Геоцентрическая система мира

Геоцентрическая система мира (от др.-греч. Γῆ, Γαῖα — Земля) — представление об устройстве мироздания, согласно которому центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звёзды. Альтернативой геоцентризму является гелиоцентрическая система мира.
Развитие геоцентризма
С древнейших времён Земля считалась центром мироздания. При этом предполагалось наличие центральной оси Вселенной и асимметрия «верх-низ». Землю от падения удерживала какая-то опора, в качестве которой в ранних цивилизациях мыслилось какое-то гигантское мифическое животное или животные (черепахи, слоны, киты). Первый древнегреческий философ Фалес Милетский в качестве этой опоры видел естественный объект — мировой океан. Анаксимандр Милетский предположил, что Вселенная является центрально-симметричной и в ней отсутствует какое-либо выделенное направление. Поэтому у находящейся в центре Космоса Земле отсутствует основание двигаться в каком-либо направлении, то есть она свободно покоится в центре Вселенной без опоры. Ученик Анаксимандра Анаксимен не последовал за учителем, полагая, что Земля удерживается от падения сжатым воздухом. Такого же мнения придерживался и Анаксагор. Точку зрения Анаксимандра разделяли, однако, пифагорейцы, Парменид и Птолемей. Не ясна позиция Демокрита: согласно разным свидетельствам, он последовал Анаксимандру или Анаксимену.

Одно из самых ранних дошедших до нас изображений геоцентрической системы (Макробий, Комментарий на Сон Сципиона, рукопись IX века)
Анаксимандр считал Землю имеющей форму низкого цилиндра с высотой в три раза меньше диаметра основания. Анаксимен, Анаксагор, Левкипп считали Землю плоской, наподобие крышки стола. Принципиально новый шаг сделал Пифагор, который предположил, что Земля имеет форму шара. В этом ему последовали не только пифагорейцы, но также Парменид, Платон, Аристотель. Так возникла каноническая форма геоцентрической системы, впоследствии активно разрабатываемая древнегреческими астрономами: шарообразная Земля находится в центре сферической Вселенной; видимое суточное движение небесных светил является отражением вращения Космоса вокруг мировой оси.

Средневековое изображение геоцентрической системы (из Космографии Петра Апиана, 1540 г.)
Что касается порядка следования светил, то Анаксимандр считал звёзды расположенными ближе всего к Земле, далее следовали Луна и Солнце. Анаксимен впервые предположил, что звёзды являются самыми далёкими от Земли объектами, закреплёнными на внешней оболочке Космоса. В этом ему следовали все последующие учёные (за исключением Эмпедокла, поддержавшего Анаксимандра). Возникло мнение (впервые, вероятно, у Анаксимена или пифагорейцев), что чем больше период обращения светила по небесной сфере, тем оно выше. Таким образом, порядок расположения светил оказывался таким: Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звёзды. Сюда не включены Меркурий и Венера, потому что у греков были разногласия на их счёт: Аристотель и Платон помещали их сразу за Солнцем, Птолемей — между Луной и Солнцем. Аристотель считал, что выше сферы неподвижных звёзд нет ничего, даже пространства, в то время как стоики считали, что наш мир погружен в бесконечное пустое пространство; атомисты вслед за Демокритом полагали, что за нашим миром (ограниченным сферой неподвижных звёзд) находятся другие миры. Это мнение поддерживали эпикурейцы, его ярко изложил Лукреций в поэме «О природе вещей».

«Фигура небесных тел» — иллюстрация геоцентрической системы мира Птолемея, сделанная португальским картографом Бартоломеу Велью в 1568 году.
Хранится в Национальной библиотеке Франции.
Обоснование геоцентризма
Древнегреческие учёные по-разному, однако, обосновывали центральное положение и неподвижность Земли. Анаксимандр, как уже указывалось, в качестве причины указывал сферическую симметрию Космоса. Его не поддерживал Аристотель, выдвигая контрдовод, приписанный впоследствии Буридану: в таком случае человек, находящийся в центре комнаты, в которой у стен находится еда, должен умереть с голоду (см. Буриданов осёл). Сам Аристотель обосновывал геоцентризм следующим образом: Земля является тяжёлым телом, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; как показывает опыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а поскольку они движутся к центру мира, Земля находится в центре. Кроме того, орбитальное движение Земли (которое предполагал пифагореец Филолай) Аристотель отвергал на том основании, что оно должно приводить к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.

Рисунок геоцентрической системы мира из Исландского манускрипта, датированного примерно 1750 годом
Ряд авторов приводит и другие эмпирические доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии «Естественная история» обосновывает центральное положение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий и тем, что во время равноденствия восход и заход наблюдается на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния находится на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния. С астрономической точки зрения, все эти доводы, конечно, являются недоразумением. Немногим лучше и доводы, приводимые Клеомедом в учебнике «Лекции по астрономии», где он обосновывает центральность Земли от противного. По его мнению, если бы Земля находилась 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. Поскольку всего этого не наблюдается, Земля не может быть смещена к западу от центра мира. Аналогично доказывается, что Земля не может быть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца простирались бы в северном или южном направлении, соответственно. Более того, на рассвете в дни равноденствий тени направлены точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывают на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также указывает на то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. Если бы Земля была выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; как следствие, ночь всегда была бы длиннее дня. Аналогично доказывается, что Земля не может быть расположена ниже центра мира. Таким образом, она может находиться только в центре. Примерно такие же доводы в пользу центральности Земли приводит и Птолемей в Альмагесте, книга I. Разумеется, доводы Клеомеда и Птолемея доказывают только, что Вселенная гораздо больше Земли, и поэтому также являются несостоятельными.

