Системы мира и что все. Гелиоцентрическая система мира: от Аристарха до Ньютона. Годичный параллакс звезд

Идея движения Земли возникла в рамках пифагорейской школы. Пифагореец Филолай из Кротона обнародовал систему мира, в которой Земля является одной из планет; правда, речь пока шла об её вращении (за сутки) вокруг мистического Центрального Огня, а не Солнца. Аристотель отверг эту систему в том числе потому, что она предсказывала параллактическое смещение звёзд.

Менее спекулятивной была гипотеза Гераклида Понтийского, согласно которой Земля совершает суточное вращение вокруг своей оси. Кроме того, Гераклид, по видимому, предположил, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца и только с ним -- вокруг Земли. Возможно, такого взгляда придерживался и Архимед, полагая вращающимся вокруг Солнца и Марс, орбита которого в этом случае должна была охватывать Землю, а не пролегать между нею и Солнцем, как в случае Меркурия и Венеры. Есть основания полагать, что у Гераклида была теория, согласно которой Земля, Солнце и планеты обращаются вокруг одной точки -- центра планетной системы. По сообщению Теофраста, Платон на склоне своих лет сожалел, что он предоставил Земле центральное место во Вселенной, которое для неё не подходило.

Подлинно гелиоцентрическая система была предложена в начале III века до н.э. Аристархом Самосским. Скудная информация о гипотезе Аристарха дошла до нас через труды Архимеда, Плутарха и других авторов. Обычно считается, что Аристарх пришёл к гелиоцентризму исходя из установленного им факта, что Солнце по размерам много больше Земли (вычислению относительных размеров Земли, Луны и Солнца посвящен единственный дошедший до нас труд учёного). Логично было предположить, что меньшее тело вращается вокруг большего, а не наоборот. Насколько была разработана гипотеза Аристарха, неизвестно, но Аристарх сделал важный вывод о том, что по сравнению с расстояниями до звёзд земная орбита является точкой, поскольку иначе должны были наблюдаться годичные параллаксы звёзд. Философ Клеанф призвал привлечь Аристарха к суду за то, что он двигает с места Землю («Очаг мира»).

Гелиоцентризм позволил решить основные проблемы, стоявшие перед древнегреческой астрономией, поскольку господствовавшие в начале III века до н.э. геоцентрические взгляды явно были в кризисном состоянии. Наиболее распространенный в то время вариант геоцентризма, теория гомоцентрических сфер Евдокса, Каллиппа и Аристотеля, оказывалась не в состоянии объяснить изменение видимого блеска планет и видимого размера Луны, что греки правильно связывали с изменением расстояния до этих небесных тел. Гелиоцентрическая система непринуждённо объясняла попятные движения планет. Она позволяла также установить порядок следования светил. Греки постулировали зависимость между близостью небесного тела к «сфере неподвижных звезд» и сидерическим периодом его движения: так, самым далеким от нас считался наиболее медленно движущийся Сатурн, далее (в порядке приближении к Земле) шли Юпитер и Марс; Луна оказывалась наиболее близким к Земле небесным телом. Трудности этой схемы были связаны с Солнцем, Меркурием и Венерой, поскольку все эти тела имели одинаковые сидерические периоды (в том смысле, который употреблялся в античной астрономии), равные одному году. Эта трудность легко решалась в гелиоцентрической системе, где один год оказывался равным периоду движения Земли; при этом периоды движения (теперь -- обращения вокруг Солнца) Меркурия и Венеры шли в том же порядке, что и их расстояния до нового центра мира, которое можно было установить описанным выше способом.

