О том, как устроено окружающее пространство, человечество задумывалось столько времени, сколько человек смотрит в небо. В прежние времена люди были уверены, что мир вращается вокруг них, и такая система называлась геоцентрической. Со временем астрономы получили гораздо больший объем информации, позволивший выяснить, что наша планета вращается вокруг Солнца. Это дало старт господству новой теории - гелиоцентрической. Впрочем, как показывают опросы, и по сей день есть приверженцы не только нового взгляда на мир, но и бытовавшего в прежние столетия. В чем особенности каждой из теорий? Попробуем разобраться повнимательнее. Зная, в чем основное отличие гелиоцентрической системы мира, можно расширить свой кругозор, получить общее представление о его устройстве.
В центре - Гея
В прежние столетия люди были убеждены, что центром всего сущего является та земля, на которой они проживают. Так как земля в греческой мифологи связывалась с богиней Геей, то и наименование эта теория получила соответствующее - геоцентрическая. Она характеризуется начальной точкой отчета координат - ею является наша планета. В прежние времена предполагали, что во Вселенной наша Земля неподвижна, спокойна, является центральной точкой, вокруг которой вращаются элементы космоса.
Разбираясь, какая система мира названа геоцентрической, важно отметить не только факт наличия отсчетной точки для системы координат в нашей планете. Эта теория задавала и порядок расположения небесных тел. Первой по счету в тот период шла Луна, за ней следовала наша главная звезда - Солнце. Далее по удалению считались Марс и Юпитер, Сатурн. На заднем плане были все остальные звезды. Впрочем, разбираясь с тем, чем отличается геоцентрическая система мира от гелиоцентрической, необходимо отметить неоднородность мнений в прежние времена касательно порядка расположения небесных тел в пространстве. В будущем, когда Коперник предложит свой вариант, все встанет на свои места, но в Древней Греции довольно часто астрономы спорили между собой относительно размещения Венеры, Меркурия. По мнению Платона, эти тела следовали за Солнцем, а вот Птолемей доказывал, что они располагаются между двумя главными небесными телами, видимыми на нашем небе: Луной и Солнцем.
Исторические предпосылки
Когда современные ученые проводили сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем мира, полученная в ходе анализа информация позволила предположить, что в Древнем Вавилоне астрономы имели довольно точное представление о том, что Земля на самом деле вращается вокруг Солнца. Правда, окончательного подтверждения эта теория в настоящие дни не имеет, так как дошедшие до наших дней данные довольно обрывочные, неполные. В ходе научного сравнения геоцентрической и гелиоцентрической систем мира удалось обнаружить такие таблички, сохранившиеся от вавилонян, на которых (по мнению ряда современных учёных) отображена картина мира, какой она представлялась в тот период развития человечества в той области очагов цивилизации. К сожалению, в силу древности этих материалов, их расшифровка представляет собой очень сложную задачу.
Очень много интересной информации можно извлечь из анализа мифологии Древнего Египта. Это огромный пласт информации, сохранившийся до наших дней в довольно полной форме. Разбираясь, кто первым вник в суть гелиоцентрической системы мира, иные ученые предлагают считать таковыми именно древних египтян. Как известно, бог солнца в мифологии этого народа был центральным, главным - отцом прочих божественных созданий. Гелиополис, о котором рассказывают древнеегипетские мифы, был образован из солнечного Ра и его восьми потомков. В этом прослеживается определенная связь со строением Солнечной системы, официально открытым гораздо позже.
Мифология и наука
При анализе того, чем отличается геоцентрическая система мира от гелиоцентрической, важно обратить внимание на все ключевые особенности египетской мифологии, бытовавшие в прежние времена, ведь именно в них отражалось представление широких масс об устройстве окружающего пространства. В частности, бытовало представление о том, что мир создан восемью богами, четверо из которых были мужского пола, а остальная четверка - женского. Одна пара представляла собой воду, другая - тьму, третья пара - бесконечное пространство. А вот четвертая постоянно менялась. В четвертом египетском царстве она прочно установилась из божеств, которые отвечали за воздух, невидимость. Бытовало представление о том, что именно эти боги породили Солнце, давшее тепло и свет миру и сделавшее возможным творение.
Кстати говоря, школьный курс математики, как ни странно, довольно близок по своей сути к геоцентрической теории мира в том представлении, которое было характерно для Древней Греции.
Теория развивается
Несмотря на то что в школьном курсе истории и астрономии на вопрос о том, кто предложил гелиоцентрическую систему мира, обычно отвечают «Коперник», в реальности, как предполагают ученые, такое предложение было выдвинуто гораздо раньше Аристархом Самосским. Этот древнегреческий ученый жил в третьем веке до нашей эры. Он рассматривал особенности движения Солнца по небосводу и на основании собранных данных предположил, что Земля и Солнце находятся друг от друга довольно близко, особенно в сравнении с расстоянием, отделяющим эти тела от прочих звезд. В будущем астрономы подтвердили, что это предположение абсолютно верно. Также именно в тот период, в третьем столетии до нашей эры, удалось выявить, что Земля значительно меньше по размеру, нежели Солнце. Фактически именно Аристарх Самосский был тем, кто открыл гелиоцентрическую систему мира.
С течением времени астрономия развивалась. Получение новой информации об окружающей нас Вселенной требовало новых подходов к объяснению обнаруженных фактов. В частности, нужно было разработать теорию, которая бы описывала передвижение небесных тел достаточно точно. Сейчас уже нельзя сказать точно, кто создал геоцентрическую систему мира, зато доподлинно известно, кто вложил серьезный вклад в продвижение гелиоцентрической теории - тот самый Николай Коперник, живший в шестнадцатом столетии и оказавший очень сильное влияние не только на астрономию, но и на многие другие науки.
Шаг вперёд
Не секрет, что в Средневековье (во многом под влиянием церковных представлений об устройстве мира) преобладала геоцентрическая система мира, и гелиоцентрическая, когда Коперник предложил ее рассмотреть всерьёз, показалась многим ересью, направленной против господствующей религии. По крайней мере именно так ситуация сложилась в европейских государствах.
В настоящее время какую систему мира называют гелиоцентрической? Ту, которую предложил Коперник, а его работы основывались не только на наблюдении за небом, но и на тщательном анализе данных, собранных еще Птолемеем. Кроме того, европейский учёный особенное внимание обратил на работы различных философов древнего времени, математиков, специалистов по астрономии. Это позволило ему систематизировать достаточно большой объем информации для подтверждения факта того, что гелиоцентрическая система гораздо более точная.
И все же общество, убежденное в правоте бытовавшей несколько столетий теории, не согласилось с утверждениями Коперника. Так сложилось, что в этот период геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира были в применении одновременно: одна считалась официально более точной, а вторая - применимой на практике, так как позволяла упростить расчеты математиков.
Наука не стоит на месте
Если кратко: геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира отличаются в первую очередь точкой, которую необходимо считать началом координат. В одном варианте это должна быть наша планета, в другом следует брать за центр расчета для нашей системы Солнце как главную звезду, вокруг которой и вращается близкий к нам сектор Вселенной. Но фактически различия этих теорий более глубокие. В шестнадцатом столетии общество оказалось не готово пересматривать свои взгляды на строение окружающего пространства, но первые зерна были, как говорится, брошены в почву, и ученые разных стран прислушались к доводам Коперника.