Страницы из SACROBOSCO "Tractatus de Sphaera" с системой Птолемея - 1550 год
Птолемей пытается также обосновать и неподвижность Земли (Альмагест, книга I). Во-первых, если бы Земля смещалась от центра, то наблюдались бы только что описанные эффекты, а раз их нет, Земля всегда находится в центре. Другим доводом является вертикальность траекторий падающих тел. Отсутствие осевого вращения Земли Птолемей обосновывает следующим образом: если бы Земля вращалась, то «...все предметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться совершающими такое же движение в обратном направлении; ни облака, ни другие летающие или парящие объекты никогда не будут видимы движущимися на восток, поскольку движение Земли к востоку будет всегда отбрасывать их, так что эти объекты будут казаться движущимися на запад, в обратном направлении». Несостоятельность этого довода стала ясна только после открытия основ механики.
Объяснение астрономических явлений с позиций геоцентризма
Наибольшей трудностью для древнегреческой астрономии являлось неравномерность движения небесных светил (особенно попятные движения планет), поскольку в пифагорейско-платоновской традиции (которой в значительной степени следовал и Аристотель), они считались божествами, которым надлежит совершать только равномерные движения. Для преодоления этой трудности создавались модели, в которых сложные видимые движения планет объяснялись как результат сложений нескольких равномерных движений по окружностям. Конкретным воплощением этого принципа являлись поддержанная Аристотелем теория гомоцентрических сфер Евдокса-Каллиппа и теория эпициклов Аполлония Пергского, Гиппарха и Птолемея. Впрочем, последний был вынужден частично отказаться от принципа равномерных движений, введя модель экванта.
Отказ от геоцентризма
В ходе научной революции XVII века выяснилось, геоцентризм несовместим с астрономическими фактами и противоречит физической теории; постепенно утвердилась гелиоцентрическая система мира. Основными событиями, приведшими к отказу от геоцентрической системы, были создание гелиоцентрической теории планетных движений Коперником, телескопические открытия Галилея, открытие законов Кеплера и, главное, создание классической механики и открытие закона всемирного тяготения Ньютоном.
Геоцентризм и религия
Уже одна из первых идей, оппозиционных геоцентризму (гелиоцентрическая гипотеза Аристарха Самосского) привела к реакции со стороны представителей религиозной философии: стоик Клеанф призвал привлечь Аристарха к суду за то, что он двигает с места «Очаг мира», имея в виду Землю; неизвестно, впрочем, увенчались ли старания Клеанфа успехом. В Средневековье, поскольку христианская церковь учила, что весь мир создан Богом ради человека (см. Антропоцентризм), геоцентризм также успешно адаптировался к христианству. Этому способствовало также буквальное прочтение Библии. Научная революция XVII веке сопровождалась попытками административного запрета гелиоцентрической системы, что привело, в частности, к судебному процессу над сторонником и пропагандистом гелиоцентризма Галилео Галилеем. В настоящее время геоцентризм как религиозная вера встречается среди некоторых консервативных протестантских групп в США.
Список литературы
Source: http://ru.wikipedia.org/

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 .

Геоцентрическая система мира - это такая концепция устройства мироздания, согласно которой центральным телом во всей Вселенной является наша Земля, а Солнце, Луна, а также все остальные звезды и планеты вращаются вокруг нее.

Земля с самых древних времен считалась центром мироздания, имеющего центральную ось и асимметрию «верх - низ». Согласно этим представлениям, Земля удерживается в пространстве при помощи специальной опоры, которая в ранних цивилизациях представлялась гигантскими слонами, китами или черепахами.

Геоцентрическая система как отдельная концепция появилась благодаря древнегреческому математику и Милетскому. Он представлял в качестве опоры Земли мировой океан и предполагал, что Вселенная имеет центрально-симметричное строение и не имеет никакого выделенного направления. По этой причине Земля, находящаяся в центре Космоса, находится в состоянии покоя без всякой поддержки. Ученик Анаксимандра Милетского Анаксимен Милетский несколько отдалился от умозаключений предположив, что Земля удерживается в пространстве Космоса за счет

Геоцентрическая система в течение долгих веков являлась единственно правильным представлением об устройстве мира. Точку зрения Анаксимена Милетского разделял Анаксогор, Птолемей и Парменид. Какой именно точки зрения придерживался Демокрит, истории неизвестно. Анаксимандр уверял, что соответствует цилиндру, у которого высота в три раза меньше, чем диаметр его основания. Анаксогор, Анаксимен и Левкилл утверждали, что Земля плоская. Первым, кто выдвинул предположение о том, что Земля имеет форму шара, был древнегреческий математик, мистик и философ - Пифагор. Далее к его точке зрения присоединились пифагорейцы, Парменид и Аристотель. Таким образом, геоцентрическая система была оформлена в другом контексте, появилась ее каноническая форма.

В дальнейшем каноническая форма геоцентрических представлений активно разрабатывалась астрономами древней Греции. Они считали, что Земля имеет форму шара и занимает центральное положение во Вселенной, которая тоже имеет форму сферы, а также что Космос вращается вокруг мировой оси, вызывая движение небесных светил. Геоцентрическая система постоянно усовершенствовалась новыми открытиями.

Так у Анаксимена возникло предположение о том, что чем выше положение светила, тем больше период его обращения вокруг Земли. Порядок расположения светил был выстроен следующим образом: первой от Земли шла Луна, за ней - Солнце, далее следовали Марс, Юпитер и Сатурн. Относительно Венеры и Меркурия существовали разногласия, основанные на противоречии их расположения. Аристотель и Платон размещали Венеру и Меркурий за Солнцем, а Птолемей утверждал, что они находятся между Луной и Солнцем.

Геоцентрическая система координат используется в современном мире при изучении движения Луны и космических аппаратов вокруг Земли, а также для определения геоцентрических положений движущихся вокруг Солнца Альтернативой геоцентрической теории является согласно которой центральным небесным телом является Солнце, а Земля и другие планеты вращаются вокруг него.

Научная картина мира – это целостное представление о мире на данном этапе развития научного знания и развития социальных отношений. В ней синтезированы знания конкретных наук с философскими обобщениями.

А.Эйнштейн: “человек стремится каким-то адекватным образом создать в себе простую и ясную картину мира; и это не только для того, чтобы преодолеть мир, в котором он живет, но и для того, чтобы в известной мере попытаться заменить этот мир созданной им картиной. Этим занимаются художник, поэт, теоретизирующий философ и естествоиспытатель, каждый по-своему”.

В структуре научной картины мира выделяют 2 главных компонента: концептуально-понятийный и чувственно-образный .

Концептуальный представлен философскими понятиями , такими как материя, движение, пространство, время и др., принципами – принципом всеобщей взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов, принципом развития, принципом материального единства мира и др. и законами – законами диалектики. Так же и общенаучными понятиями , такими как поле, вещество, энергия, вселенная и др., общенаучными законами – законом сохранения и превращения энергии, законом эволюционного развития и др., общенаучными принципами - принципом детерминизма, верификации и др.

