Геоцентрическая модель мира время возникновения. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира: сравнение
а > Геоцентрическая модель Солнечной системы
Геоцентрическая система мира : время возникновения, описание Солнечной системы, модель Птолемея, место Земли, Солнца, Луны, сравнение с моделью Коперника.
Что такое геоцентрическая модель Вселенной?
Тысячелетиями люди смотрели на ночное небо и пытались понять, что же собою представляет Вселенная. И порой мнения кардинально отличались. Очень давно маги и древние мудрецы свято верили, что мир – это плоская Земля (квадратная), вокруг которой расположены Солнце, Луна и звезды. Позже они заметили, что некоторые звезды не двигаются и стали называть их планетами.
Проходит определенное время и человечество осознает, что мы живем на круглом объекте, поэтому начали подстраивать под это понимание окружающие механизмы. Постепенно формировалась новая система взглядов, из которой появилась геоцентрическая модель мира. Хотя она уже давно не используется, но когда-то отвечала на основополагающие вопросы о строении Вселенной.
Конечно, нет ничего удивительного, что люди посчитали, будто наша планета Земля стоит в центре Вселенной. В конце концов, было заметно, что Солнце и Луна меняют положение в небе. Так что с точки зрения земного наблюдатели, это мы стоим на месте, а все вокруг движется. На нижнем рисунке сравниваются геоцентрическая и гелиоцентрическая модели Вселенной, где акцент ставится на месте небесных тел в Солнечной системе и принципах их движения.
Таким образом, учитывались документы древних вавилонян и египтян, которые подпитывали теорию о том, что в центре всего стоит Земля. В это продолжали верить и в 17-18 веках. Но возникало много несоответствий, которые и заставили искать новую модель, так как предыдущая не могла их объяснить.
Древняя Греция и геоцентрическая модель Солнечной системы
Ранние упоминания о геоцентрической модели возникли в 6 веке до н. э. Философ Анаксимандр предположил, что Земля стоит на месте, а Солнце и Луна вращаются вокруг. В то же время пифагорейцы добавляют, что наша планета круглая, так как они видели затмения. До 4 века до н.э. эта мысль совмещалась с геоцентрической Вселенной, что и помогло построить космологическую систему.
Большой вклад в идею геоцентрической модели мира внесли Платон и Аристотель. Первый считал, что планета не двигается. От нее отходят сферы, на которых располагаются подвижные Солнце, Луна и остальные планеты. Модель расширил Евдокс Книдский, который полагался на математическое объяснение планетарного движения. После вмешался Аристотель и добавил, что объекты вокруг движутся по концентрическим сферам.
Сферы двигались на различных скоростях и представляли собою неразрушимое вещество – эфир. Далее он добавил описание 4 важнейших элементов: земля, вода, огонь, воздух, а также приплюсовал «небесный эфир».
Аристотель писал, что земля – наиболее тяжелый элемент, поэтому притягивается к центру, а остальные формируют вокруг слои. В самом конце располагался эфир, в котором «плавали» небесные объекты. Еще одна важная инновация – добавление «двигателя». Философ полагал, что существует некая сила или даже существо, которое приводит механизм в движение.
Конечно, все это подтверждалось определенными теориями. Например, если бы планета двигалась, тогда должно было быть заметно существенное смещение звезд или созвездий. Получается, что они неподвижны или же расположены намного дальше. Конечно, они предпочли выбрать первый вариант, так как это простейшее объяснение.
В качестве еще одного доказательства служила яркость Венеры. Они полагали, что она всегда располагалась на одной и той же дистанции от нас в любой временной промежуток. Конечно, позже выяснилось, что у планеты есть фазы. Но древние люди не располагали телескопами.
Геоцентрическая модель Солнечной системы Птолемея
Естественно описанная система имела недостатки, и авторы это знали. К примеру, яркость Меркурия, Юпитера и Марса периодически менялась. Кроме того, за ними подмечалось «ретроградное движение», когда они замедлялись, оказывались позади, а затем снова опережали в движении.
Все это вносило еще больше разногласий, которые пришлось решить египетско-греческому астроному Птолемею. Во втором веке н.э. он пишет «Альмагест». В нем появилась геоцентрическая модель Вселенной от Птолемея, которая будет считаться главной в следующие 1500 лет. Он последовал за древними традициями и повторил, что Земля расположена в центре, а вокруг нее двигаются объекты.