Среди непосредственных сторонников гипотезы Аристарха упоминается только вавилонян Селевк (первая половина II века до н.э.). Отсюда обычно делается вывод, что других сторонников у гелиоцентризма не было, т.е. он не был воспринят эллинской наукой. Однако уже само упоминание Селевка как последователя Аристарха весьма показательно, поскольку означает проникновение гелиоцентризм даже на берега Тигра и Евфрата, что само по себе свидетельствует о широкой известности идеи о движении Земли. Более того, Секст Эмпирик упоминает о последователях Аристарха во множественном числе. Достаточно благожелательный отзыв о гипотезе Аристарха в сочинении Архимеда «Псаммит» (главном источнике нашей информации об этой гипотезе) позволяет предположить, что Архимед по крайней мере не исключал эту гипотезу. Ряд авторов приводили аргументы в пользу широкой распространённости гелиоцентризма в античности. Не исключено, в частности, что геоцентрическая теория движения планет, изложенная в «Альмагесте» Птолемея является переработанной гелиоцентрической системой. Итальянския математик Лючио Руссо (Lucio Russo) привёл ряд свидетельств о развитии в эллинистическую эпоху динамики гелиоцентрияческой системы на основе общего представление о законе инерции и о притяжении планет к Солнцу.

Тем не менее, в конечном итоге гелиоцентризм был оставлен греками. Главной причиной может быть общий кризис науки, начавшийся после II века до н.э. На место астрономии заступает астрология. В философии доминирует мистицизм или откровенный религиозный догматизм: стоицизм, позднее неопифагореизм и неоплатонизм. С другой стороны, те немногие философские школы, которые в целом исповедуют рационализм (эпикурейцы, скептики), имеют одну общую черту: неверие в возможность познания природы. Так, эпикурейцы даже после Аристотеля и Аристарха считали невозможным определить истинную причину фаз Луны и считали Землю плоской. В такой атмосфере религиозные обвинения наподобие тех, что были предъявлены Аристарху, могли привести к тому, что астрономы и физики, даже если и были сторонниками гелиоцентризма, старались воздерживаться от публичного обнародования своих взглядов, что и могло в конечном итоге привести к их забвению.

Научные аргументы в пользу неподвижности и центральности Земли, выдвигавшиеся древнегреческими астрономами, см. в статье Геоцентрическая система мира.

После II века н.э. в эллинистическом мире прочно утвердился геоцентризм, основанный на философии Аристотеля и планетной теории Птолемея, в которой петлеобразное движение планет объяснялось с помощью комбинации деферентов и эпициклов. «Физическим» фундаментом теории Птолемея была аристотелевская теория хрустальных небесных сфер, переносивших планеты. Существенной особенностью учения Аристотеля было резкое противопоставление «надлунного» и «подлунного» миров. Надлунный мир (куда относились все небесные тела) считался миром идеальным, не подверженным каким-либо изменениям. Напротив, всё, что находилось в подлунной области, в том числе Земля, считалось подверженным постоянным изменениям, порче.

Существенной особенностью теории Птолемея был частичный отказ от принципа равномерности космических движений: центр эпицикла движется по деференту с переменной скоростью, хотя угловая скорость при наблюдении из особой эксцентрично расположенной точки (экванта) считалась неизменной.

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.

Фактически, Аристарх Самосский - Самос был островом около Турции - разработал форму гелиоцентрической системы мира еще примерно в 200 году до н.э. Другие древние цивилизации, в том числе различные мусульманские ученые в 11-м веке, сохраняли одни и те же убеждения, которые построены на работе Аристарха и европейских ученых в Средневековой Европе.

В 16-м веке астроном Николай Коперник изобрел свою версию гелиоцентрической системы мира. Как и другие до него, Коперник опирался на работу Аристарха, упоминая греческого астронома в своих заметках. Теория Коперника стала настолько известной, что когда большинство людей обсуждают гелиоцентрическую теорию в наши дни, они ссылаются на модель Коперника. Коперник опубликовал свою теорию в своей книге "О вращении небесных сфер" . Коперник поместил Землю в качестве третьей планеты от Солнца, и в его модели обращается вокруг Земли, а не Солнца. Коперник также выдвинул гипотезу, что звезды не движутся по орбитам вокруг Земли; Земля вращается вокруг своей оси, что заставляет звезды выглядеть, как будто они движутся по небу. Через применение геометрии он смог превратить гелиоцентрическую систему мира из философской гипотезы в теорию, которая проделала очень хорошую работу, прогнозируя движение планет и других небесных тел.