Чувственно-образный компонент – это совокупность наглядных представлений о мире. Например, представление об атоме как о “каше с изюмом” Томсона, планетарная модель атома Резерфорда, образ Метагалактики как раздувающейся сферы, представление о спине электрона как о вращающемся волчке и др.

Научная картина мира выполняет и ряд функций:

1. эвристическую , то есть задает программу научного поиска;
2. систематизирующую , то есть объединяет знания, получаемые различными науками в рамках единой научной программы;
3. мировоззренческую , то есть вырабатывает определенный взгляд на мир, определенное отношение к миру.

Научная картина мира – образование не застывшее, а постоянно изменяющееся. В процессе развития научных и технических знаний в ней происходят качественные преобразования, которые приводят к замене старой картины мира на новую.

Этот процесс рассматривает в свое работе известный американский ученый, историк науки Томас Кун . По мнению Т. Куна, в развитии любой науки есть два периода: “предпарадигматический” и “постпарадигматический”. Во время первого еще нельзя говорить о “нормальной” науке, опирающейся на ряд общепринятых научных положений. Напротив, второй проходит под знаком единой для всего сообщества ученых модели научного знания (парадигмы). Это период “нормального” этапа развития науки.

Научная парадигма – это совокупность методов, способов, принципов научного познания, а также теорий и гипотез, утвержденных научным сообществом в определенный исторический период времени. Научная парадигма – это и образец, эталон, шаблон, применяемый для решения стоящих научных проблем и задач.

С течением времени развитие науки в рамках данной парадигмы затрудняется, в теориях возникают аномалии. В конечном счете это приводит к кризису, требующему смены парадигм , т. е. научной революции . В результате смены парадигм сообщество ученых начинает иначе видеть мир. В основу научного познания кладется иная совокупность исходных принципов, начинается новый период развития науки.

Научное описание смены парадигм невозможно в терминах логики – оно требует обращения к психологии научного творчества и к социологии. Новая и старая парадигмы по существу своему несопоставимы и поэтому нельзя полагать, что развитие науки идет путем постепенного накопления научных знаний. Следовательно, в этом смысле нельзя говорить и о единой линии развития науки.

Отличие понятия парадигмы от понятия научной картины мира состоит в том, что парадигма в рамках данной науки может не носить “глобального” характера, а быть связанной с некоторым частным разделом науки или даже с одной группой проблем. С другой стороны, в понятие парадигмы включаются не только основные принципы данной науки, но и правила их успешного применения, стандартные измерительные процедуры и т. д. Таким образом, понятие парадигмы и научной картины мира совпадают лишь частично.

Но основная проблема, поставленная Т.Куном, состоит в следующем: существует ли в смене парадигм и научных картин мира определенная преемственность, или эта смена не носит закономерного характера?

Принцип соответствия научных теорий предполагает, что новая теория отвергает старую не полностью, а лишь за пределами области ее применимости. Поэтому не следует соглашаться с утверждением Т. Куна и его последователей, что теория, сформулированная в одной парадигме, не может ни противоречить, ни соответствовать теории из другой парадигмы из-за различного смысла употребляемых в этих теориях терминов.

Различные научные картины мира не являются “вещами в себе”, то есть полностью изолированными друг от друга системами. В них входят, наряду с отличными, и некоторые общие понятия и принципы (например, положение о трехмерности и непрерывности пространства, принцип сохранения энергии и др.) Хотя ряд элементов старых картин мира сменяются новыми, более плодотворными, многие фундаментальные принципы и законы сохраняют свою силу и “вплетаются” в ткань новой науки.

Возникновение научной картины мира

На протяжении веков человек стремился разгадать тайну мирового порядка Вселенной, которую древнегреческие философы называли Космосом (в переводе с греческого “космос” означает порядок, красоту) в отличие от Хаоса, предшествующего появлению Космоса. Люди задавали себе вопрос, почему так правильны и периодичны небесные движения и явления (смена дня и ночи, зимы и лета, приливов и отливов и т.п.) и, наконец, как возник окружающий нас мир? Ища ответы на эти им подобные им вопросы, люди открывали в природе закономерности, на основе которых могли предсказывать некоторые события (например, солнечные и лунные затмения, появление на небе тех или иных созвездий и проч.). Таким образом, начиная с древних времен, человек пытался осмыслить целостность мира, создать в своем воображении упорядоченную систему объектов, явлений и их причин, определяя для себя собственное мировоззрение и картину мира.

Содержание исторически первых картин мира определяла астрономическая наука – одна из старейших наук. Свое начало она берет на Древнем Востоке: в Египте, Индии, Китае, Вавилоне. Так, в “Ригведе”, древнейшем памятнике древнеиндийской философской и религиозной мысли, мы можем найти описание одной из первых картин мира: Земля представляет собой плоскую безграничную поверхность, небо – голубой, усеянный звездами свод, а между ними светящийся воздух. В древние времена астрономия имела лишь прикладное, практическое значение, она решала, прежде всего, насущные проблемы людей. Неподвижная Полярная Звезда служила людям Путеводительницей на земле и на море, восход звезды Сириус предвещал жителям Египта разлив Нила, а сезонные появления на небе определенных созвездий указывали людям на приближение сроков сельскохозяйственных работ.

Первые, дошедшие до нас естественнонаучные представления об окружающем мире были сформулированы древнегреческими философами и учеными в 7-5 вв. до нашей эры. Их учения опирались на накопленные ранее знания и религиозный опыт египтян, шумеров, вавилонян, сирийцев, но отличались от последних стремлением проникнуть в суть, в скрытый механизм явлений мира. Основополагающие положения этих учений могут быть сформулированы как основные принципы античной картины мира.

Основные принципы античной картины мира

Принцип круговых форм, движений и цикличности . Наблюдение круглых дисков Солнца и Луны, закругленной линии горизонта на море, восходы и заходы светил, смена времен года, отдыха и труда и т.д. наводили греков на мысль о круговых формах, движениях, циклах развития.

Принцип существования начала, лежащего в основе многообразия явлений мира. Первые представления о таком начале сводились к первичным стихиям, таким как вода, воздух, земля и огонь. В дальнейшем появляются абстрактные представления, не сводимые к чувственному восприятию, такие как атом Демокрита или материя Платона и Аристотеля.

