолемеевская астрономия первоначально стала известна в Европе благодаря переводам зиджей ал-Фаргани и ал-Баттани на латинский язык. Отдельные цитаты из «Альмагеста» в произведениях латинских авторов встречаются уже в первой половине XII в. Однако в полном объеме это произведение стало доступным ученым средневековой Европы лишь во второй половине XII в.

В 1175 г. выдающийся переводчик Герардо Кремонский, работавший в Толедо в Испании, завершил латинский перевод «Альмагеста», использовав при этом арабские версии Хаджаджа, Исхака ибн Хунайна и Сабита ибн Корры . Этот перевод приобрел большую популярность. Он известен в многочисленных рукописях и уже в 1515 г. был издан типографским способом в Венеции . Параллельно или чуть позднее (ок. 1175-1250) появилось сокращенное изложение «Альмагеста» («Almagestum parvum»), пользовавшееся также большой популярностью.

Два (или даже три) других средневековых латинских перевода «Альмагеста», выполненных непосредственно с греческого текста, остались менее известными . Первый из них (имя переводчика неизвестно), озаглавленный «Almagesti geometria» и сохранившийся в нескольких рукописях, основан на греческой рукописи X в., которая была привезена в 1158 г. из Константинополя на Сицилию. Второй перевод, также анонимный и еще менее популярный в средние века, известен в единственной рукописи.

Новый латинский перевод «Альмагеста» с греческого оригинала был осуществлен только в XV в., когда с начала эпохи Возрождения в Европе проявился обостренный интерес к античному философскому и естественнонаучному наследию. По инициативе одного из пропагандистов этого наследия папы Николая V его секретарь Георгий Трапезундский (1395-1484) перевел «Альмагест» в 1451 г. Перевод, весьма несовершенный и изобиловавший ошибками, был тем не менее в 1528 г. издан печатным способом в Венеции и переиздавался в Базеле в 1541 и 1551 гг.

Недостатки перевода Георгия Трапезундского, известного по рукописи, вызвали резкую критику астрономов, нуждавшихся в полноценном тексте капитального труда Птолемея. Подготовка нового издания «Альмагеста» связана с именами двух крупнейших немецких математиков и астрономов XV в. - Георга Пурбаха (1423-1461) и его ученика Иоганна Мюллера, известного под именем Региомонтан (1436-1476). Пурбах намеревался издать латинский текст «Альмагеста», исправленный по греческому оригиналу, но не успел закончить работу. Не смог довести ее до конца и Региомонтан, хотя потратил много усилий на изучение греческих рукописей. Зато он издал сочинение Пурбаха «Новая теория планет» (1473), в котором разъяснялись основные моменты планетной теории Птолемея, и сам составил краткое изложение «Альмагеста», опубликованное в 1496 г. . Эти издания, вышедшие до появления печатного издания перевода Георгия Трапезундского, сыграли важнейшую роль в популяризации учения Птолемея. По ним с этим учением познакомился и Николай Коперник [Веселовский, Белый, С.83-84].

Греческий текст «Альмагеста» впервые был издан печатным образом в Базеле в 1538 г. .

Отметим также виттенбергское издание книги I «Альмагеста» в изложении Э. Рейнгольда (1549), которое послужило основой для ее перевода на русский язык в 80-х годах XVII в. неизвестным переводчиком. Рукопись этого перевода недавно обнаружена В.А. Бронштэном в библиотеке Московского университета [Бронштэн, 1996; 1997].

Новое издание греческого текста вместе с французским переводом осуществил в 1813-1816 гг. Н. Альма . В 1898-1903 гг. вышло в свет издание греческого текста И. Гейберга, удовлетворяющее современным научным требованиям . Оно послужило основой для всех последующих переводов «Альмагеста» на европейские языки: немецкого, который опубликовал в 1912-1913 гг. К. Манициус [НА I, II; 2-е изд., 1963], и двух английских. Первое из них принадлежит Р. Тальяферро и отличается невысоким качеством, второе - Дж.Тумеру [РА]. Комментированное издание «Альмагеста» на английском языке Дж.Тумера считается в настоящее время наиболее авторитетным среди историков астрономии. При его создании, помимо греческого текста, использовался также целый ряд арабских рукописей в версиях Хаджаджа и Исхака-Сабита [РА, р.3-4].

На издании И. Гейберга основывается и перевод И.Н. Веселовского, публикуемый в настоящем издании. И.Н. Веселовский во введении к своим комментариям к тексту книги Н. Коперника «О вращениях небесных сфер» писал: «Для составления комментариев к «De Revolutionibus» пришлось перевести с греческого текст «Megale Syntaxis» Птолемея; в моем распоряжении находилось издание аббата Альма (Halma) с примечаниями Деламбра (Paris, 1813-1816)» [Коперник, 1964, с.469]. Отсюда как будто следует, что перевод И.Н. Веселовского основывался на устаревшем издании Н. Альма. Однако в архиве Института истории естествознания и техники РАН, где хранится рукопись перевода, обнаружен также экземпляр издания греческого текста И. Гейберга, принадлежавший И.Н. Веселовскому. Непосредственное сличение текста перевода с изданиями Н. Альма и И. Гейберга показывает, что свой предварительный перевод И.Н. Веселовский переработал в дальнейшем в соответствии с текстом И. Гейберга. На это указывают, например, принятая нумерация глав в книгах, обозначения на рисунках, форма, в которой даны таблицы, и множество других деталей. В своем переводе, кроме того, И.Н. Веселовский учел большую часть исправлений, которые внес в греческий текст К. Манициус.

