Новая астрономия. Система мира по Птоломею и по Копернику

Наукова революція XVII ст. М. Копернік, Дж. Бруно, Й. Кеплер, Г. Галілей, – провозвісники нової фізики

Новая астрономия. Система мира по Птоломею и по Копернику.

1. Астрономические миры древних греков.

Слово «планета» переводится как «бродяга». Схема Евдокса Книдского включала так называемые гомоцентрические сферы Евдокса, по поверхности которых двигались планеты. Орбиты – это набор концентрических окружностей с единым центро – Землей. Сложное движение любого небесного тела – соответствующая комбинация движений сфер. Сферы чисто условные, математичесчкие. Движение Венеры и Марса в эту схему не вписывались сразу же. Схема Гераклида Понтийского (IV в до н.э.). Ввел впервые плодотворную идею эпицикла – окружности, центр которой движется по другой окружности. Предложил также идею о вращении Земли вокруг собственной оси. Аристарх Самосский (III век до н.э.) предложил идею гелиоцентрической системы мира без ее обоснования и разработки математического аппарата. Схема Гиппарха (II в до н.э.) – основывалась на идее, сто планета движется с постоянной скоростью по эпициклу, центр которой перемещается с постоянной скоростью по другой окружности, в центре которой находится Земля. Подбирая радиусы окружностей и скорости точек P и Q Гиппарх точно описал движения многих планет. Иногда приходилось вводить несколько эпициклов для описания движения планеты вокруг Земли. Иногда приходилось принимать, что центр самой внутренней окружности (деферента) не совпадает с центром Земли, а находится рядом с ним. Такое движение планеты было названо эксцентричным, если же центр деферента совпадал с центром Земли, то движение называлось эпициклическим. Сочетая движения обоих типов и подбирая радиусы и скорости перемещения окружностей Гиппарх получил достаточно точно описание движения Луны, Солнца и известных на то время планет (5). Лунное затмение он предсказывал с точностью до 1-2 часов. Схема Птоломея или геоцентрическая картина мира. (2 век н.э.). Сочинение называлось «Математическое построение». У арабов – Аль мегисте (великое). Астрономия Птоломея началась с утверждения о сферической форме небосвода, ибо окружность есть путь наименьшего сопротивления движению. Считал, что Солнце движется эксцентрично вокруг Земли. Сформулировал задачу описания планет в виде изречения: «Перед нами стоит задача доказать, что, как в случае пяти плане, так и в случае Солнца и Луны, все видимые нерегулярности вполне объяснимы посредством равномерных круговых движений (свободных от каких бы то ни было несоразмерностей и беспорядков)».

В схеме Птоломея Земля находится в точке Е. Планета Р движется по эпициклу, центр которого движется по деференту равномерно не относительно центра деферента, а относительно другой точки Q, получившей название экванта (то есть движение эксцентрическое). Точка С – это центр деферента, причем ЕС=СQ. Попятные движения планет получены подбором кинематических схем. «Да не сочтет никто при виде наших постьроеений сложными сами гипотезы» - писал Птоломей. Эквант можно считать предтечей кеплеровских эллипсов. Ряд исследователей считает, что введение экванта вынуждено тем, что необходимо было увязать наблюдаемые явления со «священным первым принципом» небесных движений, который требовал равномерности движения только относительно центра окружности. Птоломей расположил (правда с ошибками) все светила в порядке их удаленности от Земли. Математика требовала введения некруговых орбит, что расходилось с принципами аристотелевской физики. Как писал М. Клайн «даже ограничив себя жесткими расмками равномерного кругового движения с елдинственным исключением – меняющимися в широких пределах расстояниями от Земли до Луны – теория Птоломея позволяла вычислять орбиты небесных тел с точностью, великолепно согласующихмся с точностью наблюдений, принятых за исходные». Сам Птоломей рассматривал свою схему как математическую модель, создавал несколько кинематических схем движения планет, останавливаясь на более простой. Однако христианский мир принял эту модель Птоломея как истину в последней инстанции.

2. Теория Николая Коперника.

Теория Птоломея продержалась почти 14 веков. Первый набросок другой теории находим в работе «Малый комментарий Никролая Коперника относительно установленных им гипотез о небесных движениях». В основу ее Коперник кладет следующие суждения: 1. Не существует единого центра для всех небесных орбит или сфер. 2. Центр Земли является не центром мира, а лишь центром тяготения и лунной орбиты. 3. Все сферы движутся вокруг Солнца, как вокруг своего центра, вследствие чего Солнце является центром всего мира. 4. Отношение расстояния от Земли до Солнца к высоте небесной тверди (то есть до сферы неподвижных звезд) меньше отношения радиуса Земли к расстоянию от нее до Солнца, причем расстояние о т Земли до Солнца ничтожно мало по сравнению с высотой небесной тверди. 4. Всякое движение, замечаемое у небесной тверди, связано не с ее движением, а с движением Земли. Земля же вместе с окружающими ее стихиями (воздухом и водой) совершает в течение суток полный оборот вокруг своих неизменных полюсов, в то время как твердь небесная и расположенное на ней небо остаются неподвижными. 5. То, что кажется нам движением Солнца, на самом деле связано с движениями Земли и нашей сферы, вместе с которой мы обращаемся вокруг Солнца как всякая другая планета. 6. Кажущиеся прямые и попятные движения планет, обусловлены не их движениями, а движением Земли. Следовательно одного лишь движения Земли достаточно для объяснения многих кажущихся неравномерностей на небе.

Это контуры будущей гелиоцентрической системы, сущность которой заключается в том, что Земля одновременно вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Заканчивает ученый «Малый комментарий» словами: «Таким образом всего тридцати четырех крунгов достаточно для объяснения устройства Вселенной и всего хоровода планет». Напомним, что у Птоломея в арабском варианте «Альмагеста» - таких кругов – 77, у Коперника в окончательном варианте – 48.

Николай Коперник (1478-1543). В 1543 г. опубликовал свой основной труд «Об обращении небесных сфер», высказывал мысль о том, что «хотя я знаю, что мысли философа не зависят от мнения толпы, что его цель искать прежде всего истину, насколько бог открыл ее человеческому разуму, но тем не менее при мысли, что моя теория может многим показаться нелепой, я долго колебался, не лучше ли отложить обнародование моего труда, и подобно Пифагору, ограничиться одной устной передачей его сущности своим друзьям». Думал он так не напрасно. Так, например, М. Лютер резко выступил протв Коперника: «Этот дурак хочет перевернуть всю астрономию, но священное писание говорит нам, что Иисус приказал остановиться Солнцу, а не Земле». Не приняли идеей Коперника кальвинисты, доминиканцы, иезуиты, Ф. Бэкон, Тихо Браге. Через 73 года книга была внесена в «Индекс запрещенных книг» и была под запретом до 1828 г. Первыми приняли эту теорию математики.

Сочинение Н. Коперника – это опыт кинематического описания движения небесных тел с использованием идеи о движении Земли вокруг Солнца. В концепции Вселенной Коперника она огромна, но ограниченна; имеет сферическую форму: Солнце – неподвижная звезда. Тяжесть по Копернику – это «естественное стремление, сообщенное божественным промыслом всем мировым телам, сливаться в единое и цельное, принимая форму шара».

Приверженцем и распространителем идей Коперника был Джордано Бруно (1550-1600). Идеи Бруно: 1. Природа материальна и эта материальность активна, находится в развитии; 2. миры множественны, каждый из них обращается вокруг своего Солнца. 3. Различия между элементной и небесной материей нет.