Представление о небесном своде . Предполагалось, что Земля находится в центре мира, а твердый небесный свод служит опорой для звезд и отделяет небо от Земли. Звезды неподвижно прикреплены к небесному своду, а планеты (к которым относили Солнце и Луну) перемещаются относительно фона неподвижных звезд. Слово “планета” произошло от древнегреческого слова “блуждающий”. Двигаясь вокруг Земли, планеты совершали сложные, петлеобразные движения. Дело в том, что каждая планета была прикреплена к прозрачной твердой сфере. Сфера обращалась равномерно вокруг Земли по правильной круговой орбите, а сама планета перемещалась еще и по сфере. Представление о небесном своде (сфере неподвижных звезд) сохранялось даже в системе Н.Коперника, хотя он и перенес центр мира с Земли на Солнце.

Принцип одухотворенности небесных тел. Платон считал, что планеты, как и другие движущиеся без видимых причин тела, обладают душой. Ученик Платона Аристотель первопричиной движения тел считал перводвигатель, являющийся нематериальным, неподвижным, вечным, совершенным.

Принцип небесного совершенства . Платон, Аристотель и другие философы верили, что небеса идеальны во всех отношениях. Исходя из этого они считали, что небесные тела, их сферы и орбиты, по которым они движутся должны состоять из нерушимой вечной субстанции – эфира. Форма небесных тел должна быть сферической, поскольку сфера – это единственное геометрическое тело, все точки поверхности которого равноудалены от центра. Сфера (круг) считалась у греков идеальной, совершенной фигурой.

Принцип музыки небесных сфер . Для пифагорейцев музыкальная гармония и движение планет были обусловлены одними и теми же математическими законами. Пифагор открыл замечательную связь между числами и законами музыкальной гармонии. Он обнаружил, что высота тона колеблющейся струны, концы которой закреплены, прямым образом зависит от ее длины. Уменьшение длины колеблющейся части скрипичной струны вдвое приводит к повышению тона рождаемого ей звука на октаву. Уменьшение длины струны на одну треть повышает тон звука на квинту, на одну четверть – на кварту, на одну пятую – на терцию. Пифагорейцы также обнаружили закономерность изменения высоты звука от величины вращающегося объекта и от расстояния от объекта до наблюдателя. Так, камень, привязанный к веревке и вращаемый над головой, будет издавать звук определенной высоты. Если изменять величину камня и длину веревки, то и высота издаваемого камнем звука будет меняться. Следуя этой логике рассуждений, Пифагор предполагал музыкально-числовую структуру космоса и музыку небесных сфер.

Принцип пустоты или заполненности космоса . По этому вопросу древнегреческие философы разделились на две противоборствующие школы. Глава одной из них – Демокрит считал, что вещество космоса состоит из крошечных, невидимых, неделимых частиц – атомов, движущихся в окружающем пустом пространстве. По мнению же их противников (например, Парменида) мир заполнен одной или несколькими субстанциями, образующими сплошную среду.

Принцип центризма или однородности . Находимся ли мы в центре Вселенной или у Вселенной центра в принципе не существует, и существовать не может? Мир Платона и Аристотеля напоминал луковицу, в середине которой находилась Земля, тогда как сфера неподвижных звезд составляла ее внешнюю оболочку. Атомисты считали по-другому. В частности Лукреций Кар писал: “Вселенная не имеет центра и содержит бесконечное множество обитаемых миров”.

Несмотря на разнообразие принципов, и моделей Вселенной в античном мире, сложившаяся к тому времени культурная атмосфера, и научная парадигма привели к тому, что была утверждена геоцентрическая картина мира, автором которой стал великий древнегреческий ученый 4 в. до нашей эры Аристотель.

Геоцентрическая картина мира Аристотеля - Птолемея

Аристотель из Стагиры (384 – 322 гг. до н.э.) известен как разносторонний ученый, обладавший энциклопедическими знаниями. Он был известным философом, физиком, биологом, логиком, психологом, общественным деятелем. Как биолог он со своими учениками определил понятие жизни, описал и классифицировал более 1000 видов животных и растений. Так, Аристотель первый доказал, что кит является не рыбой, а млекопитающим животным.

В трактате “О небе” Аристотель описывает свою физико-космологическую картину мира. Здесь мы видим, как его астрономические взгляды на Вселенную тесно переплетаются с физическими и философскими взглядами.

Под Вселенной Аристотель понимал всю существующую материю, состоящую с его точки зрения из 4 обычных элементов: земли, воды, воздуха и огня, а также 5-го элемента – эфира, в отличие от других не имеющего ни легкости, ни тяжести. Вселенная – это конечная ограниченная сфера, за границами которой нет ничего материального. Там нет и пространства, которое мыслится как нечто, заполненное материей. За пределами Вселенной не существует и времени. Время Аристотель определял как меру движения (количество движения) и связывал с материей, поясняя, что “нет движения без тела физического”. За пределами Вселенной помещался нематериальный, вечный, неподвижный, совершенный перводвигатель (божество), который сообщал миру, а в частности и космическим телам совершенное равномерное круговое движение.

Так как шарообразность Вселенной была видна невооруженным глазом в форме небосвода, круговом суточном движении небесных светил (Солнца, Луны и др.), в наблюдении лунных затмений, когда круглая тень Земли наползала на диск Луны (что подтверждало и шарообразность нашей Земли), то в такой ограниченной Вселенной должен был существовать центр, как особая точка, равноудаленная от периферии. Таким образом, центральное положение Земли следовало из общих свойств Вселенной: самый тяжелый элемент – земля, составляющий в основном земной шар, не мог не быть всегда в центре мира. Менее тяжелым элементом, тяготеющим к земле, была вода, а легкими – огонь и воздух. В надлунном мире единственный элемент – эфир находился в вечном круговом движении в мировом пространстве. Из эфира, согласно Аристотелю, состояли все небесные тела, идеальной сферической формы, скрепленные каждое со своей сферой, твердой и кристально-прозрачной, с которой они вместе двигались по небу. Точнее говоря, двигались сферы, а с ними и планеты. Движение небесных тел с востока на запад Аристотель считал естественным и наилучшим (“природа всегда осуществляет наилучшую из возможностей”). Аристотель выделял 8 сфер во Вселенной. Он считал, что для небесных тел естественным является именно круговое, вечное , равномерное движение, которое постулировалось как признак совершенства небесных тел.