Здесь появляется новая идея – существование двух сфер. Первая – деферент, представляющий собою круг, отдаленный от нашей планеты. Его использовали для учета отличий в длительности сезонов. Второй – эпицикл. Он состоял в первой сфере (круг в круге) и объяснял ретроградность движения планет.
Но даже это не разбивало всех сомнений. Особенно сильно беспокоило то, что ретроградная петля планет (в первую очередь Марс) иногда была больше или меньше ожидаемой. Чтобы снять и этот вопрос, Птолемей создал эквант – геометрический инструмент возле центра планетной орбиты, который приводил ее в движение с равномерной угловой скоростью.
Наблюдателю в этой точке кажется, что эпицикл всегда движется с неизменной скоростью. Система просуществовала в римской империи, средневековой Европе и исламском мире, оставаясь неизменной тысячу лет. Но этот механизм казался невероятно сложным и громоздким.
Геоцентрическая модель Солнечной системы в Средневековье
В средние века эта тема снова стала актуальной, так как хорошо сочеталась с христианским верованием. За развитие системы взялся Фома Аквинский, пытающийся объединить веру и разум.
Началось все с того, что планету поделили на «небеса» и Землю. Земля располагалась в центре творения, а небеса – за ее пределами. Все это подпитывало христианское верование, что человек выступает главным творением Бога. Кроме того, пригодился «двигатель» Аристотеля, место которого занял Бог.
Конечно, никто не рисковал оспаривать мысль о том, что небеса вращаются вокруг планеты, потому что это было ересью и даже наказуемо. Ситуация оставалась таковой до выхода книги «О вращении небесных сфер» в 16 веке. Ее автор – Николай Коперник, посмевший доказывать правоту гелиоцентрической модели Вселенной. Конечно, в условиях гонений и преследований работу пришлось опубликовать посмертно.
Стоит отметить, то в мусульманском мире геоцентрическая модель мира также существовала в средние века. Но уже с 10 века н.э. появлялись астрономы, бросавшие вызов работе Птолемея. Среди них был Ас-Сиджизи (945-1020). Он верил, что Земля совершает обороты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Но он подходил со стороны философии, а не математики.
Против геоцентрической модели выступило и несколько астрономов из Андалузии в 11-12 веках. Арзакель вовсе отказался от греческих теорий о равномерном круговом движении и сказал, что Меркурий путешествует по эллипсу.
В 12-м веке подключился Альптрагиус. Он создал новую модель, не нуждающуюся в экванте, эпицикле и эксцентриситете. Эта мысль сопровождалась публикацией Фахруддина ар-Рази «Маталиба», в которой затрагивалась концептуальная физика. В ней опровергалась идея центральности Земли. Вместо этого он предположил, что есть наш мир, за которым существует еще тысячи миров.
Земное вращение в 13-15 веках было популярной темой обсуждения в Магарской обсерватории (Восточный Иран). Хотя все это развивалось на уровне философии и не касалось гелиоцентризма, но многие доказательства напоминали те, что позже озвучит Коперник.
Гелиоцентрическая модель и геоцентрическая модель Солнечной системы
Николай Коперник приступает за разработку своей модели в 16 веке. Именно в ней содержатся все его мысли и научные труды. Она создавалась не с нуля, а использовала наработки оппозиционеров геоцентристов.
В 1514 году Коперник выпускает небольшой трактат «Маленький комментарий», который раздает своим друзьям. В рукописи было всего 40 страниц, емко описывающих гелиоцентрическую гипотезу. Вся она держалась на 7 главных принципах:
- Центр Земли – центр лунной сферы (Луна вращается вокруг Земли).
- Все сферы совершают обороты вокруг Солнца, которое расположено недалеко от вселенского центра.
- Дистанция между Землей и Солнцем составляет незначительную часть расстояния от Солнца к другим звездам, поэтому мы не видим параллакса.
- Звезды лишены движения. Нам кажется, что они перемещаются, потому что Земля совершает оборот вокруг оси.
- Земля вращается вокруг Солнца, из-за чего кажется, что Солнце мигрирует.
- У Земли наблюдается больше одного движения.
- Земля движется по орбите вокруг Солнца, из-за чего кажется, что планеты вокруг идут в неправильном направлении.
Это было лишь начало развития гелиоцентрической модели Солнечной системы. Автор продолжал накапливать сведения и в 1532 году закончил работу над «О вращении небесных сфер». Здесь фигурируют те же аргументы, но уже подкрепленные математическими вычислениями.
