Преимущества геоцентрической системы. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира: суть, значение и отличия

III. ГЕОЦЕНТРИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Перейдем теперь к тому учению о вселенной, под влиянием которого люди находились втечение почти двух тысяч лет. Мы имеем в виду учение Аристотеля (384–322 до хр. эры), которое включило в себя всю совокупность знаний того времени. Это учение имело замкнутый характер, рвало с традицией наивного чувственного миропонимания и не расходилось с привычными религиозными идеями: антропоморфизмом, телеологией и т. д.

Аристотель был уверен в том, что уже имеется все необходимое и достаточное для решения вопросов о Земле, небе и т. п. В общем его учение о вселенной представляет собой довольно стройное, но весьма поверхностное обобщение непосредственного чувственного опыта. Согласно этому учению, мир целесообразно, разумно устроен и представляет собой совокупность тел, состоящих из вещества и находящихся в состоянии непрерывного движения или изменения. Что же касается человека, то для стагирского философа (так называли Аристотеля по имени города Стагира, где он родился) он был не звеном в цепи прочих существ, а конечной целью всей премудро устроенной природы. В связи с этим он поместил земной шар неподвижно в центре мира, а на весь остальной мир смотрел как на своего рода оболочку этого центрального тела, представляющего собой, вместе с обитающим на нем человеком, исходный пункт всей целесообразности природы.

Фиг. 7. Аристотель (статуя в Риме).

Вселенная представлялась Аристотелю пространственно ограниченной, замкнутой, единственной, не имеющей подобия. Он пытался при помощи различных логических ухищрений доказать, что существует лишь одно небо, которое должно иметь сферическую форму, ибо сфера - самое «совершенное» из тел, изучаемых в геометрии.

Но несмотря на то, что Аристотелю небо представлялось пространственно ограниченным, он считал небо безграничным зо времени, т. е. вечно существующим. В своем сочинении «О небе» великий Стагирит писал: «Небо не создано и не может погибнуть, как думают некоторые философы. Оно вечно, без начала и конца; кроме того оно не знает усталости, ибо вне его нет силы, которая принуждала бы его двигаться в несвойственном ему направлении».

Аристотель считал, что мир, не имеющий ни начала, ни конца во времени, не мыслим без движения. Это, однако, привело Аристотеля не к материалистическому представлению о движении как о способе бытия, атрибуте материи, а к чисто поповскому заключению о «первом дв ига- тел е», который должен быть недвижим. Этот двигатель есть ум, мысль, и под его влиянием вселенная сама «желает двигаться», сама стремится к движению или изменению. Словом, в этом первом недвижном двигателе, направляющем вещи к разумным целям, Аристотель видел сверхъестественное существо - божество.

Хотя Аристотель старался сохранить основы религиозного мировоззрения, но его представление о вечности мира было неприемлемо для верующих, ибо оно превратило бога не в творца и устроителя мира, а лишь в первого двигателя. Недаром на склоне дней своих Аристотель был обвинен в безбожии и вынужден был бежать из Афин на остров Евбею, где вскоре умер.

Мы уже отметили, что если первый шаг в развитии науки о небе связан с возникновением идеи шарообразности небосвода, то следующий шаг вперед связан с представлением о шарообразной форме Земли. Это представление в значительной степени принадлежит философской школе Пифагора, причем оно возникло, как и взгляд о сферической форме небесного свода, на основании наблюдений. Пифагор будто бы выражал мнение о повсеместной обитаемости земного шара, т. е. о существовании антиподов, для которых опрокидывались понятия «верха» и «низа» (автором слова «антипод» считают Платона). В настоящее время невозможно установить, какого рода были соображения, которые привели Пифагора к этому, столь важному для дальнейшего развития науки, представлению о шарообразности Земли. Но не подлежит сомнению, что это представление должно было возникнуть у древних греков, ибо, вследствие развития у них мореплавания, они изо дня в день наблюдали явления, обусловленные шарообразной формой Земли.