Неподвижность Земли в центре мира Аристотель просто постулировал, чтобы обосновать суточное вращение всего небосвода (“если Земля неподвижна, то небо двигается”). Согласно ученому, Вселенная не возникла и принципиально неуничтожима, она вечна, поскольку единственна и объемлет всю возможную материю, ей не из чего возникнуть и не во что превратиться. “Возникает и уничтожается не Космос, а его состояния”.

Космологическая система Аристотеля была теорией, опиравшейся на экспериментальные данные наук того времени (видимые круговые движения планет, Солнца, Луны, закругленная линия горизонта на море и т.п.). Аристотель считал, что Земля свободно парит в пространстве, а не уходит корнями в бесконечность (Ксенофан), или не плавает на воде (Фалес). Но вместе с ошибочными представлениями своих предшественников Аристотель отбросил и правильные догадки пифагорейцев о вращении Земли вокруг своей воображаемой геометрической оси, так как это вращение не ощущалось в повседневном опыте.

Аристотель стремился очистить картину мира от мифологического элемента. Он резко критиковал древние учения, согласно которым небо и небесные тела, чтобы не упасть на Землю, должны были опираться на плечи могучих героев – Атлантов.

Модель Вселенной Аристотеля можно назвать телеологической , опирающейся на высшие конечные цели и причины и все ими объясняющую (перводвигатель, идеальные божественные круговые формы, наилучшая возможность и т.п.) Эта модель стала первым организующим фактором на пути дальнейшего развития науки. В ее рамках на протяжении 1,5 тыс. лет формировались конкретные научные представления. Будучи догматизированной, в средневековой Европе и на арабском Востоке, картина мира Аристотеля дожила до 16 века.

Аристотелевская геоцентрическая картина мира была математически обоснована 4 века спустя александрийским астрономом, римлянином по рождению, Клавдием Птолемеем (87 – 165 гг. н.э.)

Созданию первой математической теории видимого движения планет, “Математической системы”, было посвящено 5 из 13 книг Птолемея под общим названием “Альмагест”. “Альмагест” в переводе с арабского означает “величайшее”. Дело в том, что греческий оригинал был утрачен, до нас же дошел лишь арабский перевод работ К.Птолемея.

В основу своей теории Птолемей положил несколько постулатов: шарообразность Земли, ее неподвижность и центральное положение во Вселенной, равномерное круговое движение небесных тел, колоссальная удаленность Земли от сферы неподвижных звезд .

Птолемей считал, что чем быстрее планета движется по небу (то есть речь идет о видимом движении), тем ближе к Земле она расположена. Отсюда вытекало и расположение планет относительно Земли: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.

Птолемей не просто следовал утверждениям Аристотеля, но пытался их обосновать, исходя из известных представлений и наблюдений. Так, он считал, что с поверхности вращающейся Земли (если таковое имело бы место) все свободно лежащие на ней тела должны были бы быть сорваны и отброшены в мировое пространство в сторону, обратную направлению вращения Земли (облака, птицы, люди, дома и т. д.). Отчасти Птолемей был прав. Однако он не учел колоссальную массу Земли по сравнению со всеми живыми и неживыми объектами на ее поверхности. Но никого даже сегодня не удивляет тот факт, что на экваторе вес одних и тех же предметов за счет центробежной силы меньше, чем на полюсе.

Теория К. Птолемея была грандиозным успехом человеческой мысли в математическом анализе явлений природы. Так, запутанные видимые движения планет были представлены как результат сложения простых элементов – равномерных движений по окружности. В схеме Птолемея движение каждой планеты описывалось следующим образом. Предполагалось, что вокруг неподвижной Земли находится окружность, центр которой помещен несколько в стороне от центра Земли (деферент ). По деференту движется центр меньшей окружности – эпицикла – с угловой скоростью, которая постоянна по отношению не к собственному центру деферента и не к самой Земле, а к точке, расположенной симметрично центру деферента относительно Земли. Эту вспомогательную точку, из которой движение планеты будет казаться равномерным (выровненным), как и соответствующую ей окружность, Птолемей ввел для более точного описания наблюдаемых неравномерностей в видимых движениях планет и назвал эквантом (выравнивающим). Сама планета в системе Птолемея равномерно двигалась по эпициклу. Для описания вновь открываемых неравномерностей в движениях Луны или планет вводились новые дополнительные эпициклы – вторые, третьи и т.д. Введением экванта Птолемей нарушал принцип структуры и свойства Вселенной в физической картине мира Аристотеля. Но это понял и на это обратил внимание лишь спустя полторы тысячи лет Н.Коперник.

Теория К. Птолемея произвела огромное впечатление не только на его современников. Вплоть до 16 века его геоцентрическая система безраздельно властвовала над умами людей. Однако сам Птолемей считал свою теорию лишь способом описания явлений, не претендуя на то, что его сложная конструкция выражала истинное существо вещей (строение Вселенной). Между тем, церковь и схоластическая наука средневековья превратили геоцентрическую картину мира в истину в последней инстанции, возвели ее в официальную доктрину, в ранг непререкаемой религиозной догмы.

Справедливости ради, следует отметить, что греческих мыслителей, создававших модели движения небесных сфер, можно было разделить на два соперничающих между собой лагеря. Они расходились во взглядах на роль математики и математических моделей.

Представители первого лагеря, возглавляемого Аристотелем, считали математику служанкой философии и здравого смысла. Они полагали, что математика может быть полезной в описании явлений, но она не способна отразить их глубину и сущность.

Представители другого лагеря – пифагорейцы, считали, что в основе всех явлений лежат математические закономерности. Они полагали, что законы математической гармонии – более подходящее руководство к постижению небесных тайн, чем опыт и здравый смысл. Пифагорейцы считали, что более естественным было бы предположить, что наблюдаемое нами движение звезд есть следствие неощущаемого нами же движения Земли по окружности, но в противоположном к движению звезд направлении. В центре этой окружности находится “центральный огонь”. Так же предполагалось, что Земля вращается вокруг оси, проходящей через ее геометрический центр, подобно тому, как колесо повозки поворачивается на своей оси.

Наивысшим достижением пифагорейцев стала гелиоцентрическая модель мира, предложенная Аристархом Самосским (Ш в. до н.э.). Он считал Солнце неподвижным, расположенным в центре мира, а Землю, обращающейся вокруг Солнца и вокруг своей оси. Аристарх так же предполагал, что вся орбита Земли по сравнению со сферой звезд представляет собой не более чем точку.