Особо следует также отметить вышедшее в 1915 г. критическое английское издание звездного каталога Птолемея, предпринятое Х. Петерсом и Э. Ноублом [Р. - К.].

С «Альмагестом» связано большое количество научной литературы, как астрономической, так и историко-астрономической по своему характеру. В ней отразились прежде всего стремление осмыслить и разъяснить теорию Птолемея, а также попытки усовершенствовать ее, которые неоднократно предпринимались в древности и в средние века и завершились созданием учения Коперника.

С течением времени не уменьшается - а пожалуй, даже увеличивается - проявившийся с древности интерес к истории возникновения «Альмагеста», к личности самого Птолемея. Дать сколько-нибудь удовлетворительный обзор литературы, посвященной «Альмагесту», в краткой статье невозможно. Это большая самостоятельная работа, выходящая за рамки настоящего исследования. Здесь же приходится ограничиться указанием небольшого числа работ, преимущественно современных, которые помогут читателю ориентироваться в литературе о Птолемее и его труде.

Прежде всего следует упомянуть о наиболее многочисленной группе исследований (статей и книг), посвященных анализу содержания «Альмагеста» и определению его роли в развитии астрономической науки. Эти проблемы рассматриваются в сочинениях по истории астрономии, начиная с самых старых, например, в вышедшей в 1817 г. двухтомной «Истории астрономии в древности» Ж. Деламбра , «Исследованиях по истории древней астрономии» П. Таннери , «Истории планетных систем от Фалеса до Кеплера» Дж.Дрейера , в капитальном труде П. Дюэма «Системы мира» , в виртуозно написанной книге О. Нейгебауэра «Точные науки в древности» [Нейгебауэр, 1968]. Содержание «Альмагеста» исследуется также в работах по истории математики и механики. Среди трудов русских ученых особо нужно отметить работы И.Н. Идельсона, посвященные планетной теории Птолемея [Идельсон, 1975], И.Н. Веселовского и Ю.А. Белого [Веселовский, 1974; Веселовский, Белый, 1974], В.А. Бронштэна [Бронштэн, 1988; 1996] и М.Ю. Шевченко [Шевченко, 1988; 1997].

Результаты многочисленных исследований, выполненных к началу 70-х годов, касающихся «Альмагеста» и истории античной астрономии вообще, суммированы в двух фундаментальных трудах: «Истории античной математической астрономии» О. Нейгебауэра [НАМА] и «Обзоре "Альмагеста"» О. Педерсена . Тот, кто пожелает серьезно заняться «Альмагестом», не сможет обойтись без этих двух выдающихся произведений. Большое число ценных комментариев, касающихся разных сторон содержания «Альмагеста» - истории текста, вычислительных процедур, греческой и арабской рукописной традиции, происхождения параметров, таблиц и т.д., можно найти в немецком [НА I, II] и английском [РА] изданиях перевода «Альмагеста».

Исследования «Альмагеста» продолжаются и в настоящее время с не меньшей интенсивностью, чем в предшествующий период, по нескольким основным направлениям. Наибольшее внимание уделяется вопросам происхождения параметров астрономической системы Птолемея, принятых им кинематических моделей и вычислительных процедур, истории звездного каталога . Много внимания уделяется также изучению роли предшественников Птолемея в создании геоцентрической системы, а также судьбе учения Птолемея на средневековом мусульманском Востоке, в Византии и Европе.

В этой связи см. также . Подробный анализ на русском языке биографических данных о жизни Птолемея представлен в [Бронштэн, 1988, С.11-16].

См. кн.XI, гл.5, С.352 и кн.IX, гл.7, с.303 соответственно.

В ряде рукописей указывается 15-й год правления Антонина, что соответствует 152/153 г. н.э. .

См. .

Сообщают, например, что Птолемей родился в Гермиевой Птолемаиде, расположенной в Верхнем Египте, и что этим объясняется его имя «Птолемей» (Феодор Милетинский, XIV в. н.э.); согласно другой версии, он был родом из Пелузия, пограничного города к востоку от дельты Нила, но это утверждение, скорее всего, есть результат ошибочного прочтения имени «Клавдий» в арабских источниках [НАМА, р.834]. В поздней античности и в средние века Птолемею приписывали также царское происхождение [НАМА, р.834, п.8; Toomer, 1985].

В литературе высказывается также противоположная точка зрения, а именно, что в предшествующее Птолемею время уже существовала разработанная гелиоцентрическая система, основанная на эпициклах, и что система Птолемея является только переработкой этой более ранней системы [Идельсон, 1975, с. 175; Rawlins, 1987]. Однако, на наш взгляд, такого рода предположения не имеют под собой достаточного основания.

По данному вопросу см. [Нейгебауэр, 1968, с.181; Шевченко, 1988; Vogt, 1925], а также [Ньютон, 1985, гл.IХ].

Более подробный обзор методов доптолемеевской астрономии см. в .

Или иначе: «Математическое собрание (построение) в 13 книгах».

Существование «Малой астрономии» как особого направления в античной астрономии признается всеми историками астрономии за исключением О. Нейгенбауэра. См. по данному вопросу [НАМА, р.768-769].

См. по данному вопросу [Идельсон, 1975, с.141-149].

