К 1510 году, опираясь на интуицию и математику, Коперник пришел к выводу о центральном месте Солнца во Вселенной. Для этого не требовалось каких-либо астрономических наблюдений. Он написал краткий обзор своей новой теории о расположении небесных тел (вероятнее всего, также в 1510 году) и отправил его как минимум одному человеку за пределами Вармии. Тот, в свою очередь, скопировал этот документ для дальнейшего обращения, и то же самое, по-видимому, сделали его новые получатели, потому что в мае 1514 года, когда живший в Кракове врач и профессор медицины Матвей Меховский каталогизировал свою библиотеку, в ней обнаружился «Манускрипт из шести листов, содержащий «Теорику» (эссе по астрономии), в которой автор утверждает, будто Земля движется, а Солнце остается на месте».

Тидеман Гизе, каноник Вармийской епархии

Коперник не знал, что Аристарх Самосский сделал почти такое же предположение еще в III веке до н. э. Копернику был известен лишь один труд Аристарха под названием «О величинах и расстояниях Солнца и Луны», в котором гелиоцентрическая система не упоминалась. На тот момент Коперник в одиночку отстаивал идею о движении Земли.

В первом параграфе своего «Малого комментария» Коперник замечал, что небеса требуют от астронома описания всех разрозненных движений небесных тел. Его самые ранние предшественники в деле изучения космологии (особенно он почитал Каллипа и Евдокса, живших в IV веке до н. э.) помещали Солнце, Луну и планеты на несколько концентрических сфер, окружающих Землю. Первые астрономы считали эти сферы твердыми невидимыми структурами, каждая из которых несет одну планету. Однако эта теория не учитывала периодического увеличения яркости планет в небе, из-за которого казалось, будто они иногда подходят ближе к Земле. Позднее ученые предпочитали говорить об эксцентрических окружностях с центрами около, но не на Земле, что помогало объяснить меняющуюся яркость планет, и определяли для плоскости каждого круга чуть отличающийся угол, чтобы планеты всплывали и опускались, двигаясь в зодиакальном поясе. Однако гипотеза одной окружности не объясняла периодического изменения направления движения планет на противоположное. Всякий, кто ночь за ночью наблюдал за планетами, видел, как они замедляются, останавливаются и движутся вспять по отношению к звездам, и так на протяжении целых недель или месяцев, а затем снова возвращаются на свой путь, все время то вспыхивая ярче, то угасая. Чтобы объяснить эти «мертвые петли», некоторые астрономы воображали небесные круги в виде четко ограниченных коридоров, в каждом из которых движется одна планета. Например, на сфере Марса полное движение планеты складывается из движений по одному или нескольким дополнительным кругам, называемым эпициклами[2], - их совокупность отвечает за изменение положения планеты на небосклоне. Самым выдающимся мастером по части такой эквилибристики был Клавдий Птолемей, живший в Александрии около 150 года н. э.

Птолемей так ловко управлялся с небесными сложностями во II веке, что оставался действующим авторитетом даже в XVI столетии. Следуя его инструкциям и используя его таблицы, астроном мог приблизительно рассчитать положение любой планеты в любой момент времени в прошлом или будущем. Как будто в память о великолепных достижениях Птолемея его книга стала широко известна по первому слову названия ее арабского перевода — «Альмагест» («Величайший») — вместо более скромного греческого названия, которое ей дал сам автор, Mathematike syntaxis, или «Математический трактат».

Коперник почитал Птолемея как «самого выдающегося астронома». В то же время он возражал против нарушения Птолемеем главной аксиомы астрономии, согласно которой все движения планет должны быть круговыми и равномерными или состоять из круговых и равномерных частей. Птолемей привел свою геоцентрическую идеологию в соответствие с накопленными данными о положениях и скоростях движения планет, выделив каждой небесной сфере так называемый эквант, фактически представляющий собой вторую ось вращения, не совпадающую с истинной. Хотя астрономы полагали невозможным равномерное вращение сферы относительно оси, они закрывали глаза на эту погрешность, потому что на бумаге небесная механика Птолемея работала, хорошо предсказывая результаты. Однако Коперник «содрогался» при одной мысли об этом.

Как объясняет Коперник в «Кратком очерке», он держался более чистого идеала и искал новое объяснение, которое привело бы к результатам Птолемея без преступного нарушения принципа совершенного кругового движения. На пути к этому новому решению, руководствуясь мотивами, которые Коперник предпочел не раскрывать, он снял Землю с ее привычного места в центре Вселенной и поместил туда Солнце. Он вполне мог бы пытаться «реконструировать» небеса, добиваясь равномерного кругового движения и без этой кардинальной перестановки небесных тел, но как только новая конфигурация пришла ему в голову, она сразу же стала доминирующей.

«Все сферы окружают Солнце, как будто оно находится в середине, а потому центр Вселенной близок к Солнцу, — писал он. — Все видимые нами движения Солнца производятся не им, а Землей и нашей сферой, вместе с которой мы вращаемся вокруг Солнца, как и всякая другая планета».

Легким движением руки он превратил Землю в планету и приказал ей вращаться. На самом деле, в его представлении, движение Земли было трояким, по трем кругам. По первому планета каждый год оборачивалась вокруг Солнца. По второму она ежедневно кружилась вокруг собственной оси, вызывая небесные фейерверки в виде восхода и заката, а также то, что Коперник называл «стремительным водоворотом» звезд ночью. По третьему же кругу медленно покачивались полюса на протяжении года, чтобы обеспечить неизменность наклона земной оси.

«Там, где видится движение в сфере неподвижных звезд, оно связано не с ними, а с Землей, — продолжает он. — Так вся Земля вместе с ближайшими стихиями (океанами и воздухом) ежедневно вращается вокруг неподвижных полюсов, тогда как сфера неподвижных звезд остается незыблемым и наиболее удаленным небом».

Небесные сферы

Каждая планета двигалась в собственной сфере или области неба. Как видно на этом рисунке из «Новой теории планет» (Theoricae novae planetarum), изданной в Нюрнберге в год рождения Коперника, сфера является трехмерной и достаточно высокой и широкой, чтобы охватить весь путь планеты. Внутри сферы главная траектория движения планеты оставляет тонкий круг с центром в точке с. deferentis. Это эксцентрическая окружность, поскольку Земля (центр Вселенной) расположена чуть ниже, в точке с. mundi. Верхняя точка, с. aequantis, показывает, где находится эквант, с которого движения планет представлялись бы равномерными.