Астрономия в древности
Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные сверхъестественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им. На протяжении многих веков обожествлялись , планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народов мира.
Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части – земную и небесную. Если сейчас каждый школьник знает, что сама является небесным телом, то раньше “земное” противопоставлялось “небесному”. Думали, что существует “твердь небесная”, к которой прикреплены звезды, а Землю принимали за неподвижный центр мироздания.
Геоцентрические системы мира
Представление о центральном положении Земли во Вселенной впоследствии было положено учеными Древней Греции в основу геоцентрических систем мира. Так, крупнейший греческий философ и ученый – энциклопедист Аристотель (384 – 322 гг. до н.э), уже знавший (из наблюдений лунных затмений) о том что Земля имеет шарообразную форму, считал, что планета неподвижна. Он отмечал, что если бы Земля двигалась, то данное движение можно было бы обнаружить по положению звезд на небе – они бы изменялись. На самом деле такие кажущиеся (или параллактические) смещения звезд происходят, но из-за огромной удаленности звезд эти смещения ничтожно малы и были впервые обнаружены лишь в XIX в.
Достижения античной астрономии во II в. н. э. обобщил александрийский астроном Клавдий Птолемей. Он разработал геоцентрическую систему мира, согласно которой вокруг неподвижной Земли движутся Луна, Солнце, и “сфера неподвижных звезд”. На протяжении многих веков церковь поддерживала геоцентрическую систему мира, в которой, как и в самом церковном учении, Земле отводилось положение “центра Вселенной”.
Несмотря на то что система мира Птолемея основывалась на абсолютно ошибочных представлениях о строении Вселенной, она все же объясняла многие особенности видимого движения небесных светил, и в частности петлеобразное движение планет. Этого Птолемей добился, рассматривая движение каждой планеты как комбинацию нескольких равномерных движений. Например, считалось, что планета не просто движется вокруг Земли, а движется около точки, которая сама обращается вокруг Земли. Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и, пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
Гелиоцентрическая система мира
Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473 - 1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. Согласно его учению, в центре мира находится не Земля , а Солнце. Вокруг Земли движется лишь Луна. Сама же Земля является третьей по удаленности от Солнца планетой и самая близкая к Земле планета - Венера. Земля обращается вокруг Солнца и вращается вокруг своей оси. За орбитой Земли расположены орбиты Марса, Юпитера и Сатурна. На очень большом расстоянии от Солнца Коперник поместил “сферу неподвижных звезд”.
Система мира, предложенная Коперником, называется гелиоцентрической. Он просто и естественно объяснил петлеобразное движение планет тем, что мы наблюдаем обращающиеся вокруг Солнца планеты не с подвижной Земли, а с Земли, движущейся тоже вокруг Солнца. Коперник впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния (в единицах расстояния Земли от Солнца) планет от Солнца и вычислил период их обращения вокруг него.
Учение Коперника нанесло сокрушительный удар геоцентрической системе мира. Оно далеко вышло за рамки астрономической науки, став мощным толчком для развития всего естествознания.
Становление гелиоцентрического мировоззрения
Учение Коперника было признано не сразу. По приговору инквизиции в 1600 г. был сожжен в Риме выдающийся итальянский философ, последователь Коперника Джордано Бруно (1548 - 1600). Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что во Вселенной нет и не может быть центра, что Солнце – это только центр Солнечной системы . А Земля планета солнечной системы. Он также высказывал гениальную догадку о том, что звезды – такие же солнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многих из которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни костер инквизиции не сломили волю Джордано Бруно, не заставили его отречься от нового учения.
В 1609 г. Галилео Галилей (1564 - 1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие учения Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия между “земным” и “небесным”. Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергало ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром движения небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера – шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту”, Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь – это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.
Открытия Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 г. книга Коперника “О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней учение объявлено противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 г. ему все-таки удалось опубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой”, в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 г. Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 г. католическая церковь окончательно оправдала Галилея.
Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановить распространения коперниканства. В Австрии Иоганн Кеплер (1571 - 1630) развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии Исаак Ньютон (1643 - 1727) опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения. В России учение Коперника смело поддерживал М.В. Ломоносов (1711 - 1765), который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемых миров и в остроумных стихах высмеивал сторонников геоцентризма.
