Развитие гелиоцентрической системы мира от её появления до её признания
Оглавление
Введение
. Создание гелиоцентрической системы мира
. Система мира Коперника
. Развитие и утверждение учения Коперника
Заключение
Список литературы
Введение
Каждый человек с начала времен стремится к познанию себя и окружающего его действительности. Огромное количество людей посвятило себя поиску ответов на вопросы о строении, происхождении и развитии мира, посвятило себя изучению вселенной и её законов.
Астрономия - это одна из старейших наук, возникшая во 2 тысячелетии до н. э. В Вавилоне и Египте велись многолетние систематические наблюдения за движением Солнца, Луны и планет, была установлена периодичность лунных и солнечных затмений. Однако люди того времени считали, что Земля плоская, держится на трех китах и накрыта выпуклой крышкой.
Впервые к выводу о том, что Земля имеет шарообразную форму, пришёл древнегреческий ученый Пифагор в VI в. до н. э. Почти все древнегреческие ученые считали, что Земля это центр мира и все остальные небесные тела вращаются вокруг неё. Такую систему мира называют геоцентрической системой мира. Такая система была разработана Эвдоксом и Аристотелем, и усовершенствована александрийским астрономом К. Птолемеем в II в н. э., поэтому её часто называют птолемеевой системой мира. Геоцентрическая система мира была общепризнанной почти полторы тысячи лет.
Представление Н. Коперника о солнечной системе стало революционным открытием в астрономии и по сей день является фундаментом для дальнейшего изучения вселенной. Поэтому тема «Гелиоцентрическая система мира Коперника» на протяжении уже почти 5 столетий остаётся актуальной.
Цель данной работы изучить и проанализировать развитие гелиоцентрической системы мира от её появления до её признания.
1. Создание гелиоцентрической системы мира
На протяжение многих веков принимая геоцентрическую систему мира априори верной, о возможности иного устройства мира задумывались редко. Свои догадки в перерез центральному расположению Земли высказал Аристарх Самосский в III в. до н. э. На основе астрономических наблюдений он установил, что расстояние до Солнца значительно больше расстояния до Луны. Он полагал, что в центре мира находится Солнце, что видимое движение небесных тел объясняется вращением Земли вокруг своей оси и обращением Земли и планет вокруг Солнца. Однако такая модель была отвергнута из религиозных соображений и, назвав безбожником, Аристарха изгнали из Александрии. В атмосфере упадка науки таки религиозные обвинения привели к тому, что астрономы и физики, даже если были сторонниками теории Аристарха, старались воздерживаться от публичных заявлений, что и привело к забвению такой модели мира. После чего геоцентрическая теория Птолемея прочно укрепилась на долгое время.
Революцию в научных представлениях об устройстве Вселенной произвел Николай Коперник в XVI в., опубликовав книгу под названием «Об обращении небесных кругов». Коперник показал, что вес наблюдаемые движения небесных светил легко объясняются гелиоцентрической системой мира (от греческого Гелиос - Солнце). В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты, в том числе и Земля со своим единственным реальным спутником Луной. На огромном расстоянии от планет находилась сфера «постоянных» звезд. Вывод об огромной удаленности этой сферы диктовался самим гелиоцентрическим принципом. Так Коперник смог согласовать гелиоцентризм с видимым отсутствием у звезд параллактических. Таким было одно из существенных возражений Аристотеля против идеи движения Земли.
