Если кому-то нужны дополнительные доказательства того, что астрономия рассматриваемого времени вновь задышала полной грудью, то они с очевидностью следуют из появления беспрецедентного числа астрономов с достойной и неувядаемой славой. Рассмотрим четырех человек, относящихся к этому классу, чьи работы являются хорошей иллюстрацией некоторых аспектов нашей темы: ас-Суфи (903–986), Абу-л-Вафу (940 – 997 или 998), Ибн Юниса (ум. в 1009) и Ибн ал-Хайсама (965 – ок. 1040).

Ас-Суфи и Абу-л-Вафа были современниками и оба какое-то время работали в Багдаде, хотя обладали очень разными заслугами. Достижения Абу-л-Вафы носили главным образом математический характер. У нас нет возможности должным образом оценить их на страницах этой книги, но, если прибегнуть к упрощению, то можно сказать, что он ослабил зависимость астрономов от теоремы Менелая (теоремы, выполнявшей функцию математической «рабочей лошадки», раз за разом используемой в «Альмагесте» Птолемея и работах его последователей) и ввел в употребление некоторое количество собственных теорем. Однако, к сожалению, только самые разборчивые читатели обратили внимание на осуществленные им преобразования, и репутация, которую он в итоге приобрел, складывалась через вторые и третьи руки.

Достижения ас-Суфи легче поддаются детализации. В своем сочинении «Книга неподвижных звезд» он взял на себя миссию объединения звездного каталога Птолемея с арабской традицией обозначения звезд и относившейся к ним терминологией, а также предпринял шаги к обозначению точных границ между созвездиями. Изображения созвездий, сделанные в соответствии с его каталогом, вскоре стали каноническими, в том числе и в Европе, хотя набор их регулярно пополнялся. (На ил. 84 показаны примеры восточной и западной традиций изображения созвездий, взятых из исходного перечня Птолемея. Культурные различия не размыли структурного сходства фигур; главные несовпадения относятся, скорее, к стилистическим особенностям их оформления.) Таким образом, ко времени написания Иоганном Байером его «Уранометрии» (1603) в Европе уже ввели в оборот латинизированные арабские наименования звезд, изменить которые было уже никому не под силу. Байер и не пытался делать этого, и хотя с того времени внесли немало терминологических изменений, множество употребляемых сегодня названий звезд имеют косвенное отношение к трактату ас-Суфи.

Ибн Юнис обладал совсем другими талантами. Несмотря на то что он имел завидную репутацию известного поэта и, вероятно, увлекался астрологией, его астрономическая работа во многих отношениях близка к современным стандартам. В молодости он пережил захват Египта Фатимидами и служил двум халифам этой династии, выполняя для них астрономические наблюдения в 977–1003 гг. Свой зидж он посвятил второму из них – ал-Хакиму. Этот зидж отличался наличием отчетов о большом количестве наблюдений, многие из которых позаимствованы у предыдущих наблюдателей. В его распоряжении, как полагают, имелись каирские инструменты. Они обладали очень большими размерами, например кольца армиллярной сферы были столь велики, что сквозь них можно было проехать, сидя верхом на лошади, а астролябия достигала трех локтей в поперечнике, хотя оба эти свидетельства нельзя считать безукоризненно достоверными. Одно несомненно: многие параметры, используемые в его зидже и полученные на основе наблюдений (об их проведении он упоминал очень туманно), значительно превосходили по точности выведенные его предшественниками. Широко цитировалось значение, полученное им для угла наклона эклиптики (23;35°), хотя его установил задолго до него ал-Баттани. В XIX в. Саймон Ньюком использовал некоторые из его отчетов о затмениях для определения векового ускорения Луны.