Единственная проблема, стоявшая перед гелиоцентрической системой мира, была в том, что Римская Католическая Церковь, очень могущественная организация во времена Коперника, считала ее еретической. Это возможно было одной из причин, почему Коперник не публиковал свою теорию до тех пор, пока он не был на смертном одре. После смерти Коперника Римская Католическая Церковь работала еще усерднее, чтобы подавить гелиоцентрическую точку зрения. Церковь арестовала Галилео за поддержку еретической гелиоцентрической модели и держала его под домашним арестом в течение последних восьми лет его жизни. Примерно в то же время, когда Галилео создал телескоп, астроном Иоганн Кеплер совершенствовал гелиоцентрическую систему мира и пытался доказать ее с помощью вычислений.

Хотя ее прогресс был медленным, гелиоцентрическая система мира наконец заменила геоцентрическую систему мира. Хотя появилось новое доказательство, некоторые начали задавать вопросы, на самом ли деле Солнце являлось центром Вселенной. Солнце не было геометрическим центром орбит планет, а центр гравитации тоже не совсем в центре Солнца. То, что это означает, хотя дети в школах учат, что гелиоцентризм - это правильная модель вселенной, астрономы используют и тот и другой вид Вселенной в зависимости от того, что они изучают, и какая теория делает их вычисления более простыми.

Становились все более очевидными запутанность, сложность и несовершенство птолемеевской системы. Предпринималось множество попыток увеличить ее точность, однако они лишь усложняли ее. Еще в 13-м веке Альфонсо Х, кастильский король, сказал, что если бы он имел возможность дать Богу совет при создании мира, то посоветовал бы устроить его проще. Гелиоцентрическую систему мира предложил Коперник. Она стала настоящей революцией в астрономии. Но прежде чем познакомится с ней, вначале вы узнаете о том, что было предложено до него Птолемеем.

фото: Изображение Солнечной системы из книги Андреаса Целлариуса Harmonia Macrocosmica (1708)

Созданная предшественником Коперника система не позволяла получать точные предсказания. Кроме того, она страдала несистематичностью, отсутствием целостности, внутреннего единства. Система мира по Птолемею предполагала изучение каждой планеты изолированно, отдельно от других. Каждое небесное тело, как утверждал этот ученый, имело собственные законы движения и эпициклическую систему. Движение планет в геоцентрических системах описывалось с помощью ряда независимых, равноправных математических моделей. Геоцентрическая теория, строго говоря, не складывалась в систему, поскольку планетная система (или система планет) не являлась ее объектом. Речь в ней шла исключительно об отдельных движениях, которые совершают небесные тела.

фото: Клавдий Птолемей в представлении художника XVI в.

Нужно отметить, что с помощью геоцентрической теории можно было вычислять только примерное местонахождение тех или иных небесных тел. А вот определить их расположение в пространстве или истинную удаленность не представлялось возможным. Эти задачи Птолемей считал и вовсе неразрешимыми. Новая система мира, гелиоцентрическая, появилась благодаря установке на поиск системности и внутреннего единства.

фото: Карта Птолемея (II век)

Следует отметить, что гелиоцентрическая теория возникла и в связи с необходимостью реформирования юлианского календаря. Две основные точки в нем (полнолуние и равноденствие) потеряли связь с происходившими в действительности астрономическими событиями. В 4-м веке н. э. дата весеннего равноденствия по календарю приходилась на 21 марта. В 325 году Никейский собор закрепил это число. Оно использовалось как важная отправная точка при расчете даты Пасхи, главного христианского праздника. К 16-му веку дата весеннего равноденствия (21 марта) уже на 10 дней отставала от фактической.

Юлианский календарь еще с 8-го века безуспешно пытались совершенствовать. На Латеранском соборе в Риме (1512-17 гг.) была отмечена острота проблемы календаря. Целому ряду известных астрономов было предложено решить ее. Среди них был и Николай Коперник. Однако он отказался, поскольку считал теорию движения Луны и Солнца недостаточно точной и развитой. А ведь именно они лежали в то время в основе календаря. Тем не менее предложение, которое получил Н. Коперник, стало для него одним из мотивов работы над усовершенствованием геоцентрической теории. В результате этой работы и появилась новая система мира.