Время возникновения геоцентрической и гелиоцентрической системы мира, конечно, отличается очень сильно: первая существует столько, сколько человек задумывается над устройством Вселенной, а вторая появилась гораздо позже, а в широкое употребление вошла и вовсе относительно недавно - лишь несколько столетий тому назад. Существенный вклад в это внес в шестнадцатом веке датский ученый Тихо Браге. Так сложилось, что идея Коперника (по его мнению) было некорректной, а истина лежала где-то посередине. Поэтому Браге предложил компромисс: геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира в его теории слились в одно целое. Браге сформулировал следующий вариант: Земля неподвижна и вокруг нее вращаются звезды, Луна и Солнце, а вот кометы и иные планеты совершают свое движение по орбитам, центр которых - именно Солнце. Для математиков такая модель по сути были аналогичной коперниковской, зато при компромиссном подходе геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира удовлетворяли требованиям религии, не вызывали протеста у инквизиции.
Медленно, но верно
В настоящее время, если кого-нибудь попросят: «Пожалуйста, опишите геоцентрическую и гелиоцентрическую системы мира», человек может смело рассказать оба варианта и выразить свое мнение относительно того, какую из теорий необходимо считать корректной и точной. А вот еще несколько столетий тому назад можно было выразить свое согласие только с теорией, ставившей в центр Землю, а также с компромиссной моделью, предложенной Браге.
И все же определённый шаг вперёд был сделан, когда общество приняло эту модель, которую прозвали «легальной системой Коперника». Это стало одним из кирпичиков фундамента, на котором в будущем работал Ньютон, формулируя законы динамики. Когда удалось открыть закон всемирного тяготения, стало ясно, что геоцентризм - это пережиток прошлого.
В настоящее время официальная теория гласит, что солнце - центр вращательного движения Земли и других планет. И все же опросы широких слоев населения, проведенные несколько лет назад, показали, что и по сей день есть люди, придерживающиеся бытовавших несколько веков назад взглядов. Такие есть и в нашей стране, и за границей: едва ли не треть населения планеты считает, что именно Земля - центр Вселенной.
Те, кто создавал представление о мире: Птолемей
Клавдий Птолемей сыграл очень важную роль как для общества своего времени, так и для поздних веков, так как его работы во многом стали базисом для фундаментальных исследований в будущем. Птолемей принадлежал к эпохе позднего эллинизма, занимался географией, математикой и астрономией. Ученый жил во втором веке нашей эры. Как его личность, так и его труды в истории - довольно своеобразная тема. Так, в работах современников о нем никакого упоминания. Предполагается, что этот ученый родился приблизительно в то же время, что и Гален, но никаких точных данных об этом нет.
А вот сочинения за авторством Птолемея дошли до потомков и высоко были ими оценены - не только в эпоху становления наук и Средневековья, но и в наши дни. Самая известная работа александрийского ученого носит название «Альмагест». Ее не раз переводили на разные языки: сирийский, санскрит. Птолемей был переведён и на арабские языки, и на латынь, а затем на различные европейские - от английского до русского. Именно «Альмагест» до семнадцатого века считался наиболее значимым классическим астрономическим трудом, его использовали в качестве учебника.
Птолемей: система мира
Одна из ключевых заслуг Птолемея - разработка геоцентрической системы мира и фиксация основных догматов этой теории в официальной документации. Конечно, представление о том, что мир вращается вокруг Земли, бытовало и ранее, но именно Птолемей смог систематизировать и опубликовать основные постулаты этого предположения, а также сформулировать порядок вращения небесных тел вокруг нашей планеты. Из его теории следует, что пяти планетам свойственны собственные эпициклы, вращающиеся вокруг Земли по деферентам.
Эта теория была основной до тех пор, пока Коперник не смог выдвинуть собственное предположение о взгляде на мир, совершив буквально научную революцию. В то же время большая часть известных нам эскизов - это не точное изображение Вселенной по Птолемею, а лишь приблизительные рисунки, отражающие основные постулаты теории. Так, в его идее было указание на факт того, что центральные точки деферентов и Земля не совпадали, а эпициклы и точное положение в пространстве небесных тел частично определялись положением Солнца. Также Птолемей, описывая движение небесных тел, обращал внимание, что есть другие круги, не только эпициклы, и они также влияют на траектории.
Новое прорастает из старого
Доподлинно известно, что при создании своей системы мира Коперник, Кеплер использовали информацию, доступную из работ Птолемея, но преобразовали ее таким образом, что в центре вместо Земли оказалось Солнце. При этом Коперник применял предложенный Птолемеем математический аппарат, а вот Кеплер им пренебрег, хотя использовал птолемеевские построения для отражения орбит перемещения небесных тел. В то же время Коперник прибег к опыту и других ученых, с давних пор предполагавших, что в центре нашего мира расположено именно Солнце, а не Земля. Официальное изложение на бумаге впервые увидело свет только в 1543 году.
Обновленное представление об устройстве мира позволило оставить в прошлом довольно противоречивую систему Птолемея, основанную на многочисленных допущениях. Коперник сформулировал объяснения различных астрономических фактов, прибегая к одной точке зрения, и создал принцип научного исследования, задавший направление для развития научного сообщества на долгие годы. При этом, как утверждал Коперник, видимое человеку не обязано быть реально происходящим. Учение, созданное им, позволило отказаться от представления о делении на порочное земное и чистое небесное. Он сказал, что Земля - это самая обычная планета, такая же, как и все другие. Именно поэтому теория Коперника вызвала такое резкое неприятие у религиозных деятелей.
Имена и лица
Имя Джордано Бруно - еще одно из ключевых, позволивших научному сообществу составить корректное представление о положении Земли во Вселенной. Бруно сформулировал идею бесконечности Вселенной и отождествил Солнце с иными звездами. Именно он предположил, что есть несколько населённых жизнью миров.
Идеи Коперника окончательно утвердились как корректные, когда свои исследования опубликовали Кеплер, Галилей. Первый начал работу, основываясь на достигнутых Браге успехах, в том числе получил от него огромный свод информации о движениях Марса. Проанализировав информацию, учёный смог сформулировать законы передвижения небесных тел. Именно тогда стало ясно, что движение планет происходит по траектории в форме эллипса, при этом скорость не остается постоянной на всех участках орбиты. Это окончательно оставило в прошлом те допущения, на которых базировалась идея Птолемея, и теорию Коперника удалось улучшить, сделать более точной, применимой к реальности.
А с 1610 наблюдениями за ночным небом стал заниматься Галилео Галилей, чье имя в курсе истории астрономии и физики обязательно проходят в любой школьной программе. Именно этот выдающийся ученый выявил, что есть очень много звезд, различить которые без увеличения невозможно. Стало ясно, что Млечный Путь сформирован огромным количеством слабых звезд, которые для наблюдателя с поверхности нашей планеты кажутся единым объектом - полосой тумана. При наблюдении через телескоп удалось увидеть диски звезд, отраженное свечение Венеры и горы на Луне, спутники Юпитера, вращающиеся вокруг своей планеты. Все зафиксированное оказалось мощным подтверждением идеи Коперника о гелиоцентризме.