Как и многие другие исламские астрономы, Ибн Юнис затратил много времени на разрешение далеко непростой проблемы сферической тригонометрии, связанной с определением киблы (направления на Мекку) по высоте Солнца. Древнейшие последователи Мухаммада знали, что когда он был в Медине, которая находится севернее Мекки, то молился, обратившись лицом к югу. Поэтому правоверным предписывалось совершать молитву, обратившись в направлении Мекки; точнее – Каабы, святилища, расположенного рядом с Заповедной мечетью в Мекке. Безусловно, на больших расстояниях это различие не имело существенного значения, но каким образом, в таком случае, правоверные определяли направление на Мекку? Исламские ученые-законники давали на этот вопрос весьма расплывчатый ответ: молящийся должен обратиться лицом в направлении, соответствующем углу Каабы, ориентированному на его регион. (Еще до появления ислама четыре угла Каабы были увязаны с четырьмя географическими регионами: Сирией, Ираком, Йеменом и Западом.) Кааба, в угол которой вмонтирован камень метеоритного происхождения (установление этого факта, несомненно, вызвало неподдельный интерес), обладала долгой домусульманской историей, предшествовавшей появлению ислама, и была тесно связана с наблюдениями неба в соответствии с порядками, заведенными у многих доисторических народностей. Она, как принято считать, ориентирована таким образом, что ее юго-западная сторона обращена к заходу Солнца в день зимнего солнцестояния, северо-восточная сторона – к восходу Солнца в день летнего солнцестояния, юго-восточная сторона – к точке восхода Канопуса, а северо-западная сторона – к точке захода рукояти созвездия Плуг. Эта визирная система (весьма несовершенная, если, конечно, она действительно задумывалась так, как здесь описано) сильно менялась в ходе последующей истории, неоднократно подвергаясь сносу и восстановлению. Время от времени к этим перестройкам привлекались в качестве консультантов мусульманские астрономы; однако сам вопрос обладал местным значением и решить его было значительно проще, чем установить правильное направление совершения молитвы или заложить мечеть в каком-либо удаленном месте.

В решении указанной теоретической проблемы киблы Ибн Юнис следовал прочно укоренившейся математической традиции. Первоначально задача заключалась в том, чтобы графически воспроизвести направления киблы для каждого города мусульманского мира. Для этого разработали новые технические приемы картографической проекции с использованием инструментов, специально предназначенных для этих целей. Их первое использование восходит, по самой скромной оценке, к IX в., когда их применил в Багдаде Хабаш ал-Хасиб, но за несколько столетий, прошедших с того времени, они должны были значительно усовершенствоваться. Ибн Юнис нашел другой способ применения астрономии к пользе соблюдения мусульманских ритуалов. Он составил таблицу, в которой устанавливалась зависимость между часами пяти дневных молитв и суточным движением Солнца. Эту сложную задачу пришлось решать в два приема, поскольку помимо преодоления чисто астрономических проблем требовалось принять во внимание тот факт, что часы молитв искони определялись по длине тени с использованием безыскусных бытовых средств и по правилам, применимым далеко не везде. К тому же нуждалось в учете такое атмосферное явление, как сумерки, по поводу которых у каждого наблюдателя существовало собственное мнение. Ибн Юнис приложил максимум усилий для разработки точной науки определения времени совершения молитв, включив в нее подробнейшие расчеты, где принималась во внимание в том числе рефракция солнечных лучей на горизонте. Полученное им значение угла между наблюдаемым и «истинным» (уровнем) горизонта – сорок минут дуги – является, пожалуй, самой ранней из письменных оценок этой величины.

В довершение всего Ибн Юнис составил таблицы, основанные на параметрах «Зиджа Хакими», в которых привел новый способ расчета «уравнений» Солнца и Луны, упростив на одно действие вычисление долготы Луны.

Ибн Юнис умер в 1009 г. Согласно преданию, будучи в полном здравии, он заранее объявил о своей смерти, сказав, что умрет через семь дней. Он уладил все свои дела, заперся на замок и декламировал Коран по памяти, пока не расстался с жизнью в назначенный день. Никогда еще вера в астрологию не являла себя в такой глубокой и завершенной форме.

