Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы строения мира. 2

Введение

Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им, на протяжении многих веков обожествлялась Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народов мира.

Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части - земную и небесную. Если сейчас каждый школьник знает, что Земля сама является небесным телом, то раньше  «земное» противопоставлялось «небесному».  Думали, что существует  «твердь небесная», к которой прикреплены звезды, а Землю принимали за неподвижный центр  мироздания. 
          После  того  как  появилась  философия,  пришедшая  вместе  с наукой  на  смену  мифологии,  ответ  на «вечные»  вопросы  стали искать в основном в рамках философских концепций. В античности появилось  несколько  интересных  космологических  моделей Вселенной,  принадлежащих  Пифагору,  Демокриту,  Платону - геоцентрические.  Тогда же  возникли  и  первые  гелиоцентрические  модели  Вселенной.

Гелиоцентрическая и геоцентрическая системы мира два противоположных учения о строении солнечной системы и движении ее тел. Борьба между этими двумя концепциями, приведшая к торжеству гелиоцентризма, наполняет собой историю астрономии и имеет характер столкновения двух противоположных философских направлений .[4, c.128; 5]

Цель данной работы сравнить два противоположных учения о строении мира и показать на примере их противодействия, как, несмотря на сопротивление реакции, прогресс всегда побеждает.

1. Геоцентрическая система мира

1. Аристотелевская система мира

Начиная с IV века до н. э. греческие мыслители строят геометрические модели мира, призванные объяснить движение небесных светил. Рождению новой космологической модели способствовал самый выдающийся ученый Древней Греции – Аристотель (384 – 322 гг. до н. э.). На основе достижений всей греческой науки он создал единую научную систему, сформировал детально разработанное мировоззрение. Аристотель превратил сведения о видимых небесных явлениях и движениях светил в стройную теорию – систему мира. Система мира по Аристотелю основывалась на четырех принципах, являвшихся синтезом всей греческой науки.

Принципы, лежащие в основе геоцентрической системы мира

1. Небесный свод (сфера неподвижных звезд) – опора для звезд и граница между небом и землей. Он за сутки делает полный оборот вокруг оси, соединяющей северный полюс неба с южным. Ось вращения пересекается с небесной сферой в двух неподвижных точках – полюсах мира. Принцип сохранился до Коперника.

2. Одухотворенность небесных тел: звезды, как и другие небесные тела, обладают душой, приводящей их в движение.

3. Принцип небесного совершенства:

“…космос как единое целое, составленное из целостных же частей, совершенное и непричастное дряхлению и недугам. Затем Бог путем вращения округлил космос до состояния сферы, поверхность которой всюду равно отстоит от центра…” – Платон.

Небесное совершенство обусловлено несколькими обстоятельствами:

• Небеса идеальны во всех отношениях. Они сами и их опоры состоят из вечной материи – эфира. Эфир, согласно Аристотелю, - самый легкий элемент, который, лежит на границе между материальным и нематериальным. Эфир не может превращаться в другие элементы, следовательно, он не может ни возникать, ни уничтожаться. Потому для небесных тел и возможно движение, которое недоступно ничему земному. Поэтому и небо не могло возникнуть, и, следовательно, мир существует вечно.

• Все небесные тела и Земля шарообразны. Шар и сфера, идеальные геометрические фигуры. Шар при вращении вокруг собственной оси всегда занимает одну и ту же часть пространства. Сфера – геометрическое тело, все точки поверхности которой равноудалены от центра. Концепция шарообразной формы тел во Вселенной и самой Вселенной вошла в основу всех последующих конструкций Вселенной.

• В небесах реализуется только совершенное движение: совершенное движение – это вечное, равномерное круговое движение.

4. Музыка сфер: в основе небесных явлений лежат математические закономерности. Существование восьми небесных сфер и такого же числа тонов музыкальной гаммы подтверждали это. Каждая сфера поет свою ноту, и восемь нот сливаются в гармонию – музыку неба.

Все принципы подчинены главной концепции древних греков: миром правит гармония. [5]

2. Строение геоцентрической системы мира

Аристотелевская модель Вселенной имела четкое строение. Она напоминала луковицу.

• У Вселенной есть центр. Это – неподвижная Земля.