Вплоть до конца XVI в. физическим фундаментом представлений об устройстве мира в целом оставалась древняя физика Аристотеля. Продолжали господствовать представления не только о принципиальном различии материи, из которой состоят земные, «подлунные» тела, и той, которая образует тела небесные (невесомые эфирные). Принципиально различными считались и сами физические законы в подлунном и надлунном мирах. Физика же все еще практически сводилась к механике (статике и кинематике). Движения еще разделялись на «естественные» и «насильственные» (первые - это якобы прирожденные движения легких тел вверх, а тяжелых - вниз - для подлунного мира и круговые, вечные - для невесомых небесных тел). Относительно вторых считалось, что они совершаются лишь при непрерывном воздействии на тело внешней механической силы.
Такая физическая картина сложилась на основе грубого повседневного опыта и чисто умозрительных заключений. Несмотря на критику механических воззрений Аристотеля со стороны отдельных философов (Иоанном Филопоном, Буриданом), в период господства геоцентрического мировоззрения, по сути, не было достаточно прочной опоры для такой критики ввиду явно выделенного положения и состояния Земли во Вселенной. Понятие же о точном научном эксперименте еще не существовало: он не отличался от житейского наблюдения и опыта.
Совсем иная обстановка создалась с появлением гелиоцентрической концепции Коперника. Уже одно то, что Земля оказывалась обычной планетой, заставляло усомниться в физике Аристотеля в целом и с большим вниманием отнестись к критическим замечаниям о его механике. Возник серьезный стимул для непосредственной проверки законов механики на Земле, т. е. к развитию эксперимента. Результатом этого стало крушение всей физической картины мира Аристотеля и прежде всего его механики. Начало этого великого переворота в механике связано с именем великого итальянского физика и астронома Галилео Галилея (1564-1642) - одного из основателен современного теоретико-экспериментального естествознания. Ему же принадлежит и не менее великая заслуга получения первых наблюдательных свидетельств в пользу справедливости гелиоцентрической планетной теории Коперника.
В 90-е г. XVI в. Галилей начал наступление на всю безнадежно устаревшую, ко все еще принимавшуюся на веру физику Аристотеля, на геоцентрическую систему мира Птолемея, ставшую опорой религии, на традиционную схоластическую науку, унаследованную от средневековья. В механике Галилей заложил основы современной кинематики, законы которой он вывел в результате специально поставленных экспериментов. Сравнивая движение тел по наклонной плоскости с их свободным падением, он установил одинаковый характер обоих движений и открыл законы свободного падения тел (в частности, независимость скорости его от веса тела), установил законы качания маятника и построил теорию равномерно ускоренного движения. Галилей ввел, таким образом, в «земную» механику движения количественный эксперимент и математическое описание явлений. Такой подход в корне отличался от чисто качественных методов научного исследования в средние века.
Более того, Галилей тем самым заложил основы будущего научного метода изучения природы, который заключается в количественном анализе наблюдаемых частных явлений и обобщении их в виде установления общего закона. Из такого подхода развился в дальнейшем индуктивный метод познания природы: от частного к общему.
Единственное, в чем Галилей остался аристотелианцем в физике, было его представление об инерциальном (бессиловом) движении как о движении круговом (таким он продолжал считать движение небесных тел и после открытий Кеплера).
С именем Галилея связано не только открытие основных законов равномерно-переменного и ряда более сложных видов движения, но и установление основных понятий кинематики и динамики и открытие общего принципа классической механики (принцип относительности Галилея). Исследования его в механике, которые он сам считал основными в своей деятельности, в значительной степени определили дальнейшее развитие этой науки и, наряду с законами Кеплера, легли в основу классической ньютоновской физики и физической картины мира.
Но в той грандиозной ломке мировоззрение в области естествознания, которая началась в эпоху позднего Возрождения (XVI-XVII вв.), первостепенную роль сыгралb прежде всего собственные астрономические открытия Галилея с помощью введенных им в астрономию новых способов наблюдения и, главное, защита на этой основе учения Коперника.
Аристотелево учение об идеальности, вечности и неизменности небесных тел, птолемеева система мира с неподвижной Землей в центре Вселенной - все это превратилось ко времени Галилея в предмет слепой веры. Новое же гелиоцентрическое учение Коперника все еще оставалось гипотезой, не только не подтвержденной, ко отчасти противоречившей наблюдениям того времени (у звезд не наблюдалось параллактических годичных смещений). Во времена Галилея даже тех немногих, кто начинал склоняться к признанию гелиоцентрической системы, хотя бы по причине ее большей простоты и логичности, мог смущать удивительный факт, что лишь у нашей Земли имеется спутник - Луна. Это все еще выделяло Землю уже в планетной системе.
Астрономические исследования Галилея изложены в его знаменитом «Звездном вестнике» (1610), в не менее знаменитом письме «О солнечных пятнах» (1613) к его ученику Б. Кастелли и в основном астрономическом сочинении Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой» (1632). В «Звездном вестнике» он описал, кроме того, историю создания своего телескопа . Осенью того же года Галилей и почти одновременно с ним С. Мариус и Т. Гарриот первыми использовали оптический инструмент для наблюдения неба. Однако по качеству своего инструмента, систематичности и результатам наблюдений и, главное, глубине их интерпретации Галилей сразу и намного опередил своих современников. Под влиянием его удивительных результатов, изложенных в «Звездном вестнике», и другие начали систематическое изучение неба с телескопом. Поэтому можно утверждать, что именно с астрономических наблюдений и исследований Галилея начинается новая, оптическая эра наблюдательной астрономии.
Несмотря на нечеткость первых изображений (главным образом, по причине хроматической аберрации), телескоп Галилея колоссально расширил пределы наблюдаемой Вселенной и впервые подтвердил некоторые гениальные догадки древнегреческих натурфилософов. Так, в бледных облаках Млечного Пути он обнаружил огромные скопища звезд, подтвердив мысль об этом Демокрита. Галилей первым отметил как в самой полосе Млечного Пути, так и в других частях неба существование скоплений звезд, которые простому глазу представлялись маленькими туманными пятнами (Ясли в созвездии Рака, скопление возле звезды λ Ориона; такие пятна, или «туманные звезды», со времен Птолемея считали более плотными частями твердой небесной сферы, якобы отражавшими солнечные лучи). Галилей первым сделал обоснованный наблюдениями вывод о звездном составе подобных «туманностей».
Таким образом, впервые в истории астрономии было показано, что путем прямых наблюдений можно изучать не только движение светил, но также строение и состав космических объектов и что с улучшением наблюдательных средств наши представления о Вселенной могут в корне меняться.
К первым заключениям Галилея о звездной природе светлых туманностей (которых ко времени изобретения телескопа было отмечено около двух десятков) восходит концепция островных вселенных.
