Астрономическая картина мира

Реферат. Астрономическая картина  мира.

На протяжении веков человек  стремился разгадать тайну великого мирового «порядка» Вселенной, которую  древнегреческие философы и назвали  Космосом (в переводе с греческого - «порядок», «красота»), в отличие  от Хаоса, предшествовавшего, как они считали, появлению Космоса.

     Первые, дошедшие  до нас естественнонаучные представления  об окружающей нас Вселенной  сформулировали древнегреческие  философы в 7-5 вв. до н. э.  Их  натурфилософские учения, опирались  на накопленные ранее астрономические знания египтян, шумеров, вавилонян, арийцев, но отличались существенной ролью объясняющих гипотез, стремлением проникнуть в скрытый механизм явлений.

     Наблюдение  круглых дисков Солнца, Луны, закругленной  линии горизонта, а так же границы тени Земли, наползающей на луну при ее затмениях, правильная повторяемость дня и ночи, времен года, восходов и заходов светил  -  все это наводило на мысль, что в основе строения вселенной лежит принцип круговых форм и движений,  «цикличности» и равномерности изменений. Но вплоть до 2 в. до н. э. не существовало отдельного учения о небе, которое объеденило бы  все знания в этой области в единую систему. Представления о небесных явлениях, как и явлениях «в верхнем воздухе» - буквально о «метеорных явлениях», долгое время входили в общие умозрительные учения о природе в целом. Эти учения несколько позднее стали называть физикой (от греческого слова «фюзис» - природа - в смысле периоды, существа вещей и явлений). Главным содержанием этой древней полу философской «физики», или в нашем понимании  - скорее натурфилософии, включавшей в качестве едва ли не главных элементов космологию и космогонию, были поиски того неизменного начала, которое, как думали, лежит в основе мира изменчивых явлений.

     Все накопленные веками знания о природе вплоть до технического и житейского опыта были объединены, систематизированы, логически предельно развиты в первой универсальной  картине мира, которую создал в 4 веке до н. э. величайший древнегреческий философ (и, по существу, первый физик) Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.) большую часть жизни проведший в Афинах, где он основал свою знаменитую научную школу. Это было учение о  структуре, свойствах и движении всего, что входит в понятие природы. Вместе с тем, Аристотель впервые отделил мир земных (вернее, «подлунных») явлений от мира небесного,    от   собственно    Космоса   с   его   якобы   особенными

 законами и природой  объектов. В специальном тракте  «о небе»  Аристотель нарисовал  свою натурфилософскую картину  мира.

     Под Вселенной  Аристотель подразумевал всю  существующую материю (состоявшую, по  его теории, из четырех обычных  элементов - земли, воды, воздуха,  огня и пятого - небесного - вечно  движущегося эфира, который от  обычной материи отличался еще  и тем, что не имел не легкости, ни тяжести). Аристотель критиковал Анаксагора за отождествления эфира  с обычным материальным элементом - огнем. Таким образом, Вселенная, по Аристотелю, существовала в единственном числе.

     В картине  мира Аристотеля впервые была  высказана идея взаимосвязанности свойств материи, пространства и времени. Вселенная представлялась конечной и ограничивалась сферой, за пределами которой не мыслилось ничего материального, а потому не могло быть и самого пространства, поскольку оно определялось, как нечто, что было (или могло быть заполнено материей). За пределами материальной вселенной не существовало и времени, которое Аристотель с гениальной простотой и четкостью определил как меру движения и связал с материей, пояснив, что «нет движения без тела физического». За пределами материальной Вселенной Аристотель помещал нематериальный, духовный мир божества, существование которого постулировалось.                

     Великий  древнегреческий астроном Гиппарх  (ок.190-125 г. до н. э.) первым  попытался раскрыть механизм наблюдаемых движений светил.  С этой целью он впервые использовал в астрономии предложенный за сто лет до него знаменитым математиком   Аполлонием Пергским геометрический метод описания неравномерных периодических движений как результата сложения более простых - равномерных круговых. Между тем именно к раскрытию простой сущности наблюдаемых сложных астрономических явлений призывал еще  Платон. Неравномерное периодическое движение можно описать с помощью кругового двумя способами: либо вводя понятие эксцентрика – окружности, по которой смещен, относительно наблюдателя, либо разлагая наблюдаемое движение на два равномерных круговых, с  наблюдателем в центре кругового движения. В этой модели  по окружности вокруг наблюдателя движется не само тело, а центр вторичной окружности (эпицикла), по которой и движется тело. Первая окружность называется деферентом (несущей). В дальнейшем   в   древнегреческой   астрономии   использовались обе

модели. Гиппарх же использовал  первую для описания движения Солнца и Луны. Для Солнца и Луны он определил положение центров их эксцентриков, и впервые в истории астрономии разработал метод и составил таблицы для предвычисления моментов затмений  (с точностью до 1-2 часов).