Первой глобальной естественнонаучной революцией, преобразовавшей астрономию, космологию и физику, было создание последовательного учения о геоцентрической системе мира. Начало этому учению положил еще древнегреческий ученый Анаксимандр, создавший в 6-м в. до н.э. довольно стройную систему кольцевых мироустроений. Однако последовательная геоцентрическая система была разработана в 4-м в. до н.э. величайшим ученым и философом древности Аристотелем, а затем, в 1-м в. математически обоснована Птолемеем. Геоцентрическую систему мира обычно называют системой Птолемея, а естественнонаучную революцию – аристотелевской.
Великий астроном и математик Клавдий Птолемей (87 - 165) сделал выбор в пользу геоцентрической модели Мира. Он завершил начатое Гиппархом математическое описание движений небесных тел и блестяще выполнил программу Платона- "с помощью равномерных и правильных круговых движений спас явления, представляемые планетами ". Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет. Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. В основе системы мира Птолемея лежат четыре постулата: I. Земля находится в центре Вселенной. II. Земля неподвижна. III. Все небесные тела движутся вокруг Земли. IV. Движение небесных тел происходит по окружностям с постоянной скоростью, т. е. равномерно.
Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической. Вокруг земли, по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли,- деферентом. Птолемей построил геоцентрическую модель Мира (по сути дела - модель солнечной системы), которая позволила объяснить все наблюдаемые особенности движения планет, Солнца и Луны, а главное, стала мощным инструментом для предсказания положений этих небесных тел. Главный труд Птолемея - "Большое математическое построение ".
11. Основные черты средневековой картины мира.
Средневековье охватывает тысячелетний период истории (V-XIV вв.), разделяющийся на два этапа – раннее Средневековье (V-X1 вв.) и классическое Средневековье (XII–XIV вв.). Главной чертой духовной культуры Средневековья становится доминирование христианской религии. В ней выразилось стремление человека к духовной, чистой жизни. Вера в единого всемогущего и всеблагого Бога, безмерного в своей любви к человеку. Свидетельство этой любви проявляются в Боговоплощении, или принятии Богом человеч. облика, в несении Богом страданий и смерти ради будущего спасения человека для вечной жизни. Спасение человека видится в его духовном обновлении и через преодоление зависимости от временного природного существования. Все это определило базовые черты средневекового мировосприятия:
1) монотеизм – вера в единого Бога;
2) теоцентризм – признание центрального положения Бога во Вселенной как Творца всего существующего;
3) креационизм – вера в сотворение мира Богом из ничего;
4) антропоцентризм – установление центрального положения человека в сотворенном Богом мире.
Страх перед возмездием за грехи становится движущим мотивом принятия христианства. В культурологическом отношении значение этих идей состоит в утверждении души как высшей земной ценности, кот. важнее материальных благ. Каждая душа достойна любви, поэтому любовь должна стать основой человеч. отношений. Любовь друг к другу не предполагает ничего кроме самой любви, поэтому она совершается не по принуждению, а свободно. Свобода понимается как высшая духовная ценность, наиболее проявляющаяся в вере. Развивается театральное искусство, первоначально оформившееся в виде церковного театра (XI в.), на сценах которого игрались драматические литургии, мистерии, затем – в виде светского театра во всем многообразии жанровых форм: фарса, мистерии, миракля, моралите.
12. Гелиоцентрическая система Коперника. Законы Кеплера .
В гелиоцентрической системе Коперника впервые появилась возможность рассчитать реальные пропорции Солнечной системы, пользуясь радиусом земной орбиты как астрономической единицей. Коперник понял, что если мы смотрим на планеты, находясь на движущейся Земле, то планеты кроме движений по своим орбитам получают дополнительное круговое движение. С Земли оно будет видно в форме эпицикла. Размер эпицикла равен диаметру орбиты нашей планеты. Поэтому чем дальше от нас планета, тем меньшим будет казаться её эпицикл, и по его угловым размерам можно будет судить о её удаленности.
В системе Коперника “…последовательность и величины светил, все сферы и даже само небо окажутся так связанными, что ничего нельзя будет переставить ни в какой части, не производя путаницы в остальных частях и по всей Вселенной".