В то время как отдельные светлые туманности и некоторые пятна света в Млечном Пути разлагались при наблюдении в телескоп Галилея на звезды, другие, гораздо более обширные области Млечного Пути при этом продолжали сиять непрерывным млечным, или жемчужным, светом. Это послужило для Галилея реальным свидетельством колоссальности масштабов мира звезд. К такому выводу его приводили и другие наблюдения. Галилей заметил, что в отличие от планет, которые в поле зрения его телескопа имели вид кружков, звезды всегда оставались точкам, лишь увеличиваясь в яркости. Это было новым доводом в пользу безмерной удаленности звезд и таким образом подкрепляло мнение Коперника о причине ненаблюдаемости параллактических смещений у звезд (восходящее к Аристарху). В своем письме к Ф. Инголи (1624) Галилей окончательно отверг представление о расположении звезд на одной (хотя бы и чрезвычайно удаленной) сфере (вернее, в тонком сферическом слое), как это со времен Аристотеля принималось большинством (в том числе, например, и Кеплером). Но в целом мир звезд все еще оставался за пределами возможностей исследования. Свое внимание Галилей сосредоточил на открытиях, сделанных им в мире планет.
Эти наблюдения, напротив, впервые «приблизили» небесный мир к земному, обнаружив первые свидетельства принципиального единства физической природы Земли и планет и развенчав аристотелевы представления об идеально круглых и гладких небесных телах. О поверхности Луны Галилей писал, что она является «наоборот, неровной, шероховатой, покрытой впадинами и возвышениями, совершенно так же, как и поверхность Земли, которая то здесь, то там отмечается горными хребтами и глубокими долинами». Он впервые оценил высоту лунных гор (около 7 км, что близко к современным оценкам, правда, крутизна их оказалась оптическим эффектом) и отметил их особую, кольцевую форму (цирки).
Сама интерпретация астрономических наблюдений Галилея была в значительной мере следствием революционной идеи гелиоцентризма, так как последний предполагал равноправие Земли и планет (включая Луну). Рассматривая Луну также в телескоп, но не опираясь на идею гелиоцентризма, Гарриот, как уже упоминалось, лишь сравнил ее с... тортом, а противники Галилея были убеждены, что вся картина возникает из-за различий степени темноты и окраски разных частей гладкого шара Луны, либо даже предполагали, что наблюдаемые неровности, хотя и существуют, но находятся внутри слоя прозрачного твердого вещества, образующего идеально гладкую сферическую поверхность Луны.
Ко времени наблюдений Галилеем Солнца догма об особом мире совершенных небесных тел была поколеблена и открытием солнечных пятен. Первым в июне 1611 г. опубликовал сообщение об этом открытии, сделанном в марте того же года, Й. Фабрициус (1587-1616). Он убедительно показал, что обнаруженные им три пятна на солнечном диске принадлежат телу самого светила (которое он, как и другие в его время, считал твердым). По видимому перемещению пятен он впервые открыл вращение Солнца и оценил его период (около месяца). Позднее - в 1613 г. - появилось сообщение о наблюдении их Галилеем еще в июле - августе 1610 г. В декабре 1610 г. солнечные пятна независимо открыл и Гарриот, но этот факт стал известен много позднее. В 1612 г. появилось сообщение Х. Шейнера о наблюдении пятен в марте 1611 г., но он не понял природы явления, приняв пятна за более близкие к Солнцу планеты (повторив ошибку Кеплера). Дело в том, что раньше всех из европейских ученых солнечное пятно наблюдал на экране в камере-обскуре Кеплер (1607 г.), но принял его за Меркурий. Окончательному утверждению мнения о пятнах как детали солнечной поверхности способствовало открытие Галилеем реальных и довольно быстрых изменений формы пятен (помимо их сплющивания на краю диска за счет перспективы, что открыл уже Фабрициус). Новой физической деталью на Солнце были открытые Галилеем в 1612 г. маленькие яркие образования (очевидно, факелы), которые уже нельзя было спутать с посторонними телами и по которым Галилей подтвердил вращение Солнца. Темные же пятна он считал облаками в солнечной атмосфере.
Еще большее впечатление произвело открытие Галилеем спутников у Юпитера и фаз у Венеры. Уже во время первых наблюдений в 1610 г. он убедился, что обнаруженные им близ Юпитера четыре маленькие звездочки, расположенные на одной прямой, изменяют свое положение относительно планеты. Продолжив наблюдения, он установил периодичность в движении этих «звездочек» и тем доказал, что это спутники планеты.
Рассматривая в телескоп Сатурн, Галилей заметил по бокам его диска странные выступы. Он также принял их за два спутника планеты, очень близких к ней. Поскольку явление все еще оставалось для него загадочным, то о своем открытии Галилей сообщил в виде анаграммы - набора букв, составлявших после правильной их расстановки фразу: «Высочайшую планету тройною наблюдал». Но его предположение оправдалось не буквально. Таинственные выступы оказались знаменитым кольцом планеты, существование которого (в 1656 г.) установил Х. Гюйгенс. Только спустя еще два века было открыто, что это колоссальная и сложная по своей структуре система маленьких спутников Сатурна (которые, впрочем, далеко не исчерпывают собой состав колец).
Среди всех своих астрономических открытий наиболее значительным Галилей считал обнаружение спутников у Юпитера. В их достоверности он особенно стремился «убедить всех астрономов и философов». Это было нелегко. И не только из-за недоверия многих к открытиям Галилея по мировоззренческим соображениям. Первые телескопы давали очень плохие изображения, не сильно искаженные за счет сферической и главным образом хроматической аберрации. «Случайный», да еще предубежденный наблюдатель, взглянувши на небо в такой телескоп, вполне мог увидеть там лишь радужные дрожащие размытые пятна.
Впервые за всю историю цивилизации были обнаружены новые подвижные небесные тела (наименование «спутники» ввел Кеплер), которые обращались явно вокруг другой, уже известной планеты. Луна перестала быть исключением в системе Коперника, а Земля - единственным центром, вокруг которого должны были,
согласно Птолемею (а вернее, Аристотелю), обращаться все небесные тела. И все же это открытие было лишь косвенным подтверждением системы Коперника. Следующее телескопическое открытие Галилея - обнаружение в декабре 1610 г. у планеты Венеры фаз, как у Луны, в том числе и «полной Венеры», явилось первым неопровержимым аргументом, показывавшим несостоятельность системы Птолемея, в которой Венера, будучи нижней планетой, не могла оказываться в фазе «полновенерия». Правда, открытие это еще не позволяло сделать выбор между системами Коперника и Тихо Браге. Но поскольку вместе с кинематической схемой Коперника в астрономию вошел и принцип «экономии причин», то при явном опровержении птолемеевой системы шансов на победу стало больше именно у системы Коперника.