«Неподвижность Земли в центре Мира я просто постулировал, чтобы обосновать реальность суточного вращения всего небосвода. По кинематическому принципу относительности движения, если Земля неподвижна, то небо движется. Поскольку шарообразность Вселенной была "видна" простым глазом (форма небосвода, круговое суточное движение небесных светил), в такой ограниченной Вселенной обязательно должен существовать центр как точка, равноудаленная от периферии. Центральное положение Земли следовало из общих свойств Вселенной: самый тяжелый элемент – «земля», в основном составляющий земной шар, не может не быть всегда в центре Мира» - Аристотель

• Вокруг Земли обращаются прозрачные твердые сферы с прикрепленными к ним небесными телами (планеты) в следующей последовательности: Луна, Солнце, Венера, Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн.
• Первичной причиной движения служит вращение сферы неподвижных звезд. Движение первой сферы передается другим сферам – все ниже и ниже вплоть до Земли. Вся модель содержала в общей сложности 55 сфер, как бы вложенных друг в друга и передающих движение друг другу.
• «Подлунный» мир, т. е. область между орбитой Луны и центром Земли, есть область беспорядочных неравномерных движений. Круговое движение ей не свойственно и есть для нее нечто насильственное. Все тела в этой области состоят из четырёх низших элементов: земли, воды, воздуха и огня. Земля как наиболее тяжёлый элемент занимает центральное место, над ней последовательно располагаются оболочки воды, воздуха и огня.
• «Надлунный» мир, т. е. область между орбитой Луны и крайней сферой неподвижных звёзд, есть область вечно равномерных движений, а сами звёзды состоят из пятого – совершеннейшего элемента – эфира.
• За последней сферой мира пребывает только бог. Никакого другого бытия, запредельного миру, не может быть.
• Тела, которым свойственны определенные движения. Это движение по направлению к центру мира, к его периферии и круговое движение. Но все эти виды движения возможны только в сфере. А так как за границами сферы не существует ничего, то за ней не может существовать и пустота. Мир объемлет в себе не только все место, но и все время. Само по себе время – мера движения. Так как движение не распространяется на область, запредельную миру, то не распространяется на нее и время.

Обобщая вышесказанное  можно сделать краткий вывод, что в основе системы мира Аристотеля лежит представление о непроходимой пропасти между земными элементами (земля, вода, воздух, огонь) и элементом небесным. Несовершенству всего земного противопоставляется совершенство небесного. Одним из выражений этого совершенства и является равномерно-круговое движение концентрических сфер, к которым прикреплены планеты и остальные небесные светила. Вселенная ограничена. В центре ее покоится Земля.

Недостатком концепции Аристотеля (с точки  зрения геоцентризма) являлось отсутствие количественного подхода, ограничение исследования чисто качественным описанием. Между тем потребности практики (и отчасти запросы астрологии) требовали умения вычислять для любого момента положения планет на небесной сфере.[3,с80; 5]

3. Птолемеевская система мира

Попытка решения трудностей в модели Аристотеля была предпринята выдающимся александрийским ученым Клавдием Птолемеем. Клавдий Птолемей (90–168 гг. н. э.) – выдающийся греко - египетский астроном, астролог, математик, географ и оптик, вероятно, родом из Птолемиады в Среднем Египте.

Своё понимание мира Птолемей отразил в фундаментальном труде «Большое математическое построение астрономии в XIII книгах» («Альмагест»). Опираясь на достижения Гиппарха и собственные разработки

сферической  тригонометрии,  Птолемей  изучал  подвижные  небесные  светила.  Он  существенно дополнил и уточнил теорию движения Луны, усовершенствовал теорию затмений. Но подлинно научным подвигом  ученого стало создание им  математической теории видимого движения планет.

          В основе системы мира Птолемея лежат четыре главных допущения:

1.    Земля находится в центре Вселенной;

2.        Земля неподвижна;

3.      все небесные тела движутся вокруг Земли;

4.        движения небесных тел происходят по окружностям с постоянной скоростью, т. е. равномерно.

