Реферат: Открытие вселенной

Для каждой планеты Птолемей подобрал относительные размеры радиусов эпицикла и деферента, положения центров деферентов и скорости движения планет по эпициклам и деферентам так, чтобы движение получалось близким к реально наблюдаемому. Это оказалось возможным при выполнении некоторых условий, которые Птолемей принял в качестве постулатов. Они сводились к следующему:

1) центры эпициклов нижних планет лежат на направлении от Земли к Солнцу;

2) у всех верхних планет этому направлению параллельны радиусы эпициклов, проведенные в точку положения планеты.

Таким образом, направление на Солнце в системе мира Птолемея оказывалось преимущественным.

Система мира Птолемея не только давала качественное объяснение видимым движениям планет, но и позволяла вычислить их положение на будущее с довольно высокой точностью. По мере повышения точности наблюдений возникали разногласия их с теорией, которые устранялись путем усложнения системы. Например, некоторые "неправильности" в видимых движениях планет, открытые позднейшими наблюдениями, объяснялись тем, что вокруг центра первого эпицикла обращается не планета, а центр второго эпицикла, по окружности которого уже движется планета. Когда и такое построение для какой-либо планеты оказывалось недостаточным, вводили третий, четвертый и т. д. эпициклы, пока положение планеты на окружности последнего из них не давало более или менее сносного согласия с наблюдением. К началу XVI столетия система Птолемея содержала в общей сложности 40 кругов. Возвратимся еще раз к "Альмагесту" Птолемея и в небольшой таблице приведем числа, которые дал этот великий александрийский ученый для планетных движений по эпициклам и для движений самих эпициклов по деферентам:

В этой таблице бросается в глаза тот поразительный факт, что центр эпицикла у нижних планет (Меркурия и Венеры) движется с той же скоростью, что и Солнце вокруг Земли. Для верхних планет - Марса, Юпитера и Сатурна - эти числа различаются, но суммы обоих движений дают ту самую величину движения Солнца. Следовательно, движение Солнца заключается во всех планетных движениях. Конечно, такое явление должно было казаться чрезвычайно странным. Сам собою возникает вопрос, не лежит ли в основе этих одинаковых числовых величин какая-нибудь общая причина?

Нет сомнения, что многие мыслители древности и средневековья ставили такой вопрос. Например, античный астроном Аристарх утверждал центральное положение Солнца в системе мира. Однако первым человеком, который дерзнул строго математически разработать идею о том, что все планеты обращаются вокруг Солнца, был гениальный польский астроном Николай Коперник (1473- 1543).

Система мира Коперника

Книга Коперника "Об обращениях небесных сфер" - труд всей его жизни - была опубликована в 1543 году незадолго до смерти ученого. В этом сочинении Коперник разработал идею о движении Земли и положил начало новой астрономии. Созданная им система мира называется гелиоцентрической. В ее основе лежат следующие утверждения:

1) в центре мира находится Солнце, а не Земля;

2) шарообразная Земля вращается вокруг своей оси, и это вращение объясняет кажущееся суточное движение всех светил;

3) Земля, как и все другие планеты, обращается вокруг Солнца, и это обращение объясняет видимое движение Солнца среди звезд;

4) все движения представляются в виде комбинации равномерных круговых движений;

5) видимые прямые и попятные движения планет объясняются движением Земли.

Кроме того, Коперник считал, что Луна движется вокруг Земли и как спутник вместе с Землей - вокруг Солнца.

Постулат о равномерном движении по окружностям заставил Коперника подобно Птолемею ввести эпициклы и сместить центры окружностей-деферентов относительно центра Солнца. В итоге модель Коперника выглядела не менее сложно, чем модель Птолемея: достаточно сказать, что она содержала 48 кругов вместо 40 кругов в геоцентрической модели. Не отличалась она и большей точностью. Однако в ней было зерно научной истины, сделавшее ее фундаментом новой астрономии.

По иронии судьбы, подтвердить вывод Коперника о том, что Земля вращается вокруг Солнца, выпало на долю датского ученого Тихо Браге (1546-1601), который имел весьма веские основания не принимать гелиоцентрическую систему. Главный довод Тихо Браге против системы Коперника заключался в следующем: если бы Земля вращалась вокруг Солнца, то и Венера, и Меркурий имели бы фазы, как Луна, чего никто из серьезных астрономов никогда не наблюдал. Доводы Браге звучали убедительно, и хотя предсказываемые фазы, как теперь хорошо известно, действительно существуют, несовершенство оптических инструментов не позволяло их обнаружить. И все же именно точные наблюдения Браге за положением планет в конце концов подтвердили точку зрения Коперника. Данные, полученные Браге, позволили его ученику Иоганну Кеплеру (в итоге восьмилетней работы) объявить, что орбиты планет представляют собой эллипсы, в одном из фокусов которых находится Солнце, и что в каждую единицу времени радиус-вектор планеты заметает одинаковую площадь. Так рухнула Пифагорова гармония круговых орбит вокруг богом данного особого положения нашей планеты. Законы Кеплера в свою очередь (в большей степени, чем легендарное падающее яблоко) явились фундаментом, на котором покоится закон всемирного тяготения Ньютона, ставший почти на три столетия основой физики и космологии.

Коперник Николай (1473-1543), великий польский астроном и государственный деятель, один из выдающихся ученых в истории естествознания, творец гелиоцентрической системы мира.

Коперник родился в польском городе Торунь в семье зажиточного купца. Он рано лишился родителей и воспитывался у своего дяди Л.Ваченроде - известного общественно-политического деятеля того времени. Получил богословское и медицинское образование в университете Кракова в Италии. Коперник с юности интересовался астрономией. Изучал ее, посещал в Кракове лекции о "семи свободных искусствах", в число которых входили тогда астрономия и математика. Учился наблюдениям у итальянских астрономов и читал в подлинниках сочинения древнегреческих классиков. По возвращении в Польшу Коперник поселился в Вармии - сначала в городке Лидцбарке, потом в Фромборке. Деятельность его была разнообразна. Он принимал активное участие в управлении областью: ведал ее финансовыми, хозяйственными и другими делами. В то же время Коперник неустанно размышлял над устройством Солнечной системы и постепенно пришел к своему великому открытию.

Коперник использовал идею древнегреческого философа Аристарха Самосского (III в. до н.э.) о том, что Земля движется вокруг Солнца. Общую философскую догадку Коперник превратил в строгую математическую теорию, впервые объяснившую все известные тогда особенности в движении планет, Солнца и Луны. Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники Солнца. Он показал, что именно движением Земли вокруг Солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое перемещение Солнца среди звезд, петлеобразное движение планет и видимое суточное вращение небесного свода.

Свою теорию Коперник создавал почти 30 лет. Она изложена в его знаменитом сочинении "Об обращениях небесных сфер" (1543). Учение Коперника нанесло сокрушительный удар религии и церкви, утверждавшим представления о Земле как избраннице божьей, стоящей в центре мира (согласно геоцентрической системе мира Птолемея), и сыграло огромную роль в последующем развитии естествознания. На основе этой теории были открыты И.Кеплером законы движения планет и И.Ньютоном закон всемирного тяготения. Гелиоцентрическая система опровергла представление об особом положении Земли во Вселенной, послужила основанием для развития идеи множественности обитаемых миров, бесконечности самой Вселенной. Она показала возможность теоретико-экспериментального познания мира. Поэтому провозглашение гелиоцентрической системы Коперника вошло в историю естествознания как великая научная революция.