Другой не менее известный ученый древности, Демокрит - основоположник представлений об атомах, живший за 400 лет до нашей эры, - считал, что Солнце во много раз больше Земли, что Луна сама не светится, а лишь отражает солнечный свет, а Млечный Путь состоит из огромного количества звезд. Обобщить все знания, которые были накоплены к IV в. до н. э., смог выдающийся философ античного мира Аристотель (384-322 до н. э.).
Рис. 1. Геоцентрическая система мира Аристотеля-Птолемея.
Его деятельность охватывала все естественные науки - сведения о небе и Земле, о закономерностях движения тел, о животных и растениях и т. д. Главной заслугой Аристотеля как ученого-энциклопедиста было создание единой системы научных знаний. На протяжении почти двух тысячелетий его мнение по многим вопросам не подвергалось сомнению. Согласно Аристотелю, все тяжелое стремится к центру Вселенной, где скапливается и образует шарообразную массу - Землю. Планеты размещены на особых сферах, которые вращаются вокруг Земли. Такая система мира получила название геоцентрической (от греческого названия Земли - Гея). Аристотель не случайно предложил считать Землю неподвижным центром мира. Если бы Земля перемещалась, то, по справедливому мнению Аристотеля, было бы заметно регулярное изменение взаимного расположения звезд на небесной сфере. Но ничего подобного никто из астрономов не наблюдал. Только в начале XIX в. было наконец-то обнаружено и измерено смещение звезд (параллакс), происходящее вследствие движения Земли вокруг Солнца. Многие обобщения Аристотеля были основаны на таких умозаключениях, которые в то время не могли быть проверены опытом. Так, он утверждал, что движение тела не может происходить, если на него не действует сила. Как вы знаете из курса физики, эти представления были опровергнуты только в XVII в. во времена Галилея и Ньютона .
Гелиоцентрическая модель Вселенной
Среди ученых древности выделяется смелостью своих догадок Аристарх Самосский, живший в III в. до н. э. Он первым определил расстояние до Луны, вычислил размеры Солнца, которое, по его данным, оказалось в 300 с лишним раз больше Земли по объему. Вероятно, эти данные стали одним из оснований для вывода о том, что Земля вместе с другими планетами движется вокруг этого самого крупного тела. В наши дни Аристарха Самосского стали называть «Коперником античного мира». Этот ученый внес новое в учение о звездах. Он считал, что они отстоят от Земли неизмеримо дальше, чем Солнце. Для той эпохи это открытие было весьма важным: из уютного домашнего мирка Вселенная превращалась в необъятный гигантский мир. В этом мире Земля с ее горами и равнинами, с лесами и полями, с морями и океанами становилась крошечной пылинкой, затерянной в грандиозном пустом пространстве. К сожалению, труды этого замечательного ученого до нас практически не дошли, и более полутора тысяч лет человечество было уверено, что Земля - это неподвижный центр мира. В немалой степени этому способствовало математическое описание видимого движения светил, которое разработал для геоцентрической системы мира один из выдающихся математиков древности - Клавдий Птолемей во II в. н.э. Наиболее сложной задачей оказалось объяснение петлеобразного движения планет .
Птолемей в своем знаменитом сочинении «Математический трактат по астрономии» (оно более известно как «Альмагест») утверждал, что каждая планета равномерно движется по эпициклу- малому кругу, центр которого движется вокруг Земли по деференту - большому кругу. Тем самым ему удалось объяснить особый характер движения планет, которым они отличались от Солнца и Луны. Система Птолемея давала чисто кинематическое описание движения планет - иного наука того времени предложить не могла. Вы уже убедились, что использование модели небесной сферы при описании движения Солнца, Луны и звезд позволяет вести многие полезные для практических целей расчеты, хотя реально такой сферы не существует. То же справедливо и в отношении эпициклов и деферентов, на основе которых можно с определенной степенью точности рассчитывать положение планет.
Рис. 2.
Однако с течением времени требования к точности этих расчетов постоянно возрастали, приходилось добавлять все новые и новые эпициклы для каждой планеты. Все это усложняло систему Птолемея, делая ее излишне громоздкой и неудобной для практических расчетов. Тем не менее геоцентрическая система оставалась незыблемой еще около 1000 лет. Ведь после расцвета античной культуры в Европе наступил длительный период, в течение которого не было сделано ни одного существенного открытия в астрономии и многих других науках. Только в эпоху Возрождения начинается подъем в развитии наук, в котором астрономия становится одним из лидеров. В 1543 г. была издана книга выдающегося польского ученого Николая Коперника (1473-1543), в которой он обосновал новую - гелиоцентрическую - систему мира. Коперник показал, что суточное движение всех светил можно объяснить вращением Земли вокруг оси, а петлеобразное движение планет - тем, что все они, включая Землю, обращаются вокруг Солнца .