В своей книге Коперник старался не касаться чрезвычайно скользких богословских вопросов. Он придал изложению такой характер, чтобы можно было прочесть значительную часть книги, не заметив заключающегося в ней нового учения о Земле, планетах и Солнце. Коперник вполне ясно сознавал важные последствия, вытекающие из его системы мира, по отношению ко всему принятому в его эпоху мировоззрению и что вначале лишь немногие в силах будут оценить его идеи. Он знал - эти идеи вызовут противодействие церкви, и именно поэтому он долго оттягивал издание готового сочинения. Он даже думал, не выпуская в свет своего труда, а передать свое учение узкому кругу лиц, которые сохранили бы его и передали потомкам как предание. Лишь в 1542 г., за год до своей смерти, семидесятилетний Коперник решился издать свой труд. Книга была напечатана в Нюрнберге в мае 1543 г., как раз после того, как опубликованный папский приказ запретил печатать, читать и продавать книги, не прошедшие одобрения «конгрегацией индекса» запрещенных книг, т. е. инквизиционной цензурой.
2. Система мира Коперника
Николай Коперник родился в 1473 г. в польском городе Торне. Сын богатого купца, он получил всестороннее образование в лучших университетах того времени. Затем в 1505 г. вернулся на родину в маленький город Фрауенбург и принял должность каноника (духовного чиновника при епископе по управлению делами церкви). Благодаря этой должности он был вполне обеспечен, и у него было много свободного времени для научных занятий. Однако, хотя Коперник и принадлежал к духовенству, он не был священником и церковных служб не совершал.
Коперник был врачом, правоведом и опытным инженером. Но главным в своей жизни он считал астрономические исследования и все свободное время посвящал наблюдениям небесных светил и астрономическим вычислениям. Он, как и многие подобные ему, пытался разгадать: как же устроен мир? В поисках ответа на этот вопрос он пришел к созданию новой системы астрономии, всецело основанной на представлении о движении Земли.
Коперник не обращал внимания на поповские трюки, он спокойно и невозмутимо продолжал разрабатывать свое учение и до последних дней жизни стойко удерживал занятую им позицию. Он, несомненно, был одним из тех великих ученых, которые вели борьбу против устаревших идей и закладывали основы для новой науки.
Как большинство натурфилософов Древней Греции, Коперник представлял Вселенную замкнутым пространством, ограниченным сферой звезд, неподвижных каждая на своем месте. Он считал истинные движения небесных тел равномерными и круговыми. Попытка достичь строгого выполнения провозглашенных Платоном и утвержденных Аристотелем основных принципов движения небесных тел, - его равномерного кругового характера, что явно нарушалось в системе Птолемея введением экванта, была для Коперника, по его собственным словам, стимулом для поисков иных способов описания движений небесных тел. Но другим, несравненно более важным с точки зрения дальнейшего развития науки стимулом к ревизии и отказу от теории Птолемея стало для Коперника стремление восстановить утраченную логическую простоту и стройность планетной теории.
В ту эпоху сосуществовало несколько моделей движений небесных тел. И все они опирались на принцип геоцентризма. В этих теориях движение планет представлялось с помощью нескольких равноправных, неоднозначных математических моделей. Для объяснения петель для каждой планеты предполагалось, помимо движения по деференту, движение по своей группе эпициклов, никак не связанных, вообще говоря, с эпициклами и деферентом для другой планеты. Это было слишком сложно, и поэтому Коперник видел в такой модели несовершенство, более того, указание на коренную несостоятельность теории Птолемея. В ней отсутствовал единый принцип, который мог бы объяснить, по крайней мере, основные закономерности в движении планет. Коперник пришел к мысли о ложности теории Птолемея и других подобных геоцентрических схем (в том числе и гомоцентрических) в чем-то основном. В них нарушался основной принцип, известный еще древним грекам: «природа не терпит лишнего».
Этот принцип для Коперника представлял более глубокое проявление гармонии мира, выражающейся в стремлении меньшим числом причин объяснить большее число следствий, явлений. Такая единая причина могла бы, по мнению Коперника, выявить общий мировой порядок, так сказать «симметрию» Вселенной. В то время как птолемеева теория не претендовала не на что большее, чем просто описание видимых угловых перемещений небесных светил. Для Коперника главным изъяном геоцентрических систем мира было то, что «они не смогли определить форму мира и точную соразмерность его частей».