Греческий текст см. {Heiberg, 1907, S.149-155]; перевод на французский см. ; описания и исследования см. [НАМА, р.901,913-917; Hamilton etc., 1987; Waerden, 1959, Col. 1818-1823; 1988(2), S.298-299].

Единственное более или менее полное издание «Подручных таблиц» принадлежит Н. Альма ; греческий текст «Введения» Птолемея см. ; исследования и описания см. .

Греческий текст, перевод и комментарии см. .

Греческий текст см. ; параллельный немецкий перевод, включающий и те части, которые сохранились на арабском, см. [там же, S.71-145]; греческий текст и параллельный перевод на французский см. ; арабский текст с переводом на английский части, недостающей в немецком переводе, см. ; исследования и комментарии см. [НАМА, р.900-926; Hartner, 1964; Murschel, 1995; SA, р.391-397; Waerden, 1988(2), р.297-298]; описание и анализ механической модели мира Птолемея на русском языке см. [Рожанская, Куртик, с. 132-134].

Греческий текст сохранившейся части см. ; греческий текст и перевод на французский см. ; исследования и комментарии см. .

Фрагменты греческого текста и латинский перевод см. ; исследования см. .

Арабский текст до сих пор не опубликован, хотя известно несколько рукописей этого произведения, более ранних, чем эпоха ал-Маджрити.; латинский перевод см. ; перевод на немецкий см. ; исследования и комментарии см. [НАМА, р.857-879; Waerden, 1988(2), S.301-302; Матвиевская, 1990, с.26-27; Нейгебауэр, 1968, с.208-209].

Греческий текст см. ; греческий текст и параллельный перевод на английский см. ; полный перевод на русский язык с английского см. [Птолемей, 1992]; перевод на русский язык с древнегреческого первых двух книг см. [Птолемей, 1994, 1996); очерк истории античной астрологии см. [Куртик, 1994]; исследования и комментарии см. .

Описание и анализ методов картографического проецирования Птолемея см. [Нейгебауэр, 1968, с.208-212; НАМА, р.880-885; Toomer, 1975, р.198-200].

Греческий текст см. ; собрание древних карт см. ; перевод на английский см. ; перевод отдельных глав на русский язык см. [Боднарский, 1953; Латышев, 1948]; более подробную библиографию, касающуюся «Географии» Птолемея, см. [НАМА; Toomer, 1975, р.205], см. также [Бронштэн, 1988, с. 136-153]; о географической традиции в странах ислама, восходящей к Птолемею, см. [Крачковский, 1957].

Критическое издание текста см. ; описания и анализ см. [НАМА, р.892-896; Бронштэн, 1988, с. 153-161]. Более полную библиографию см. .

Греческий текст см. ; немецкий перевод с комментариями см. ; астрономические аспекты музыкальной теории Птолемея см. [НАМА, р.931-934]. Краткий очерк музыкальной теории греков см. [Жмудь, 1994, с.213-238].

Греческий текст см. ; более подробное описание см. . Подробный анализ философских воззрений Птолемея см. .

Греческий текст см. ; однако, по мнению О. Нейгебауэра и других исследователей, не существует серьезных оснований для приписывания этого произведения Птолемею [НАМА, р.897; Haskins, 1924, р.68 и сл.].

Греческий текст и перевод на немецкий см. ; перевод на французский см. .

Версия Хаджаджа ибн Матара известна в двух арабских рукописях, из которых первая (Leiden, cod. or. 680, полная), датируется XI в. н.э., вторая (London, British Library, Add.7474), сохранившаяся частично, восходит к XIII в. . Версия Исхака-Сабита дошла до нас в большем числе экземпляров различной полноты и сохранности, из которых отметим следующие: 1) Tunis, Bibl. Nat. 07116 (XI в., полная); 2) Teheran, Sipahsalar 594 (XI в., отсутствуют начало кн.1, таблицы и каталог звезд); 3) London, British Library, Add.7475 (начало XIII в., кн.VII-XIII); 4) Paris, Bibl. Nat.2482 (начало XIII в., кн.I-VI). Полный список известных в настоящее время арабских рукописей «Альмагеста» см. . Сравнительный анализ содержания различных версий переводов «Альмагеста» на арабский язык см. .

Обзор содержания наиболее известных зиджей астрономов стран ислама см. .

Греческий текст в издании И. Гейберга основывается на семи греческих рукописях, из которых наиболее важны следующие четыре: A) Paris, Bibl. Nat., gr.2389 (полная, IX в.); В) Vaticanus, gr.1594 (полная, IX в.); С) Venedig, Marc, gr.313 (полная, X в.); D) Vaticanus gr.180 (полная, X в.). Буквенные обозначения рукописей введены И. Гейбергом .

Большую известность в этой связи приобрели работы Р. Ньютона [Ньютон, 1985 и др.], который обвиняет Птолемея в подделке данных астрономических наблюдений и в сокрытии существовавшей до него астрономической (гелиоцентрической?) системы. Большинство историков астрономии отвергают глобальные выводы Р. Ньютона, признавая при этом, что некоторые его результаты, касающиеся наблюдений, нельзя не признать справедливыми.

Клавдий Птолемей - выдающийся астроном или фальсификатор науки?

С именем Клавдия Птолемея, александрийского астронома 4 века нашей эры, связывают обычно его геоцентрическую систему мира, просуществовавшую громадный с исторической точки зрения срок—полтора тысячелетия.

