Геоцентрическая модель вселенной. Что такое геоцентрическая модель Вселенной

Гелиоцентрическая система мира - идея о том, что Солнце является центром мироздания и точкой, вокруг которой вращаются все планеты, в том числе и Земля. Данная система предполагает, что наша планета выполняет два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг своей оси. Положение самого же Солнца относительно других звезд считается неизменным.

Термин «гелиоцентризм» происходит от греческого слова «гелиос» (в переводе «Солнце»).

Найти некую центральную точку Вселенной предоставляется возможным только в том случае, если Вселенная . Таковой она обязана согласно гелиоцентрической системе мира.

Также в данной системе возникло такое понятие как внешние и внутренние планеты. К последним относились Меркурий и Венера, т.к. их орбиты вращения вокруг Солнца всегда должны быть внутри орбиты Земли.

Важнейшей особенностью гелиоцентризма являются годичные параллаксы звёзд. Данный эффект проявляется в виде изменения видимых координат звезды. Он связан со сменой положения наблюдателей (астрономов), возникшей из-за вращения Земли вокруг Солнца.

Гелиоцентризм в античность и средневековье

Мысли о том, что Земля движется вокруг некоего центра всего мира, возникла еще в головах древних греков. Так были предположения о вращении Земли вокруг своей оси, а также о движении Марса и Венеры вокруг Солнца, которое вместе с ними вращается вокруг нашей планеты. Однако считается, что впервые гелиоцентрическая система мира была изложена в III веке до н. э. Аристархом Самосским. Он сделал два важных вывода:

1. Вероятнее всего, что наша планета вращается вокруг Солнца. Причиной тому размер Солнца, который значительно превышает размер Земли. Данные об относительных величинах Земли, Луны и Солнца были получены из собственных расчетов Аристарха.
2. В связи с отсутствием видимых годичных параллаксов звезд он предположил, что орбита нашей планеты представляется точкой относительно расстояний до звезд.

Однако идеи Аристарха не приобрели широкого распространения в античности. Наиболее известной версией геоцентрической системы в Древней Греции была так называемая теория гомоцентрических сфер, разработкой которой занимались астрономы Евдокс, Каллипп и Аристотель. Согласно этой теории все небесные тела, вращающиеся вокруг нашей планеты, были закреплены на жестких сферах, соединяющихся между собой и имеющих единый центр - Землю.

В связи с подобным мировоззрением преобладающей части общества, другие приверженцы идеи Аристарха Самосского не высказывали свои взгляды, в результате чего греки отказались от этой идеи и полностью приняли геоцентризм. Любые школы, преподававшие в то время рационализм, не поддерживали идей Аристарха, так как считали природу мироздания неподвластную для понимания и исключали любые возможности описать динамику планет.

В средние века гелиоцентризм почти не упоминался в научных трудах, кроме некоторых его идей, например, вращение Земли вокруг своей оси.

Научная революция Николая Коперника

В 1543-м году польский астроном, механик и священнослужитель Николай Коперник опубликовал свою научную работу, которая называлась: «О вращении небесных сфер». В ней астроном описывал гелиоцентрическую теорию, подтверждая ее рядом физических расчетов, опирающихся на тогдашнюю теоретическую механику. Согласно его концепции смена дня и ночи, а также движение Солнца по небу объясняются вращением Земли вокруг своей оси. Точно также, при помощи Земли вокруг Солнца, объясняется движение нашего светила по небосводу в течение всего года.

Коперник объяснил следующие феномены:

• В результате перемещения Земли, которая поочередно, то приближается, то отдаляется от любой из планет нашей системы, эти планеты совершают т.н. попятное движение. То есть спустя какой-то отрезок времени они начинают перемещаться в обратную сторону от направления движения Солнца.
• Предварение равноденствий. На протяжении 18-ти веков ученые искали причины такого эффекта как предварение равноденствий, согласно которому с каждым годом весеннее равноденствие наступает несколько раньше. В своих трудах Николай Коперник смог описать данный эффект как следствие периодического смещения земной оси.
• По стопам Аристарха Самосского, Коперник утверждал, а также доказывал, что сфера звезд расположена на очень большом расстоянии относительно расстояний между планетами, в результате чего ученые не наблюдают годичные параллаксы. А предположение о вращении нашей планеты вокруг своей оси подтверждал следующим: если наша планета все-таки неподвижна, то вращение небосвода должно происходить по причине вращения самой звездной сферы, а учитывая высчитанное расстояние до нее, скорость ее вращения будет немыслимо велика.

Кроме того гелиоцентрическая система могла объяснить изменение блеска и размеров планет Солнечной системы, а также дать более точную оценку размеров планет и расстояний до них. Сам же Николай Коперник смог примерно определить размеры Луны и Солнца и максимально точно указать время, за которое Меркурий полностью проходит свою орбиту вокруг Солнца – 88 земных суток.

Несмотря на совершенную революцию в области астрономии, теория Коперника имела несколько недостатков. Во-первых, центральной точкой описанной им системы оставался центр орбиты Земли, а не Солнце. Во-вторых, все планеты нашей планетарной системы, двигались по своим орбитам неравномерно, а наша планета сохраняла свою орбитальную скорость. А также вероятнее всего Коперник не отбрасывал идею о вращающихся небесных сферах, а лишь перенес центр их вращения.