Однако открыто провозгласить это в Италии начала XVII в. - значило повторить трагическую судьбу Джордано Бруно. Поэтому необходимо было убедить в своей «благонамеренности» католическую церковь. Между тем «Звездный вестник» - небольшое сочинение, в котором Галилей изложил свои телескопические открытия, и еще более «Письмо о солнечных пятнах», где он утверждал первостепенную роль чувственного опыта в исследовании окружающего мира, вызвали резкие нападки на ученого и обвинения его в отступлении от Священного Писания. Вся дальнейшая жизнь Галилея была связана с неоднократными поездками в Рим для объяснений с папой, высшим духовенством, со «святой инквизицией». И ни огромный научный авторитет, ни близкое знакомство с кардиналом Барберини (позже - папа Урбан VII), ни даже искренняя преданность Галилея католической церкви, в чем у Рима не было сомнения, не спасли гениального ученого от суда инквизиции.
Опубликование самих астрономических открытий не вызвало еще тревоги и даже нашло признание у высоких духовных сановников, вопреки нападкам научных противников Галилея и разного рода доносчиков. Несмотря на официальный запрет в 1616 г. пропаганды системы Коперника, у Галилея все еще сохранялась иллюзия приемлемости его взглядов для католической церкви. Их изложение в осторожной форме было даже официально разрешено ученому. Система Коперника должна была при этом представляться лишь как одна из возможных и абстрактных математических теорий. Опубликование «Диалога» разрушило иллюзии и у Галилея в отношении терпимости церкви к его воззрениям, и у католического Рима в отношении истинного смысла этого труда. Напечатанный в феврале 1632 г. с разрешения римской духовной цензуры, он уже в августе был изъят из продажи и внесен в папский «Индекс» запрещенных книг.
Между тем форма «Диалога» крайне осторожна: трое друзей ведут мирную, без особого полемического задора, неторопливую беседу о весьма отвлеченных вещах. Причем каждый искренне и непредубежденно - что относится прежде всего к стороннику Коперника - Сальвиати и «нейтралисту» Сагредо - старается понять точку зрения другого, допуская сначала ее справедливость. Однако, несмотря на это, а скорее, именно благодаря такой объективности беседующих, установки аристотелевой физики, проповедовавшиеся католической церковью, как и сама система Птолемея, терпят в «Диалоге» очевидный крах. Новые же идеи Коперника, дополненные еще более революционными идеями Бруно о бесконечности Вселенной и множественности обитаемых миров, с убедительностью торжествуют перед читателем. Для католического Рима не могло оставаться никаких сомнений в невероятной силе и, следовательно, опасности ее идейного противника - Галилео Галилея.
Автор «Диалога» в 1633 г. был вызван в Рим. Под угрозой пытки старого ученого (ему тогда было 69 лет) принудили отречься от «заблуждений». Но и после этого Галилей продолжал работать и сумел в далекой протестантской Голландии переиздать несколько раз свой «Диалог», а в 1638 г. опубликовал там же «Беседы о механике». Быть может, именно этот реальный протест и несломленность духа ученого и вызвали к жизни красивую легенду о словах Галилея, якобы брошенных им после публичного покаяния: «А все-таки она вертится!»
В своих последних сочинениях Галилей предстает непобежденным борцом эпохи великого Возрождения культуры и науки.
Примечания
Узнав летом 1609 г. об изобретении в Голландии зрительной трубы, Галилей самостоятельно сконструировал ее усовершенствованный вариант, применив соответственно для объектива и окуляра плоско-выпуклое и плоско-вогнутое стекла. Телескоп Галилея давал прямое мнимое изображение предмета (чем отличался от последующих телескопов-рефракторов). Увеличение, сначала равное 3, позднее было доведено до 32, что для такого типа инструментов является пределом. Название инструмента «телескоп» придумал Демесиани (1576-1614), член «Академии рысьеглазых» (физиков-экспериментаторов), в которую входил и Галилей.
Гелиоцентрическая система мира - идея о том, что Солнце является центром мироздания и точкой, вокруг которой вращаются все планеты, в том числе и Земля. Данная система предполагает, что наша планета выполняет два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг своей оси. Положение самого же Солнца относительно других звезд считается неизменным.
Термин «гелиоцентризм» происходит от греческого слова «гелиос» (в переводе «Солнце»).
Найти некую центральную точку Вселенной предоставляется возможным только в том случае, если Вселенная . Таковой она обязана согласно гелиоцентрической системе мира.
Также в данной системе возникло такое понятие как внешние и внутренние планеты. К последним относились Меркурий и Венера, т.к. их орбиты вращения вокруг Солнца всегда должны быть внутри орбиты Земли.
Важнейшей особенностью гелиоцентризма являются годичные параллаксы звёзд. Данный эффект проявляется в виде изменения видимых координат звезды. Он связан со сменой положения наблюдателей (астрономов), возникшей из-за вращения Земли вокруг Солнца.
Гелиоцентризм в античность и средневековье
Мысли о том, что Земля движется вокруг некоего центра всего мира, возникла еще в головах древних греков. Так были предположения о вращении Земли вокруг своей оси, а также о движении Марса и Венеры вокруг Солнца, которое вместе с ними вращается вокруг нашей планеты. Однако считается, что впервые гелиоцентрическая система мира была изложена в III веке до н. э. Аристархом Самосским. Он сделал два важных вывода:
- Вероятнее всего, что наша планета вращается вокруг Солнца. Причиной тому размер Солнца, который значительно превышает размер Земли. Данные об относительных величинах Земли, Луны и Солнца были получены из собственных расчетов Аристарха.
- В связи с отсутствием видимых годичных параллаксов звезд он предположил, что орбита нашей планеты представляется точкой относительно расстояний до звезд.
Однако идеи Аристарха не приобрели широкого распространения в античности. Наиболее известной версией геоцентрической системы в Древней Греции была так называемая теория гомоцентрических сфер, разработкой которой занимались астрономы Евдокс, Каллипп и Аристотель. Согласно этой теории все небесные тела, вращающиеся вокруг нашей планеты, были закреплены на жестких сферах, соединяющихся между собой и имеющих единый центр - Землю.
В связи с подобным мировоззрением преобладающей части общества, другие приверженцы идеи Аристарха Самосского не высказывали свои взгляды, в результате чего греки отказались от этой идеи и полностью приняли геоцентризм. Любые школы, преподававшие в то время рационализм, не поддерживали идей Аристарха, так как считали природу мироздания неподвластную для понимания и исключали любые возможности описать динамику планет.
В средние века гелиоцентризм почти не упоминался в научных трудах, кроме некоторых его идей, например, вращение Земли вокруг своей оси.
Научная революция Николая Коперника
В 1543-м году польский астроном, механик и священнослужитель Николай Коперник опубликовал свою научную работу, которая называлась: «О вращении небесных сфер». В ней астроном описывал гелиоцентрическую теорию, подтверждая ее рядом физических расчетов, опирающихся на тогдашнюю теоретическую механику. Согласно его концепции смена дня и ночи, а также движение Солнца по небу объясняются вращением Земли вокруг своей оси. Точно также, при помощи Земли вокруг Солнца, объясняется движение нашего светила по небосводу в течение всего года.
Коперник объяснил следующие феномены:
- В результате перемещения Земли, которая поочередно, то приближается, то отдаляется от любой из планет нашей системы, эти планеты совершают т.н. попятное движение. То есть спустя какой-то отрезок времени они начинают перемещаться в обратную сторону от направления движения Солнца.