Подобным утверждениям Коперник отмечал основную особенность птолемеевой и других подобных систем - их условный, модельный характер и ограниченность узкопрактическими целями. Эти теории позволяли вычислить лишь направления на небесные светила, без попыток раскрыть истинную удаленность и расположение в пространстве. Птолемей даже не пытался решать последние две задачи, считая их не разрешимыми. Коперник же учитывая физические характеристики небесных тел - уже во вводных главах своего труда - показывает его отношение к своей теории как к теории реального устройства планетной системы и всей Вселенной.
Коперник упоминает представления древнегреческих философов Филолая и Хикетаса, как источник главной идеи иного, не геоцентрического способа описания видимого движения планет. Это была идея подвижности Земли, обращающейся вокруг неподвижного в пространстве тела, расположенного в центре мира. Коперник принял за это тело - Солнце. Усвоенное и развитое им представление об относительном характере движения помогло принять гелиоцентризм. Кинематический принцип относительности известный грекам еще в древности начал вновь возрождаться как основа для понимания устройства окружающей Вселенной уже в сочинениях отдельных философов в средние века. Именно на этом основывалась главная идея многих мыслителей - о возможности объяснить основные астрономические явления - смену дня и ночи и движение звездной сферы (скорость которой при ее принимавшихся уже огромных размерах оказывалась фантастически большой) - подвижностью Земли, ее вращением. Но никто не решался взяться за серьезное обоснование этой идеи на базе астрономического материала.
Как и Птолемей, Коперник считал неравномерное петлеобразное движение планет, неравномерное движение Солнца, лишь кажущимся эффектом. Причиной этого эффекта он считал перемещение самого наблюдателя, тем самым избавившись от подбора и комбинации движений по условным вспомогательным окружностям. Он допустил, таким образом, что наблюдение ведется с движущейся Земли. Это допущение подвижности Земли и стало главным принципом в системе Коперника. Он стремился обосновать его рядом физических и логических соображений.
Вторым допущением было принятие идеи - центрального положения Солнца в системе мира. Стоит заметить, что из принятия подвижности Земли еще вовсе не следует с необходимостью неподвижность и центральное положение Солнца во Вселенной. Коперник принял центральное положение именно Солнца, выделив его положение во Вселенной, имея на то свои особые причины - кинематические и физические.
Коперник обратил внимание на особую роль Солнца, отразившуюся уже в ряде характерных закономерностей еще в птолемеевой модели. Планеты в ней по свойствам их движений как бы разделялись Солнцем на две группы - ближние (ближе к Земле, чем к Солнцу) и дальние. Для описания видимого движения каждой планеты в комбинации кругов обязательно существовал один круг с годичным, как у Солнца, периодом движения по нему. Для дальних планет это был первый, или главный эпицикл, для ближних - деферент. Более того, Меркурий и Венера вообще все время сопровождали Солнце, лишь совершая около него колебательные движения. Одним из главных физических оснований для выделения Солнца служили общепринятые к тому времени оценки его размеров - в сотни раз больше Земли по объему.
Коперник отметил, что еще Капелла допускал, что Меркурий и Венера обращаются не вокруг Земли, а вокруг Солнца. Коперник писал: «Если воспользоваться этим и принять для Сатурна, Юпитера и Марса тот же центр, обратив при этом внимание на большее протяжение их орбит, окружающих не только орбиту Меркурия и Венеры, но и путь Земли,- то этим можно объяснить их движений. Известно, что Сатурн, Юпитер и Марс всегда ближе к Земле, когда они восходят вечером, т. е. в то время, когда вступают в оппозицию с Солнцем, иначе говоря, когда Земля стоит между ними и Солнцем. Когда заходят вечером они находятся дальше всего от Земли, т. е. когда между ними и Землей стоит Солнце. Это служит правдоподобным доказательством того, что центр их обращения - Солнце, служащее центром и для орбит Венеры и Меркурия. И так как все названные планеты имеют один центр, то остается, чтобы в свободном пространстве, между Венерой и Марсом помещалась орбита Земли, сопровождаемая спутником Луною. Бесспорно, Луна, стоящая ближе всего к Земле, никак не может быть отдалена от нее уже даже потому, что в этом пространстве для нее вполне достаточно места. Поэтому мы не боимся утверждать, что все то, что охватывает собой сфера обращения Луны, вместе с центром этой сферы - Землей, описывает между планетами вокруг Солнца в течение года тот большой круг, в центре которого помещается центр вселенной, т. е. неподвижно покоящееся Солнце. И всё, что прежде объясняли движением Солнца, можно объяснить движением Земли».