Аристотель знал об этих фактах и из них он сделал совершенно правильный вывод, что Земля не только шарообразна, но и не может быть очень велика и что она вся заселена. При этом он дал настолько ясный обзор доказательств шарообразности Земли, что этот философ совершенно справедливо может считаться основателем всего нашего учения о форме Земли.

«Что Земля есть шар, - писал Аристотель, - следует также из чувственного ощущения… Ибо в противном случае во время лунных затмений мы не видели бы на Луне столь отчетливого круглого темного сегмента. Предел тени (т. е. невидимой части) Луны в течение месяца принимает различную форму, то вид прямой линии, то выпуклой, то вогнутой дуги круга, - во время же затмений эта линия всегда выпукла, а так как лунное затмение происходит от земной тени, то и Земля должна иметь вид шара. Это явствует также и из явлений, представляемых звездами над горизонтом и доказывающих кроме того, что земной шар не может быть слишком велик. Так, стоит только немного подвинуться по направлению к югу или северу, чтобы круг горизонта значительно изменился и находившиеся прежде над нашей головой звезды удалились от прежнего своего места. Некоторые (южные) звезды, видимые в Египте или на острове Кипре, не видимы бывают в странах, севернее лежащих, и обратно - северные звезды, при ежедневном своем течении, остаются постоянно над нашим горизонтом северных стран Земли, между тем как в более южных местах те же звезды, подобно другим, восходят и заходят. Следовательно Земля не только шарообразна, но она и невелика, так как в противном случае при столь незначительной перемене места вышеописанное явление не было бы заметно. Поэтому можно думать, что местность вокруг Геркулесовых столбов (Гибралтара) соединяется с Индийской страной и что таким образом существует лишь одно море. Затем математики, вычислившие окружность Земли, считают ее равной приблизительно 400 ООО стадиям, а из этого мы заключаем, что Земля не только имеет сферическую форму, но и что объем ее незначителен в сравнении с небом».

Принимая стадию равной 157V2 или 185 метрам, получаем для окружности земного шара 63 ООО или 74 ООО километров, т. е. числа того же порядка, что и истинная величина- 40 000 километров.

Как нами уже было отмечено, Аристотель приписывал

3 Системы мира 33

шарообразную форму и небесному своду. Тем самым создалось противоречие между представлением о шарообразности Земли и неба, к которому привели астрономические наблюдения, и физическими понятиями «верх» и «низ», возникшими при созерцании окружающих явлений. Это противоречие Аристотель разрешал учением о разделении вселенной на две существенно отличные друг от друга части - элементарную и эфирную. И в связи с этим Аристотель развил чрезвычайно последовательную, строго геоцентрическую точку зрения, проведя резкую грань между подлунным и надлунным миром, между «земным» и «небесным».

Вот основные положения астрономического учения Аристотеля в его собственном изложении: «Солнце и планеты обращаются около Земли, находящейся неподвижно в центре мира. Наш огонь, относительно цвета своего, не имеет никакого сходства со светом солнечным, ослепительной белизны. Солнце не состоит из огня, а есть огромное скопление эфира; теплота Солнца причиняется действием его на эфир во время обращения вокруг Земли. Кометы суть скоропреходящие явления, которые быстро рождаются в атмосфере и столь же быстро исчезают. Млечный путь есть не что иное, как испарения, воспламененные быстрым вращением звезд около Земли… Движения небесных тел, вообще говоря, происходят гораздо правильнее, чем движения, замечаемые на Земле; ибо, так как тела небесные совершеннее всех других тел, то им приличествует самое правильное движение, и вместе с тем самое простое, а такое движение может быть только круговым, потому что в этом случае движение бывает вместе с тем и равномерным. Небесные светила движутся свободно подобно богам, к которым они ближе, чем к жителям Земли; поэтому светила при движении своем не нуждаются в отдыхе и причину своего движения заключают в самих себе. Высшие области неба, более совершенные, содержащие в себе неподвижные звезды, имеют поэтому наиболее совершенное движение - всегда вправо (с востока на запад). Что же касается до части неба, ближайшей к Земле, а поэтому и менее совершенной, то эта часть служит местопребыванием гораздо менее совершенных светил, каковы планеты. Эти последние движутся не только вправо, но и влево, и притом по орбитам, наклоненным к орбитам неподвижных звезд. Все тяжелые тела стремятся к центру Земли, а так как всякое тело стремится к центру вселенной, то поэтому и Земля должна находиться неподвижно в этом центре».