На рисунке показано движение Земли и Марса в тот период, когда, как нам кажется, планета описывает на небе петлю. Создание гелиоцентрической системы ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Особо важную роль сыграла идея Коперника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недоступную для непосредственного наблюдения сущность этих явлений. Гелиоцентрическая система мира, обоснованная, но не доказанная Коперником, получила свое подтверждение и развитие в трудах таких выдающихся ученых, как Галилео Галилей и Иоганн Кеплер.
Галилей (1564-1642), одним из первых направивший телескоп на небо, истолковал сделанные при этом открытия как доводы в пользу теории Коперника. Открыв смену фаз Венеры, он пришел к выводу, что такая их последовательность может наблюдаться только в случае ее обращения вокруг Солнца .
Рис. 3.
Обнаруженные им четыре спутника планеты Юпитер также опровергали представления о том, что Земля является единственным в мире центром, вокруг которого может происходить вращение других тел. Галилей не только увидел горы на Луне, но даже измерил их высоту. Наряду с несколькими другими учеными он также наблюдал пятна на Солнце и заметил их перемещение по солнечному диску. На этом основании он заключил, что Солнце вращается и, следовательно, имеет такое движение, которое Коперник приписывал нашей планете. Так был сделан вывод о том, что Солнце и Луна имеют определенное сходство с Землей. Наконец, наблюдая в Млечном Пути и вне его множество слабых звезд, недоступных невооруженному глазу, Галилей сделал вывод о том, что расстояния до звезд различны и никакой «сферы неподвижных звезд» не существует. Все эти открытия стали новым этапом в осознании положения Земли во Вселенной .
III. ГЕОЦЕНТРИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА
Перейдем теперь к тому учению о вселенной, под влиянием которого люди находились втечение почти двух тысяч лет. Мы имеем в виду учение Аристотеля (384–322 до хр. эры), которое включило в себя всю совокупность знаний того времени. Это учение имело замкнутый характер, рвало с традицией наивного чувственного миропонимания и не расходилось с привычными религиозными идеями: антропоморфизмом, телеологией и т. д.
Аристотель был уверен в том, что уже имеется все необходимое и достаточное для решения вопросов о Земле, небе и т. п. В общем его учение о вселенной представляет собой довольно стройное, но весьма поверхностное обобщение непосредственного чувственного опыта. Согласно этому учению, мир целесообразно, разумно устроен и представляет собой совокупность тел, состоящих из вещества и находящихся в состоянии непрерывного движения или изменения. Что же касается человека, то для стагирского философа (так называли Аристотеля по имени города Стагира, где он родился) он был не звеном в цепи прочих существ, а конечной целью всей премудро устроенной природы. В связи с этим он поместил земной шар неподвижно в центре мира, а на весь остальной мир смотрел как на своего рода оболочку этого центрального тела, представляющего собой, вместе с обитающим на нем человеком, исходный пункт всей целесообразности природы.
Фиг. 7. Аристотель (статуя в Риме).
Вселенная представлялась Аристотелю пространственно ограниченной, замкнутой, единственной, не имеющей подобия. Он пытался при помощи различных логических ухищрений доказать, что существует лишь одно небо, которое должно иметь сферическую форму, ибо сфера - самое «совершенное» из тел, изучаемых в геометрии.
Но несмотря на то, что Аристотелю небо представлялось пространственно ограниченным, он считал небо безграничным зо времени, т. е. вечно существующим. В своем сочинении «О небе» великий Стагирит писал: «Небо не создано и не может погибнуть, как думают некоторые философы. Оно вечно, без начала и конца; кроме того оно не знает усталости, ибо вне его нет силы, которая принуждала бы его двигаться в несвойственном ему направлении».
Аристотель считал, что мир, не имеющий ни начала, ни конца во времени, не мыслим без движения. Это, однако, привело Аристотеля не к материалистическому представлению о движении как о способе бытия, атрибуте материи, а к чисто поповскому заключению о «первом дв ига- тел е», который должен быть недвижим. Этот двигатель есть ум, мысль, и под его влиянием вселенная сама «желает двигаться», сама стремится к движению или изменению. Словом, в этом первом недвижном двигателе, направляющем вещи к разумным целям, Аристотель видел сверхъестественное существо - божество.
Хотя Аристотель старался сохранить основы религиозного мировоззрения, но его представление о вечности мира было неприемлемо для верующих, ибо оно превратило бога не в творца и устроителя мира, а лишь в первого двигателя. Недаром на склоне дней своих Аристотель был обвинен в безбожии и вынужден был бежать из Афин на остров Евбею, где вскоре умер.