Последователи и противники Коперника

Впоследствии у польского астронома появилось большое множество последователей, в том числе Джордано Бруно, который утверждал, что небосвод не ограничивается небесными сферами, а другие светила, это небесными тела, ни чем не уступающие Солнцу. К сожалению, за свои убеждения Бруно был назван еретиком и приговорен к сожжению.

Известный итальянский ученый поддерживал теорию Коперника, опираясь на собственные наблюдения. Он также утверждал, что Земля никогда не занимала место между Меркурием (либо Венерой) и Солнцем, что указывало на вращение этих двух планет вокруг звезды по орбитам, находящимся внутри земной. Обратное утверждение доказывало расположение орбиты Земли внутри орбит внешних планет. Из-за своих убеждений в 1633 году 70-летний Галилей был подвержен инквизиционному процессу, в результате которого он оказался под «домашним арестом» вплоть до своей смерти в 78 лет.

Противники же гелиоцентризма настаивали на нескольких аргументах, опровергающих теорию Коперника. Если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то чудовищная центробежная сила разорвала бы ее. Мало того, с ее поверхности слетали бы все легкие предметы, причем двигались бы они в направлении, противоположном вращению. Предполагалось, что все небесные объекты не имеют массы, поэтому они могут двигаться без приложения к ним больших сил. В случае с Землей возникал вопрос о существования колоссальной силы, которая смогла бы вращать нашу массивную планету.

Один из противников геоцентризма выдающийся датский астроном Тихо Браге разработал так называемую «гео-гелиоцентрическую» систему мира, согласно которой сфера звезд, Луна и Солнце движутся вокруг Земли, а другие космические объекты – вокруг Солнца.

Спустя некоторое время приемник Браге – немецкий физик Иоганн Кеплер, проанализировав внушительный объем результатов наблюдений своего наставника сделал несколько значительных открытий в пользу гелиоцентризма:

• Плоскости планетарных орбит Солнечной системы пересекаются в точке нахождения Солнца, что делало его центром их вращения, а не центр земной орбиты, как предполагал Коперник.
• Орбитальная скорость нашей планеты периодически изменяется, также как и других планет.
• Орбиты планет эллиптические, причем скорость движения небесных тел по ним напрямую зависела от расстояния до Солнца, что делало его не только геометрическим, но и динамическим центром планетарной системы.

Были сформулированы так называемые законы Кеплера, которые подробно и математическим языком описывали законы движения планет Солнечной системы.

Утверждение гелиоцентризма

В результате подтверждения вращения Земли вокруг своей оси пропала всякая надобность существования небесных сфер. Некоторое время предполагалось, что планеты движутся по той причине, что они живые существа. Однако вскоре Кеплером было определено, что движение планет возникает в результате воздействия на них гравитационных сил Солнца.

В 1687 году английский физик Исаак Ньютон, опираясь на свой , подтвердил расчеты Иоганна Кеплера

С дальнейшим развитием науки ученые получали все больше аргументов в пользу гелиоцентризма. Так в 1728 г. астроном из Англии Джеймс Брэдли впервые при помощи наблюдения подтвердил теорию о движения Земли по орбите вокруг Солнца, открыв так называемую аберрацию света. Последняя означает небольшое размытие изображение звезды с одной стороны как следствие движения наблюдателя. Позже было обнаружено ежегодное колебание частоты импульсов, испускаемых пульсарами, а также для звезд, что доказывает периодичное изменение расстояние Земли до данных космических объектов.

А в 1821 и 1837 г.г. российско-немецкий ученый Фридрих Вильгельм Струве впервые смог пронаблюдать примерные годичные параллаксы звёзд, окончательно утверждающие идею о гелиоцентрической системе мира.

Ограничена, и Земля неподвижно расположена в её центре. Иногда в истории встречался вариант, в котором Земля расположена в центре мира, но вращается вокруг своей оси за одни сутки. Геоцентрическую систему мира можно рассматривать в какой угодно системе отсчёта, в том числе гелиоцентрической, в которой в качестве начала координат выбирается Солнце.

Древнегреческие учёные по-разному, однако, обосновывали центральное положение и неподвижность Земли. Анаксимандр , как уже указывалось, в качестве причины указывал сферическую симметрию Космоса. Его не поддерживал Аристотель , выдвигая контрдовод, приписанный впоследствии Буридану : в таком случае человек, находящийся в центре комнаты, в которой у стен находится еда, должен умереть с голоду (см. Буриданов осёл). Сам Аристотель обосновывал геоцентризм следующим образом: Земля является тяжёлым телом, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; как показывает опыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а поскольку они движутся к центру мира, Земля находится в центре. Кроме того, орбитальное движение Земли (которое предполагал пифагореец Филолай) Аристотель отвергал на том основании, что оно должно приводить к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.