Чтобы яснее представить себе идеи, положенные Аристотелем в основу его геоцентрической системы мира, необходимо учесть, что во времена этого философа прочна 34

утвердилось учение Эмпедокла (492–432 до хр. эры) о четырех «элементах» или «стихия х». Эмпедокл допускал существование четырех «первичных веществ», а именно: земли, воды, воздуха и огня, и считал, что от их смешения произошло «все», вся вселенная, т. е. все тела, встречающиеся на Земле и небе. Аристотель принял это представление, но к упомянутым четырем элементам присоединил пятый, резко от них отличный, элемент. По мнению Аристотеля, кроме четырех элементов или основных веществ, из которых составлены все земные предметы, имеется еще особый пятый элемент (по - латыни - quinta essentia, откуда и выражение «квинтэссенция»), эфир, из которого состоят небесные светила. При этом Аристотель говорил, что Земля, где царят четыре элемента, является мирам тленным, т. е. миром постоянных превращений, вечного круговорота рождения и смерти, произрастания и увядания; наоборот - небо, состоящее лишь из одного эфира, есть нетленный мир, служит местопребыванием всего совершенного. Словом, небесные тела объявлялись принципиально отличными от земных, «элементарных» тел.

Все тяжелое, с этой точки зрения, стремится к центру вселенной, имеющей шарообразную форму, и скопляется вокруг него, образуя шарообразную массу. Поэтому Земля, как наиболее тяжелый из всех элементов, находится в центре вселенной, и для астрономии возможна, стало быть, одна только геоцентрическая точка зрения.

Что же касается более легких элементов, то они находятся в последовательно расположенных друг над другом слоях, именно: земной шар окружает вода, над водой находится воздух, а над воздухом - огонь, который является самым легким из четырех элементов и занимает все пространство от Земли до Луны. Над огненной оболочкой расположены звезды, состоящие из чистого эфира. Звезды являются наиболее совершенными мировыми телами, при чем они очень удалены от Земли и нисколько не подвержены тлетворному влиянию элементарных земных тел Солнце, Луна и планеты тоже состоят из эфира, но чем ближе к Земле, тем эфир менее «чист», менее совершенен, и это сказывается на характере движения небесных светил, на форме их путей.

Материя, с этой точки зрения, расположена сферически, причем все тела падают по направлению к центру Земли, гак что слово «вниз» означает - к центру вселенной, слово «верх» - к окружающей небесной сфере. А эта сфера, как мы уже видели, является пространственно ограниченной: за ее пределами нет ничего…

Подобно делению всей вселенной на две строго отличные друг от друга части, движения также разделяются Аристотелем на две группы: несовершенные и совершенные.

Все движения земных элементов относятся к группе несовершенного движения, причем они характеризуются прямолинейностью. Они совершаются в направлении «естественных мест» четырех элементов, прямолинейно вниз или вверх, в зависимости от того, является ли тело тяжелым или легким; тело движется до тех пор, пока не найдет места, где может оставаться в покое. Все тяжелые «элементарные» тела имеют стремление книзу; от этого стремления их можно удержать лишь временно, применяя какие?то силы. Земля, как самый тяжелый элемент, не только находится в центре вселенной, но и покоится в нем, т. е. совершенно не обладает собственным движением (последнее могло бы поддерживаться лишь временно, чтобы затем прекратиться).

Что же касается эфира, то он обладает совершенным движением, отличным от движения четырех элементов. Эфир, по Аристотелю, не имеет своего «естественного места» и может двигаться по самому совершенному пути- по кругу и с абсолютной правильностью.