Халиф ал-Хаким был патроном не только Ибн Юниса, но и Ибн ал-Хайсама, одного из величайших средневековых ученых. (На Западе его знали как Альхазена, по второй части его полного имени.) Судя по всему, ал-Хайсам прибыл в Египет из Басры (Ирак). Его наиболее выдающимся вкладом в науку стал трактат по оптике, которому выпало оказаться гораздо более влиятельным на Западе, чем в исламском мире. (Его авторитет продержался вплоть до XVII в.) Однако, помимо этого, он написал множество небольших работ по астрономии, посвященных в основном решению узких технических проблем, зачастую затрагивавших вопросы, связанные с оптикой. Пара его астрономических работ заслуживает особого внимания, поскольку она дает нам понять, что предметом астрономии того времени были не только отвлеченные математические конструкции. В своем сочинении «Сомнения относительно Птолемея» Ибн ал-Хайсам приводит обзор всего «Альмагеста», «Планетных гипотез» и даже части «Оптики». Эта работа содержит массу ошибочных истолкований, однако ее общий смысл более важен, чем трактовка конкретных деталей. В ней излагаются возражения против абстрактного подхода к астрономии, избранного Птолемеем, особенно в «Альмагесте», который, по мнению Ибн ал-Хайсама, противоречит исходным физическим принципам самого Птолемея. Бедный Птолемей оказался в безвыходной ситуации, поскольку, когда Ибн ал-Хайсам перешел к «Планетным гипотезам», где Птолемей применял в основном физический подход, он стал сетовать на то, что эта работа не принимает в расчет некоторые весьма значимые математические характеристики планетных моделей, изложенных в «Альмагесте». Как же, в таком случае, Птолемей мог быть уверен в понимании истинного устройства системы мира?

Еще до «Сомнений относительно Птолемея» Ибн ал-Хайсам написал книгу «О форме мира», в которой тоже выразил критическое отношение к идеям Птолемея, но содержание книги представляло собой нечто среднее между высокоинтеллектуальным математическим трактатом и популярной, чисто описательной астрономией. Эта книга была широко известна в арабских странах, и особый интерес представляет то, как она попала на Запад. В XIII в. ее перевели на кастильский язык, вскоре после этого ее переложили с кастильского на латынь, а на исходе того же столетия – с арабского оригинала на древнееврейский. Еще один древнееврейский перевод сделан в 1322 г., а в XVI в. на латынь перевели более ранний древнееврейский текст. Благодаря такому многообразию разноязычных переводов она стала крайне популярна на Западе и являлась, по сути, единственной цельной астрономической работой Ибн ал-Хайсама, имевшей хождение в средневековой Европе. Она отвечала скорее чаяниям натурфилософов, чем нуждам астрономов, но нельзя забывать о том, что натурфилософия обладала более высоким статусом в средневековом западном университетском мире.

Как и в более поздних «Сомнениях», «Альмагест» представлен в этой ранней работе как разновидность отвлеченной геометрии; его воображаемые геометрические точки, линии и круги с трудом совмещаются с объяснениями движений реальных небесных объектов. Такие теории, полагал он уже тогда, нуждаются в установлении более тесных связей с физической реальностью. (Когда Ибн ал-Хайсам писал свою «Форму», он, вполне возможно, еще не был знаком с «Планетными гипотезами», за исключением косвенных упоминаний, поскольку использовал совсем другой набор понятий – абсолютно другой язык – и несколько иные концепции.) Он утверждал, что теоретические положения, посредством которых это может быть достигнуто, имеют вполне традиционный характер: во Вселенной не должно существовать пустого пространства; небесные тела должны двигаться с одинаковой и постоянной скоростью по правильным кругам; природным телам полагается иметь только одно естественное движение; и каждому движению, представленному в «Альмагесте», должно соответствовать единственное сферическое тело. Эти идеи нашли отражение в критических замечаниях, высказываемых в адрес Птолемея в Европе XIV в.