фото: Николай Коперник

Именно Николаю суждено было совершить одну из величайших революций в истории астрономии, за которой последовала и революция в естествознании. Коперник, познакомившись с системой Птолемея еще в конце 15-го века, оценил его математический гений. Однако вскоре ученый стал сомневаться в истинности данной теории. Сомнения сменились убеждением в том, что в геоцентризме имеются глубокие противоречия.

Николай Коперник первым из ученых взглянул на тысячелетний опыт развития науки глазами человека новой эпохи. Речь идет об эпохе Возрождения. Как истинный ее представитель, Коперник показал себя уверенным, смелым новатором. Его предшественникам не хватало смелости, чтобы отказаться от геоцентрического принципа. Они занимались усовершенствованием тех или иных мелких деталей теории. Система мира Коперника предполагала разрыв с тысячелетней астрономической традицией. Мыслитель искал в природе гармонию и простоту, ключ к пониманию единства многих явлений, кажущихся разрозненными. Система мира Николая Коперника стала результатом поисков ее создателя.

Основные принципы гелиоцентрической астрономии Коперник изложил между 1505 и 1507 годом в "Малом комментарии". К 1530 году он завершил теоретическую обработку полученных им астрономических данных. Однако лишь в 1543 году на свет появилось одно из важнейших в истории творений человеческой мысли – труд "О вращениях небесных сфер". В этой работе представлена математическая теория, объясняющая сложные видимые движения Луны, Солнца, пяти планет, а также сферы звезд. В приложении к труду помещен каталог звезд. Сама работа снабжена математическими таблицами.

Коперник в центре мира поместил Солнце. Он указал на то, что планеты движутся вокруг него. Среди них была и Земля, впервые определенная как "подвижная звезда". Сфера звезд, как считал Коперник, отделена от планетной системы огромным расстоянием. Вывод мыслителя о большой удаленности данной сферы объясняется гелиоцентрическим принципом. Дело в том, что лишь таким образом Коперник мог согласовать свою теорию с видимым отсутствием смещений у звезд. Речь идет о тех смещениях, которые должны появиться за счет движения наблюдателя вместе с планетой Земля.

Система, предложенная Николаем Коперником, была точнее и проще системы Птолемея. Она сразу же получила широкое практическое применение. На основе данной системы были составлены "Прусские таблицы", длина тропического года была рассчитана более точно. В 1582 году была проведена долгожданная реформа календаря – появился новый стиль, григорианский.

Меньшая сложность новой теории, а также получавшаяся в первое время большая точность расчета положений планет на основе гелиоцентрических таблиц отнюдь не являются основными достоинствами системы Коперника. Более того, при расчетах его теория оказалась лишь незначительно проще птолемеевской. Что касается точности вычислений положений планет, она практически от нее не отличалась, если необходимо было рассчитать изменения, наблюдаемые в длительном промежутке времени.

В первое время "Прусские таблицы" давали несколько большую точность. Это объяснялось, однако, не просто введением гелиоцентрического принципа. Дело в том, что Коперник пользовался более совершенным математическим аппаратом для своих вычислений. Однако и "Прусские таблицы" в скором времени также разошлись с данными, полученными в ходе наблюдений.

Восторженное отношение к предложенной Коперником теории постепенно сменилось разочарованием в ней у тех, кто ожидал получить немедленный практический эффект. Более полувека, с момента возникновения системы Коперника и до открытия Галилеем фаз Венеры в 1616 году, не было прямых подтверждений того, что планеты движутся вокруг Солнца. Таким образом, истинность новой системы не была подтверждена наблюдениями. В чем же заключалась истинная сила и привлекательность теории Коперника, которая вызвала настоящую революцию в естествознании?

Как известно, любое новое появляется на базе старого. В этом отношении Коперник не был исключением. Тот, кто создал гелиоцентрическую систему мира, разделял многие положения аристотелевской космологии. К примеру, Вселенная ему представлялась замкнутым пространством, которое ограничено особой сферой неподвижных звезд. От аристотелевской догмы Коперник не отступал, а в соответствии с ней движения небесных тел всегда являются круговыми и равномерными. Коперник в этом отношении был даже еще более консервативен, чем Птолемей. Последний ввел понятие экванта и не отрицал возможности существования неравномерного движения небесных тел.