Казалось бы, дело сделано, новая гипотеза строения мира готова, осталось только опубликовать её. Но сочинение “О вращениях небесных тел. Шесть книг” - заняло больше 20 лет упорного труда. Эта книга содержит описания астрономических приборов, а также новый, более точный, чем у Птолемея каталог неподвижных звёзд. В ней разбирается видимое движение Солнца, Луны и планет. Поскольку Коперник использовал только круговые равномерные движения, ему пришлось потратить много сил на поиски таких соотношений размеров системы, которые бы описывали наблюдаемые движения светил. После всех его усилий его гелиоцентрическая система оказалась ненамного точнее птолемеевской. Сделать точной её удалось только Кеплеру и Ньютону.
В1506г. Коперник, получив образование в течение 10 лет он оформил свои идеи, рожденные в годы учебы и странствий, в виде научной теории – гелиоцентрической системы Мира. В этой системе Коперник низвел Землю до роли рядовой планеты, Солнце он поместил в центре системы, а все планеты вместе с Землей двигались вокруг Солнца по круговым орбитам. В течение 16 лет Коперник ведет астрономические наблюдения Солнца, звезд и планет и наконец накануне своего шестидесятилетия, он закончил труд всей своей жизни “О вращениях небесных сфер”.
Огромное значение созданной Коперником гелиоцентрической системы Мира обнаружилось после того, как Кеплер открыл истинные законы эллиптического движения планет, а И.Ньютон на их основе – закон всемирного тяготения; . В настоящее время учение Коперника не утратило своего значение т.к. оно раскрыло истинную картину Мира и совершило революционный переворот “в развитии системы научного мировоззрения”.
В формулировке Ньютона законы Кеплера звучат так:
Первый закон Кеплера.
-Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу , в одном из фокусов которого находится Солнце .
-Второй закон Кеплера . Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные времена радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает сектора равной площади.
-Третий закон Кеплера. Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет.
Астрономия в древностиТрудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им, на протяжении многих веков обожествлялась Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народов мира.
Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части - земную и небесную. Если сейчас каждый школьник знает, что Земля сама является небесным телом, то раньше “земное” противопоставлялось “небесному”. Думали, что существует “твердь небесная”, к которой прикреплены звезды, а Землю принимали за неподвижный центр мироздания.
Геоцентрическая система мира
Гиппарх, александрийский ученый, живший во 2 веке до н.э., и другие астрономы его времени уделяли много внимания наблюдениям за движением планет.
Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу как бы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля “догоняет” другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.
Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему мира”. Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.
Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической.
Модель геоцентрической системы.
Вокруг земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли, - деферентом.
Трудно представить, чтобы в природе совершались такие запутанные движения, да еще вокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалось Птолемею для того чтобы, основываясь на ложном представлении о неподвижности Земли, расположенной в центре Вселенной, объяснить видимую сложность движения планет.
Птолемей был блестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля, который считал, что Земля неподвижна и только она может быть центром Вселенной.
Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время - это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Эту ложную систему признавали почти полторы тысячи лет.
Также эту систему признавало Христианская религия. В основу своего миропонимания христианство положило библейскую легенду о сотворении мира Богом за шесть дней. По этой легенде Земля является “сосредоточием” Вселенной, а небесные светила созданы для того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление от этих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля - Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечала христианскому вероучению.
Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
Гелиоцентрическая система мира
Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.
Во все странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Последователи Птолемея в угоду церкви придумывали все новые “разъяснения” и “доказательства” движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить “истинность” и “святость” его ложного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной и искусственной.
Задолго до Птолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха о строении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и не занимает в ней исключительного положения.
Почему же, несмотря на это, система Птолемея продолжала господствовать?
Потому, что она опиралась на всесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитию науки. Кроме того, ученые, отвергавшие учение Птолемея и высказывавшие правильный взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительно обосновать.
Это удалось сделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.
Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр книги.
Коперник родился в 1473 г. в польском городе Торуни. Он жил в трудное время, когда Польша и ее сосед - Русское государство - продолжало вековую борьбу с захватчиками - тевтонскими рыцарями и татаро-монголами, стремившимися поработить славянские народы.
Коперник рано лишился родителей. Его воспитал дядя по матери Лукаш Ватцельроде - выдающийся общественно-политический деятель того времени. Жажда знаний владела Коперником с детства, Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование в итальянских университетах, Конечно, астрономия там изучалась по Птолемею, но Коперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих математиков и астрономию древности. У него уже тогда возникли мысли о правоте догадок Аристарха, о ложности системы Птолемея. Но не одной астрономией занимался Коперник. Он изучал философию, право, медицину и вернулся на родину всесторонне образованным, для своего времени, человеком.