Однако всем этим идеям суждено было оставаться в стороне от основного русла развития представлений о мире. Возрождение гелиоцентризма произошло лишь в 16 веке.

Гелиоцентрическая система Н.Коперника и ее дальнейшее развитие в трудах Дж. Бруно, Г. Галилея и И. Кеплера

Основоположником гелиоцентризма по праву считается Н.Коперник (1473 – 1543). Коперник родился на территории Польши в городе Торунь. Закончил Краковский университет, один из старейших в Европе, где изучал математику, физику, астрономию, труды Гиппарха, Птолемея и др.

К началу 16 века остро встала проблема пересмотра и уточнения календаря. Дело в том, что дата весеннего равноденствия, приходившаяся в 4 веке на 21 марта (утвержденная 2 Никейским Собором в 325 году), от которой рассчитывали христианский праздник Пасхи, к 16 веку приходилась уже на 11 марта. Весенний религиозный праздник Пасхи неизбежно сдвигался к зиме, что не могло допустить церковное руководство. По церковному обычаю праздник Пасхи празднуется в первый воскресный день после весеннего равноденствия (21 марта) и первого мартовского полнолуния. Пасха бывает между 3 апреля и 2 мая.

Разрешить проблему календаря было предложено известным астрономам того времени, в том числе и Н.Копернику. Последний сумел преодолеть преклонение перед авторитетами и догмой, в которую был возведен геоцентризм. Коперник искал красоту и гармонию в природе как ключ к объяснению многих проблем. Итогом его длительных размышлений явилось произведение “О вращениях небесных сфер”, увидавшее свет в 1543 году, то есть в год смерти самого ученого.

Революционная идея Коперника состояла в том, что он в центр мира помещает Солнце, вокруг которого движутся планеты, - и среди них Земля со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от солнечной системы находится сфера звезд. Земля, таким образом, была низведена до ранга рядовой планеты, а видимые движения планет и звезд объяснялись суточным вращением Земли вокруг своей оси и годичным обращением ее вокруг Солнца . Однако, как и у античных ученых, движения небесных тел оставались равномерными и круговыми . Принять гелиоцентризм Копернику помогло представление об относительном характере движения, известном еще в античности и используемом пифагорейцами.

В основе системы Коперника лежали 2 принципа: допущение подвижности Земли и признание центрального положения Солнца в системе.

Преимущество теории Коперника по сравнению с теорией К.Птолемея состояло в логической простоте, стройности и практической применимости. Коперник считал, что “природа не терпит лишнего” и стремится, возможно, меньшим числом причин обеспечить, возможно, большее число следствий и явлений. Благодаря системе Коперника с 5 октября 1582 года в Европе по инициативе папы Григория 13 был введен новый (григорианский) стиль исчисления времени, которым мы пользуемся и поныне.

Однако чтобы как-то смягчить впечатление от своего нововведения, Коперник указывал на то, что размеры сферы звезд и удаленность ее от солнечной системы столь, колоссальны, что, вся солнечная система вместе с подвижной теперь уже Землей, может практически рассматриваться как центр Вселенной, как единая точка.

Благодаря системе Коперника, движение стало рассматриваться как естественное свойство небесных объектов и в том числе Земли. Движение подчинялось общим закономерностям, единой механике. Поэтому “рухнуло” веками существовавшее представление Аристотеля о перводвигателе.

Благодаря Копернику, “тленная Земля” перестала противопоставляться божественным планетам и звездам и приобрела равный с ними статус.

Коперник один из первых критическим разумом показал ограниченность нашего чувственного познания и доказал необходимость его дополнения.

Дело, начатое Н.Коперником, было продолжено монахом одного из неаполитанских монастырей, итальянским ученым Джордано Бруно (1548 – 1600). На развитие его взглядов большое влияние оказала натурфилософия Николая Кузанского, в которой отрицалась возможность для любого тела быть центром Вселенной, поскольку Вселенная бесконечна, а бесконечность центра не имеет. Объединив философско-космологические взгляды Н.Кузанского и четкие гелиоцентрические выводы Н.Коперника (сторонником учения которого был Бруно), Дж. Бруно создает собственную естественно-философскую картину бесконечной Вселенной. Концепция Бруно хорошо просматривается в его основных трудах: “О причине, начале и едином”, “О бесконечности, вселенной и мирах” и др.

Вслед за Н.Кузанским Бруно отрицал существование какого бы то ни было центра Вселенной . Он утверждал бесконечность Вселенной во времени и пространстве. Бруно писал о колоссальных различиях расстояний до разных звезд и сделал вывод, что соотношение их видимого блеска может быть обманчивым.

Ученый утверждал изменяемость (эволюцию) всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен между ними космическим веществом. Идею изменяемости он распространял и на Землю , утверждая, что поверхность нашей Земли меняется только через большие промежутки эпох и столетий, в течение которых моря превращаются в континенты, а континенты в моря.

Интересным и перспективным было и утверждение ученого об общности элементов составляющих Землю, как и все другие небесные тела. Причем, в основе всех вещей лежит неизменная, неисчезающая , первичная материальная субстанция . Исходя из этого единства, Бруно логично предположил, что в бесконечно развивающейся Вселенной должно существовать бесконечное число очагов разума, множество обитаемых миров.

За высказанные крамольные идеи, противоречащие церковным догматам, Дж. Бруно был приговорен инквизицией к сожжению на костре, что и было приведено в исполнение в Риме, в 1600 году.

Коперниканская революция повлекла за собой революцию в механике , основателем которой был Г.Галилей из Падуи (1564 – 1642). Механические процессы интересовали Галилея на протяжении всей его жизни. Он первый построил экспериментально- математическую науку о движении – динамику, законы которой вывел в результате обобщения специально поставленных научных опытов. Галилей предложил новое понимание движения – движения по инерции. Ранее господствовало аристотелевское понимание движения, согласно которому тело движется благодаря внешнему на него воздействию, а когда последнее прекращается, тело останавливается. Галилей же предложил принцип инерции, согласно которому тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения сколь угодно долго, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Галилей открыл законы свободного падения тел: независимость времени такого падения от массы тела в пустоте, определил, что путь, пройденный падающим телом пропорционален квадрату времени падения (l~t2).

Галилей построил теорию равномерно ускоренного движения.

Ученый показал, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием начального толчка и силы тяготения есть парабола.

Галилей открыл законы колебания маятника.