Общепринятая и официально признанная (как наукой, так и христианской церковью), теория Птолемея только в XVI—XVII веках уступила сваи позиции гелиоцентрической системе мира Коперника. Многие знают, что и геоцентрическая система, и ряд других астрономических работ Птолемея вошли в одно большое сочинение, получившее известность под названием «Альмагест». Однако это название было дано не Птолемеем, оно — позднейшего, притом арабского, происхождения. Сам же Птолемей писал по-гречески и назвал свое сочинение «Мэгале синтаксис», или «Большое сочинение». Впрочем, слово «синтаксис» имеет несколько значений. Его можно перевести еще и как «трактат», и как «построение». Птолемей в ссылках на свой труд также часто называл его что означает «математическое сочинение». Арабские переводчики труда Птолемея — из уважения ли к автору, или просто по небрежности—превратили «большое» в «величайшее», так что у арабов книга Птолемея стала именоваться сокращенно «Al Magisti» - откуда и произошло название «Альмагест». История не оставила нам никаких сведений о жизни Птолемея. Из его сочинения известно: жил и работал он в Александрии, свои астрономические наблюдения начал а 127 году нашей эры и вел их до 141 года, а свой труд закончил к 146—147 годам. Отсюда можно сделать предположение, что Птолемей родился между 87 и 100 годами н. э. и умер между 160 и 175 годами. В таких пределах и указывают годы жизни Птолемея большинство авторов. Уточнить эти даты пока не представляется возможным. Однако нам кажется, что год рождения Птолемея ближе все-таки к 100 году, чем к 87. поскольку вряд ли он приступил к своим наблюдениям только в возрасте сорока лет — скорее, он начал их в 27—30 лет. С другой стороны, в 165 году по Египту прокатилась страшная эпидемия чумы, и с большом степенью вероятности тот год мог быть последним годом жизни Клавдия Птолемея.

ЧТО ЖЕ СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ«АЛЬМАГЕСТ»?

Это весьма обширное сочинение—его английский перевод занимает более 600 страниц большого формата. «Альмагест» был разделен самим Птолемеем" на 13 книг. Впоследствии переписчики, переводчики или комментаторы разделили каждую книгу еще и на главы (от 5 до 19 глав в каждой книге). В том, что деление на главы не принадлежит самому Птолемею, убеждает отсутствие в теисте каких-либо ссылок на номера или названия глав. Книга 1 — вводная. В ней утверждается, что небесный свод движется как единая сфера. Земля шарообразна и неподвижна, находится в центре небесной сферы и имеет по сравнению с ней ничтожно малые (точечные) размеры. В книге приводятся основы птолемеевой сферической тригонометрии, дается ряд полезных таблиц, а также описание» некоторых простых угломерных приборов.

В книге II приводится решение некоторых общих задач сферической астрономии. Движение Солнца по эклиптике и солнечная аномалия (происходящая, как мы теперь знаем, от неравномерности движения Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите) рассматриваются в книге III, а в книге IV — видимое движение Луны и его аномалии. В книге V Птолемей строит свою теорию движения Луны, основанную на комбинации нескольких круговых движений, для чего использует понятия об эксцентре и эпицикле, введенные ранее (в III книге). Книга VI посвящена теории солнечных.и лумных затмений, базирующейся на расчетах моментов сизигий (новолуний и полнолуний), а также особенностях движения Луны, связанных с тем, что ее орбита наклонена к плоскости эклиптики на небольшой угол (5°). Здесь же приведены таблицы затмений. В VII и VIII книгах приводятся описания созвездий, видимых с территории Греции и Александрии, и, кроме того, каталог звезд, составленный Птолемеем на основе собственных наблюдений и наблюдений Гилпарха {II век до н.э.). В этом каталоге даны положения 1025 звезд.

Сама же знаменитая «система мира Птолемея», которая описывается (далеко не всегда правильно) во всех учебниках астрономии и во многих популярных книгах, содержится в IX—XI книгах «Альмагеста». В книге XII Птолемей рассматривает попятные движения планет на небесной сфере и находит, что охватываемые ими дуги находятся в согласии с его теорией. Здесь же приводится таблица точек стояний планет (где планета меняет прямое движение вдоль эклиптики на попятное "или наоборот). В XIII книге рассказывается о движении планет по широте. Это краткое перечисление, разумеется, не охватывает всех вопросов, изложенных в труде Птолемея.

СУДЬБА «АЛЬМАГЕСТА»

Наблюдения самого Птолемея, о которых говорится в его труде, выполнялись с 127 до 141 года н. э. «Альмагест» был закончен автором в 146 или 147 году и издан около 150 года. Слово «издан» надо понимать не так, как мы его понимаем теперь. Закончив свой труд, Птолемей передал его переписчикам, они от руки должны были сделать с него несколько копий. Такие копии рассылались в крупнейшие библиотеки, отдельным ученым и влиятельным особам. В дальнейшем с этих первых копий снимались.новые. Переписчики не всегда точно следовали оригиналу: допускали описки, а иногда брали на себя смелость делать сознательные поправки и даже дополнения. Известно, что «Альмагестом» наряду с трудами Гиппарха пользовались многие современники Птолемея, например, римский естествоиспытатель и врач Гален (129—201), византийский астролог Веттий Валент (II в. н, э.). В III веке древнегреческий математик и механик Папп Александрийский написал комментарии к «Альмагесту».