Заслуга Коперника заключалась в том, что он, в отличие от предшественников, попытался создать планетную теорию, отличающуюся логической стройностью и простотой. Ученый увидел в отсутствии системности, стройности и простоты коренную несостоятельность предложенной Птолемеем системы. В ней отсутствовал единый стержневой принцип, который бы объяснил закономерности движения различных небесных тел.

Революционное значение предложенного Коперником принципа заключалось в том, что Николай представил единую систему движения всех планет, объяснил множество эффектов, ранее непонятных ученым. К примеру, с помощью представления о суточном и годичном движениях нашей планеты он объяснил основные особенности таких запутанных движений небесных тел, как петли, стояния, попятные движения. Система Коперника позволила понять, почему происходит суточное движение небосвода. Отныне петлеобразные движения планет объяснялись тем, что Земля вращается вокруг Солнца с циклом в один год.

фото: Галилей перед судом инквизиции

Теория Коперника определила появление новой методики познания природы, основанной на научном подходе. Согласно схоластической традиции, которой придерживались его предшественники, для того чтобы познать сущность того или иного объекта, не нужно детально изучать его внешнюю сторону. Схоластики считали, что сущность можно постичь непосредственно разумом. В отличие от них, Коперник показал, что ее можно понять лишь после тщательного изучения рассматриваемого явления, его противоречий и закономерностей. Гелиоцентрическая система мира Н. Коперника стала мощным толчком в развитии науки.

А как церковь отнеслась к новому учению спросите вы? Католическая церковь вначале не придала большого значения учению, предложенному Коперником. Но, когда выяснилось, что оно подрывает основы религии, его сторонники начали подвергаться преследованию. За распространение учения Коперника в 1600 году был сожжен на костре Джордано Бруно, итальянский мыслитель. Галилей же был приговорён к пожизненному заключению в тюрьме, которое вскоре было заменено на домашний арест и пожизненный надзор инквизиции. Процесс Галилея впоследствии стал символом противостояния науки и религии - или, в более широком смысле, свободомыслия и догматического (политического или религиозного) учения. Вожди протестантов Мартин Лютер, Меланхтон и Кальвин ещё при жизни Коперника выступили против гелиоцентризма, заявляя, что это учение противоречит Священному Писанию. Мартин Лютер, например, сказал в адрес Коперника в частной беседе:

Этот безумец хочет перевернуть с ног на голову всю астрономическую науку, но Священное Писание говорит нам, что Иисус Навин приказал остановиться Солнцу, а не Земле.

Тем не менее, в протестантских странах обстановка была гораздо более либеральной, чем в католических, особенно в Британии. А представители Русской православной старообрядческой церкви выступали с критикой гелиоцентрической системы мира вплоть до начала XX века. Старообрядческий епископ Уральский Арсений (Швецов) в письме от 21 марта 1908 г. советовал учителям при ознакомлении учеников с системой Коперника не придавать ей «безусловной справедливости», а преподавать её «как баснь какую». В 1914 году была опубликована книга старообрядческого священника из Нижегородской губернии Иова Немцева "Круг земли неподвижен", а солнце ходит, в котором система Коперника «опровергалась» с помощью традиционных цитат из Библии. Научный спор между сторонниками Птолемея и Коперника нёс в себе борьбу между реакционными и прогрессивными силами. В конце концов победили последние.

Никола́й Копе́рник - польский и прусский астроном, математик, экономист, каноник эпохи Ренессанса, автор гелиоцентрической системы мира .

Факты биографии

Николай Коперник родился в Торуни в купеческой семье в 1473 г., рано лишился родителей. О национальности его нет определенного мнения – одни считают его поляком, другие – немцем. Его родной город вошел в состав Польши за несколько лет до его рождения, а до этого был частью Пруссии. Но воспитывался он в немецкой семье дяди по матери.