По возвращении из Италии Коперник поселился в Вармии - сначала в городе Лицбарке, потом в Фромборке, Деятельность его была необычайно разнообразно. Он принимал самое активное участие в управлении областью: ведал ее финансовыми, хозяйственными и другими делами. В то же время Коперник неустанно размышлял над истинным устройством солнечной системы и постепенно пришел к своему великому открытию.
Что же заключает в себе книга Коперника “О вращении небесных сфер” и почему она нанесла такой сокрушительный удар по системе Птолемея, которая со всеми изъянами держалась четырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти? В этой книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники солнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода.
Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении.
Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите.
И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.
Спустя три четверти века немецкий астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы.
Звезды Коперник считал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют свое положение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли.
Однако Коперник утверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от нас даже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русский астроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстояний до звезд.
Понятно, какое потрясающее впечатление должна была произвести книга, в которой Коперник объяснил мир, не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви в делах науки. Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наносит научный труд Коперника, в котором он низвел Землю на положение одной из планет. Некоторой время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло не много лет, и революционное значение великой книги проявилось в полной мере. Выдвинулись другие крупные ученые - продолжатели дела Коперника. Они развивали и распространяли идею бесконечности Вселенной, в которой Земля - как бы песчинка, а миров - бесчисленное множество. С этого времени церковь начала ожесточенное преследование сторонников учения Коперника.
Новое учение о солнечной системе - гелиоцентрическое, утверждалось в жесточайшей борьбе с религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззрения и открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познанию явлений природы.
Во второй половине 16 века учение Коперника нашло своих сторонников среди передовых ученых разных стран. Выдвинулись и такие ученые, которые не только пропагандировали учение Коперника, но углубляли и расширяли его.
Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперник также впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислил период их обращения вокруг него.
Становление гелиоцентрического мировоззренния
Учение Коперника было признано не сразу. Мы знаем: что по приговору инквизиции в 1600 году был сожжен в Риме выдающийся итальянский философ, последователь Коперника Джордано Бруно (1548-1600). Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что во Вселенной нет и не может быть центра, что Солнце - это только центр Солнечной системы. Он также высказывал гениальную догадку о том, что звезды - такие же солнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многих из которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни костер инквизиции не сломили волю Джордано Бруно, не заставили его отречься от нового учения.
В 1609 году Галилео Галилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие открытия Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия между “земным” и “небесным”. Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера - шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту”, Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь - это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.
Открытие Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книга Коперника “О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалось опубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой”, в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 году католическая церковь окончательно оправдала Галилея.
Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановить распространение коперничества. В Австрии Иоганн Кеплер (1571-1630) развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии Исаак Ньютон (1643-1727) опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения. В России учение Коперника смело поддерживал М. В. Ломоносов (1711-1765) , который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемых миров.
Коперник пусть разглядывает звезды.
Любовь - моя звезда, мой свет и воздух...
Р. Гамзатов
Классическую форму теории эпициклических движений придал александрийский астроном Клавдий Птолемей (II в.н.э.) в его знаменитом сочинении «Альмагест» (арабское название, у древних греков называлос «Мегале Синтаксис», т.е. «Великое построение»). В этой книге Птолеме сделал то, что не удавалось ни одному из его предшественников. Он разработал метод, пользуясь которым можно было рассчитать положени планеты на любой наперед заданный момент времени. Это сочинение дас стройную теорию планетных движений, но исходит из неверного принципа неподвижности Земли в центре мира. Это была логически стройна кинематическая схема Вселенной, которая, несмотря на ложность свои теоретических построений, давала удовлетворительное описание основных особенностей видимого движения небесных тел. В историю науки он вошла как геоцентрическая система мира.
В Средневековье надолго затормозилось развитие науки. Системы мира Аристотеля и Птолемея были признаны согласными с религиозно идеологией. Основа христианской религии - тезис искупления (пришествие на Землю бога для спасения людей) гармонировал с представлением об исключительном положении Земли как центра мира. Некоторы подъем астрономической науки в средние века нужно отметить у арабов народов Средней Азии и Кавказа. Труды Птолемея вместе с другими древними астрономическими источниками послужили отправной точкой дл ряда усовершенствований геоцентрической системы мира, разработанно средневековыми учеными и философами, в особенности Ибн-Хайсамо (известным в Европе иод именем Альхазена) и Ибн-Шатиром, принадлежавшим к астрономической школе Насир-эд-Дина Туей (XIII в.).