Мы уже отметили, что если первый шаг в развитии науки о небе связан с возникновением идеи шарообразности небосвода, то следующий шаг вперед связан с представлением о шарообразной форме Земли. Это представление в значительной степени принадлежит философской школе Пифагора, причем оно возникло, как и взгляд о сферической форме небесного свода, на основании наблюдений. Пифагор будто бы выражал мнение о повсеместной обитаемости земного шара, т. е. о существовании антиподов, для которых опрокидывались понятия «верха» и «низа» (автором слова «антипод» считают Платона). В настоящее время невозможно установить, какого рода были соображения, которые привели Пифагора к этому, столь важному для дальнейшего развития науки, представлению о шарообразности Земли. Но не подлежит сомнению, что это представление должно было возникнуть у древних греков, ибо, вследствие развития у них мореплавания, они изо дня в день наблюдали явления, обусловленные шарообразной формой Земли.
Аристотель знал об этих фактах и из них он сделал совершенно правильный вывод, что Земля не только шарообразна, но и не может быть очень велика и что она вся заселена. При этом он дал настолько ясный обзор доказательств шарообразности Земли, что этот философ совершенно справедливо может считаться основателем всего нашего учения о форме Земли.
«Что Земля есть шар, - писал Аристотель, - следует также из чувственного ощущения… Ибо в противном случае во время лунных затмений мы не видели бы на Луне столь отчетливого круглого темного сегмента. Предел тени (т. е. невидимой части) Луны в течение месяца принимает различную форму, то вид прямой линии, то выпуклой, то вогнутой дуги круга, - во время же затмений эта линия всегда выпукла, а так как лунное затмение происходит от земной тени, то и Земля должна иметь вид шара. Это явствует также и из явлений, представляемых звездами над горизонтом и доказывающих кроме того, что земной шар не может быть слишком велик. Так, стоит только немного подвинуться по направлению к югу или северу, чтобы круг горизонта значительно изменился и находившиеся прежде над нашей головой звезды удалились от прежнего своего места. Некоторые (южные) звезды, видимые в Египте или на острове Кипре, не видимы бывают в странах, севернее лежащих, и обратно - северные звезды, при ежедневном своем течении, остаются постоянно над нашим горизонтом северных стран Земли, между тем как в более южных местах те же звезды, подобно другим, восходят и заходят. Следовательно Земля не только шарообразна, но она и невелика, так как в противном случае при столь незначительной перемене места вышеописанное явление не было бы заметно. Поэтому можно думать, что местность вокруг Геркулесовых столбов (Гибралтара) соединяется с Индийской страной и что таким образом существует лишь одно море. Затем математики, вычислившие окружность Земли, считают ее равной приблизительно 400 ООО стадиям, а из этого мы заключаем, что Земля не только имеет сферическую форму, но и что объем ее незначителен в сравнении с небом».
Принимая стадию равной 157V2 или 185 метрам, получаем для окружности земного шара 63 ООО или 74 ООО километров, т. е. числа того же порядка, что и истинная величина- 40 000 километров.
Как нами уже было отмечено, Аристотель приписывал
3 Системы мира 33
шарообразную форму и небесному своду. Тем самым создалось противоречие между представлением о шарообразности Земли и неба, к которому привели астрономические наблюдения, и физическими понятиями «верх» и «низ», возникшими при созерцании окружающих явлений. Это противоречие Аристотель разрешал учением о разделении вселенной на две существенно отличные друг от друга части - элементарную и эфирную. И в связи с этим Аристотель развил чрезвычайно последовательную, строго геоцентрическую точку зрения, проведя резкую грань между подлунным и надлунным миром, между «земным» и «небесным».
Вот основные положения астрономического учения Аристотеля в его собственном изложении: «Солнце и планеты обращаются около Земли, находящейся неподвижно в центре мира. Наш огонь, относительно цвета своего, не имеет никакого сходства со светом солнечным, ослепительной белизны. Солнце не состоит из огня, а есть огромное скопление эфира; теплота Солнца причиняется действием его на эфир во время обращения вокруг Земли. Кометы суть скоропреходящие явления, которые быстро рождаются в атмосфере и столь же быстро исчезают. Млечный путь есть не что иное, как испарения, воспламененные быстрым вращением звезд около Земли… Движения небесных тел, вообще говоря, происходят гораздо правильнее, чем движения, замечаемые на Земле; ибо, так как тела небесные совершеннее всех других тел, то им приличествует самое правильное движение, и вместе с тем самое простое, а такое движение может быть только круговым, потому что в этом случае движение бывает вместе с тем и равномерным. Небесные светила движутся свободно подобно богам, к которым они ближе, чем к жителям Земли; поэтому светила при движении своем не нуждаются в отдыхе и причину своего движения заключают в самих себе. Высшие области неба, более совершенные, содержащие в себе неподвижные звезды, имеют поэтому наиболее совершенное движение - всегда вправо (с востока на запад). Что же касается до части неба, ближайшей к Земле, а поэтому и менее совершенной, то эта часть служит местопребыванием гораздо менее совершенных светил, каковы планеты. Эти последние движутся не только вправо, но и влево, и притом по орбитам, наклоненным к орбитам неподвижных звезд. Все тяжелые тела стремятся к центру Земли, а так как всякое тело стремится к центру вселенной, то поэтому и Земля должна находиться неподвижно в этом центре».