Аристотель был учеником Платона (429–347 до хр эры), который пользовался в древнем мире большим авторитетом. Стараясь создать простую геометрическую схему движения небесных тел, Платон поставил перед астрономами задачу - объяснить все движения небесных тел как движения круговые и притом равномерные, т. е. происходящие с постоянной скоростью. Эта мысль послужила началом развития так называемой теории эпициклов и она оказала в общем довольно отрицательное влияние на развитие науки о небе. В ней заключалась такая предвзятость, которая чрезвычайно глубоко проникла в умы греческих философов, астрономов, физиков и т. д.

Никому в голову не приходила мысль о возможности отступления от положения о равномерно - круговом движе- 36

нии небесных светил. Представление это вытекало не из наблюдений (наблюдения Солнца, Луны и планет этому противоречат), а из чисто философских соображений. Оно возникло из идей пифагорейцев (влияние пифагореизма на Платона было весьма значительно) о гармонии в космосе, и отступление от него после Платона казалось нелепостью, совершенно противной разумному, целесообразному, божественному устройству мира. Считали, что движения, происходящие в небесном пространстве, целесообразны и, следовательно, должны быть совершенны и неизменны, а таковыми могут быть лишь движения круговые и равномерные.

Словом, для греческих философов и ученых было аксиомой, что только равномерно - круговое движение, не знающее ни приближения к центру, ни удаления от него, ни ускорения, ни замедления, может «приличествовать» безостановочному бегу светил. Как мы в дальнейшем убедимся, отказаться от этого древнего астрономического догмата было трудно даже тем ученым, которые решительно отвергали представление о Земле, как неподвижном средоточии мира.

Идеи Аристотеля о движении небесных тел находятся в неразрывной связи с этим догматом. Аристотель вслед за Платоном считал, что круг есть совершенная фигура и круговое движение отличается равномерностью. Движения звезд, состоящих из чистого эфира, вечны и неизменны, причем они могут совершаться только кругообразно и равномерно вокруг неподвижного мирового центра - земного шара. Что же касается Солнца, Луны и планет, расположенных в тех областях неба, где эфир (вследствие близости к огню и другим элементам) менее чист, то эти небесные тела движутся по кругам, но неравномерно и не всегда в одном и том же направлении.

Таким образом, Аристотель учил, что все части неба находятся в вечном движении. Одна только Земля «очевидно находится в покое», пребывая в центре небесной сферы. Он говорил, что «веским аргументом неподвижности земного шара служит то, что Земле свойственно состояние покоя и что она естественно находится в равновеси и», т. е. что она не имеет причины покидать своего «естественного места». Что же касается причины движения светил вокруг Земли, то по Аристотелю здесь все дело лишь в том, что это движение весьма «естественно», ибо окружность есть наиболее совершенная линия, а светила сами по себе совершенны, так что они должны описывать окружность.

Вместе с тем Аристотель объявлял, что может существовать только один мир. Ведь если элементы всюду одинаковы, то все они стремятся к одному центру (занять свое «естественное место»), т. е. как существует только один мировой центр, так может существовать только и один мир. Далее, Аристотель подчеркивал, что движение мира только тогда возможно, когда существует точка покоя, на которую это движение некоторым образом опирается и что такой именно точкой является земной шар. Наконец, в подтверждение нетленности одаренных круговым движением небесных тел, он приводил следующее: «В длинном ряде времен, согласно передаваемому из рода в род преданию, малейшей перемены на небе, наблюдаемом до последних пределов, не замечено ни в целом, ни в какой?либо его части». Аристотель заключал, что небо вечно и совершенно и что по этой именно причине «все люди, и греки и варвары, если только они имели какое?нибудь понятие о божестве, помещали сюда обиталища богов, которым поклонялись».

Фиг. 8. Аристотелевская система мира. Вокруг неподвижной Земли, образующей центр мира, расположено восемь соприкасающихся «небес», которые приводятся в движение особой сферой - «первым двигателем».