Метод исследования Г.Галилея носит название экспериментально-теоретического . Суть его заключается в количественном анализе наблюдаемых частных явлений и постепенном мысленном приближении этих явлений к некоторым идеальным условиям, в которых законы, управляющие этими явлениями, могли бы проявиться в чистом виде.

Кроме открытия законов движения Галилей сделал и ряд астрономических открытий с помощью новых способов наблюдения. Г.Галилей самостоятельно сконструировал телескоп на основе изобретенной в Голландии зрительной трубы. Этот телескоп давал прямое изображение и действовал по принципу бинокля. Сначала увеличение было в 3 раза, а вскоре уже в 32 раза. Галилей использовал телескоп для изучения неба. С Галилея началась новая оптическая эра в наблюдательной астрономии. Что же обнаружил Галилей с помощью своего телескопа?

• В бледных облаках Млечного пути было обнаружено огромное скопление звезд.
• Звезды безмерно удалены от нас по сравнению с планетами, так как планеты в телескоп увеличивались и имели вид кружков, в то время как звезды оставались точками, лишь увеличиваясь в яркости.
• Описал реальную поверхность Луны, которая как оказалось, не имеет гладкой “полированной” поверхности, а представляет собой неровности и возвышенности, подобно земной поверхности покрыта огромными горами, глубокими пропастями и обрывами. Галилей впервые оценил высоту самой большой лунной горы (около 7 км).
• Чрезвычайно важным было открытие Галилеем в 1612 году на диске Солнца маленьких темных образований (пятен), которые перемещались по диску Солнца. Это позволило Галилею утверждать, что Солнце вращается вокруг своей оси. Солнце перестало быть символом чистоты и совершенства, ведь даже на нем были пятна (“и на Солнце есть пятна”).
• Галилей открыл в 1610 году 4 спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Всего же у Юпитера на сегодняшний день обнаружено 15 спутников. Таким образом, Луна перестала быть исключением, и Земля перестала быть единственной планетой, имеющий спутник.

Всеми своими открытиями Г.Галилей неопровержимо доказывал правоту гелиоцентрической системы Н.Коперника. Симпатии Галилея гелиоцентризму нашли свое отражение в работе “Диалог о двух системах мира – Птолемеевой и Коперниковой”. Не дремала и святейшая инквизиция. В 1633 году Галилей был вызван в Рим и брошен на несколько недель в застенки инквизиции. Под угрозой пыток 69-летнего ученого заставили отречься от “заблуждений”. После этого Галилей покидает Италию и едет в протестантские Нидерланды, где продолжает работать и переиздает свои труды, которые уже в то время пользовались большой популярностью среди ученых.

Спустя 350 лет после смерти Г.Галилея, в октябре 1992 года он был реабилитирован католической церковью. Осуждение Галилея было признано ошибочным, а учение – правильным.

Поиски точных законов движения планет стали главным делом жизни немецкого астронома И.Кеплера (1571 – 1630).Основные труды И.Кеплера “Новая, изыскивающая причины астрономия или физика неба” (“Астрономия нова”), “Сокращение коперниковой астрономии”, “Гармония мира”, “Рудольфовы таблицы” и др. были связаны с идеей мировой гармонии и с поиском простых числовых отношений ее выражающих.

И.Кеплер был математиком – неопифагорейцем, верящим в гармонию мира. Природа создана в соответствии с математическими правилами и обязанность ученого их понять. Кеплер был убежден, что структура мира может быть определена математическим путем, ибо при сотворении мира Бог руководствовался математическими соображениями, что простота – знак истины, а математическая красота идентифицируется с гармонией и красотой. Кеплер использовал то обстоятельство, что существует 5 правильных многогранников, которые должны каким–то образом соотноситься со структурой Вселенной. “Орбита Земли является мерой всех остальных орбит. Опиши вокруг нее додекаэдр (правильный 12-ти гранник), тогда сфера, которая в свою очередь опишет его, будет сфера Марса. Вокруг сферы Марса опиши тетраэдр (правильный 4-гранник), тогда сфера, которая его обнимает, будет сфера Юпитера. Вокруг сферы Юпитера опиши куб (правильный 6-ти гранник), заключающая его сфера будет сфера Сатурна. В орбиту Земли впиши икосаэдр (правильный 20-ти гранник), вписанная в него сфера будет сферой Венеры, в сферу Венеры впиши октаэдр (правильный 8-ми гранник), в него будет вписана сфера Меркурия. Так ты поймешь причину числа планет”.

Идея связи между планетами и многогранниками вскоре обнаружила свою несостоятельность, но в ней проявилась будущая программа исследования.

Ни К.Птолемей, ни Н.Коперник, ни Т.Браге не смогли объяснить “нерегулярное” движение Марса. За эту задачу взялся и решил ее И.Кеплер.Ученый пришел к выводу, что теоретические расчеты движения планет совпадают с наблюдениями, если предположить движение планет по эллиптическим орбитам с изменяющейся скоростью. “Введя эллиптическую гипотезу вместо многовековой догмы о круговом характере и единообразии планетарных движений, Кеплер осуществил глубинный переворот внутри самой коперниканской революции”(А.Пасквинелли).

Поиски мировой гармонии привели Кеплера к созданию трех законов движения планет. Первые два закона открыты в 1605 году.

Первый закон Кеплера. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Тем самым был разрушен принцип круговых движений в космосе.

Второй закон Кеплера. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем линия, соединяющая Солнце с планетой за равные промежутки времени описывает равные площади. Таким образом, был показан характер изменения скорости при движении планеты по орбите (скорость движения планеты тем больше, чем она ближе в данный момент к Солнцу). В связи с этим законом рухнул принцип равномерности небесных движений.

Р1Р2 – расстояние, которое проходит планета за время t1.

Р3Р4 – расстояние, которое проходит планета за время t2.

SP1Р2 и SP3P4 – описывают секторы равных площадей за равные промежутки времени.

Через 10 лет, в 1615 году Кеплер выводит третий закон движения планет.

Третий закон Кеплера . Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит. (Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы расстояния каждой из них от Солнца).

Таким образом, была установлена универсальная зависимость между периодами обращения планет и средним расстоянием их от Солнца. С удалением от Солнца уменьшается скорость движения планет.

На основании этих законов Кеплер развил представление о механизме действия силы, движущей планеты, как о вихре , возникающем в эфирной среде, от вращения магнитного поля Солнца и увлекающем окрестные тела.