Ряд авторов приводит и другие эмпирические доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии «Естественная история» обосновывает центральное положение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий и тем, что во время равноденствия восход и заход наблюдается на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния находится на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния . С астрономической точки зрения, все эти доводы, конечно, являются недоразумением. Немногим лучше и доводы, приводимые Клеомедом в учебнике «Лекции по астрономии», где он обосновывает центральность Земли от противного. По его мнению, если бы Земля находилась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были бы короче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем при заходе, а продолжительность от рассвета до полудня была бы меньше, чем от полудня до заката. Поскольку всего этого не наблюдается, Земля не может быть смещена к востоку от центра мира. Аналогично доказывается, что Земля не может быть смещена к западу.

Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца простирались бы в северном или южном направлении, соответственно. Более того, на рассвете в дни равноденствий тени направлены точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывают на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также указывает на то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. Если бы Земля была выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; как следствие, ночь всегда была бы длиннее дня. Аналогично доказывается, что Земля не может быть расположена ниже центра мира. Таким образом, она может находиться только в центре. Примерно такие же доводы в пользу центральности Земли приводит и Птолемей в Альмагесте , книга I. Разумеется, доводы Клеомеда и Птолемея доказывают только, что Вселенная гораздо больше Земли, и поэтому также являются несостоятельными.

Наиболее развитой в научном отношении страной в начале средневековья была Византия , к которой вплоть до VII века относилась Александрия - центр эллинистической науки, в том числе астрономии. С VI века в Византии получила широкое [ ] распространение книга купца Космы Индикоплевста «Христианская топография », в которой (следуя традиции антиохийского богословия) отвергалась геоцентрическая система мира и высмеивалась теория о шарообразной Земле. Однако начиная с VIII века популярность антинаучных взглядов Космы пошла на спад. Основы геоцентрической системы нашли отражение в ряде сочинений энциклопедического характера: «Точное изложение православной веры» Иоанна Дамаскина (VIII в.), «Мириобиблион» патриарха Фотия (IX в.), «О всяческой науке (De Omnifaria Doctrina)» Михаила Пселла (XI в.), «О природе» Симеона Сифа (XI в.) и некоторых других . Через Византию основные идеи античной космологии проникали и в другие православные страны, в том числе Русь . Впоследствии в Византии были написаны и более профессиональные сочинения на космологическую тематику. Таков, например, трактат Феодора Метохита «Общее введение в науку астрономии» (первая половина XIV в.), являвшийся кратким изложением основ геоцентрической космологии, согласно Книге I птолемеева Альмагеста .

Тем не менее, византийские учёные так и не достигли того уровня владения математическим аппаратом теории эпициклов, как астрономы Индии и стран ислама. В отличие от западных схоластов, византийские философы не рассматривали новые космологические гипотезы, выходящие за рамки натурфилософии Аристотеля .

Ещё в VIII - начале IX века на арабский язык были переведены основные сочинения Аристотеля и Птолемея, содержавшие физические основы и математический аппарат геоцентрической системы мира. Начиная с Ал-Баттани , основой математической астрономии в странах ислама становится птолемеевская теория эпициклов в сочетании с теорией вложенных сфер, с помощью которой вычислялись расстояния до планет. Детальное изложение математического аппарата теории Птолемея содержится в сочинениях Канон Мас’уда ал-Бируни (X-XI вв.) и Астрономический мемуар Насир ад-Дина ат-Туси (XIII в.).

Вслед за греками астрономы Востока полагали, что расстояние до планеты определяется сидерическим периодом её движения: чем дальше от Земли планета, тем больше сидерический период. Согласно теории вложенных сфер , максимальное расстояние от Земли до каждой из планет равно минимальному расстоянию до следующей по удаленности планеты. Проблема этой схемы была связана с Солнцем, Меркурием и Венерой, поскольку эти светила имели одинаковые периоды движения по зодиаку, равные одному году. Астроном Джабир ибн Афлах (Андалусия , XII в.) оспорил мнение Птолемея , согласно которому Меркурий и Венера располагаются между Луной и Солнцем. Джабир ибн Афлах считал, что ненаблюдаемость горизонтальных параллаксов Меркурия и Венеры говорит о том, что они располагаются дальше Солнца [ ] .

В XII - начале XIII столетия арабские философы и математики Андалусии пришли к выводу, что теория эпициклов противоречит основным принципам натурфилософии Аристотеля. Эти учёные были убеждены, что теория эпициклов, несмотря на все её 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. Основателем этого движения (иногда называемого «Андалусийским бунтом» ) 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 . Кульминацией «Андалусийского бунта» явилось создание ал-Битруджи нового варианта теории гомоцентрических сфер . Однако теория ал-Битруджи находилась в полном разрыве с наблюдениями и не смогла стать основой астрономии.

С целью преодоления этой трудности астрономами стран ислама были разработаны ряд моделей движения планет, остававшихся в рамках геоцентризма, но альтернативных птолемеевской. 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 Насир ад-Дин ат-Туси , Кутб ад-Дин аш-Ширази , Муаййад ад-Дин ал-Урди и другие. Эту деятельность продолжили восточные астрономы более позднего времени : 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 . Поскольку каждое из этих движений было равномерным, оно моделировалось вращением твёрдых сфер, что устраняло противоречие математической теории планет с её 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.