Учился в Краковском университете, где изучал математику, медицину и богословие, но особенно его привлекала астрономия. Затем уехал в Италию и поступил в Болонский университет, где готовился в основном к духовной карьере, но и там занимался астрономией. В Падуанском университете изучал медицину. По возвращении в Краков работал врачом, одновременно являясь доверенным лицом дяди, епископа Лукаса.

После смерти дяди жил в маленьком городке Фромборк в Польше, где он служил каноником (священником католической церкви), но занятия астрономией не прекращал. Здесь же у него сложился замысел новой астрономической системы. Он делился своими мыслями с друзьями, поэтому очень скоро разошелся слух о молодом астрономе и его новой системе.

Коперник одним из первых высказал мысль о всемирном тяготении. В одном из его писем говорится: «Я думаю, что тяжесть есть не что иное, как некоторое стремление, которым божественный Зодчий одарил частицы материи, чтобы они соединялись в форме шара. Этим свойством, вероятно, обладают Солнце, Луна и планеты; ему эти светила обязаны своей шаровидной формой».

Он уверенно предсказал, что Венера и Меркурий имеют фазы, подобные лунным. После изобретения телескопа Галилей подтвердил это предвидение.

Известно, что талантливые люди талантливы во всем. Коперник также показал себя всесторонне образованным человеком: по его проекту в Польше была введена новая монетная система, в городе Фромборке он построил гидравлическую машину, снабжавшую водой все дома. Как врач, занимался борьбой с эпидемией чумы в 1519 г. Во время польско-тевтонской войны (1519-1521) организовал успешную оборону епископства от тевтонов, а затем принимал участие в мирных переговорах, завершившихся созданием первого протестантского государства - герцогства Пруссия.

В возрасте 58 лет Коперник удалился от всех дел и занялся работой над своей книгой «О вращении небесных сфер» , одновременно безвозмездно лечил людей.

Умер Николай Коперник в 1543 г. от инсульта.

Гелиоцентрическая система мира Коперника

Гелиоцентрическая система - представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Земля, в соответствии с этой системой, обращается вокруг Солнца за один звездный год, а вокруг своей оси – за одни звездные сутки. Это представление противоположно геоцентрической системе мира (представление об устройстве мироздания, согласно которому центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звёзды).

Учение о гелиоцентрической системе возникло еще в античности , но широкое распространение получило с конца эпохи Возрождения.

Догадки о движении Земли существовали у пифагорейцев, Гераклида Понтийского, но подлинно гелиоцентрическая система была предложена в начале III века до н. э. Аристархом Самосским. Считается, что Аристарх пришёл к гелиоцентризму исходя из установленного им факта, что Солнце по размерам много больше Земли (единственный дошедший до нас труд учёного). Естественно было предположить, что меньшее тело обращается вокруг большего, а не наоборот. Существовавшая до этого геоцентрическая система мира оказывалась не в состоянии объяснить изменение видимого блеска планет и видимого размера Луны, что греки правильно связывали с изменением расстояния до этих небесных тел. Она позволяла также установить порядок следования светил.

Но после II века н. э. в эллинистическом мире прочно утвердился геоцентризм, основанный на философии Аристотеля и планетной теории Птолемея.

В Средние века гелиоцентрическая система мира была практически забыта. Исключением являются астрономы Самаркандской школы, основанной Улугбеком в первой половине XV века. Некоторые из них отвергали философию Аристотеля как физический фундамент астрономии и считали вращение Земли вокруг оси физически возможным. Есть указания, что некоторые из самаркандских астрономов рассматривали возможность не просто осевого вращения Земли, но движения её центра, а также разрабатывали теорию, в которой Солнце считается вращающимся вокруг Земли, но все планеты вращаются вокруг Солнца (что можно назвать гео-гелиоцентрической системой мира).

В эпоху Раннего Возрождения о подвижности Земли писал Николай Кузанский, но его суждение было сугубо философским. Были и другие предположения о движении Земли, но системы как таковой не существовало. И только в XVI веке гелиоцентризм возродился окончательно, когда польский астроном Николай Коперник разработал теорию движения планет вокруг Солнца на основании пифагорейского принципа равномерных круговых движений. Результатом его трудов была книга «О вращениях небесных сфер», изданная в 1543 г. Он считал недостатком всех геоцентрических теорий то, что они не позволяют определить «форму мира и соразмерность его частей», то есть масштабы планетной системы. Возможно, он исходил из гелиоцентризма Аристарха, но это окончательно не доказано, в окончательной редакции книги ссылка на Аристарха исчезла.