Таким образом, Аристотель построил геоцентрическое учение о вселенной, которое имело очень законченный вид и выражало общее мнение большинства ученых древности, так как заключало в себе наиболее распространенные представления того времени. В этом учении Аристотель уничтожил противоположность верха и низа и вместе с тем ввел противоположность земного и небесного, несовершенной и совершенной формы, вечности и возникновения, подвижности и неподвижности, тяжести и легкости и т. д. Все эти противоположности вытекали из того, что всю вселенную Аристотель резко разграничил на две части: на элементарную (земную, несовершенную) и эфирную (небесную, совершенную).

В основу своей физики Аристотель также положил противоположность «естественных» и «насильственных» движений. Естественным движением он считал движение, соответствующее природе вещей (например, движение камня вниз), насильственным - движение противоположное (движение камня вверх). При этом он полагал, что насильственные движения не сохраняются и в конце концов исчезают сами собой, уступая место естественным движениям.

Влияние великого Стагирита длилось около двух тысяч лет и в течение значительной части средних веков этот философ считался непререкаемым авторитетом; так, Данте называл его «учителем тех, кто занимается наукой». Его взгляды настолько глубоко проникли в умы ученых, что даже Коперник, решительно отбросивший аристотелевский геоцентризм, не в состоянии был освободиться от идей его физики.

Аристотель - энциклопедический ум, давший весьма широкое, почти всеобъемлющее обобщение греческой науки. Но он был непоследовательным мыслителем, колебался между материалистическим и идеалистическим мировоззрением (несмотря на то, что немало сделал для подрыва основ идеализма). Средневековая поповщина взяла его идеалистические идеи и приспособила их к интересам защиты религии, идеологии феодальных классов. Эти идеи сделались знаменем реакции.

По меткой характеристике Ленина, «поповщина убила в Аристотеле живое и увековечила мертвое». Поэтому когда под влиянием Бруно, Галилея и других крупных мыслителей разразилась буря против Аристотеля, то это было необходимым условием для развития науки, становившейся на путь материалистического понимания природы. Однако эта буря не столько относилась к самому Аристотелю, сколько к его средневековым последователям и комментаторам (схоластам), которые старались прикрыть его авторитетом свои «душеспасительные» фантазии.

Из книги Физика: Парадоксальная механика в вопросах и ответах автора Гулиа Нурбей Владимирович

1. Механические модели мира

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Тайны пространства и времени автора Комаров Виктор

Из книги Возвращение чародея автора Келер Владимир Романович

Из книги Что такое теория относительности автора Ландау Лев Давидович

Из книги Системы мира (от древних до Ньютона) автора Гурев Григорий Абрамович

Законы сохранения и симметрия мира Одним из очень интересных вопросов для физиков последних двух поколений был вопрос: существует ли какая-нибудь связь между другими общими свойствами Вселенной и законами сохранения? Оказывается, существует, и самая непосредственная -

Из книги Распространненость жизни и уникальность разума? автора Мосевицкий Марк Исаакович

«Если ученые всего мира…» Этот маленький очерк был написан и опубликован в июле 1962 года. Я знал Льва Давидовича Ландау с моих студенческих лет, многократно встречался с ним после войны, и, может быть, поэтому мне как литератору выпала на долю невеселая удача - быть

Из книги Биография атома автора Корякин Юрий Иванович

Системы мира (от древних до Ньютона) „Наука потому и называется наукой, что она не признает фетишей, не боится поднять руку на отживающее, старое, и чутко прислушивается к голосу опыта, практики. Если бы дело обстояло иначе, у нас не было бы вообще науки, не было скажем

Из книги автора

1961 год Промышленный эксперимент 1961 год - третий год семилетки. Вся наша необъятная страна в лесах новостроек. Советский народ под руководством партии строит коммунизм. Но коммунистическое общество немыслимо без изобилия энергии. «Коммунизм - это есть советская власть