Начиная с конца первого тысячелетия н. э. геоцентрическая система мира (при посредстве учёных исламских стран) становится известной иудеям и, несмотря на противодействие сторонников традиционных талмудических представлений о плоской Земле, постепенно получает распространение среди еврейских учёных. Подробное изложение и пропаганда космологических взглядов Аристотеля содержится в «Путеводителе растерянных » Моисея Маймонида . Маймонид принял также участие в «Андалусийском бунте» арабских учёных против теории Птолемея . Маймонид отказывал эпициклам в физическом существовании, предпочитая другую модификацию геоцентрической системы, в которой небесные тела двигаются по кругам вокруг Земли вместе с несущими их твёрдыми сферами, но центр этих сфер смещён относительно Земли. В конечном итоге, однако, Маймонид нашёл эту теорию столь же неудовлетворительной, поскольку эксцентры не менее противоречат физике Аристотеля , чем эпициклы. Теорию гомоцентрических сфер он также находил неприемлемой, поскольку она была не в состоянии объяснить нерегулярность движения планет. Маймонид вообще не исключал, что человеческого разумения недостаточно для постижения устройства Вселенной .

Выдающимся астрономом средневековья был Леви бен Гершом , или Герсонид, живший в конце XIII - первой половине XIV века в Провансе . Оставаясь сторонником геоцентризма, Герсонид отверг как теорию гомоцентрических сфер Ал-Битруджи , так и теорию эпициклов Птолемея. При этом он руководствовался не только астрономическими, но и натурфилософскими аргументами . По его мнению, теорию движения планет необходимо строить на основе модели эксцентров.

Ближняя к Земле часть космоса по представлениям Герсонида. В центре - Земля, затем слой метеоров, затем Луна, затем Меркурий. Между сферами планет находится космическая жидкость

В теории Герсонида небесные сферы являются эксцентрическими. Это означало, что они не могут плотно прилегать другу к другу. По мнению Герсонида, они разделены слоями жидкости, представлявшей собой остатки первичной материи, из которой Бог сотворил мир. Скорость течения космической жидкости меняется в пространстве таким образом, что между двумя сферами, относящимся к разным планетам, существовал слой, где скорость течения равна нулю . Основываясь на введённом им законе изменения скорости течения космической жидкости с расстоянием, Герсонид разработал метод вычисления космических расстояний. Согласно его оценке, сфера неподвижных звёзд удалена от нас на 157 триллионов радиусов Земли, что составляет около 100 тысяч световых лет . Это была самая большая оценка размеров мира, данная в средние века.

Герсонид отверг представления Аристотеля о естественных местах тяжёлых и лёгких тел, служившие в Средние века в качестве физического обоснования геоцентризма. Естественное место элемента, по терминологии Герсонида, - это всего лишь место, расположенное ниже всех более лёгких окружающих его элементов, и выше всех более тяжёлых. Земля находится в центре мира не потому, что там её естественное место, а просто потому что она тяжелее всех окружающих её тел. Вообще, любое тело движется вверх, если оно окружено более тяжёлыми телами, и вниз, если его окружают тела более лёгкие .

Изображение системы вложенных сфер из книги Пурбаха Новые планетные гипотезы

Основными источниками космологических знаний в раннесредневековой Европе были сочинения древнеримских популяризаторов - Плиния , Марциана Капеллы , Макробия , Халкидия . Краткое изложение геоцентрической системы можно найти в энциклопедических сочинениях

Астрономия в древности

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 сверхъестественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им. На протяжении многих веков обожествлялись , 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 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.

Геоцентрические системы мира

Представление о центральном положении Земли во Вселенной впоследствии было положено учеными Древней Греции в основу геоцентрических систем мира. Так, крупнейший греческий философ и ученый – энциклопедист Аристотель (384 – 322 гг. до н.э), уже знавший (из наблюдений лунных затмений) о том что Земля имеет шарообразную форму, считал, что планета неподвижна. Он отмечал, что если бы Земля двигалась, то данное движение можно было бы обнаружить по положению звезд на небе – они бы изменялись. На самом деле такие кажущиеся (или параллактические) смещения звезд происходят, но из-за огромной удаленности звезд эти смещения ничтожно малы и были впервые обнаружены лишь в XIX в.

Достижения античной астрономии во II в. н. э. обобщил александрийский астроном Клавдий Птолемей. Он разработал геоцентрическую систему мира, согласно которой вокруг неподвижной Земли движутся Луна, Солнце, и “сфера неподвижных звезд”. На протяжении многих веков церковь поддерживала геоцентрическую систему мира, в которой, как и в самом церковном учении, Земле отводилось положение “центра Вселенной”.

Несмотря на то что система мира Птолемея основывалась на абсолютно ошибочных представлениях о строении Вселенной, она все же объясняла многие особенности видимого движения небесных светил, и в частности петлеобразное движение планет. Этого Птолемей добился, рассматривая движение каждой планеты как комбинацию нескольких равномерных движений. Например, считалось, что планета не просто движется вокруг Земли, а движется около точки, которая сама обращается вокруг Земли. Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и, пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.

Гелиоцентрическая система мира

Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473 - 1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. Согласно его учению, в центре мира находится не Земля , а Солнце. Вокруг Земли движется лишь Луна. Сама же Земля является третьей по удаленности от Солнца планетой и самая близкая к Земле планета - Венера. Земля обращается вокруг Солнца и вращается вокруг своей оси. За орбитой Земли расположены орбиты Марса, Юпитера и Сатурна. На очень большом расстоянии от Солнца Коперник поместил “сферу неподвижных звезд”.

Система мира, предложенная Коперником, называется гелиоцентрической. Он просто и естественно объяснил петлеобразное движение планет тем, что мы наблюдаем обращающиеся вокруг Солнца планеты не с подвижной Земли, а с Земли, движущейся тоже вокруг Солнца. Коперник впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния (в единицах расстояния Земли от Солнца) планет от Солнца и вычислил период их обращения вокруг него.

Учение Коперника нанесло сокрушительный удар геоцентрической системе мира. Оно далеко вышло за рамки астрономической науки, став мощным толчком для развития всего естествознания.

Становление гелиоцентрического мировоззрения

Учение Коперника было признано не сразу. По приговору инквизиции в 1600 г. 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 . А Земля планета 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 г. Галилео Галилей (1564 - 1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие учения 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 опровергало ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром движения небесных тел. Галилей обнаружил, что 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.

Открытия Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 г. книга Коперника “О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней учение объявлено противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 г. 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 г. Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 г. католическая церковь окончательно оправдала Галилея.

Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановить распространения коперниканства. 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 и в остроумных стихах высмеивал сторонников геоцентризма.

ВВЕДЕНИЕ

Клавдий Птолемей – знаменитый александрийский астроном, математик и географ II века нашей эры, один из крупнейших ученых древности. В течении целого тысячелетия в области астрономии с Птолемеем никто не мог сравниться. Не сохранилось каких-либо упоминаний о его жизни и деятельности у историков этого периода. Также остались неизвестны даже примерные даты рождения и смерти Птолемея, также как и какие-либо факты его биографии.

Но благодаря своим трудам он остался в истории. К большой удаче современных историков, практически все его основные сочинения сохранились. Главный труд Птолемея – “Альмагест” –до начала XVII века был основным учебником астрономии.

В “Альмагесте” Птолемей обширно применяет результаты наблюдений своего великого предшественника Гиппарха (II век до н. э.). Гиппарх следил и наблюдал за небесными телами и стремился обнаружить закономерности движения планет, так как они представляли для астрономов того времени большую загадку. Планеты во время своего движения по небу как будто описывали петли. Данная трудность связана с движением самой Земли. Когда Земля как будто "догоняет" другую планету, то на первый взгляд может показаться, что планета как бы приостанавливается, а затем движется назад. Однако древние астрономы думали, что планеты на самом деле совершают такие сложные перемещения вокруг Земли и отталкиваясь от этого строили свои теории.

Глава I. Геоцентрическая система мира Птолемея

1.1.Развитие геоцентризма

С древних времён Земля считалась центром мироздания. При этом предполагалось существование центральной оси Вселенной и асимметрия «верх-низ». Землю от падения спасала какая-то опора. В ранних цивилизациях в качестве опоры выступало огромное мифическое животное или животные (слоны, киты, черепахи). Первый древнегреческий мыслитель и философ Фалес Милетский в качестве данной опоры представлял естественный объект - мировой океан. Анаксимандр Милетский допустил мысль, о том, что Вселенная является центрально-симметричной и она не имеет какой-либо определенной направленности. По этой причине, у находящейся в центре Космоса Земле отсутствует основание двигаться в каком-либо направлении, то есть она, непосредственно, свободно покоится в центре Вселенной без опоры. Ученик Анаксимандра Анаксимен не согласился с теорией своего учителя, полагая, что сжатый воздух удерживает Землю от падения. Этой точки зрения придерживался и Анаксагор. Позицию Анаксимандра разделяли, однако, пифагорейцы, Парменид и Птолемей. Не была понятна позиция Демокрита: согласно разным свидетельствам, он последовал Анаксимандру или Анаксимену.

Анаксимандр предполагал, что Земля имеет форму низкого цилиндра с высотой в три раза меньше диаметра основания. Анаксимен, Анаксагор, Левкипп предполагали, что Земля-плоская, нечто вроде крышки стола. Совершенно новый шаг сделал Пифагор, который допустил, что Земля имеет форму шара. В данном предположении за ним последовали не только пифагорейцы, но и Платон, Парменид, Аристотель. Так появилась каноническая форма геоцентрической системы, которая впоследствии разрабатывалась древнегреческими астрономами: шарообразная Земля-в центре сферической Вселенной; видимое суточное движение небесных светил-это отражение вращения Космоса вокруг мировой оси.

Анаксимандр полагал, что звёзды находятся ближе всего к Земле, затем располагались Луна и Солнце. Анаксимен первый высказал предположение, что звёзды – это самые далёкие от Земли объектами, которые закреплены на внешней оболочке Космоса. В этом ему следовали все последующие учёные (Исключение: Эмпедокла; он придерживался теории Анаксимандра). Появилось суждение (впервые, скорее всего, у Анаксимена или пифагорейцев), что чем больше период обращения светила по небесной сфере, тем оно выше и, следовательно, находится дальше. Таким образом, порядок расположения светил оказался следующим: Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и, затем, звёзды. В данный список не включены Меркурий и Венера, так как у греков возникли споры на их счёт: Аристотель и Платон помещали их сразу за Солнцем, Птолемей - между Луной и Солнцем. Аристотель полагал, что выше сферы неподвижных звёзд нет ничего, в том числе пространства, в то время как стоики считали, что наш мир погружен в бесконечное пустое пространство; следуя суждениям Демокрита предполагали, что за нашим миром (который ограничен сферой неподвижных звёзд) есть и другие миры. Это мнение поддерживали эпикурейцы,а также его ярко изложил Лукреций в поэме «О природе вещей».

1.2.Обоснование геоцентризма

Древнегреческие учёные имели разные мнения, обосновывая центральное расположение и неподвижность Земли. Анаксимандр в качестве причины указывал сферическую симметрию Космоса. Его не поддержал Аристотель, который выдвинул контрдовод: в таком случае человек, располагающийся в центре комнаты, у стен которой находится еда, должен умереть с голоду. Этот довод позже был приписан Буридану. Сам Аристотель, непосредственно, обосновывал геоцентризм следующим образом: Земля - это тяжёлое тело, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; и, как показывает опыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а так как они движутся к центру мира, Земля находится в центре. Помимо этого, орбитальное движение Земли (это предполагал пифагореец Филолай) Аристотель отрицал на том основании, что оно должно вести к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.

Несколько авторов приводит и прочие эмпирические доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии «Естественная история» аргументирует центральное расположение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий, а также тем, что в период равноденствия восход и заход можно наблюдать на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния располагается на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния. С точки зрения астрономии, эти аргументы и доводы, естественно, являются заблуждением. Не лучше и аргументы, которые приводил Клеомедом в учебнике «Лекции по астрономии». Он объясняет центральность Земли от противного. Он считал, что если бы Земля располагалась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были бы короче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем при заходе, а продолжительность с рассвета до полудня была бы меньше, чем от полудня до заката. Но так как этого всего нет, то можно сделать вывод, что Земля не может быть смещена к западу от центра мира. По аналогии доказывается, что Земля не может быть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца были бы, соответственно, в северном или южном направлении. Кроме этого, на рассвете в дни равноденствий тени имели бы направление точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывали бы на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также поясняет то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. В случае, если бы Земля располагалась выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; что привело бы к тому, ночь всегда была бы длиннее дня. По аналогии: Земля не может находится ниже центра мира. Из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что она может располагаться только в центре. Приблизительно подобные аргументы в пользу центральности Земли высказывал и Птолемей в Альмагесте, книга I.Безусловно, доводы Клеомеда и Птолемея подтверждают только лишь то, что Вселенная несравненно гораздо большего размера, нежели Земля, и по этой причине также являются неосновательными.

1.3.Геоцентрическая система мира Птолемея

Птолемей, делая акцент и основываясь на достижения Гиппарха, исследовал движимые небесные светила. Он внес существенный вклад в дополнение и уточнение концепции передвижения Луны, а также усовершенствовал теорию затмений. Однако, действительно великим научным подвигом ученого было формирование им математической теории видимого движения планет. Эта теория опиралась на следующие принципы:

· Шарообразность Земли;

· Огромная удаленность от сферы звезд;

· Равномерность и круговой характер движений небесных тел;

· Неподвижность Земли;

· Центральное положение Земли во Вселенной.

Теория Птолемея сочетала концепции эпициклов и эксцентриков. Он делал предположение в пользу того, что вокруг неподвижной Земли располагается окружность (деферент) с центром, несколько смещенным относительно центра Земли (эксцентрик).Согласно деференту, движется центр меньшей окружности - эпицикл - с угловой скоростью, неизменной по отношению к собственному центру деферента и не к самой Земле, а к точке, которая располагается симметрично центру деферента относительно земли (эквант). Сама планета в системе Птолемея равномерно движется по эпициклу. С целью описать вновь открываемые неравномерности в движениях планет и Луны были введены новые дополнительные эпициклы - вторые, третьи и т.д. Планета располагалась на послед­нем. Теория Птолемея позволяла предвычислять сложные петлеоб­разные движения планет (их ускорения и замедления, стояния и попятные движения). На основе сформированных Птолемеем астрономи­ческих таблиц расположение планет можно было рассчитать с весьма высокой по тем временам точностью (имелась погрешность менее 10").

Из основных свойств планетных движений, концепция которых была определена Пто­лемеем, можно выделить несколько очень важных закономерностей:

1. Усло­вия для передвижения верхних и нижних от Солнца планет значительно различаются.

2. Характерную роль для движения как тех, так и других планет представляет Солнце.

Этапы обращения планет либо по деферен­там (у нижних планет), либо по эпициклам (у верхних) будут равны периоду обращения Солнца, то есть длинной в год. Направленность деферентов нижних пла­нет и эпициклов верхних находится в связи с плоскостью эклиптики. Тщатель­ное исследование этих свойств планетных движений подвело бы Птолемея к простому заключению, который заключался бы в следующем: Солнце, а не Земля - это центр планетной систе­мы. Этот вывод задолго до Птолемея выдвинул Аристарх Самосский. Он доказывал, что Земля в несколько раз меньше Солнца. Без сомнения понятно, что меньшее тело движется вокруг большего, а никак не наоборот. Хотя масштабы других планет прямым путем Птолемей оп­ределить не имел возможности, тем не менее было понятно, что все они гораздо меньше Солнца.