Позже Ибн ал-Хайсам проделал более тщательную работу по устранению трудностей, с которыми он столкнулся при разработке задуманной им обширной физической программы. В одном из его утраченных сочинений, о котором мы знаем из другой его работы, написанной на арабском языке, где он защищает свой не дошедший до нас труд, ал-Хайсам предстает в образе конструктивного критика «Планетных гипотез». В нем он показывает, что серьезной проблемой для какого бы то ни было физического объяснения птолемеевых планетарных моделей является следующее: поскольку эпицикл обращается не вокруг оси круга деферента, а скорее вокруг точки экванта, то движение вокруг оси главной планетной сферы никогда не будет равномерным, а это с очевидностью нарушает общепринятый физический («философский») принцип естественного характера небесных движений. Он нуждался в новой модели, которая должна была заменить старую, и сумел найти нечто, отдаленно напоминающее модель Евдокса.

Как мы уже видели, в птолемеевой теории планетных долгот, представленной в «Альмагесте», эпициклы расположены под углом к плоскости эклиптики. Если следовать изложенным выше физическим принципам, то каждому эпициклу должна была соответствовать единственная сфера. Видоизменяя физическую модель, приведенную в «Планетных гипотезах» Птолемея, с помощью геоцентрических оболочек, внутри которых находятся эксцентры, экванты и эпициклы, Ибн ал-Хайсам находит способ физического обоснования наклона эпициклов.

Он размещает полюса сферы эпицикла на некотором расстоянии от самой дальней и самой близкой точек эпицикла (апогея и перигея), полагая его равным максимальному отклонению диаметра соответствующего эпицикла, и придает сфере вращательное движение, эквивалентное вращению диаметра эпицикла в «Альмагесте». Сфера эпицикла, безусловно, должна была двигаться по кругу главной планетной сферы (деферента), но Ибн ал-Хайсам предложил добавить еще одну сферу, которую следовало расположить между главной сферой и эпициклом и придать ей то же движение, что и первой, но направленное в противоположную сторону. В итоге суммарное движение очень напоминало гомоцентрическую теорию Евдокса. Не углубляясь в рассмотрение деталей этой схемы, мы можем сказать, что при наблюдении с Земли граничная точка диаметра вращающегося эпицикла будет в этом случае вычерчивать гиппопеду – фигуру в виде восьмерки, которая, в свою очередь, будет описывать круг на небе; это, предположительно, позволит произвести расчет планетного движения по долготе.

Ибн ал-Хайсам написал много подобных сочинений – не столько для улучшения предсказательных возможностей ортодоксальной теории, сколько для создания у своей аудитории впечатления, будто он сумел постичь истинную физическую форму Вселенной, а Птолемей – нет. Весьма показательны в этом смысле его возражения против лунной теории Птолемея. Для начала он выдвинул утверждение, что сумел обнаружить только две модели, в равной степени пригодные для построения лунной теории, а затем развенчал их коротким замечанием о невозможности представить себе физическое тело, которое обладало бы свойствами, удовлетворяющими какой-либо из этих моделей. Как ни странно, он ни единым словом не обмолвился об огромных амплитудах изменения расстояния до Луны в теории Птолемея – об аспекте, вопиющим образом свидетельствовавшем о неприменимости его лунной модели.

Развенчивающие физические аргументы, напоминающие по характеру возражения Ибн ал-Хайсама, получили широкое хождение на Западе, но, поначалу, они не вызывали у астрономов никакой обратной реакции. Однако, если говорить о восточном исламе, то в XIII в. великий Насир ад-Дин ат-Туси, воодушевившись трудами Ибн ал-Хайсама, выступил с дальнейшей критикой Птолемея и предложил альтернативную теорию планетного движения.