К сожалению, эти комментарии до нас не дошли, но из других трудов Паппа известно, что к началу IV века н. э. книга Птолемея считалась стандартным учебником астрономии, каковым она и оставалась в течение еще 1300 лет. Спустя полвека после Паппа комментарии к «Альмагесту» написал известный математик того времени Теон Александрийский. Позднее в составлении комментариев к III книге «Альмагеста» принимала участие и дочь Теона, знаменитая женщина-математик Гипатия, трагически погибшая при нападении в 415 году на Александрийскую библиотеку толпы фанатиков-христиан. В огне погибла часть библиотеки с многими сочинениями древних ученых, в том числе труды Гиппарха и Птолемея. В 640 году по приказу халифа Омара библиотека была окончательно уничтожена фанатиками.

Но, к счастью, «Альмагест» хранился не только а Александрийской библиотеке. Его копии попали, как мы знаем, в Рим, а также в Персию, где в годы правления царя Шапуире 1 (241—272) «Альмагест» перевели на язык пехлеви. Во второй половине VII века «Альмагест» был переведен на сирийский язык (перевод не сохранился), затем на арабский. Вообще известны два арабских перевода «Альмагеста». Первый был сделан в 827—828 годах арабским математиком Хаджжаджем ибн-Юсуфом ибн-Маттаром (786—833). Он сохранился благодаря копии XI века и находится сейчас в библиотеке Лейденского университета. Второй перевод был выполнен полвека спустя, в 879—890 годах, Исхаком ибн-Хунайном, ан-Нэсрани (умер в 910—911 гг.) и затем обработан выдающимся сирийским математиком Сабитом ибн-Коррой (836—901). Копии этого перевода имеются в национальных библиотеках Туниса, Франции и Испании. В Париже и Ватикане есть также три греческих копии IX— Х веков.

Первый дошедший до нас перевод «Альмагеста!» на латинский язык (научный язык средневековья) сделал в 1175 году Гсрард из Кремоны. В 1515 году перевод напечатали в Венеции. (Незадолго до этого в Сицилии был.выполнен другой перевод, но он утерян.) Греческий текст «Альмагеста» попал в Европу лишь в XV веке. Австрийский астроном и математик Георг Пурбах (1423— 1461), а затем его ученик Иоганн Региомонтан (1436— 1476) Подготовили и краткое изложение «Альмагеста» (издан 1473 году). Полный греческий текст «Альмагеста» опубликовал в 1538 году Гервагиус (г. Базель). В 1898 и 1903 годах в Лейпциге появился заново пере смотренный греческий текст «Альмагеста» (под редакцией И. Л. Гейберга), Он послужил основой для дальнейших переводов на другие языки.

Первый перевод на французский язык сделал Н. Альма (1813 и 1816 гг., Париж). Гораздо лучше перевод К. Манициуса на немецкий язык, изданный в Лейпциге в 1912— 1913 годах и переизданный полвека спустя под редакцией известного специалиста по истории науки древнего мира О. Нейгебауэра. Наконец, только в 1984 году вышел весьма квалифицированный перевод «Альмагеста» на английский язык. Он выполнен историком науки Дж. Тумером. Существует перевод «Альмагеста» и на русский язык. Он сделан известным историком науки профессором И. Н. Веселовским (1892—1975), но пока находится только, в рукописи.

«ПРЕСТУПЛЕНИЕ КЛАВДИЯ ПТОЛЕМЕЯ»

Так назвал свою монографию, увидевшую свет в 1977 году, ее автор — американский исследователь Роберт Ньютон. В чем же состоит «преступление» Птолемея? По мнению автора, Птолемей подделывал свои наблюдения, умышленно вносил в них поправки. Так же Птолемей поступал с наблюдениями своих предшественников (Гиппарха, Тимохариса, и других астрономов). Р. Ньютон: тщательно анализирует наблюдательные данные тех лет и находит в некоторых из них отличия от моментов или положений, рассчитанных по современной теории.

Для доказательства искажения Птолемеем той или иной величины в наблюдениях Р. Ньютон применяет много раз один и тот же прием. Он учитывает средние погрешности наблюдений той эпохи и вычисляет вероятность того, что установленные им отклонения объясняются случайными погрешностями наблюдений. Поскольку обычно отклонения в несколько раз превосходят среднюю погрешность, вероятность случайного происхождения этих отклонений оказывается весьма малой. Значит, говорит Р. Ньютон, наблюдение подделано. Автор пользуется еще и таким рассуждением: допустим, говорит он, что Птолемей ни в чем не виноват, а подделывал наблюдения некий его ассистент, скрывая это от Птолемея. Но зачем это было нужно ассистенту? Логический анализ приводит Р. Ньютона к неизбежному выводу: таким мифическим ассистентам мог быть только сам Птолемей. Что можно сказать по данному поводу? Количественный анализ Р. Ньютона опровергнуть трудно.

Тогда поставим вопрос иначе: если Птолемей сам вносил поправки в свои и чужие наблюдения, то зачем это ему было нужно? Мы знаем, что в геоцентрической системе мира Птолемея движения Луны, Солнца и пяти планет вокруг Земли описываются сложной комбинацией равномерных круговых движений. В действительности же планеты и Луна движутся неравномерно и по эллипсам, да еще воздействуют друг на друга, вызывая дополнительные отклонения. Но и после открытия закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном создание теории движения Луны представляло одну из труднейших задач даже для таких ученых, как Эйлер, Клеро, Даламбер и других. И основная причина этих трудностей — учет возмущений, создаваемых Солнцем. А ведь Птолемей и понятия не имел о законе тяготения, о движении Луны по эллипсу, о действии возмущений. Изучая видимое движение Луны, он выделил основные «неравенства», то есть отклонения от равномерного кругового движения, и попытался описать их введением эксцентрически расположенного круга—эксцентра и малого круга—эпицикла, по которому и движется Луна.