Система Птолемея не только разъясняла видимые движения планет, но также и сделала вероятной возможность вычислять их положения на будущее время с точностью, которая вполне удовлетворяла несовершенным исследованиям невооруженным глазом. Именно поэтому, хотя и неправильная в основе, система сначала не побуждала серьезных противоречий, а позже открытые возражения наперекор ей жестоко подавлялись христианской церковью.

Расхождения этой концепции с наблюдениями, которые появлялись по мере повышения точности наблюдений, исключались путем усложнения системы. К примеру, некоторые неточности в видимых движениях планет, раскрытые последующими наблюдениями, разъяснялись тем, что вокруг центра первого эпицикла обращается не планета, а центр второго эпицикла, по окружности которого движется уже планета. Когда и в подобном построении для какой-либо планеты появлялись неточности, то вводили третий, четвертый и т.д. эпициклы, до тех пор пока положение планеты на окружности последнего из них не давало более или менее приемлемого согласия с наблюдениями и исследованиями.

К началу XVI в. система Птолемея была до такой степени трудна, что не имела возможности больше удовлетворить тем условиям и требованиям, которые предъявлялись к астрономии практической жизнью, а в первую очередь мореплаванием. Необходимы были более простые способы для вычисления расположения планет. И благодаря творению гениального польского ученого Николая Коперника, который в последствии развил и заложил базу астрономии, такие методы были созданы и без них не могла бы появится и развиваться современная астрономия.

Геоцентрическая система мира

Геоцентрическая система мира (от др.-греч. Γῆ, Γαῖα — Земля) — представление об устройстве мироздания, согласно которому центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звёзды. Альтернативой геоцентризму является гелиоцентрическая система мира.
Развитие геоцентризма
С древнейших времён Земля считалась центром мироздания. При этом предполагалось наличие центральной оси Вселенной и асимметрия «верх-низ». Землю от падения удерживала какая-то опора, в качестве которой в ранних цивилизациях мыслилось какое-то гигантское мифическое животное или животные (черепахи, слоны, киты). Первый древнегреческий философ Фалес Милетский в качестве этой опоры видел естественный объект — мировой океан. Анаксимандр Милетский предположил, что Вселенная является центрально-симметричной и в ней отсутствует какое-либо выделенное направление. Поэтому у находящейся в центре Космоса Земле отсутствует основание двигаться в каком-либо направлении, то есть она свободно покоится в центре Вселенной без опоры. Ученик Анаксимандра Анаксимен не последовал за учителем, полагая, что Земля удерживается от падения сжатым воздухом. Такого же мнения придерживался и Анаксагор. Точку зрения Анаксимандра разделяли, однако, пифагорейцы, Парменид и Птолемей. Не ясна позиция Демокрита: согласно разным свидетельствам, он последовал Анаксимандру или Анаксимену.

Одно из самых ранних дошедших до нас изображений геоцентрической системы (Макробий, Комментарий на Сон Сципиона, рукопись IX века)
Анаксимандр считал Землю имеющей форму низкого цилиндра с высотой в три раза меньше диаметра основания. Анаксимен, Анаксагор, Левкипп считали Землю плоской, наподобие крышки стола. Принципиально новый шаг сделал Пифагор, который предположил, что Земля имеет форму шара. В этом ему последовали не только пифагорейцы, но также Парменид, Платон, Аристотель. Так возникла каноническая форма геоцентрической системы, впоследствии активно разрабатываемая древнегреческими астрономами: шарообразная Земля находится в центре сферической Вселенной; видимое суточное движение небесных светил является отражением вращения Космоса вокруг мировой оси.

Средневековое изображение геоцентрической системы (из Космографии Петра Апиана, 1540 г.)
Что касается порядка следования светил, то Анаксимандр считал звёзды расположенными ближе всего к Земле, далее следовали Луна и Солнце. Анаксимен впервые предположил, что звёзды являются самыми далёкими от Земли объектами, закреплёнными на внешней оболочке Космоса. В этом ему следовали все последующие учёные (за исключением Эмпедокла, поддержавшего Анаксимандра). Возникло мнение (впервые, вероятно, у Анаксимена или пифагорейцев), что чем больше период обращения светила по небесной сфере, тем оно выше. Таким образом, порядок расположения светил оказывался таким: Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звёзды. Сюда не включены Меркурий и Венера, потому что у греков были разногласия на их счёт: Аристотель и Платон помещали их сразу за Солнцем, Птолемей — между Луной и Солнцем. Аристотель считал, что выше сферы неподвижных звёзд нет ничего, даже пространства, в то время как стоики считали, что наш мир погружен в бесконечное пустое пространство; атомисты вслед за Демокритом полагали, что за нашим миром (ограниченным сферой неподвижных звёзд) находятся другие миры. Это мнение поддерживали эпикурейцы, его ярко изложил Лукреций в поэме «О природе вещей».