Чтобы яснее представить себе идеи, положенные Аристотелем в основу его геоцентрической системы мира, необходимо учесть, что во времена этого философа прочна 34
утвердилось учение Эмпедокла (492–432 до хр. эры) о четырех «элементах» или «стихия х». Эмпедокл допускал существование четырех «первичных веществ», а именно: земли, воды, воздуха и огня, и считал, что от их смешения произошло «все», вся вселенная, т. е. все тела, встречающиеся на Земле и небе. Аристотель принял это представление, но к упомянутым четырем элементам присоединил пятый, резко от них отличный, элемент. По мнению Аристотеля, кроме четырех элементов или основных веществ, из которых составлены все земные предметы, имеется еще особый пятый элемент (по - латыни - quinta essentia, откуда и выражение «квинтэссенция»), эфир, из которого состоят небесные светила. При этом Аристотель говорил, что Земля, где царят четыре элемента, является мирам тленным, т. е. миром постоянных превращений, вечного круговорота рождения и смерти, произрастания и увядания; наоборот - небо, состоящее лишь из одного эфира, есть нетленный мир, служит местопребыванием всего совершенного. Словом, небесные тела объявлялись принципиально отличными от земных, «элементарных» тел.
Все тяжелое, с этой точки зрения, стремится к центру вселенной, имеющей шарообразную форму, и скопляется вокруг него, образуя шарообразную массу. Поэтому Земля, как наиболее тяжелый из всех элементов, находится в центре вселенной, и для астрономии возможна, стало быть, одна только геоцентрическая точка зрения.
Что же касается более легких элементов, то они находятся в последовательно расположенных друг над другом слоях, именно: земной шар окружает вода, над водой находится воздух, а над воздухом - огонь, который является самым легким из четырех элементов и занимает все пространство от Земли до Луны. Над огненной оболочкой расположены звезды, состоящие из чистого эфира. Звезды являются наиболее совершенными мировыми телами, при чем они очень удалены от Земли и нисколько не подвержены тлетворному влиянию элементарных земных тел Солнце, Луна и планеты тоже состоят из эфира, но чем ближе к Земле, тем эфир менее «чист», менее совершенен, и это сказывается на характере движения небесных светил, на форме их путей.
Материя, с этой точки зрения, расположена сферически, причем все тела падают по направлению к центру Земли, гак что слово «вниз» означает - к центру вселенной, слово «верх» - к окружающей небесной сфере. А эта сфера, как мы уже видели, является пространственно ограниченной: за ее пределами нет ничего…
Подобно делению всей вселенной на две строго отличные друг от друга части, движения также разделяются Аристотелем на две группы: несовершенные и совершенные.
Все движения земных элементов относятся к группе несовершенного движения, причем они характеризуются прямолинейностью. Они совершаются в направлении «естественных мест» четырех элементов, прямолинейно вниз или вверх, в зависимости от того, является ли тело тяжелым или легким; тело движется до тех пор, пока не найдет места, где может оставаться в покое. Все тяжелые «элементарные» тела имеют стремление книзу; от этого стремления их можно удержать лишь временно, применяя какие?то силы. Земля, как самый тяжелый элемент, не только находится в центре вселенной, но и покоится в нем, т. е. совершенно не обладает собственным движением (последнее могло бы поддерживаться лишь временно, чтобы затем прекратиться).
Что же касается эфира, то он обладает совершенным движением, отличным от движения четырех элементов. Эфир, по Аристотелю, не имеет своего «естественного места» и может двигаться по самому совершенному пути- по кругу и с абсолютной правильностью.
Аристотель был учеником Платона (429–347 до хр эры), который пользовался в древнем мире большим авторитетом. Стараясь создать простую геометрическую схему движения небесных тел, Платон поставил перед астрономами задачу - объяснить все движения небесных тел как движения круговые и притом равномерные, т. е. происходящие с постоянной скоростью. Эта мысль послужила началом развития так называемой теории эпициклов и она оказала в общем довольно отрицательное влияние на развитие науки о небе. В ней заключалась такая предвзятость, которая чрезвычайно глубоко проникла в умы греческих философов, астрономов, физиков и т. д.