Теория Птолемея в принципе не могла точно описать видимые движения Луны, планет и Солнца. Птолемей понимал это и тем не менее не мог отказаться от равномерных круговых движений и искать истинную форму планетных орбит и законы движений небесных тел по этим орбитам. Птолемей пошел по другому пути. Он решил «исправить» те наблюдения, которые недостаточно хорошо согласовывались с его теорией. Конечно, поступок Птолемея противоречит всем нашим представлениям о научной этике. Подгонка результатов наблюдений или экспериментов «под теорию» — грубейшее нарушение моральных принципов научного исследования. Но можно ли утверждать, как делает Р. Ньютон, что эти в сущности мелкие поправки, внесенные Птолемеем в наблюдения, нацело перечеркивают значение его труда, и было бы лучше для науки, если бы «Альмагест» до нас не дошел? Нет, с таким утверждением согласиться нельзя. И для этого есть серьезные основания.

ЗНАЧЕНИЕ «АЛЬМАГЕСТА» В АСТРОНОМИИ

Мы уже говорили, что в определенном смысле «Альмагесту» сильно повезло. В отличие от многих других сочинений классиков древней науки, сочинений, оказавшихся для нас утраченными навсегда, «Альмагест» сохранился, да еще в нескольких копиях. Это последнее обстоятельство очень важно потому, что не все копии содержат полный текст «Альмагеста». Так, одна из парижских копий содержит только книги с I по VII, а копия, хранящаяся в Эскориале,—книги с V по VIII. Наличие же нескольких разных копий одного и того же текста позволяет уточнить смысл неясного выражения или выявить ошибку переписчика. Ведь только благодаря «Альмагесту» дошли до нас все сведения о работах Гиппарха и более ранних астрономов Вавилона и Греции, и среди них — звездный каталог Гиппарха, Кропотливые исследования этого каталога были выполнены а 1982—1984 годах австралийским астрономом Д. Роулинсом и астрономами Ю. Н. Ефремовым и Е. Д. Павловской. Ученые нашей страны применили остроумный метод: они изучили положения звезд с большим собственным движением (о котором ни Гиппарх, ни Птолемей не имели ни малейшего представления) и по их координатам вычислили эпоху составления каталога: 150 год до н. э. (с возможной погрешностью ±40 лет). Это совпадает с периодом деятельности Гиппарха. Роулинс, в свою очередь, доказал, что наблюдения положений звезд выполнены на широте Родоса (где работал Гиппарх), а не в более южной Александрии. Птолемей лишь сделал поправку на прецессию в координатах звезд каталога Гиппарха. Существуют, однако, и другие доводы, сформулированные еще в 1917 году английским астрономом И. Л. Дрейером, согласно им, по крайней мере, часть звезд каталога наблюдал сам Птолемей. Нет ничего удивительного в том, что Птолемей измерял координаты тех же самых звезд, что и Гиппарх. Возможно, он это делал именно для того, чтобы определить постоянную прецессии, которую он получил, правда, с большой ошибкой (36" вместо правильного значения 50" в год).

Каталог Гиппарха — Птолемея не раз использовался другими астрономами. Так, арабский астроном аль-Баттани (858—929) составил на его основе каталог 533 звезд на эпоху 880 года, приняв постоянную прецессии равной 54,5" в год вместо значения 36", выведенного Птолемеем. Затем иранский астроном Абд ар-Рахман ас-Суфи (903—986) опубликовал координаты 1017 звезд каталога Птолемея с учетом поправки на прецессию и определил их блеск. Новый критический пересмотр этого каталоге осуществил хорезмийский ученый Абу Рай-хан ал-Бируни (973—1048). Все эти ученые отмечали наличие ошибок и неточностей в каталоге. А арабский астроном Ибн ас-Салах (умер в 1154) озаглавил свой труд так: «Трактат о причине ошибок и описок в таблицах книг VII и VIII «Альмагеста», а также возможные исправления к ним».

Итак, наличие ошибок и описок в каталоге Птолемея было известно уже астрономам Востока в IX—XII веках. Но, тем не менее, он оставался основным звездным каталогом до XV века, когда Улугбек составил новый каталог 1018 звезд по своим оригинальным наблюдениям на эпоху 1437 года, О птолемеевой теории движения планет мы уже говорили—она была основной в науке до издания замечательного труда Николая Копернике "Об обращениях небесных кругов» (1543 г.). Но даже Коперник, перенеся роль центра планетной системы с Земли на Солнце, сохранил многие построения Птолемея, поскольку он все еще рассматривал движения небесных светил как круговые. Сам «законодатель неба» Иоганн Кеплер, приступая к поискам истинной формы планетных орбит, тоже исходил из построений Птолемея и установленных им закономерностей. В своей «Новой астрономии», изданной в 1609 году, Кеплер, идя довольно трудным путем и используя двадцатилетние наблюдения положений Марса на небе, выполненные в 1580—1600 годах Тихо Браге, решил поставленную перед собой задачу: найти геометрическое место точек, занимаемых планетой относительно Солнца. Так была найдена истинна» форма планетных орбит — эллипс. Но нелегкий путь Кеплера к эллипсу был подготовлен трудами его предшественников — Птолемея и Коперника, не говоря уже о Тихо Браге.