Все же допустить в XVI в. подвижность Земли, лишив ее положения центра мира, настолько противоречило общепринятому «здравому смыслу», что сам Коперник, как уже отмечалось ранее, постарался смягчить впечатление от своего нововведения. Он делал большой акцент на то, что поскольку размеры сферы звезд и удаленность ее от планет колоссальны, то вся система планет вместе с подвижной теперь Землей оказывалась практически в центре этой Вселенной.
В свое время Птолемей (а до него еще Гиппарх) введением эксцентриков для более точного отображения неравномерности видимого движения небесных светил уже лишили Землю ее статуса единственного центра всех обращений, каким она обладала во Вселенной Аристотеля. От такой множественности центров обращения не смог избавиться и Коперник. Однако он попытался восстановить в чистом виде принцип равномерности небесных движений, что повлекло отказ от идеи экванта. Сохранил он также идею кругового движения, что в последствие привело к некоторым трудностям в описании, но в те времена просто не существовало альтернативы. Таким образом, Коперник сделал немалый шаг назад, как это выяснилось, впрочем, лишь в свете открытий Кеплера.
Принцип круговых равномерных движений вынудил Коперника и в гелиоцентрической системе сохранить несколько десятков эпициклов для достаточно точного описания движения планет, ввиду чего теория Коперника при расчетах была ненамного проще птолемеевой и практически не отличалась от нее по точности определения положений планет на длительный промежуток времени. На основе расчетов Коперника его ученики и последователи составили таблицы будущих положений небесных светил, и они были довольно точные, но это объяснялась не введением гелиоцентрического принципа системы, а более развитым (по сравнению с XIII в.) математическим аппаратом вычислений. Эти таблицы, как и их предшественники, вскоре неизбежно разошлись с наблюдениями. Этот факт даже охладило первоначальное восторженное отношение к теории Коперника у тех вычислителей, которые ожидали от нее немедленных практических выгод.
Учение Коперника, как и ожидалось, получило резко отрицательную оценку со стороны католической церкви, так как прямо противоречило тексту Библии и переносило человека из центра Вселенной на окраину, на одну из рядовых планет, обращающихся вокруг центрального светила - Солнца.
гелиоцентрический система мир коперник
3. Развитие и утверждение учения Коперника
Еще большее неприятие церкви вызвали труды итальянских ученых Джордано Бруно и Галилео Галилея, последователей Коперника. Прочитав книгу Коперника, монах Бруно принял основные идеи и дополнил это учение новым, принципиально важными положениями. Бруно полагал, что каждая звезда подобна Солнцу и вокруг каждой звезды обращаются свои планеты, на которых обитают живые существа. Одни звезды с планетами и жизнью на них возникают, другие погибают, но Вселенная бесконечна и в ней неисчислимое количество обитаемых миров, жизнь во Вселенной вечна.