Никому в голову не приходила мысль о возможности отступления от положения о равномерно - круговом движе- 36
нии небесных светил. Представление это вытекало не из наблюдений (наблюдения Солнца, Луны и планет этому противоречат), а из чисто философских соображений. Оно возникло из идей пифагорейцев (влияние пифагореизма на Платона было весьма значительно) о гармонии в космосе, и отступление от него после Платона казалось нелепостью, совершенно противной разумному, целесообразному, божественному устройству мира. Считали, что движения, происходящие в небесном пространстве, целесообразны и, следовательно, должны быть совершенны и неизменны, а таковыми могут быть лишь движения круговые и равномерные.
Словом, для греческих философов и ученых было аксиомой, что только равномерно - круговое движение, не знающее ни приближения к центру, ни удаления от него, ни ускорения, ни замедления, может «приличествовать» безостановочному бегу светил. Как мы в дальнейшем убедимся, отказаться от этого древнего астрономического догмата было трудно даже тем ученым, которые решительно отвергали представление о Земле, как неподвижном средоточии мира.
Идеи Аристотеля о движении небесных тел находятся в неразрывной связи с этим догматом. Аристотель вслед за Платоном считал, что круг есть совершенная фигура и круговое движение отличается равномерностью. Движения звезд, состоящих из чистого эфира, вечны и неизменны, причем они могут совершаться только кругообразно и равномерно вокруг неподвижного мирового центра - земного шара. Что же касается Солнца, Луны и планет, расположенных в тех областях неба, где эфир (вследствие близости к огню и другим элементам) менее чист, то эти небесные тела движутся по кругам, но неравномерно и не всегда в одном и том же направлении.
Таким образом, Аристотель учил, что все части неба находятся в вечном движении. Одна только Земля «очевидно находится в покое», пребывая в центре небесной сферы. Он говорил, что «веским аргументом неподвижности земного шара служит то, что Земле свойственно состояние покоя и что она естественно находится в равновеси и», т. е. что она не имеет причины покидать своего «естественного места». Что же касается причины движения светил вокруг Земли, то по Аристотелю здесь все дело лишь в том, что это движение весьма «естественно», ибо окружность есть наиболее совершенная линия, а светила сами по себе совершенны, так что они должны описывать окружность.
Вместе с тем Аристотель объявлял, что может существовать только один мир. Ведь если элементы всюду одинаковы, то все они стремятся к одному центру (занять свое «естественное место»), т. е. как существует только один мировой центр, так может существовать только и один мир. Далее, Аристотель подчеркивал, что движение мира только тогда возможно, когда существует точка покоя, на которую это движение некоторым образом опирается и что такой именно точкой является земной шар. Наконец, в подтверждение нетленности одаренных круговым движением небесных тел, он приводил следующее: «В длинном ряде времен, согласно передаваемому из рода в род преданию, малейшей перемены на небе, наблюдаемом до последних пределов, не замечено ни в целом, ни в какой?либо его части». Аристотель заключал, что небо вечно и совершенно и что по этой именно причине «все люди, и греки и варвары, если только они имели какое?нибудь понятие о божестве, помещали сюда обиталища богов, которым поклонялись».
Фиг. 8. Аристотелевская система мира. Вокруг неподвижной Земли, образующей центр мира, расположено восемь соприкасающихся «небес», которые приводятся в движение особой сферой - «первым двигателем».
Таким образом, Аристотель построил геоцентрическое учение о вселенной, которое имело очень законченный вид и выражало общее мнение большинства ученых древности, так как заключало в себе наиболее распространенные представления того времени. В этом учении Аристотель уничтожил противоположность верха и низа и вместе с тем ввел противоположность земного и небесного, несовершенной и совершенной формы, вечности и возникновения, подвижности и неподвижности, тяжести и легкости и т. д. Все эти противоположности вытекали из того, что всю вселенную Аристотель резко разграничил на две части: на элементарную (земную, несовершенную) и эфирную (небесную, совершенную).
В основу своей физики Аристотель также положил противоположность «естественных» и «насильственных» движений. Естественным движением он считал движение, соответствующее природе вещей (например, движение камня вниз), насильственным - движение противоположное (движение камня вверх). При этом он полагал, что насильственные движения не сохраняются и в конце концов исчезают сами собой, уступая место естественным движениям.
Влияние великого Стагирита длилось около двух тысяч лет и в течение значительной части средних веков этот философ считался непререкаемым авторитетом; так, Данте называл его «учителем тех, кто занимается наукой». Его взгляды настолько глубоко проникли в умы ученых, что даже Коперник, решительно отбросивший аристотелевский геоцентризм, не в состоянии был освободиться от идей его физики.