       Теория Птолемея сочетала теории эпициклов и эксцентриков. Он предполагал, что вокруг неподвижной  Земли находится окружность (деферент) с центром, несколько смещенным относительно центра Земли (эксцентрик). По деференту движется центр меньшей окружности — эпицикл — с угловой скоростью, постоянной  по  отношению  не  к  собственному центру  деферента  и  не  к  самой  Земле,  а  к  точке, расположенной симметрично центру деферента относительно Земли (эквант). Сама планета в системе Птолемея  равномерно  движется  по  эпициклу.  Для  описания  вновь  открываемых  неравномерностей  в движениях планет и Луны вводились новые дополнительные эпициклы — вторые, третьи и т.д. Планета помещалась  на  последнем.  Теория  Птолемея  позволяла  предвычислять  сложные петлеобразные  движения  планет  (их  ускорения  и  замедления,  стояния  и  попятные  движения).  На  основе  созданных  Птолемеем астрономических таблиц положение планет вычислялось с весьма высокой по тем временам

точностью (погрешность менее 10').

          Из основных свойств планетных движений, определенных Птолемеем, вытекал ряд важных следствий.

Во-первых, условия движения верхних от Солнца и нижних планет существенно различны.

 Во-вторых, определяющую роль в движении и тех и других планет играет Солнце. Периоды обращения планет либо по деферентам (у нижних планет), либо по эпициклам (у верхних) равны периоду обращения Солнца,

т.е. году. Ориентация деферентов нижних планет и эпициклов верхних связана с плоскостью эклиптики. Тщательный  анализ  этих  свойств  планетных движений привел  бы Птолемея  к  простому  выводу,  что Солнце, а не Земля — центр планетной системы. Такой вывод задолго до Птолемея сделал Аристарх Самосский, который  доказывал, что Солнце в  несколько раз больше Земли.  Вполне естественно, что меньшее тело движется вокруг большего, а не наоборот. Хотя размеры других планет прямым путем Птолемей определить не мог, тем не менее было ясно, что и они гораздо меньше Солнца. Но Птолемей

считал  Землю  центром  мира  и  приводил  множество  доводов  в  пользу  этого  взгляда,  и  переход  к гелиоцентризму для него был невозможен.

В-третьих,  Птолемей  (а  до  него  Гиппарх),  введя  эксцентрики  для более  точного  отображения неравномерностей  видимого  движения  небесных  светил,  по  сути, уже  лишил  Землю  ее  строго центрального положения в мире, какое она занимала в аристотелевской модели Вселенной. Введением

экванта  Птолемей  еще  более  нарушил  аристотелевские  физические  основания  геоцентризма.

           Система Птолемея не только объясняла видимые движения планет, но и позволяла вычислять их положение на будущее время с точностью, удовлетворявшей несовершенным наблюдениям невооруженным глазом. Поэтому, хотя и не верная в своей основе, она сначала не вызывала серьезных возражений, а в последствии открытые возражения против нее жестоко подавлялись христианской церковью. 

Разногласия же теории с наблюдениями, которые обнаруживались по мере повышения точности наблюдении, устранялись путем усложнения системы. Так, 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 движется уже планета. Когда и такое построение для какой-либо планеты оказывалось недостаточным, то вводили третий, четвертый и т. д. эпициклы, пока положение планеты на окружности последнего из них не давало более или менее сносного согласия с наблюдениями.

          К началу XVI в. система Птолемея была настолько сложна, что не могла уже удовлетворить тем требованиям, которые предъявлялись к астрономии практической жизнью, в первую очередь мореплаванием. Нужны были более простые методы вычисления положений планет, и такие методы были созданы благодаря великому творению гениального польского ученого Николая Коперника, заложившему основы новой астрономии, без которых не могла бы возникнуть и развиваться современная астрономия.[5]

2. Гелиоцентрическая система мира.

1. Учение Коперника

Задолго до Птолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха о строении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и не занимает в ней исключительного положения.

Почему же, несмотря на это, система Птолемея продолжала господствовать?  Потому, что она опиралась на всесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитию науки. Кроме того, ученые, отвергавшие учение Птолемея и высказывавшие правильные взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительно обосновать.

Это удалось сделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.

Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543)  изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.

Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной.

Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр книги.

Что же заключает в себе книга Коперника “ О вращении небесных сфер” и почему она нанесла такой сокрушительный удар по системе Птолемея, которая со всеми изъянами  держалась четырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти?  В этой книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники солнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода.

Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении.

Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите.

И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник считал, как и древнегреческие ученые, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.