Также Кеплером была разработана теория солнечных и лунных затмений и предложены способы их предсказания.

Ученый составил так называемые Рудольфовы таблицы , с помощью которых можно было с высокой точностью определить положение планет в любой момент времени.

Проблема устройства планетного мира благодаря Кеплеру перешла из области мифологических и гипотетических построений в область научных знаний и стала предметом точных наук. Небесная механика Кеплера явилась следствием теории Коперника и в то же время она подготовила почву для формирования механистической картины мира.

Вопросы для самоконтроля

1. Какая наука существовала в античности?
2. Кто дал первую классификацию наук?
3. Какие основные исторические этапы своего развития прошла наука?
4. Что такое классическая наука и когда она начинает формироваться?
5. Что такое научные революция и сколько их было в истории науки?
6. Что такое неклассическая наука?

1. Даннеман Ф. История естествознания. Естественные науки в их развитии и взаимодействии. Т. 1- 3. М.-Л., 1932-1938.
2. Ильин В.В., Калинкин А.Т. Природа науки. М., 1985.
3. Принципы историографии естествознания: ХХ век/Отв. ред И.С.Тимофеев. СПб., 2001.
4. Маркова Л.А. Наука. История и историография XIX - XX вв. М., 1987.
5. Микулинский С.Р. Очерки развития историко-научной мысли. М., 1988.
6. Принципы историографии естествознания. Теория и история. М., 1993.
7. Фокта Я., Новы Л. История естествознания в датах. Хронологический обзор. М., 1987.
8. Кун Т. Структура научных революций. М., 1977.
9. Поликарпов В.С. История науки и техники. Ростов-на-Дону. 1999.
10. Кирилин В.А. Страницы истории науки и техники. М., 1986.
11. Козлов Б.И. Возникновение и развитие технических наук. Л., 1988.
12. Круть И.В., Забелин И.М. Очерки истории представлений о взаимоотношении природы и общества. М., 1988.
13. Кудрявцев П.С. История физики. Т. 1-3. М., 1956.
14. Рожанский И.Д. Античная наука. М., 1980.
15. Соловьёв Ю.И. История химии. М., 1983.
16. Исаченко А.Г. Развитие географических идей. М., 1971.
17. Рожанский И.Д. История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи. М., 1988.
18. Стройк Д.Я. Краткий очерк истории математики. М., 1984.
19. Азимов А. Краткая история химии. М., 1983.
20. Вернадский В.И. Избранные работы по истории науки. М., 1981.
21. Гайденко П.П. Эволюция понятия науки. Становление и развитие первых научных программ. М., 1980.
22. Гайденко В.П., Смирнов Г.А. Западноевропейская наука в средние века. М., 1989.
23. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и её творцы. М., 1984.
24. Таннери П. Исторический очерк развития естествознания в Европе. М.-Л., 1934.
25. Кузнецов Б.Г. Идеи и образы Возрождения. М., 1979.
26. Кузнецов Б.Г. Джордано Бруно и генезис классической науки. М., 1970.
27. Льоцци М. История физики. М., 1970.
28. Тредер Г.Ю. Эволюция основных физических идей. Киев, 1989.
29. Кирсанов В.С. Научная революция XVII века. М., 1987.
30. Гайденко П.П. Эволюция понятия науки (XVII - XVIII вв.). М., 1987.
31. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.
32. Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М., 1999.
33. Вергинский В.С. Очерки истории науки и техники XVI - XIX вв. М., 1984.

Версия для печати

Хрестоматия

Название работы	Аннотация

Практикумы

Название практикума	Аннотация

Презентации

Название презентации	Аннотация

Тьюторы

Название тьютора	Аннотация

Хорошо известно, что в Древней Греции (и Риме) господствовала геоцентрическая система мира. В описаниях различных философов она отличается в деталях. Наиболее известна система Аристотеля, который, по-видимому, обобщил известные до него данные. Эту систему использовал и Птолемей (дополнив её дифферентами и эпициклами). В таком виде она была принята Христианской церковью и средневековой наукой и оказала существенное влияние на всю европейскую культуру. На рис.1 приводится схема геоцентрической системы Аристотеля. Ниже мы даем её описание по А.Паннекуку.

Рис.1. Геоцентрическая система Аристотеля-Птолемея

«В системе Аристотеля, который объединил физику и астрономию в одну стройную систему мироздания, все тяжёлые элементы стремятся к центру мира и скапливаются вокруг него, образуя шарообразную массу Земли; более лёгкие элементы (вода, воздух, огонь) собираются в последовательно расположенных друг над другом слоях. Слово "вниз" означает к центру мира, слово "вверх" - к окружающей небесной сфере. Кроме четырёх земных элементов, имеется пятый - совершенный эфир, из которого состоят небесные светила. Там, где кончаются земные элементы, там, по Аристотелю, находится орбита Луны. За орбитой Луны вращаются планеты и Солнце. Сфера Солнца совершает оборот в течение года, сферы планет имеют каждая свой период вращения. Небесная сфера, несущая на себе звёзды, совершает оборот вокруг оси мира за сутки. Она увлекает за собой все внутренние сферы, и этим объясняются ежедневные заходы и восходы всех светил» .

Меня всегда удивляла наивность и вместе с тем сложность этой системы, напоминающей шестерёнки часового механизма. Вращение небесного свода можно рассматривать как наблюдательный факт, и объяснение суточного движения светил представляется вполне естественным. Но для представления годового движения Солнца и углового перемещения планет потребовалось введение дополнительных сфер - на каждое светило своя сфера, да ещё надо было увязать их все с вращением сферы неподвижных звёзд (я уже не говорю о появившихся позднее дифферентах и эпициклах). Видимо, эту искусственность ощущали некоторые античные философы. Так, Гераклид Понтийский объяснял суточное движение светил вращением Земли вокруг своей оси; Венера и Меркурий в его системе вращались вокруг Солнца, а в центр мироздания он всё же помещал Землю. Но Аристарх Самосский, которого Ф.Энгельс справедливо назвал Коперником Древнего мира, учил, что в центре мироздания находится Солнце, а Земля и планеты вращаются вокруг него.

Значит, о гелиоцентрической системе знали уже в древности, но она не нашла широкого распространения. Как отмечает Е.П.Блаватская в «Разоблачённой Изиде», египтянам с незапамятных времён была известна гелиоцентрическая система, как и шарообразность Земли.