- Предварение равноденствий. На протяжении 18-ти веков ученые искали причины такого эффекта как предварение равноденствий, согласно которому с каждым годом весеннее равноденствие наступает несколько раньше. В своих трудах Николай Коперник смог описать данный эффект как следствие периодического смещения земной оси.
- По стопам Аристарха Самосского, Коперник утверждал, а также доказывал, что сфера звезд расположена на очень большом расстоянии относительно расстояний между планетами, в результате чего ученые не наблюдают годичные параллаксы. А предположение о вращении нашей планеты вокруг своей оси подтверждал следующим: если наша планета все-таки неподвижна, то вращение небосвода должно происходить по причине вращения самой звездной сферы, а учитывая высчитанное расстояние до нее, скорость ее вращения будет немыслимо велика.
Кроме того гелиоцентрическая система могла объяснить изменение блеска и размеров планет Солнечной системы, а также дать более точную оценку размеров планет и расстояний до них. Сам же Николай Коперник смог примерно определить размеры Луны и Солнца и максимально точно указать время, за которое Меркурий полностью проходит свою орбиту вокруг Солнца – 88 земных суток.
Несмотря на совершенную революцию в области астрономии, теория Коперника имела несколько недостатков. Во-первых, центральной точкой описанной им системы оставался центр орбиты Земли, а не Солнце. Во-вторых, все планеты нашей планетарной системы, двигались по своим орбитам неравномерно, а наша планета сохраняла свою орбитальную скорость. А также вероятнее всего Коперник не отбрасывал идею о вращающихся небесных сферах, а лишь перенес центр их вращения.
Последователи и противники Коперника
Впоследствии у польского астронома появилось большое множество последователей, в том числе Джордано Бруно, который утверждал, что небосвод не ограничивается небесными сферами, а другие светила, это небесными тела, ни чем не уступающие Солнцу. К сожалению, за свои убеждения Бруно был назван еретиком и приговорен к сожжению.
Известный итальянский ученый поддерживал теорию Коперника, опираясь на собственные наблюдения. Он также утверждал, что Земля никогда не занимала место между Меркурием (либо Венерой) и Солнцем, что указывало на вращение этих двух планет вокруг звезды по орбитам, находящимся внутри земной. Обратное утверждение доказывало расположение орбиты Земли внутри орбит внешних планет. Из-за своих убеждений в 1633 году 70-летний Галилей был подвержен инквизиционному процессу, в результате которого он оказался под «домашним арестом» вплоть до своей смерти в 78 лет.
Противники же гелиоцентризма настаивали на нескольких аргументах, опровергающих теорию Коперника. Если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то чудовищная центробежная сила разорвала бы ее. Мало того, с ее поверхности слетали бы все легкие предметы, причем двигались бы они в направлении, противоположном вращению. Предполагалось, что все небесные объекты не имеют массы, поэтому они могут двигаться без приложения к ним больших сил. В случае с Землей возникал вопрос о существования колоссальной силы, которая смогла бы вращать нашу массивную планету.
Один из противников геоцентризма выдающийся датский астроном Тихо Браге разработал так называемую «гео-гелиоцентрическую» систему мира, согласно которой сфера звезд, Луна и Солнце движутся вокруг Земли, а другие космические объекты – вокруг Солнца.
Спустя некоторое время приемник Браге – немецкий физик Иоганн Кеплер, проанализировав внушительный объем результатов наблюдений своего наставника сделал несколько значительных открытий в пользу гелиоцентризма:
- Плоскости планетарных орбит Солнечной системы пересекаются в точке нахождения Солнца, что делало его центром их вращения, а не центр земной орбиты, как предполагал Коперник.
- Орбитальная скорость нашей планеты периодически изменяется, также как и других планет.
- Орбиты планет эллиптические, причем скорость движения небесных тел по ним напрямую зависела от расстояния до Солнца, что делало его не только геометрическим, но и динамическим центром планетарной системы.
Были сформулированы так называемые законы Кеплера, которые подробно и математическим языком описывали законы движения планет Солнечной системы.
Утверждение гелиоцентризма
В результате подтверждения вращения Земли вокруг своей оси пропала всякая надобность существования небесных сфер. Некоторое время предполагалось, что планеты движутся по той причине, что они живые существа. Однако вскоре Кеплером было определено, что движение планет возникает в результате воздействия на них гравитационных сил Солнца.
В 1687 году английский физик Исаак Ньютон, опираясь на свой , подтвердил расчеты Иоганна Кеплера
С дальнейшим развитием науки ученые получали все больше аргументов в пользу гелиоцентризма. Так в 1728 г. астроном из Англии Джеймс Брэдли впервые при помощи наблюдения подтвердил теорию о движения Земли по орбите вокруг Солнца, открыв так называемую аберрацию света. Последняя означает небольшое размытие изображение звезды с одной стороны как следствие движения наблюдателя. Позже было обнаружено ежегодное колебание частоты импульсов, испускаемых пульсарами, а также для звезд, что доказывает периодичное изменение расстояние Земли до данных космических объектов.
А в 1821 и 1837 г.г. российско-немецкий ученый Фридрих Вильгельм Струве впервые смог пронаблюдать примерные годичные параллаксы звёзд, окончательно утверждающие идею о гелиоцентрической системе мира.
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 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.
Согласно геоцентрической (греч. ge-Земля) системе мира, Земля неподвижна и является центром мироздания; вокруг нее вращаются Солнце, Луна, планеты и звезды. Эта система, основанная на религиозных воззрениях, а также соч. Платона и Аристотеля, была завершена древнегреч. ученым Птолемеем (2 в.). Согласно гелиоцентрической (греч. helios - Солнце) системе мира. Земля, вращающаяся вокруг своей оси, является одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Отдельные высказывания в пользу этой системы имелись у Аристарха Самосского, Николая Кузанского и др., но подлинным творцом этой теории является Коперник, к-рый ее всесторонне разработал и математически обосновал. В дальнейшем система Коперника была уточнена: Солнце находится в центре не всей Вселенной, а лишь солнечной системы. Огромную роль в обосновании этой системы сыграли Галилей, Кеплер, Ньютон. Борьба передовой науки за победу гелиоцентрической системы подрывала учение церкви о Земле как центре мира.