Из ученых нового времени одним из первых обратил внимание на ошибки и неточности «Альмагеста» французский астроном Жан Деламбер (1749— 1822). Именно Деламбер заявил, что одного только открытия Птолемеем эвекции (второго по значению и величине «неравенства» движения Луны) достаточно, чтобы считать Птолемея великим ученым. Научные заслуги Птолемея, по общему признанию, намного перевешивают допущенные им ошибки и даже намеренное исправление наблюдений. Поэтому попытки Р. Ньютона опорочить александрийского астронома и его, труд не встретили сочувствия среди других ученых. В своей книге Р. Ньютон горько жалуется на то, что известные специалисты по истории науки О. Педерсен и О. Нейгебауэр даже не упоминают в своих монографиях о его работе. Можно привести также высказывание автора новейшего перевода «Альмагеста» на английский язык Дж. Тумера «Задача представляет интерес и заслуживает содержательного и критического обсуждения. К сожалению, недавно вышедшая книга Р. Ньютона на эту тему не содержит ничего подобного, а скорее стремится дискредитировать весь труд». С резкой критикой выводов Р. Ньютона выступил также известный американский астроном О. Гингерич.

Если все наблюдения Птолемея, как утверждает Р. Ньютон, были фальшивыми или поддельными, спрашивается, на основании каких же данных Птолемей построил свою теорию? Очевидно, он сделал это на основе реальных наблюдений (как своих предшественников, так и собственных), а потом действительно «подправлял» те из них, которые плохо согласовывались с теорией. Представим себе на миг, что было бы, если бы «Альмагест» не дошел ни до арабских и среднеазиатских ученых, ни до нас. Тогда арабским ученым пришлось бы разрабатывать теорию движения планет самим. Возможно, они сумели бы в чем-то превзойти Птолемея, но добиться полного согласования теории с наблюдениями в рамках геоцентрической или давке гелиоцентрической системы, "основанной только на круговых равномерных движениях, они тоже не смогли бы. И звездный каталог им пришлось бы составлять заново. Если бы «Альмагест» не дошел до нас, мы знали бы намного меньше о древнегреческой и вавилонской астрономии, были бы значит сильно обеднены наши представления о культуре Древней Греции и эллинистического Египта. Многие астрономические и математические знания пришлось бы приобретать заново. Теперь мы можем ответить на вопрос, поставленный в заголовке статьи. Клавдий Птолемей был выдающимся астрономом и математиком эпохи эллинизма. И те небольшие поправки, которые вносил Птолемей в данные наблюдений, ни на йоту не изменили представлений древних и средневековых ученых о строении мира, никак не повлияли на дальнейшее развитие астрономической науки.

***

Увидевший свет почти 19 веков назад, впервые вышел в переводе на русский язык только в 1998 г. В поздней античности на это сочинение ссылались как на величайшее . Свод астрономических знаний в течение многих веков, вплоть до Коперника и Тихо Браге , был настольной книгой астрономов. Нет другой книги за исключением "Библии", у которой была бы столь долгая и бурная жизнь.

Птолемей жил и работал в Египте, близ Александрии, его труд "Математическое построение в 13 книгах" (позднее известный под названием "Большое сочинение" ) был закончен в середине II в. н.э. В Средневековую Европу книга попала от арабов, через Испанию. Первый перевод с греческого сделан в Персии через сто лет после появления оригинала, а с IX в. начали появляться многочисленные арабские переводы, один из которых в 1175 г. переложен в Толедо на латынь и в 1515 г. издан в Венеции типографским способом. Греческий текст "Альмагеста" издан в 1538 г. в Базеле, а в 1813-1816 гг. появился перевод на французский. Наконец, в начале нашего века вышло научное издание греческого текста, ставшее основой для перевода на немецкий и английский языки в 1952-1984 гг. , а также для русского перевода.

Рукопись этого перевода подготовил известный математик и историк науки И.Н.Веселовский в 60-х годах. Тогда публикация не состоялась, как сообщается в комментариях к нынешнему изданию, вследствие того, что "великий корифей науки" еще в 1935 г. назвал систему мира Птолемея "обветшалой". Она, действительно, давно устарела, но бессмертна книга, в которой она изложена, и выход ее в свет на русском языке - событие в истории отечественной культуры и настоящий праздник для историков науки. Огромная заслуга в этом принадлежит научному редактору перевода Г.Е.Куртику ; в работе над книгой участвовали также М.М.Рожанская, Г.П.Матвиевская, М.Ю.Шевченко, С.В.Житомирский и В.А.Бронштэн.

Значение "Альмагеста" огромно и непреходяще. Более сотни астрономических наблюдений, от VII в. до н.э. до 141 г., Каталог созвездий, единственный сохранившийся с античных времен , до сих пор служат науке. Конечно, большая часть построений Птолемея не оригинальна и основана на работах предыдущих поколений греческих астрономов, но он их систематизировал, и благодаря ему они дошли до нас.

Особый интерес представляет система мира Птолемея, основанная на многочисленных наблюдениях за движением планет относительно звезд . Мы уже давно знаем, что эта система неверна, но как хорошо она представляла наблюдения! Правда, не все. Для успеха научной гипотезы почти всегда необходимо уметь забыть о некоторых фактах, которых она не объясняет, уметь повернуться к ним, как говорят англичане, "слепым глазом". Можно даже сказать, что теория, объясняющая слишком много, чаще всего не заслуживает доверия даже в более узкой области, чем система мироздания...