Аристотель - энциклопедический ум, давший весьма широкое, почти всеобъемлющее обобщение греческой науки. Но он был непоследовательным мыслителем, колебался между материалистическим и идеалистическим мировоззрением (несмотря на то, что немало сделал для подрыва основ идеализма). Средневековая поповщина взяла его идеалистические идеи и приспособила их к интересам защиты религии, идеологии феодальных классов. Эти идеи сделались знаменем реакции.
По меткой характеристике Ленина, «поповщина убила в Аристотеле живое и увековечила мертвое». Поэтому когда под влиянием Бруно, Галилея и других крупных мыслителей разразилась буря против Аристотеля, то это было необходимым условием для развития науки, становившейся на путь материалистического понимания природы. Однако эта буря не столько относилась к самому Аристотелю, сколько к его средневековым последователям и комментаторам (схоластам), которые старались прикрыть его авторитетом свои «душеспасительные» фантазии.
Из книги Физика: Парадоксальная механика в вопросах и ответах автора Гулиа Нурбей Владимирович1. Механические модели мира
Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович Из книги Тайны пространства и времени автора Комаров Виктор Из книги Возвращение чародея автора Келер Владимир Романович Из книги Что такое теория относительности автора Ландау Лев Давидович Из книги Системы мира (от древних до Ньютона) автора Гурев Григорий АбрамовичЗаконы сохранения и симметрия мира Одним из очень интересных вопросов для физиков последних двух поколений был вопрос: существует ли какая-нибудь связь между другими общими свойствами Вселенной и законами сохранения? Оказывается, существует, и самая непосредственная -
Из книги Распространненость жизни и уникальность разума? автора Мосевицкий Марк Исаакович«Если ученые всего мира…» Этот маленький очерк был написан и опубликован в июле 1962 года. Я знал Льва Давидовича Ландау с моих студенческих лет, многократно встречался с ним после войны, и, может быть, поэтому мне как литератору выпала на долю невеселая удача - быть
Из книги Биография атома автора Корякин Юрий ИвановичСистемы мира (от древних до Ньютона) „Наука потому и называется наукой, что она не признает фетишей, не боится поднять руку на отживающее, старое, и чутко прислушивается к голосу опыта, практики. Если бы дело обстояло иначе, у нас не было бы вообще науки, не было скажем
Из книги автора Из книги автора1961 год Промышленный эксперимент 1961 год - третий год семилетки. Вся наша необъятная страна в лесах новостроек. Советский народ под руководством партии строит коммунизм. Но коммунистическое общество немыслимо без изобилия энергии. «Коммунизм - это есть советская власть
Из книги автора2. ЦЕЛОСТНАЯ КАРТИНА МИРА (3 мая 1994)Нам постоянно приходится слышать, что так называемая конвенциональная наука, при всех ее видимых достижениях, находится словно бы в шорах, если не в тупике, - и упорно не замечает некоторых важных явлений, которые не укладываются в ее
Из книги автораГлава 3 Кентавры атомного мира Теория на перепутье«Победителей не судят!» - гласит старая поговорка. В науку она, однако, доступа не имеет. Еще как пристрастно судят! Пока не обоснован каждый шаг ученого в его сражении с природой, победа не засчитывается.Но изредка бывает
Из книги автора14. Несовершенство мира Роберт Джордж родился весом шесть фунтов пять унций в десять часов вечера в воскресенье 28 мая 1967 года, в тот самый момент, когда одинокий яхтсмен Фрэнсис Чичестер зашел в гавань Плимута, встречаемый ликующей толпой, из своего кругосветного
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.
ВВЕДЕНИЕ
Клавдий Птолемей – знаменитый александрийский астроном, математик и географ II века нашей эры, один из крупнейших ученых древности. В течении целого тысячелетия в области астрономии с Птолемеем никто не мог сравниться. Не сохранилось каких-либо упоминаний о его жизни и деятельности у историков этого периода. Также остались неизвестны даже примерные даты рождения и смерти Птолемея, также как и какие-либо факты его биографии.
Но благодаря своим трудам он остался в истории. К большой удаче современных историков, практически все его основные сочинения сохранились. Главный труд Птолемея – “Альмагест” –до начала XVII века был основным учебником астрономии.
В “Альмагесте” Птолемей обширно применяет результаты наблюдений своего великого предшественника Гиппарха (II век до н. э.). Гиппарх следил и наблюдал за небесными телами и стремился обнаружить закономерности движения планет, так как они представляли для астрономов того времени большую загадку. Планеты во время своего движения по небу как будто описывали петли. Данная трудность связана с движением самой Земли. Когда Земля как будто "догоняет" другую планету, то на первый взгляд может показаться, что планета как бы приостанавливается, а затем движется назад. Однако древние астрономы думали, что планеты на самом деле совершают такие сложные перемещения вокруг Земли и отталкиваясь от этого строили свои теории.