За такие безбожные высказывания Джордано Бруно был объявлен еретиком, и он бежал из монастыря. Несколько лет скрывался за пределами Италии, продолжая развивать и распространять свое учение. Однако он все же был схвачен и семь лет находился в тюрьме. От него добивались публичного отречения от своих взглядов на устройство Вселенной, угрожая смертной казнью. Однако он был тверд и стоял на своем, за что и был приговорен к сожжению на костре. Казнь была 17 февраля 1600 года на одной из площадей Рима. Но она не смогла остановить распространение нового учения, а даже наоборот. Люди пытались узнать, в чем же заключалась идея, за которую человек добровольно пошел на смерть.
Положение гелиоцентрической системы мира укрепил немецкий астроном Иоган Кеплер.
Он увлекся идеями Коперника еще в университете и стал искать пути её усовершенствовать. В этом ему помог случай. В 1600 г. Кеплер был приглашен датским астрономом Тихо Браге для совместной работы. Им предстояло обработать результаты двадцатилетних наблюдений за движением планет.
Основные выводы Кеплера гласили: первое - Марс движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце, второе - радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, за равные промежутки времени описывает равные площади, и третье (открыл этот закон в 1619 г.) - квадраты периодов обращения планет относятся как кубы средних радиусов орбит.
Больших успехов в утверждении гелиоцентрической системы мира достиг, несомненно, великий итальянский ученый Галилео Галилей.
Он одним из первых применил зрительную трубу для астрономических наблюдений, а затем изготовил телескоп, благодаря которому смог наблюдать горы на луне и пятна на Солнце. Наблюдая за движением пятен, Галилей обнаружил вращение Солнца вокруг своей оси.
Направив свой телескоп на Млечный Путь, он понял, что белая полоса на небе - это бесконечное множество малых звезд. Этим наблюдением подтверждалась теория Джордано Бруно о бесконечной Вселенной.
Основные результаты трудов Галилея были опубликованы в 1632 г. в книге «Диалог о двух главнейших системах мира - Птолемеевой и Коперниковой». За такие идеи Галилея могла постигнуть участь Бруно, но он под угрозой пытки вынужден был публично отречься от своих высказываний. Он спас себе жизнь, но закрыл возможность дальше заниматься научными исследованиями.
Заключение
Гелиоцентрическая система мира прошла огромный тернистый и ухабистый путь. Прорываясь в атмосфере упадка науки в III в. до н. э. (Аристарх Самосский) и угасая, она вернулась уже в учениях великого Коперника, твердая и невозмутимая. Но тут ей пришлось повстречаться с серьезным противником геоцентрической системой мира Птолемея и несокрушимым врагом - инквизицией. Это в большой степени отбросило возможность прогресса назад.
Триумфом гелиоцентрической системы мира было открытие закона всемирного тяготения, но и тут теория была не до конца состоятельной. Еще долгие годы и многие открытия вели бесценный труд Коперника к признанию.
Первым успешным измерением годичного параллакса была работа российского астронома Пулковского в 1837 г. Это была одна из самых проблемных точек в теории Коперника. Неудачные попытки обнаружить параллакс приводили к выводу о неподвижности Земли.
Несмотря на все обстоятельства, гелиоцентрическая система Коперника дошла до наших дней и считается величайшим прорывом в астрономии.
Список литературы
1.Г.А. Гурев. «Система мира от древнейших времен до наших дней». Московский рабочий, 1950 г.
.А.И. Еремеева, Ф.А. Цицин. «История астрономии». Издательство Московского университета, 1989 г.
.А.Т. Глазунов, О.Ф. Кабардин, А.Н. Малинин, В.А. Орлов, А.А. Пинский. Физика 11, Москва «Просвещение», 2007 г.
.ru.wikipedia.org/wiki/История_развития_представлений_о_Вселенной
.ru.wikipedia.org/wiki/Гелиоцентрическая_система_мира
.ru.wikipedia.org/wiki/Аристарх_Самосский
.ru.wikipedia.org/wiki/Коперник,_Николай
.ru.wikipedia.org/wiki/Джордано_Бруно
.ru.wikipedia.org/wiki/Галилей,_Галилео