Отличное определение
Неполное определение ↓
ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКАЯ И ГЕОЦЕНТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМЫ МИРА
два противоположных учения о строении солнечной системы и движении ее тел. Согласно гелиоцентрич. системе мира (от греч. ????? -Солнце), Земля, вращающаяся вокруг собств. оси, является одной из планет и вместе с ними обращается вокруг Солнца. В противоположность этому геоцентрич. система мира (от греч. ?? -Земля) основана на утверждении о неподвижности Земли, покоящейся в центре Вселенной; Солнце, планеты и все небесные светила обращаются вокруг Земли. Борьба между этими двумя концепциями, приведшая к торжеству гелиоцентризма, наполняет собой историю астрономии и имеет характер столкновения двух противоположных филос. направлений. Нек-рые идеи, близкие к гелиоцентризму, развивались уже в пифагорейской школе. Так, еще Филолай (5 в. до н.э.) учил о движении планет, Земли и Солнца вокруг центрального огня. К числу гениальных натурфилос. догадок относилось учение Аристарха Самосского (конец 4 – нач. 3 вв. до н.э.) о вращении Земли вокруг Солнца и вокруг собств. оси. Это учение настолько шло вразрез со всем строем антич. мышления, антич. картиной мира, что не было понято современниками и подверглось критике даже со стороны такого ученого, как Архимед. Аристарх Самосский был объявлен богоотступником, а его теория надолго заслонена весьма искусным, но и весьма искусств. построением Аристотеля. Аристотель и Птолемей являются создателями классич. геоцентризма в его наиболее последовательном и завершенном виде. Если Птолемей создал законч. кинематич. схему, то Аристотель заложил физич. основы геоцентризма. Синтез физики Аристотеля и астрономии Птолемея и дает то, что обычно именуют птолемеевско-аристотелевской системой мира. Выводы Аристотеля и Птолемея базировались на анализе видимых движений небесных тел. Этот анализ сразу же обнаруживал т.н. "неравенства" в движении планет, к-рые еще в глубокой древности были выделены из общей картины звездного неба. Первое неравенство заключается в том, что скорость видимого движения планет не остается постоянной, а периодически изменяется. Второе неравенство состоит в сложности, петлеобразности линий, описываемых планетами в небе. Эти неравенства находились в резком противоречии с утвердившимися еще со времен Пифагора представлениями о гармонии мира, о равномерно-круговом движении небесных тел. В связи с этим Платон четко формулировал задачу астрономии – объяснить видимое движение планет с помощью системы равномерно-круговых движений. Решением этой задачи с помощью системы концентрич. сфер занимался др.-греч. астроном Евдокс Книдский (ок. 408 – ок. 355 до н.э.), а затем и Аристотель. В основе системы мира Аристотеля лежит представление о непроходимой пропасти между земными элементами (земля, вода, воздух, огонь) и элементом небесным (quinta essentia). Несовершенству всего земного противопоставляется совершенство небесного. Одним из выражений этого совершенства и является равномерно-круговое движение концентрич. сфер, к к-рым прикреплены планеты и остальные небесные светила. Вселенная ограничена. В центре ее покоится Земля. Центр. положение и неподвижность Земли объяснялись своеобразной "теорией тяготения" Аристотеля. Недостатком концепции Аристотеля (с т. зр. геоцентризма) являлось отсутствие количеств. подхода, ограничение исследования чисто качеств. описанием. Между тем потребности практики (и отчасти запросы астрологии) требовали умения вычислять для любого момента положения планет на небесной сфере. Эту задачу решил Птолемей (2 в.). Восприняв физику Аристотеля, Птолемей отбросил его учение о концентрич. сферах. В основном труде Птолемея "Альмагест" дана стройная и продуманная геоцентрич. система мира. Все планеты равномерно движутся по круговым орбитам – эпициклам. В свою очередь центры эпициклов равномерно скользят по окружности деферентов – больших кругов, почти в центре к-рых находится Земля. Помещая Землю не в центре деферентов, Птолемей признавал эксцентричность последних. Такая сложная система нужна была для того, чтобы с помощью сложения равномерно-круговых движений объяснять видимое неравномерное и некруговое движение планет. В течение почти полутора тысяч лет система Птолемея служила теоретич. базой для расчета небесных движений. Вращат. и поступат. движение Земли отвергалось на том основании, что при большой скорости такого движения все тела, находящиеся на поверхности Земли, оторвутся от нее и улетят. Центр. положение Земли объяснялось естеств. стремлением всех земных элементов к центру. Только правильные представления об инерции и тяготении могли окончательно разбить цепь доказательств Птолемея. Таким образом, в результате слабого развития естеств. наук борьба гелиоцентризма и геоцентризма в антич. науке окончилась победой геоцентризма. Попытки отд. ученых подвергнуть сомнению истинность геоцентризма встречались враждебно и были дискредитированы Аристотелем, Птолемеем. Значит. частью своих побед геоцентризм обязан религии. Неправильно рассматривать геоцентризм только как кинематич. схему мира; в классич. форме он был закономерным следствием, астрономич. формой антропоцентризма и телеологии. Из представления о том, что человек – венец творения, неизбежно вытекало учение о центр. положении Земли, о ее исключительности, о служебной роли всех небесных тел по отношению к Земле. Геоцентризм являлся своего рода "научным" обоснованием религии, и поэтому церковь рьяно боролась против гелиоцентризма. Правда, геоцентризм в материалистич. системах Демокрита и его продолжателей был свободен от религ.-идеалистич. концепций антропоцентризма и телеологии. Земля признавалась центром мира, но только "нашего" мира. Вселенная бесконечна. Бесконечно и число миров в ней. Естественно, что такая материалистич. трактовка низводила геоцентризм до уровня частной астрономич. теории. Водораздел между геоцентризмом и гелиоцентризмом далеко не всегда совпадал с границей, отделяющей идеализм от материализма. Развитие техники требовало все большей точности астрономич. вычислений. Это вызывало усложнения системы Птолемея: эпициклы громоздились на эпициклы, вызывая чувство недоумения и тревоги даже у ортодоксальных геоцентристов. Новая эпоха в астрономии была открыта Коперником. Его книга "Об обращении небесных сфер" (1543) была началом революц. переворота в естествознании. Коперник выдвинул положение, что большинство видимых небесных движений есть лишь следствие движения Земли как вокруг своей оси, так и вокруг Солнца. Этим была разрушена догма о неподвижности и исключительности Земли. Однако Коперник не смог окончательно порвать с физикой Аристотеля. Отсюда и ошибки в его системе. Во-первых, поменяв местами Землю и Солнце, Коперник стал рассматривать Солнце как абс. центр Вселенной. Во-вторых, Коперник сохранил иллюзию о равномерно-круговых движениях планет, что потребовало введения эпициклов для объяснения первого неравенства. В-третьих, для объяснения смены времен года Коперник ввел третье движение Земли – "движение по склонению". Однако эти недостатки системы не преуменьшают заслуг Коперника. Учение Коперника вначале было принято без особого энтузиазма. Его отвергли Ф. Бэкон, Тихо Браге и проклял М. Лютер. Дж. Бруно (1548–1600) преодолел непоследовательность Коперника. Он показал, что Вселенная бесконечна и не имеет центра, а Солнце – рядовая звезда в бесконечном множестве звезд и миров. Проделав гигантскую работу по обобщению наблюдат. материала, собранного Тихо Браге, Кеплер (1571–1630) открыл законы движения планет. Этим было разбито аристотелевское представление о равномерно-круговом