Глава I. Геоцентрическая система мира Птолемея
1.1.Развитие геоцентризма
С древних времён Земля считалась центром мироздания. При этом предполагалось существование центральной оси Вселенной и асимметрия «верх-низ». Землю от падения спасала какая-то опора. В ранних цивилизациях в качестве опоры выступало огромное мифическое животное или животные (слоны, киты, черепахи). Первый древнегреческий мыслитель и философ Фалес Милетский в качестве данной опоры представлял естественный объект - мировой океан. Анаксимандр Милетский допустил мысль, о том, что Вселенная является центрально-симметричной и она не имеет какой-либо определенной направленности. По этой причине, у находящейся в центре Космоса Земле отсутствует основание двигаться в каком-либо направлении, то есть она, непосредственно, свободно покоится в центре Вселенной без опоры. Ученик Анаксимандра Анаксимен не согласился с теорией своего учителя, полагая, что сжатый воздух удерживает Землю от падения. Этой точки зрения придерживался и Анаксагор. Позицию Анаксимандра разделяли, однако, пифагорейцы, Парменид и Птолемей. Не была понятна позиция Демокрита: согласно разным свидетельствам, он последовал Анаксимандру или Анаксимену.
Анаксимандр предполагал, что Земля имеет форму низкого цилиндра с высотой в три раза меньше диаметра основания. Анаксимен, Анаксагор, Левкипп предполагали, что Земля-плоская, нечто вроде крышки стола. Совершенно новый шаг сделал Пифагор, который допустил, что Земля имеет форму шара. В данном предположении за ним последовали не только пифагорейцы, но и Платон, Парменид, Аристотель. Так появилась каноническая форма геоцентрической системы, которая впоследствии разрабатывалась древнегреческими астрономами: шарообразная Земля-в центре сферической Вселенной; видимое суточное движение небесных светил-это отражение вращения Космоса вокруг мировой оси.
Анаксимандр полагал, что звёзды находятся ближе всего к Земле, затем располагались Луна и Солнце. Анаксимен первый высказал предположение, что звёзды – это самые далёкие от Земли объектами, которые закреплены на внешней оболочке Космоса. В этом ему следовали все последующие учёные (Исключение: Эмпедокла; он придерживался теории Анаксимандра). Появилось суждение (впервые, скорее всего, у Анаксимена или пифагорейцев), что чем больше период обращения светила по небесной сфере, тем оно выше и, следовательно, находится дальше. Таким образом, порядок расположения светил оказался следующим: Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и, затем, звёзды. В данный список не включены Меркурий и Венера, так как у греков возникли споры на их счёт: Аристотель и Платон помещали их сразу за Солнцем, Птолемей - между Луной и Солнцем. Аристотель полагал, что выше сферы неподвижных звёзд нет ничего, в том числе пространства, в то время как стоики считали, что наш мир погружен в бесконечное пустое пространство; следуя суждениям Демокрита предполагали, что за нашим миром (который ограничен сферой неподвижных звёзд) есть и другие миры. Это мнение поддерживали эпикурейцы,а также его ярко изложил Лукреций в поэме «О природе вещей».
1.2.Обоснование геоцентризма
Древнегреческие учёные имели разные мнения, обосновывая центральное расположение и неподвижность Земли. Анаксимандр в качестве причины указывал сферическую симметрию Космоса. Его не поддержал Аристотель, который выдвинул контрдовод: в таком случае человек, располагающийся в центре комнаты, у стен которой находится еда, должен умереть с голоду. Этот довод позже был приписан Буридану. Сам Аристотель, непосредственно, обосновывал геоцентризм следующим образом: Земля - это тяжёлое тело, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; и, как показывает опыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а так как они движутся к центру мира, Земля находится в центре. Помимо этого, орбитальное движение Земли (это предполагал пифагореец Филолай) Аристотель отрицал на том основании, что оно должно вести к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.
Несколько авторов приводит и прочие эмпирические доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии «Естественная история» аргументирует центральное расположение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий, а также тем, что в период равноденствия восход и заход можно наблюдать на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния располагается на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния. С точки зрения астрономии, эти аргументы и доводы, естественно, являются заблуждением. Не лучше и аргументы, которые приводил Клеомедом в учебнике «Лекции по астрономии». Он объясняет центральность Земли от противного. Он считал, что если бы Земля располагалась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были бы короче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем при заходе, а продолжительность с рассвета до полудня была бы меньше, чем от полудня до заката. Но так как этого всего нет, то можно сделать вывод, что Земля не может быть смещена к западу от центра мира. По аналогии доказывается, что Земля не может быть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца были бы, соответственно, в северном или южном направлении. Кроме этого, на рассвете в дни равноденствий тени имели бы направление точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывали бы на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также поясняет то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. В случае, если бы Земля располагалась выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; что привело бы к тому, ночь всегда была бы длиннее дня. По аналогии: Земля не может находится ниже центра мира. Из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что она может располагаться только в центре. Приблизительно подобные аргументы в пользу центральности Земли высказывал и Птолемей в Альмагесте, книга I.Безусловно, доводы Клеомеда и Птолемея подтверждают только лишь то, что Вселенная несравненно гораздо большего размера, нежели Земля, и по этой причине также являются неосновательными.