Аль-Батани (но прозванию Альбатегниус (850-929 гг. н.э.) заново и точнее определил и проверил многие из результатов Гиппарха и Птолемея. Великом хорезмскому ученому Абу-Райхану Бируни (972-1048 гг. н.э.) принадлежи определение размеров Земли по углу понижения горизонта с вершины горы Он же выразил мнение о возможности движения Земли вокруг Солнца Соорудив обсерваторию с весьма точными для того времени измерительным инструментами, талантливый самаркандский астроном Улугбек (Мухамма Турагай - внук известного завоевателя Тамерлана) составил новый каталог звезд - первый самостоятельный после Гиппарха и более точный: положения звезд даны в нем нс только в градусах, но и в минутах дуги.
В средние века в научно-философской среде мусульманского Востока и христианского Запада предметом особого обсуждения стал вопро о физической реальности птолемеевских эпициклов и деферентов. По мнению Абу Райхана Бируни, эпициклы и деференты имеют вполне реальное физическое существование. В то же время другой крупный представитель научно-философской мысли Средневековья Ибн Рушд (Аверроэс)В хотя и допускал, что эпициклы и деференты сами по себе нужны для расчета и предсказания положения планет, вместе с тем оспаривал мнение согласно которому эпициклы и деференты существуют внутри реальног космоса в актуально-физическом смысле.
Значительным шагом вперед было геологическое учение Ибн-Сины (Авиценны). Впервые в истории науки он открыл закон последовательности залегания осадочных пород (500 лет спустя его вновь открыл датский естествоиспытатель Николай Стено). Это открытие послужило отправным пунктом для формулировки Авиценной более общей научной концепции - учени об эволюции земной коры. К идее эволюции независимо от Ибн-Сины пришел также его современник Абу Райхан Бируни. Это учение имело огромно мировоззренческое значение вследствие того, что идея постоянного изменения земной поверхности резко противоречила религиозному постулат о единовременном и совокупном творении всего космоса и его пребывани в дальнейшем в вековечном, абсолютно неизменном состоянии. Между Иб Синой и Бируни дискутировалась также проблема существования изолированных миров. Согласно Бируни, вполне допустимо, что «другой мир обладает теми же природными свойствами, что и наш мир, но только эти свойства созданы таким образом, что направления движения в нем отличаютс от направлений движения в окружающем мире и что каждый из этих миро отделен от другого некоей преградой». Судя по аргументации, приведенно Ибн Синой, против такой постановки вопроса о множественности миров, ег прежде всего волновала проблема существования пустоты и связанный с не вопрос о физической природе преграды, отделяющей эти миры друг от друга Бируни же допускал возможность существования других миров иной природы, отделенных некоей преградой от нашего мира. Эти вопросы, интересовавшие мыслителей Средневековья, исторически соотносимы с некоторым современными космологическими моделями пространственной локализаци системы «мир-антимир», многомерными пространствами.
У разных ученых начинают намечаться попытки нового подхода к объяснению небесных явлений, пока, наконец, польский мыслитель - Николай Коперник не сделал великого шага к созданию нового мировоззрения, давшего толчок мощному развитию астрономии как науки. Основой возникновения всех этих новых идей является грандиозный хозяйственный переворот. Великое свое творение Коперник изложил в книге «Об обращения небесных сфер», появление которой относится к 1543 г., т.е. к году смерт Коперника, и составляет результат многолетних его работ. Геоцентрическа система Птолемея с течением времени усложнялась, поскольку повышенны требования к точности астрономических вычислений делали необходимым увеличение количества дополнительных окружностей (эпициклов, деферентов), чтобы согласовать систему с Землей в центре и вращающимися вокруг нее по окружностям планетами с наблюдаемыми движениями эти планет. Ко времени Коперника число деферентов и эпициклов возросл до 56 и имело тенденцию расти дальше. Уже в античности многие мыслител не были удовлетворены такой сложной «неестественной»конструкцией Один из них (Прокл) считал, что эпициклы - всего лишь умственны построения, созданные для «спасения явлений», и что пути планет на само деле являются сложными и неравномерными, а другие (Симплиций)В вообще полагали, что сложные пути планет - видимость, за которой находится некая непознанная глубинная сущность.