их движении; эллиптич. форма орбит окончательно объяснила первое неравенство в движении планет. Работы Галилея (1564–1642) разрушили основу системы Птолемея. Закон инерции позволил отбросить "движение по склонению" и доказать несостоятельность аргументации противников гелиоцентризма. "Диалог о двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой" (1632) вынес идеи Коперника в сравнительно широкие массы, а Галилея поставил перед судом инквизиции. Католич. верхи вначале встретили книгу Коперника без особой тревоги и даже с интересом. Этому способствовало как сугубо математич. изложение, так и предисловие Осиандера, в к-ром он утверждал, что все построение Коперника нисколько не претендует на изображение действит. мира, в сущности непознаваемого, что в книге Коперника движение Земли служит только гипотезой, только формальной основой математич. выкладок. Эта версия была с одобрением принята Римом. Дж. Бруно разоблачил фальсификацию Осиандера. Научная и пропагандистская деятельность Бруно и Галилея резко изменила отношение католич. церкви к учению Коперника. В 1616 оно было осуждено, а книга Коперника запрещена "впредь до исправления" (запрет был снят лишь в 1822). В работах Бруно, Кеплера, Галилея система Коперника была освобождена от остатков аристотелизма. Дальнейший шаг вперед сделал Ньютон (1643–1727). Его книга "Математические начала натуральной философии" (1687, см. рус. пер. 1936) дала физич. обоснование учению Коперника. Этим окончательно был ликвидирован разрыв между земной и небесной механикой и создана первая в истории человеч. познания науч. картина мира. Победа гелиоцентризма означала поражение религии и торжество материалистич. науки, стремящейся познать и объяснить мир из него самого. Спор между Коперником и Птолемеем окончательно решен в пользу Коперника. Однако с появлением общей теории относительности в бурж. науке широко распространилось мнение (высказанное в общей форме еще Э. Махом), что система Коперника и система Птолемея равноправны и что борьба между ними была бессмысленной (см. А. Эйнштейн и Л. Инфельд, Эволюция физики, М., 1956, с. 205–10; М. Борн, Теория относительности Эйнштейна и ее физические основы, М.–Л., 1938, с. 252–54). Позиция физиков в этом вопросе была поддержана некоторыми философами-идеалистами. "Доктрина относительности не утверждает, – пишет Г. Рейхенбах, – что взгляд Птолемея правилен; она скорее опровергает абсолютное значение каждого из этих двух взглядов. Это новое понимание могло возникнуть только вследствие того, что историческое развитие прошло через обе концепции, вследствие того, что вытеснение птолемеевского мировоззрения коперниковским заложило фундамент новой механики, которая в конце концов выяснила односторонность самого мировоззрения Коперника. Дорога к истине шла здесь через три диалектических этапа, которые Гегель рассматривал как необходимые во всяком историческом развитии этапы, ведущие от тезиса через антитезис к высшему синтезу" ("From Copernicus to Einstein", N. Y., 1942, p. 83). Этот "высший синтез" идей Птолемея и Коперника опирается на неверную интерпретацию общего принципа относительности: поскольку ускорение (а не только скорость, как в специальной теории относительности) теряет абс. характер, поскольку поля инерциальных сил эквивалентны гравитации и общие законы физики формулируются ковариантно по отношению к любым преобразованиям координат и времени, то все возможные системы отсчета являются равноправными и понятие преимущественной (привилегированной) системы отсчета теряет смысл. Следовательно, геоцентрич. описание мира имеет такое же право на существование, как и гелиоцентрическое. Выбор системы отсчета, связанной с Солнцем, – не вопрос принципа, а вопрос удобства. Так, под флагом дальнейшего развития науки по существу отрицается значение той революции в науке и мировоззрении, к-рая была произведена трудами Коперника. Подобная концепция вызывает возражения со стороны многих ученых. Причем характер возражений, способ аргументации различны, отражая то или иное понимание сущности общей теории относительности. Исходя из того, что общая теория относительности есть в сущности теория тяготения, акад. В. А. Фок в ряде работ ("Некоторые применения идей неевклидовой геометрии Лобачевского к физике", в кн.: Котельников А. П. и Фок В. А., Некоторые применения идей Лобачевского в механике и физике, М.–Л., 1950; "Система Коперника и система Птолемея в свете современной теории тяготения", в сб. "Николай Коперник", М., 1955) отрицает относительность ускорения как основной принцип. Фок утверждает, что при соблюдении нек-рых условий возможно выделение привилегированной координатной системы (т.н. "гармонические координаты"). Ускорение в такой системе абсолютно, т.е. оно зависит не от выбора системы, а обусловлено физич. причинами. Отсюда непосредственно вытекает объективная истинность гелиоцентрич. системы мира. Но исходный пункт Фока отнюдь не является общепризнанным и подвергается критике (см., напр., ?. ?. Широков, Общая теория относительности или теория тяготения?, "Ж. эксперим. и теор. физ.", 1956, т. 30, вып. 1; X. Керес, Некоторые вопросы общей теории относительности, "Тр. Ин-та физ. и астрон. АН Эст. ССР", Тарту, 1957, No 5). В противоположность Фоку, ?. ?. Широков считает, что признание общего принципа относительности совместимо с признанием существования преимущественных систем отсчета для изолированного скопления материи, поскольку теорема о центре инерции выполняется в любой системе отсчета с галилеевскими условиями на бесконечности (см. ?. ?. Широков, О преимущественных системах отсчета в ньютоновской механике и теории относительности, в сб.: Диалектический материализм и современное естествознание, М., 1957). Такая система характеризуется тем, что центр инерции ее покоится или движется равномерно и прямолинейно и что выполняются законы сохранения массы, энергии, количества движения и момента количества движения. Неинерциальная система не может быть преимущественной, т.к. в ней эти условия не выполняются. Очевидно, что для нашей планетной системы преимущественной будет система отсчета, связанная с Солнцем как с центром инерции рассматриваемого материального образования. Таким образом, при обоих указанных подходах к общей теории относительности признание эквивалентности систем Коперника и Птолемея оказывается несостоятельным. Этот вывод станет еще очевидней, если учесть, что равноправие, эквивалентность систем отсчета не может быть сведена к возможности перехода от одной к другой. Поскольку речь идет не о формально математич. представлениях, а о материальных, объективных системах, надо принимать во внимание и происхождение системы, и ту роль, к-рую играют в ней различные материальные тела, и ряд других физич. характеристик системы. Только такой подход является правильным. Сравнит. рассмотрение роли и места, занимаемых Солнцем и Землей в развитии солнечной системы, с достаточной ясностью показывает, что именно Солнце является естеств. преимущественным телом отсчета для всей системы. Гелиоцентрич. система мира является неотъемлемой частью совр. науч. картины мира. Она стала привычным, вошедшим даже в обыденное сознание фактом. Простейшие опыты с маятником Фуко и гироскопич. компасами наглядно демонстрируют вращение Земли вокруг своей оси. Аберрация света и параллакс неподвижных звезд доказывают вращение Земли вокруг Солнца. Но за этой простотой, за этой очевидностью лежат два тысячелетия напряженной и жестокой борьбы сил прогресса и реакции. Эта борьба еще раз свидетельствует о сложности и противоречивости процесса познания. Лит.: ?eрель Ю. Г., Развитие представлений о Вселенной, М., 1958. А. Бовин. Москва.