1.3.Геоцентрическая система мира Птолемея
Птолемей, делая акцент и основываясь на достижения Гиппарха, исследовал движимые небесные светила. Он внес существенный вклад в дополнение и уточнение концепции передвижения Луны, а также усовершенствовал теорию затмений. Однако, действительно великим научным подвигом ученого было формирование им математической теории видимого движения планет. Эта теория опиралась на следующие принципы:
· Шарообразность Земли;
· Огромная удаленность от сферы звезд;
· Равномерность и круговой характер движений небесных тел;
· Неподвижность Земли;
· Центральное положение Земли во Вселенной.
Теория Птолемея сочетала концепции эпициклов и эксцентриков. Он делал предположение в пользу того, что вокруг неподвижной Земли располагается окружность (деферент) с центром, несколько смещенным относительно центра Земли (эксцентрик).Согласно деференту, движется центр меньшей окружности - эпицикл - с угловой скоростью, неизменной по отношению к собственному центру деферента и не к самой Земле, а к точке, которая располагается симметрично центру деферента относительно земли (эквант). Сама планета в системе Птолемея равномерно движется по эпициклу. С целью описать вновь открываемые неравномерности в движениях планет и Луны были введены новые дополнительные эпициклы - вторые, третьи и т.д. Планета располагалась на последнем. Теория Птолемея позволяла предвычислять сложные петлеобразные движения планет (их ускорения и замедления, стояния и попятные движения). На основе сформированных Птолемеем астрономических таблиц расположение планет можно было рассчитать с весьма высокой по тем временам точностью (имелась погрешность менее 10").
Из основных свойств планетных движений, концепция которых была определена Птолемеем, можно выделить несколько очень важных закономерностей:
1. Условия для передвижения верхних и нижних от Солнца планет значительно различаются.
2. Характерную роль для движения как тех, так и других планет представляет Солнце.
Этапы обращения планет либо по деферентам (у нижних планет), либо по эпициклам (у верхних) будут равны периоду обращения Солнца, то есть длинной в год. Направленность деферентов нижних планет и эпициклов верхних находится в связи с плоскостью эклиптики. Тщательное исследование этих свойств планетных движений подвело бы Птолемея к простому заключению, который заключался бы в следующем: Солнце, а не Земля - это центр планетной системы. Этот вывод задолго до Птолемея выдвинул Аристарх Самосский. Он доказывал, что Земля в несколько раз меньше Солнца. Без сомнения понятно, что меньшее тело движется вокруг большего, а никак не наоборот. Хотя масштабы других планет прямым путем Птолемей определить не имел возможности, тем не менее было понятно, что все они гораздо меньше Солнца.
Система Птолемея не только разъясняла видимые движения планет, но также и сделала вероятной возможность вычислять их положения на будущее время с точностью, которая вполне удовлетворяла несовершенным исследованиям невооруженным глазом. Именно поэтому, хотя и неправильная в основе, система сначала не побуждала серьезных противоречий, а позже открытые возражения наперекор ей жестоко подавлялись христианской церковью.
Расхождения этой концепции с наблюдениями, которые появлялись по мере повышения точности наблюдений, исключались путем усложнения системы. К примеру, некоторые неточности в видимых движениях планет, раскрытые последующими наблюдениями, разъяснялись тем, что вокруг центра первого эпицикла обращается не планета, а центр второго эпицикла, по окружности которого движется уже планета. Когда и в подобном построении для какой-либо планеты появлялись неточности, то вводили третий, четвертый и т.д. эпициклы, до тех пор пока положение планеты на окружности последнего из них не давало более или менее приемлемого согласия с наблюдениями и исследованиями.
К началу XVI в. система Птолемея была до такой степени трудна, что не имела возможности больше удовлетворить тем условиям и требованиям, которые предъявлялись к астрономии практической жизнью, а в первую очередь мореплаванием. Необходимы были более простые способы для вычисления расположения планет. И благодаря творению гениального польского ученого Николая Коперника, который в последствии развил и заложил базу астрономии, такие методы были созданы и без них не могла бы появится и развиваться современная астрономия.
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.