Открытия великого древнегреческого ученого Клавдия Птолемея послужили основой для множества современных научных теорий, несмотря на то, что он жил около 2000 лет назад. Его теорема, известная как «Неравенство Птолемея», входит в школьную программу. Он первым поделил градус на минуты и секунды, открыл закон преломления лучей и создал собственную геоцентрическую систему мира. Клавдию Птолемею посвящены статьи «Детской энциклопедии», которая издавалась в СССР и которую учителя рекомендовали всем, интересующимся наукой с младшего возраста.
Клавдий Птолемей в книге 1584 г.
Птолемей родился в Египте примерно в 100 г. и прожил около 70 лет. Достоверно известно, что в 127-151 гг. он обитал в Александрии, крупнейшем портовом городе на берегу Средиземного моря. Здесь он занимался астрономическими исследованиями, итогом которых стало разграничение мифологических теорий и научных воззрений на движения планет и звезд. О личности Птолемея почти ничего не известно. Некоторые историки выдвигают теорию, что он происходил из рода египетских Птолемеев, наследников македонца Птолемея I Сотера, соратника Александра Македонского и первого царя Египта в 323-283 гг. до н.э. Клавдий Птолемей будто бы скрывал этот факт, чтобы люди уважали его как ученого, а не как потомка царского рода. Имя Клавдий указывает на то, что ученый был гражданином Римской империи со времен императора Клавдия.
Карта мира по Птолемею, изданная в 1482 г.
Птолемей – это в первую очередь астроном, математик и географ, который внес большой вклад в разработку и понимание законов механики и оптики, а также выступал как теоретик древней музыки. В объяснении механики мироздания и планетарного движения ему не было равных на протяжении 1000 лет, до появления трудов персидского астронома Аль-Бируни, жившего в X-XI веках. В основе системы мира Птолемея лежат постулаты, что Земля неподвижна и находится в центре Вселенной, а все планеты и Солнце вращаются вокруг нее по окружностям с постоянными скоростями. Клавдий Птолемей рассчитал орбиты и скорости планет таким образом, чтобы не только объяснить их видимое перемещение по небосводу, но и предсказывать их положение в различные периоды времени. Эти его открытия использовали моряки, купцы и путешественники древности и средних веков.
Геоцентрическая система мира Птолемея
Около 140 г. Птолемей издал труд под названием «Великое математическое построение по астрономии в 13 книгах». Греческое название «Великий трактат» было преобразовано в арабское «Альмагест», которое используется по настоящее время. В «Альмагесте» изложены теория движения планет, звезд и система мира, господствующие в астрономии вплоть до XVI века и появления гелиоцентрической системы Николая Коперника (1473-1543). Птолемей представлял Вселенную набором вложенных друг в друга сфер – своеобразной «планетарной матрёшкой». Сферы вращаются относительно друг друга, а планеты и светила неподвижно прикреплены к их поверхности. Он предположил, что Солнце находится от Земли на расстоянии 1210 земных радиусов, то есть в 19 раз ближе, чем на самом деле. Птолемеем описаны 1022 звезды. Свои наблюдения астроном выполнял с помощью сконструированного им прибора «астролябона», ставшего прототипом астролябии. Он же изобрел «трикветрум», превратившийся в квадрант. Определение размеров и расстояний до светил проводилось с использованием математики и механики. Такой подход к исследованиям оказал огромное влияние на развитие астрономии как науки.
Аристотель и Птолемей на гравюре 1635 г.
Второй трактат Птолемея под названием «Тетрабиблос» («Четыре книги») систематизировал астрологические знания того времени и привел их к философии Аристотеля. Ученый считал, что движение небесных тел оказывает влияние на погоду, природу и самого человека. Его теория о «несоизмеримости» движения планет и звезд послужила доказательством, что ни одно событие на Земле не может полностью повториться. Кроме того, он попытался обратить астрологию в рациональное русло, попробовав объяснить воздействие небесных тел на изменение погоды и климат в разных частях земли. Птолемей добивался, чтобы астрология считалась медицинской наукой, поскольку от многих факторов, в том числе погодных, меняется результат, например, самочувствие человека.
Клавдий Птолемей на средневековой гравюре
Еще один известный трактат Птолемея «Оптика» в 5 книгах посвящен античному учению, что в основе человеческого зрения находятся глаза, испускающие особые лучи. Первая книга, не дошедшая до наших дней, описывает общие рассуждения о природе света. Вторая описывает различные оптические эффекты, наблюдаемые человеком в природе. Третья и четвертая части трактата описывают законы отражения зеркал с разной формой поверхности, в том числе зрительное увеличение и уменьшение предметов. Пятая часть посвящена преломлению лучей света и содержит толкование явления атмосферной рефракции. В музыкальной сфере оставил след трактат Клавдия Птолемея в 3 книгах под названием «Гармоника». В нем он описывает слитные и раздельные звуки, интервалы, звукоряды и высоты мелодического ряда.
Средневековая копия одной из карт Птолемея
Вторым по значению после «Альмагеста» считается труд «Руководство по географии». В 8 книгах Птолемей собрал все известные до него географические сведения и объединил их в карты с математической системой координат для 8000 пунктов, от Скандинавии на Севере до Египта на Юге и от Атлантического океана на Западе до Китайской империи на Востоке. В период с 1477 по 1564 гг. карты Птолемея издавались в Европе 25 раз, а первое издание «Руководства по географии» на русском языке вышло в 1890 г.
Каспийский регион на карте Птолемея
Сами карты Птолемея не дошли до наших времен. Известно, что их было 27 и что они отображали географические связи и пути, связывающие различные обитаемые области Земли того времени. Для определения координат Птолемей использовал понятие долготы и широты. Карты Птолемея носили приблизительный характер в смысле масштаба, очертания суши и водных объектов, однако позволяли следовать в нужном направлении, чтобы достичь конечного пункта. Кроме того, Птолемей создал «Подручные таблицы», хронологию правления царей, которая служила для приведения астрономических наблюдений к единой календарной шкале. Эти таблицы имели большое прикладное значение для географии и служили подспорьем в путешествиях.
Птолемей и муза Астрономия на гравюре XIV века
Известно, что при написании своих трактатов Клавдий Птолемей использовал обширные источники, хранящиеся в Александрийской библиотеке. Он не выезжал из Александрии, поэтому все сведения о движении небесных тел получал по картине звездного неба, видимого из этого египетского города. Поскольку система мира Птолемея не противоречила библейскому учению о том, что Земля является центром Вселенной, церковные деятели поддерживали ее на протяжении многих веков. Долгое время таблицы дат наступления христианского праздника Пасхи основывались на данных таблиц Птолемея. Клавдий Птолемей писал на простом и понятном греческом диалекте «койне», что в дальнейшем способствовало широкому распространению его трудов. Его подход к науке носил диалектический характер и опирался на научные исследования предшественников – Эратосфена, Гиппарха, Страбона и Марина Тирского.
«Альмагест» Птолемея издания XVI века
В честь Клавдия Птолемея названо звездное скопление в созвездии Скорпиона, кратеры на Луне и Марсе, а также астероид, открытый в 1949 г. немецким астрономом Карлом Рейнмутом. В математике именем Птолемея названа абстракция «Птолемеев граф», а неравенство, или тождество Птолемея изучается в курсе геометрии.
Неравенство Птолемея