Вместе с тем громоздкость птолемеевской системы не позволяла давать точных данных о движении Солнца и Луны, а это, в свою очередь, тормозило реформу юлианского календаря. Вселенная Птолемея заметно упростилась бы, если принять, что в центре ее находится не Земля, а Солнце Чтобы произвести такой революционный шаг понадобился гениальный у Николая Коперника, создавшего гелиоцентрическую систему мира. В е основе лежали следующие утверждения:
- 1. В центре мира находится Солнце.
- 2. Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении и вращаются вокруг одного из своих диаметров.
- 3. Это движение происходит по круговым орбитам.
- 4. Оно является равномерным, т.е. скорости движения планет по круговым орбитам постоянны.
Полемизируя с аргументами Аристотеля и Птолемея, Коперник отметил, что «вращается не только Земля вместе с соединенной с ней водной стихией, но и немалая часть воздуха и все, что состоит в каком-либо родстве с Землей». Не следует удивляться и тому, что смещение звезд пр движении Земли не замечено. Ведь «размеры мира столь велики, что хотя расстояние от Земли до Солнца имеет достаточно большие размер по сравнению с размерами сферы любой планеты, оно тем не менее неощутимо мало по сравнению со сферой неподвижных звезд». Поэтому «легч принять это допущение, чем ломать голову над бесконечным множество сфер, как это вынуждены делать те, кто удерживает Землю в центре мира».
Впервые Коперник дал правильный план строения Солнечной системы, установив ее относительные масштабы. Приняв за единицу измерени расстояние от Земли до Солнца, он нашел, что расстояние от Солнц до Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна равны соответственн 0,376; 0,723; 1,52; 5,217 и 9,184. За исключением последней, эти цифры почт не отличаются от современных. Учение Коперника произвело настоящу революцию не только в астрономии, но и в мировоззрении. Коперник сте грань между «земным» и «небесным».
Последующие шаги в создании новой картины мира были сделаны Галилеем и Кеплером - оба они были убежденными коперниканцами. Галилей впервые использовал подзорную трубу собственной конструкции для астрономических наблюдений, открыв горы на Луне, т.е. открыв, что Лун имеет не идеальную форму шара, присущую якобы лишь телам «небесной природы», а имеет вполне «земную» природу. Таким образом, была поколеблена идея, идущая еще от Аристотеля, о принципиальном различии между «совершенными» небесными телами и несовершенными земными Другие его астрономические открытия: открытие четырех спутников Юпитера (1610 г.), обнаружение фаз Венеры, наличие пятен на Солнце - имел огромное мировоззренческое значение, подтверждающее материально единство мира. Наглядно было показано, что Земля не является единственным центром, вокруг которого должны обращаться все тела. Это было важным доказательством в пользу коперниковской системы мира.
При разработке своей системы мира Коперник исходил из предположения, что Земля и планеты обращаются вокруг Солнца по круговым орбитам. Поэтому, чтобы объяснить сложное движение планет по эклиптике, ем пришлось ввести в свою систему 48 эпициклов. И лишь благодаря усилия И. Кеплера система мира Коперника приобрела простой и стройный вид Кеплер совершил следующий шаг - открыл эллиптическую форму орби и законы, по которым планеты движутся вокруг Солнца. Первые два кепле-ровских закона были опубликованы в 1609 г., третий - в 1619 г. Наиболе важным для понимания общего устройства Солнечной системы был первый закон, гласивший, что планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, а Солнце находится в фокусе одного из этих эллипсов В свое время греки предполагали, что все небесные тела должны двигатьс по кругу, потому что круг - самая совершенная из всех кривых. Хотя грек знали много вещей об эллипсах и тщательно изучили их математически свойства, им никогда не приходило в голову, что, возможно, небесные тел движутся как-то иначе, нежели по кругам или сложным сочетаниям кругов Кеплер первым отважился высказать такую идею. Однако три его закон имеют решающее значение в истории пауки прежде всего потому, что он способствовали доказательству закона тяготения Ньютона.
Другим выдающимся копсрниканцем, старшим современником Галилея и Кеплера, был Джордано Бруно. Он выдвинул идею множественности миров которую можно трактовать как принцип эквивалентности разных мест во Вселенной и имеющую фундаментальное методологическое значение и в современной космологии. Основная идея натурфилософии Д. Бруно - бесконечност и однородность Вселенной, неисчислимость миров - звезд, тождественны по своей природе с Солнцем. У Бруно не только Земля, но и Солнце перестае быть центром Вселенной, последняя вообще не имеет центра. Он также допустил возможность существования внеземных цивилизаций.