«Фигура небесных тел» — иллюстрация геоцентрической системы мира Птолемея, сделанная португальским картографом Бартоломеу Велью в 1568 году.
Хранится в Национальной библиотеке Франции.
Обоснование геоцентризма
Древнегреческие учёные по-разному, однако, обосновывали центральное положение и неподвижность Земли. Анаксимандр, как уже указывалось, в качестве причины указывал сферическую симметрию Космоса. Его не поддерживал Аристотель, выдвигая контрдовод, приписанный впоследствии Буридану: в таком случае человек, находящийся в центре комнаты, в которой у стен находится еда, должен умереть с голоду (см. Буриданов осёл). Сам Аристотель обосновывал геоцентризм следующим образом: Земля является тяжёлым телом, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; как показывает опыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а поскольку они движутся к центру мира, Земля находится в центре. Кроме того, орбитальное движение Земли (которое предполагал пифагореец Филолай) Аристотель отвергал на том основании, что оно должно приводить к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.

Рисунок геоцентрической системы мира из Исландского манускрипта, датированного примерно 1750 годом
Ряд авторов приводит и другие эмпирические доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии «Естественная история» обосновывает центральное положение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий и тем, что во время равноденствия восход и заход наблюдается на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния находится на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния. С астрономической точки зрения, все эти доводы, конечно, являются недоразумением. Немногим лучше и доводы, приводимые Клеомедом в учебнике «Лекции по астрономии», где он обосновывает центральность Земли от противного. По его мнению, если бы Земля находилась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были бы короче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем при заходе, а продолжительность с рассвета до полудня была бы меньше, чем от полудня до заката. Поскольку всего этого не наблюдается, Земля не может быть смещена к западу от центра мира. Аналогично доказывается, что Земля не может быть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца простирались бы в северном или южном направлении, соответственно. Более того, на рассвете в дни равноденствий тени направлены точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывают на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также указывает на то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. Если бы Земля была выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; как следствие, ночь всегда была бы длиннее дня. Аналогично доказывается, что Земля не может быть расположена ниже центра мира. Таким образом, она может находиться только в центре. Примерно такие же доводы в пользу центральности Земли приводит и Птолемей в Альмагесте, книга I. Разумеется, доводы Клеомеда и Птолемея доказывают только, что Вселенная гораздо больше Земли, и поэтому также являются несостоятельными.

Страницы из SACROBOSCO "Tractatus de Sphaera" с системой Птолемея - 1550 год
Птолемей пытается также обосновать и неподвижность Земли (Альмагест, книга I). Во-первых, если бы Земля смещалась от центра, то наблюдались бы только что описанные эффекты, а раз их нет, Земля всегда находится в центре. Другим доводом является вертикальность траекторий падающих тел. Отсутствие осевого вращения Земли Птолемей обосновывает следующим образом: если бы Земля вращалась, то «...все предметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться совершающими такое же движение в обратном направлении; ни облака, ни другие летающие или парящие объекты никогда не будут видимы движущимися на восток, поскольку движение Земли к востоку будет всегда отбрасывать их, так что эти объекты будут казаться движущимися на запад, в обратном направлении». Несостоятельность этого довода стала ясна только после открытия основ механики.
Объяснение астрономических явлений с позиций геоцентризма
Наибольшей трудностью для древнегреческой астрономии являлось неравномерность движения небесных светил (особенно попятные движения планет), поскольку в пифагорейско-платоновской традиции (которой в значительной степени следовал и Аристотель), они считались божествами, которым надлежит совершать только равномерные движения. Для преодоления этой трудности создавались модели, в которых сложные видимые движения планет объяснялись как результат сложений нескольких равномерных движений по окружностям. Конкретным воплощением этого принципа являлись поддержанная Аристотелем теория гомоцентрических сфер Евдокса-Каллиппа и теория эпициклов Аполлония Пергского, Гиппарха и Птолемея. Впрочем, последний был вынужден частично отказаться от принципа равномерных движений, введя модель экванта.
Отказ от геоцентризма
В ходе научной революции XVII века выяснилось, геоцентризм несовместим с астрономическими фактами и противоречит физической теории; постепенно утвердилась гелиоцентрическая система мира. Основными событиями, приведшими к отказу от геоцентрической системы, были создание гелиоцентрической теории планетных движений Коперником, телескопические открытия Галилея, открытие законов Кеплера и, главное, создание классической механики и открытие закона всемирного тяготения Ньютоном.
Геоцентризм и религия
Уже одна из первых идей, оппозиционных геоцентризму (гелиоцентрическая гипотеза Аристарха Самосского) привела к реакции со стороны представителей религиозной философии: стоик Клеанф призвал привлечь Аристарха к суду за то, что он двигает с места «Очаг мира», имея в виду Землю; неизвестно, впрочем, увенчались ли старания Клеанфа успехом. В Средневековье, поскольку христианская церковь учила, что весь мир создан Богом ради человека (см. Антропоцентризм), геоцентризм также успешно адаптировался к христианству. Этому способствовало также буквальное прочтение Библии. Научная революция XVII веке сопровождалась попытками административного запрета гелиоцентрической системы, что привело, в частности, к судебному процессу над сторонником и пропагандистом гелиоцентризма Галилео Галилеем. В настоящее время геоцентризм как религиозная вера встречается среди некоторых консервативных протестантских групп в США.
Список литературы
Source: http://ru.wikipedia.org/