Итак, Птолемей создал свою концепцию системы мира. Неподвижная шарообразная Земля покоится в центре мироздания, размеры ее ничтожно малы в сравнении с расстоянием до сферы неподвижных звезд. Неподвижны они лишь каждая относительно прочих, а все вместе совершают за сутки оборот вокруг Земли, как и внутренние сферы, на которых находятся блуждающие светила - Луна , Меркурий , Венера , Солнце , Марс , Юпитер и Сатурн (в порядке расстояния от Земли), наделенные и другими движениями. Истинные же движения совершенных небесных тел должны быть равномерны и кругообразны, а кажутся они нам не такими (планеты совершают даже петлеобразные движения по небесной сфере) потому, что по кругам с центром в Земле (деферентам) движутся не сами планеты, а центры меньших окружностей (эпициклов). В XIII в. король Кастилии Альфонс X высказал еретическую мысль, что если бы он присутствовал при сотворении мира, то посоветовал бы Господу более простую модель...

Теория Птолемея довольно хорошо предсказывала положение планет, но проблемы оставались. Так, при движении Луны по эпициклу ее видимые размеры должны были бы периодически изменяться вдвое. Птолемей это противоречие с наблюдательными данными, по-видимому, заметил, поскольку в своей теории затмений использовал не теоретические, а наблюдаемые угловые размеры Луны . При полученных им расстояниях Меркурий, находящийся непосредственно за Луной, должен был бы обладать вполне поддающимся измерению суточным параллаксом. Однако Птолемей отмечает, что ни одна из планет параллаксом не обладает. Следуя "более древним математикам", сферу Солнца он помещает между сферами Венеры и Марса на том основании, что такая позиция "более естественно разделяет планеты, могущие находиться на любых от него расстояниях, и те, для которых это не имеет места" (с.277). И до сих пор Меркурий и Венеру называют нижними планетами, а остальные - верхними.

В 1997 г. А.К.Дамбис и Ю.Н.Ефремов подошли к этой проблеме как к обратной по отношению к классической задаче звездной астрономии. Более двух веков астрономы определяют собственные движения звезд, исходя из известных координат в разные эпохи наблюдений, здесь же неизвестной считалась эпоха на рубеже I и II вв. до н.э. Основной вклад в решение вносят полсотни самых быстрых звезд - привлечение других уже не уменьшает ошибки. Напомним, что уверенно датируемые наблюдения Гиппарха (склонения 18 звезд) относятся к 130 г. до н.э.! Ссылка на этот результат успела попасть в рецензируемую книгу (с.577).

Так что же, Птолемей вопреки собственному заявлению сам не определял координаты звезд в каталоге? Правда, он написал "мы наблюдали", а не "определили координаты". Но почему же не сказано, что координаты взяты у Гиппарха? Ведь по всему "Альмагесту" рассыпаны свидетельства величайшего пиетета, который Птолемей испытывал к своему предшественнику. Не может ли быть так, что Птолемей сам определил координаты лишь ярких звезд, а для большинства звезд взял координаты Гиппарха, который был более искусным наблюдателем? Намек на это дают собственные движения звезд, приводящие к несколько более поздним эпохам для иных ярких звезд, и слова самого Птолемея: "Таким именно образом по расстояниям от Луны мы и определяем положение каждой в отдельности яркой звезды" (с.215).

В английском переводе мысль о собственном определении координат ярких звезд выражена более отчетливо: "И так мы определили положение каждой из ярких звезд по их расстояниям от Луны" . Там же есть и еще одна фраза, указывающая на собственные определения координат ярких звезд зодиакального пояса. Речь идет об определении величины прецессии, а в таком случае необходимы именно новые наблюдения.

В заключение скажем несколько слов об особенностях русского перевода. Главная из них - сохранение исконного, буквального значения словосочетаний, которые давно уже принято заменять соответствующими терминами. Так, вместо "эклиптика" читаем "круг, проходящий через середины зодиакальных созвездий", а "небесный экватор" - это "равноденственный круг". Эта близость к оригиналу передает аромат эпохи, но все же усложняет текст. Развитие науки неразрывно связано с введением терминологии, появлением новых понятий. Обозначение типа 23;47 надо понимать как 23 ° 47" (23 градуса 47 мин) - оказывается, это принято среди историков астрономии и поясняется лишь в примечаниях (с.468). Работа И.Н. Веселовского над переводом не была завершена. Коллектив, возглавляемый Г.Е.Куртиком, прояснил многие места перевода, использовав современные издания "Альмагеста" и многочисленные труды, посвященные его толкованию. "Альмагест" - нелегкое чтение, поэтому тираж в 1000 экз. представляется оправданным. Долгожданный выход в свет русского издания - большое событие в истории отечественной культуры. Наша страна теперь среди тех пяти-шести, население которых может ознакомиться с бессмертным творением Птолемея на родном языке.

Бронштэн В.А. Клавдий Птолемей. М., 1988. С.99.
Ньютон Р. Преступление Клавдия Птолемея. М., 1985.
См.: Ефремов Ю.Н. // Вестн. РФФИ. 1998. N 3. С.37.
Toomer G. Ptolemy"s Almagest. London, 1984. P.328.