     Появившаяся  в 134 г. до н. э. новая звезда в созвездии Скорпиона навела Гиппарха на мысль, что изменения происходят и в мире звезд. Чтобы в будущем легче было замечать подобные изменения, Гиппарх составил каталог положений на небесной сфере 850 звезд, разбив все звезды на шесть классов и назвав самые яркие звездами первой величины.

     Начатое  математическое описание астрономических  явлений спустя почти три века  достигло своей вершины в системе  мира знаменитого александрийского  астронома, географа и оптика  Клавдия Птолемея (? - 168 г.). Птолемей дополнил собственными наблюдениями до 1022 звезд каталог Гиппарха. Он изобрел новый астрономический инструмент – стенной круг, сыгравший впоследствии существенную роль в средневековой астрономии Востока и в европейской астрономии XVI в., особенно в наблюдениях Тихо Браге.

     Его фундаментальный  труд – «Большое математическое  построение астрономии в XVI книгах»,  по-гречески  «Мег  але Синтаксис», еще в древности получил широкую  известность под названием «Мгистэ» («Величайшее»). Европейцы узнали о нем от арабских астрономов – под искожонным названием «Ал Маджисти», или в латинизированой трактации, «Альмагест». В нем была представлена вся совокупность астрономических знаний древнего мира. В этом труде Птолемей математический аппарат сферической астрономии – тригонометрию.  В течение столетий использовали вычисленные им таблицы синусов.

     Опираясь  на достижения Гиппарха, Птолемей  пошел дальше в изучении главных  тогда для астрономов подвижных  светил. Он существенно дополнил  и уточнил теорию Луны, вновь переоткрыв эвекцию. Вычисленные Птолемеем на этом основании более  точные таблицы  положения Луны позволили  ему усовершенствовать теорию затмений. Для определения географической долготы места наблюдения точное предсказание момента наступления затмений имело большое значение. Но подлинным научным подвигом ученого стало создание им первой математической теории сложного видимого движения планет, чему посвящено пять из тринадцати книг «Альмагеста».

     Средние  века, сначала  IV и до XV вв. включительно, были периодом значительного упадка в развитии естественнонаучных знаний на европейском континенте. Причинами тому были гибель к началу этого периода вместе с разрушением государства Византии первого в Европе греко-римского центра культуры и науки.   

     Завоеватели – северные «варвары» с одной стороны, и арабские племена с Аравийского полуострова с другой, стояли на чрезвычайно низком уровне развития. Лишь спустя века более высокая античная культура стала вновь пробиваться уже в среде завоевателей, сначала в арабском мире, где раньше были переведены сохранившиеся древнегреческие научные трактаты. 

     Религия  христианства (утвердившаяся к IV в.), как  и возникшая в VII в. религия ислама на Востоке,  с укреплением их как государственных  религий, все более подавляли стремление к самостоятельному познанию и осмыслению мира, требуя согласования выводов о природе с первоначальными учениями основателей религии, Библии  и Корана, соответственно.

     Разумеется, в этих условиях человек не  мог перестать размышлять об окружающем мире. Но при полном подавлении светского образования, особенно в феодальной Европе, центры  «учености» переместились в монастыри. В результате, как невежественное население, так и образованные (то есть грамотные, читающие) монахи и богословы стали воспринимать окружающий мир как бы сквозь фильтр все предопределяющей религиозной интерпретации явлений. Конрасты при таком истолковании природы были огромны. Под влиянием наиболее ревностных пропагандистов веры  в массах укреплялось убеждение в ненужности, невозможности и даже греховности попыток узнать о мире больше, чем сказано в Библии.       

     Новый смелый  шаг в осмыслении окружающей  Вселенной сделал в XV веке Николай  Кузанский (действительное имя  Николай Кребс, 1401 - 1464), выдающийся немецкий философ, теолог и ученый. Он видел мир через ту же призму богословия, считая, что вся прекрасная упорядоченность Вселенной – дело рук Творца и демонстрация его могущества. Вместе с тем, Николай Кузанский первым полностью порвал с аристотелево - птолемеевым представлением о Вселенной и возродил идею, некогда отвергнутую Аристотелем, - об отсутствии у Вселенной центра и края. В посмертно изданном сочинении, с названием более чем критическим – «Об ученом незнании», - он изложил свои весьма нетрадиционные       космологические          взгляды.          Вселенная