Спустя три четверти века немецкий астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы.

Звезды Коперник считал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют свое положение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли.

Однако Коперник утверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от нас даже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они не поддавались точному определению. Только в 1837 г. русский астроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстояний до звезд.

Понятно, какое потрясающее впечатление должна была произвести книга, в которой Коперник объяснил мир, не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви в делах науки. Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наносит научный труд Коперника, в котором он низвел Землю на положение одной из планет. Некоторое время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло немного лет, и революционное значение великой книги проявилось в полной мере. Выдвинулись другие крупные ученые - продолжатели дела Коперника. Они развивали и распространяли идею бесконечности Вселенной, в которой Земля - как бы песчинка, а миров - бесчисленное множество. С этого времени церковь начала ожесточенное преследование сторонников учения Коперника.

Новое учение о солнечной системе - гелиоцентрическое - утверждалось в жесточайшей борьбе с религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззрения и открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познанию явлений природы.

Во второй половине 16 века учение Коперника нашло своих сторонников среди передовых ученых разных стран. Выдвинулись и такие ученые, которые не только пропагандировали учение Коперника, но углубляли и расширяли его.

Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперник также впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислил период их обращения вокруг него.[2, с.80; 5]

2. Распространение учения Коперника

Учение Коперника было признано не сразу. Мы знаем: что по приговору инквизиции в 1600 году  был сожжен в Риме выдающийся итальянский философ, последователь Коперника Джордано Бруно (1548-1600). Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что во Вселенной нет и не может быть центра, что Солнце - это только центр Солнечной системы. Он также высказывал гениальную догадку о том, что звезды - такие же солнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многих из которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни костер инквизиции не сломили волю Джордано Бруно, не заставили его отречься от нового учения.

В 1609 году Галилео Галилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие открытия Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия между «земным» и «небесным». Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера - шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг  Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту”, Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным  телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь - это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.

Открытие Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книга Коперника “ О вращениях небесных сфер” была внесена в список  запрещенных книг, а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалось опубликовать книгу «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой», в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 году католическая церковь окончательно оправдала Галилея.

Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановить распространение коперничества. В Австрии Иоганн Кеплер (1571-1630) развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии Исаак Ньютон (1643-1727) опубликовал свой знаменитый закон всемирного тяготения. В России учение Коперника смело поддерживал М.В.Ломоносов (1711-1765), который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемых миров.[5]

Заключение

Гелиоцентрическая система Коперника, изложенная в 1543 г. в его знаменитом труде “Об обращениях небесных сфер”, явилась важным этапом в развитии человеческой мысли. С публикацией этой работы началась новая эра в астрономии.

Теория Коперника – возможно, наиболее важная научная теория за всю историю человечества, поскольку она в корне изменила представление человека о его месте в мире. До Коперника человек считал Землю и себя центром мироздания.  Она низвергла Землю с её главенствующего положения, неподвижного положения в центре Солнечной системы. После выхода труда Коперника человек осознал, что он лишь крохотная частичка, затерянная в бескрайних просторах Вселенной.

В настоящее время учение Коперника о движении Земли имеет не чисто академический интерес. Запуская космические ракеты, осуществляя полеты космонавтов, приходится учитывать собственное вращение нашей планеты и её орбитальное движение вокруг Солнца.

Гелиоцентрическая система мира является неотъемлемой частью современной научной картины мира. Она стала привычным, вошедшим даже в обыденное сознание фактом. 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.

Самое важное из совершенных человеком открытий – это осознание того, что природу можно изучать научными методами.[4;5]

Список  литературы

1. Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания: Курс лекций. 4-е        изд., стер. – СПб: Издательство «Лань», М.: ООО Издательство «Омега-Л», 2002. – 224с.

2. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов /

    Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. — 3-е

    изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 317 с.

3. Найдыш В.М.  Н20 Концепции современного естествознания: Учебник.  —          Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М;   ИНФРА-М, 2004. — 622 с. (в пер.)

4. Садохин  А. П.   Концепции  современного  естествознания:  учебник  для

студентов  вузов,  обучающихся  по  гуманитарным

специальностям  и  специальностям  экономики  и

управления / А.П. Садохин. — 2-е изд., перераб. и доп.

— М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

5. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_philosophy/5830