Коперник считал, что Земля совершает троякое движение:

1. Вокруг своей оси с периодом в одни сутки, следствием чего является суточное вращение небесной сферы.

2. Вокруг Солнца с периодом в год, приводящее к попятным движениям планет.

3. Так называемое деклинационное движение с периодом также примерно в один год, приводящее к тому, что ось Земли перемещается приближенно параллельно самой себе.

Коперник объяснил причины попятных движений планет, вычислил расстояния планет от Солнца и периоды их обращений. Зодиакальное неравенство в движении планет Коперник объяснял тем, что их движение является комбинацией движений по большим и малым кругам.

Гелиоцентрическая система Коперника может быть сформулирована в следующих утверждениях:

орбиты и небесные сферы не имеют общего центра;
центр Земли - не центр Вселенной, но только центр масс и орбиты Луны;
все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира;
расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами;
суточное движение Солнца - воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе;
Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце (суточное движение, а также годичное движение, когда Солнце перемещается по Зодиаку) - не более чем эффект движения Земли;
это движение Земли и других планет объясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет.

Эти утверждения полностью противоречили господствовавшей на тот момент геоцентрической системе.

Центром планетной системы у Коперника было не Солнце, а центр земной орбиты;

из всех планет Земля единственная двигалась по своей орбите равномерно, в то время как у остальных планет орбитальная скорость менялась.

Видимо, у Коперника сохранялась вера в существование небесных сфер, несущих на себе планеты. Таким образом, движение планет вокруг Солнца объяснялось вращением этих сфер вокруг своих осей.

Оценка теории Коперника современниками

Его ближайшими сторонниками первых трёх десятилетий после опубликования книги «О вращениях небесных сфер» был немецкий астроном Георг Иоахим Ретик, одно время сотрудничавший с Коперником, считавший себя его учеником, а также астроном и геодезист Гемма Фризий. Сторонником Коперника был и его друг, епископ Тидеман Гизе. Но большинство современников из теории Коперника «вырвали» только математический аппарат для астрономических вычислений и практически полное игнорирование его новой, гелиоцентрической космологии. Это произошло, возможно, потому, что предисловие для его книги писал лютеранский богослов, и в предисловии было сказано, что движение Земли является остроумным вычислительным приёмом, но понимать Коперника буквально не следует. Многие в XVI веке так и считали, что это мнение самого Коперника. И только в 70-е - 90-е годы XVI в. астрономы стали проявлять интерес к новой системе мира. У Коперника появились как сторонники (в том числе философ Джордано Бруно; богослов Диего де Цунига, который использует представление о движении Земли для интерпретации некоторых слов Библии), так и оппоненты (астрономы Тихо Браге и Христофор Клавий, философ Фрэнсис Бэкон).

Противники системы Коперника утверждали, что если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то:

Земля испытывала бы колоссальные центробежные силы, которые неминуемо разорвали бы её на части.
Все находящиеся на её поверхности лёгкие предметы разлетелись бы во все стороны Космоса.
Любой брошенный предмет отклонялся бы в сторону запада, а облака плыли бы, вместе с Солнцем, с востока на запад.
Небесные тела движутся, потому что они состоят из невесомой тонкой материи, но какая сила может заставить двигаться огромную тяжёлую Землю?

Значение

Гелиоцентрическая система мира, выдвинутая в III веке до н. э. Аристархом и возрождённая в XVI веке Коперником , позволила установить параметры планетной системы и открыть законы планетных движений. Обоснование гелиоцентризма потребовало создания классической механики и привело к открытию закона всемирного тяготения . Эта теория открыла дорогу звёздной астрономии, когда было доказано, что звёзды - это далёкие солнца) и космологии бесконечной Вселенной. Далее гелиоцентрическая система мира все более утверждалась - основное содержание научной революции XVII века состояло в утверждении гелиоцентризма.