 провозглашалась неограниченной, поскольку в противном случае  необходимо было бы допустить  нечто, существующее за ее пределами,  что в свою очередь противоречило  бы определению Вселенной, как  включающей все сущее. (Любопытно, что Вселенная названа у него именно «безграничной», что приближает его рассуждения к современным представлениям.) На основании этой концепции Вселенной Николай Кузанский сделал заключение, что не только Земля, но и  Солнце и вообще любое космическое тело не могут быть центром Вселенной,  центр которой, по его образному выражению, «везде», а граница «нигде». В этом  утверждении он пошел не только против геоцентризма, но и против ранних гелиоцентристов, считавших Солнце центром всего мира, и мыслил более глубоко, нежели Коперник. Эти идеи Николая Кузанского первым воспринял и развил далее в XVI веке Джордано Бруно.

     К концу  первого десятилетия того же  века в Европе появился мыслитель,  которому суждено было начать  первую великую революцию в астрономии, в корне изменившем, однако, и всю физическую картину мира, то есть развившуюся в революцию универсальную. Этим мыслителем был гениальный польский ученый Николай Коперник (1473-1543). Еще в 90-е годы XV века, после первого глубокого восхищения математическим гением Птолемея, Коперник убедился в существовании глубоких противоречий между его теории мира и наблюдениями. Восхищение сменилось сомнениями.… В поисках других идей он изучил в подлинниках сохранившиеся сочинения или изложения учений древнегреческих математиков или натурфилософов, иначе, первых физиков. Среди них были и автор геоцентрической системы, и истинный гелиоцентрист Аристарх Самосский, и пифагорейцы, также утверждавшие подвижность  Земли и учившие всеобщей числовой гармонии мира.                  

     В отличие  от своих современников и предшественников, пытавшихся лишь совершенствовать  детали птолемеевой системы либо  же обращаться к древней схеме  гомоцентрических сфер, но не  имевших смелости отказаться  от самого геоцентрического принципа, Коперник сумел преодолеть это преклонение перед авторитетами и робость перед догмой и вместе с тем глубоко понять плодотворность и истинность идеи древнегреческой натурфилософии  –  искать  простоту и гармонию в природе как ключ к объяснению явлений, искать единую сущность многих кажущихся различными явлений. В итоге уже к 1530 году в основном  было  завершено,   но   только   в   1543   году   полностью

увидело свет одно из величайших творений в истории человеческой мысли – «Николая Коперника Торунского. О вращении небесных сфер. Шесть книг».

Вновь, кавк и в «Альмагесте», содержанием этих  шести книг-глав стала вся, теперь уже современная  Копернику астрономия. Коперник изложил  математическую теорию сложных видимых  движений Солнца, Луны, пяти планет и сферы звезд с соответствующими математическими таблицами и приложением каталога звезд. Но в основу объяснений был положен принцип, обратный геоцентризму. В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты, - среди них впервые зачисленная в ранг «подвижных звезд» Земля со своим спутником – Луной. На огромном рассоянии от планетной системы находилась сфера звезд. Его вывод о чудовищной удаленности этой сферы теперь диктовался и самим гелиоцентрическим принципом: только так мог Коперник согласлвать его с видимым отсутствием у звезд смещений за счет движения самого наблюдателя вместе с Землей, отсутствием у них параллаксов.

Спустя немногие десятилетия после  кончины Коперника была раскрыта революционная сущность его нового учения. Это сделал бывший монах одного из неополитанских монастырей – Джордано Бруно (1548-1600). Его незаурядный ум  и бескомпромиссное  стремление к истине не только привели его на путь защиты и страстной пропаганды учения Коперника, но и помогли ему разбить рамки древних традиций, стеснявшие это учение, и пойти дальше в осознании истинных черт Вселенной.

     В 60-е годы по  сокращенному изложению Ретика  Бруно познакомился с гелиоцентрической  теорией Коперника. Она показалась  ему вначале нелепой, но заставила критически присмотреться к официальному учению Птолемея и более внимательно – к материалистическим учениям древнегреческих атомистов о бесконечности Вселенной. Особенно большую роль в формировании взглядов Бруно сыграло его знакомство с натурфилософским учением Николая Кузанского, в котором отрицалась возможность для любого тела быть центром Вселенной, поскольку она бесконечна. Пораженный этой идеей, Бруно понял, какие грандиозные перспективы открывал гелиоцентризм, если понимать его не как учение о всей Вселенной, а как теорию типичной для Вселенной системы – планетной. Это свое открытие он выразил вдохновенными словами своей поэмы о природе: