Реферат: Астрономия исламского Средневековья

14405

Сатурн

20110

Сразу за Сатурном располагалась сфера неподвижных звёзд, расстояний до которых, таким образом, превосходили радиус Земли всего лишь чуть больше чем в 20 тысяч раз.

Проблема этой схемы была связана с Солнцем, Меркурием и Венерой. Эти светила можно было располагать в произвольном порядке, поскольку все они имели одинаковые периоды движения по зодиаку, равные одному году. Птолемей полагал, что сначала идут Меркурий и Венера и только потом Солнце, которое, таким образом, находилось посередине планетной системы. Это мнение оспорил астроном Джабир ибн Афлах (Андалусия, XII в.), согласно которому Меркурий и Венера располагаются дальше Солнца. Основанием для этого вывода было следующее соображение: у Меркурия и Венеры, как и у всех планет, горизонтальные параллаксы неизмеримо малы; но согласно теории вложенных сфер Меркурий располагается сразу за Луной, горизонтальный параллакс которой вполне доступен измерению; следовательно, у Меркурия он также должен быть измерим. Если же он слишком мал для измерения, то Меркурий должен располагаться дальше Солнца. То же самое относилось и к Венере. Некоторые другие астрономы приходили к такому же выводу на основании других соображений: если Меркурий и Венера находятся ближе к Земле, чем Солнце, то они должны показывать фазы, как и Луна, но поскольку фазы этих планет никогда не наблюдались, то они должны отстоять от нас дальше Солнца. Однако эта трудность снималась, если планеты являются самосветящимися телами; такого мнения придерживались Авиценна, Ибн ал-Хайсам, ал-Бируни, ал-Битруджи.

Споры среди астрономов шли и по вопросу о том, к какой сфере относится Млечный Путь. Аристотель полагал, что этот феномен имеет метеорологический характер, относясь к «подлунному» миру. Однако многие ученые утверждали, что эта теория противоречит наблюдениям, поскольку в этом случае у Млечного Пути должен наблюдаться горизонтальный параллакс, что не имеет места в действительности. Сторонниками такой точки зрения были Ибн ал-Хайсам, ал-Бируни, Ибн Баджа, ат-Туси[19]. Так, ал-Бируни считал доказанным, что Млечный Путь является «собранием бесчисленных туманных звезд», что практически совпадает с точкой зрения Демокрита. Он обосновывал это мнение существованием «сдвоенных звезд» и «кустов звезд», изображения которых на взгляд неискушенного наблюдателя сливаются, образуя одну «туманную звезду»[20].

Некоторые мыслители (Абу Бакр ар-Рази, Абу-л Баракат ал-Багдади) считали Вселенную бесконечной, не ограниченной сферой неподвижных звёзд.

4.5. «Андалусийский бунт»

В области космологии ученые стран ислама были сторонниками геоцентрической системы мира. Однако велись споры насчет того, какой ее вариант следует предпочесть: теорию гомоцентрических сфер или теорию эпициклов.

В XII — начале XIII столетия теория эпициклов подверглась массированной атаке со стороны арабских философов и ученых Андалусии. Это движение иногда называется «Андалусийским бунтом»[21]. Его основателем был Мухаммад ибн Баджа, известный в Европе как Авемпац (ум. 1138), дело продолжил его ученик Мухаммад ибн Туфайл (ок. 1110—1185) и ученики последнего Hyp ад-Дин ал-Битруджи (ум. ок. 1185 или 1192 г.) и Аверроэс; к их числу можно отнести и Маймонида, представителя иудейской общины Андалусии. Эти ученые были убеждены, что теория эпициклов, несмотря на все ее преимущества с математической точки зрения, не соответствует действительности, поскольку существование эпициклов и эксцентрических деферентов противоречит физике Аристотеля, согласно которой единственным центром вращения небесных светил может быть только центр мира, совпадающий с центром Земли.

Ибн Баджа пытался построить теорию планетной системы, основанную на модели эксцентров, но без эпициклов. Однако с точки зрения ортодоксального аристотелизма эксцентры ничем не лучше эпициклов. Ибн Туфайл и Аверроэс видели решение проблем астрономии в возвращении к теории гомоцентрических сфер. Кульминацией «Андалусийского бунта» как раз и явилось создание ал-Битруджи нового варианта этой теории[22]. Однако эта теория находилась в полном разрыве с наблюдениями и не смогла стать основой астрономии.

4.6. «Марагинская революция»

Однако и модель эпициклов в её птолемеевском варианте (теории бисекции эксцентриситета) не могла полностью удовлетворить астрономов. В этой теории для объяснения неравеномерности движения планет заставила предполагается, что движение центра эпицикла по деференту выглядит равномерным при наблюдении не из центра деферента, но некоторой точки, которая называется эквантом, или уравнивающей точкой. При этом Земля также находится не в центре деферента, а смещена в сторону симметрично точке экванта относительно центра деферента. В теории Птолемея угловая скорость центра эпицикла относительно экванта неизменна, а при наблюдении из центра деферента угловая скорость центра эпицикла при движении планеты меняется. Это противоречит общей идеологии докеплеровой астрономии, согласно которой все движения небесных тел слагаются из равномерных и круговых.

Мусульманские астрономы (начиная с ибн ал-Хайсама, XI век) отметили еще одну, чисто физическую трудность теории Птолемея. Согласно теории вложенных сфер, которую развивал и сам Птолемей, движение центра эпицикла по деференту представлялось как вращение некоторой материальной сферы. Однако совершенно невозможно представить себе вращение твердого тела вокруг оси, проходящей через ее центр, чтобы скорость вращения была неизменной относительно некоторой точки за пределами оси вращения.

С целью преодоления этой трудности астрономами стран ислама были разработаны ряд моделей движения планет, альтернативных птолемеевской (хотя они также были геоцентрическими). Первые из них были разработаны во второй половине XIII века астрономами знаменитой Марагинской обсерватории, благодаря чему и вся деятельность по созданию нептолемеевских планетных теорий иногда называется «Марагинской революцией». В числе этих астрономов были организатор и первый директор этой обсерватории Насир ад-Дин ат-Туси, его ученик Кутб ад-Дин аш-Ширази, главный конструктор приборов этой обсерватории Муаййад ад-Дин ал-Урди и другие. Эту деятельность продолжили восточные астрономы более позднего времени[23]: Мухаммад ибн аш-Шатир (Сирия, XIV в.), Джамшид Гияс ад-Дин ал-Каши Ала ад-Дин Али ибн Мухаммад ал-Кушчи (Самарканд, XV в.), Мухаммад ал-Хафри (Иран, XVI в.) и др.

Согласно этим теориям, движение относительно точки, соответствовавшей птолемеевскому экванту, выглядело равномерным, но вместо неравномерного движения по одной окружности (как это имело место у Птолемея) средняя планета двигалась по комбинации равномерных движений по нескольким окружностям[24]. Поскольку каждое из этих движений было равномерным, оно моделировалось вращением твёрдых сфер, что устраняло противоречие математической теории планет с ее физическим фундаментом. С другой стороны, эти теории сохраняли точность теории Птолемея, поскольку при наблюдении из экванта движение по прежнему выглядело равномерным, а результирующая пространственная траектория средней планеты практически не отличалась от окружности.

В теории ибн аш-Шатира, кроме того, предполагалось, что деферент является не эксцентричным, как у Птолемея, а имеет своим центром Землю[25]. Это было сделано для частичного устранения противоречий с философией Аристотеля, отмеченных адептами «Андалусийского бунта». В отличие от этих учёных, ибн аш-Шатир не видел проблемы в существовании эпициклов; по его мнению, эфир, из которого предполагались состоящими все небесные сферы, так или иначе не может быть полностью однородным, ведь там должны быть некоторые неоднородности, которые наблюдаются с Земли как небесные светила. Но если допускается неоднородность эфира, то нет никакого противоречия в существовании там вращений со своими собственными центрами, отвечающими за эпициклы.

Ибн аш-Шатир отиметил также, что теория птолемеева теория движения Луны не может соответствовать действительности, поскольку из неё следует, что видимый размер лунного диска должен меняться почти в два раза. Он создал собственную лунную теорию, свободную от этого недостатка[26]. Кроме того, собственные измерения неравенства времен года и углового радиуса Солнца побудили его создать новую теорию движения Солнца[27].

4.7. Выход за пределы геоцентризма

Неподвижность Земли была одним из постулатов геоцентрической системы мира. Почти все ученые стран ислама (за небольшими исключениями) были с этим согласны, но споры велись о том, как это можно обосновать. Наиболее распространены были две позиции. Ряд ученых (ал-Бируни, Кутб ад-Дин аш-Ширази и др.) полагал, что неподвижность Земли удостоверяется сугубо эмпирическими доводами, типа вертикальности траекторий падающих камней. Другие ученые (Авиценна, ат-Туси и др.) считали, что все физические явления на движущейся и на неподвижной Земли протекали бы одинаково. Некоторые ученые (имена которых до нас не дошли) нашли правильный способ опровержения основного довода против вращения Земли: вертикальности траекторий падающих тел. По существу, при этом был высказан принцип суперпозиции движений, согласно которому любое перемещение можно разложить на два или несколько составляющих: по отношению к поверхности вращающейся Земли падающее тело двигается по отвесной линии, но точка, являющаяся проекцией этой линии на повер