Из книги автора

2. ЦЕЛОСТНАЯ КАРТИНА МИРА (3 мая 1994)Нам постоянно приходится слышать, что так называемая конвенциональная наука, при всех ее видимых достижениях, находится словно бы в шорах, если не в тупике, - и упорно не замечает некоторых важных явлений, которые не укладываются в ее

Из книги автора

Глава 3 Кентавры атомного мира Теория на перепутье«Победителей не судят!» - гласит старая поговорка. В науку она, однако, доступа не имеет. Еще как пристрастно судят! Пока не обоснован каждый шаг ученого в его сражении с природой, победа не засчитывается.Но изредка бывает

Из книги автора

14. Несовершенство мира Роберт Джордж родился весом шесть фунтов пять унций в десять часов вечера в воскресенье 28 мая 1967 года, в тот самый момент, когда одинокий яхтсмен Фрэнсис Чичестер зашел в гавань Плимута, встречаемый ликующей толпой, из своего кругосветного

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.

РОССИЙКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Филиал Российского государственного социального университета

Министерства образования и науки РФ в г. Тольятти Самарской области

Кафедра: «СОЦИАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По курсу «Концепции современного естествознания»

На тему: «Геоцентрическая система мира»

Выполнила: студентка 3-го курса

группы МС-7/05 Кривякина Т.С.

Проверил: Филипова Г.Р.

Тольятти 2008

Введение

Аристотелевская система мира

Строение геоцентрической системы мира

Птолемеевская система мира

Заключение

Список литературы

Введение

Для усовершенствования теорий движений планет потребовалось основательное знание геометрии, разработанной в Греции (не раньше 4 в. до н. э.). В это время Евдокс Книдский, предшественник Аристотеля, создал теорию гомоцентрических сфер (дошедшую до нас лишь в пересказе Аристотеля), согласно которой планета прикреплена к поверхности полой сферы, равномерно вращающейся внутри другой сферы, тоже вращающейся вокруг оси, не совпадающей с осью вращения первой сферы. В центре этих сфер находится Земля. Для представления сложного движения некоторых планет потребовалось несколько таких концентрических сфер, общее число которых доведено учеником Евдокса Калиппом до 55. Позже, в 3 в. до н. э., греческий геометр Аполлоний Пергский упростил эту теорию, заменив вращающиеся сферы кругами, и этим положил основу теории эпициклов, получившую своё завершение в сочинении древнегреческого астронома Птолемея (2 в. н. э.), известном под названием «Альмагест». Принималось, что все небесные светила движутся по окружностям и притом равномерно. Неравномерные движения планет, изменения направления их движения объясняли, предполагая, что они одновременно участвуют в нескольких круговых равномерных движениях, происходящих в разных плоскостях и с разными скоростями. Земля, о шарообразности которой учила уже Пифагорейская школа в 6 в. до н. э., считалась покоящейся в центре Вселенной, что соответствовало непосредственному впечатлению, создаваемому видом звёздного неба.

Для практического применения теория эпициклов нуждалась в значениях величин, определяющих периоды обращения планет, взаимные наклоны их орбит, длины дуг попятных движений и т. п., которые можно было получить только из наблюдений, измеряя соответствующие промежутки времени и углы.

Геоцентрическая система мира - возникшее в древнегреческой науке и сохранившееся вплоть до позднего средневековья представление о центральном положении Земли во Вселенной. В соответствии с ним все небесные светила (планеты, Солнце и другие) обращаются вокруг Земли по круговым орбитам.

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. Примером небесной гармонии являются Платоновы тела. Существует всего пять правильных выпуклых многогранников разной формы.Впервые исследованные пифагорейцами, эти пять правильных выпуклых многогранника были впоследствии подробно описаны Платоном и стали называться в математике платоновыми телами. Все грани многогранников – одинаковые правильные многоугольники, все многогранные углы равны. С помощью треугольников Платон строит четыре правильных многогранника, ассоциируя их с четырьмя земными элементами (землей, водой, воздухом и огнем). И лишь последний из пяти существующих правильных многогранников – додекаэдр, всеми двенадцатью гранями которого служат правильные пятиугольники, претендует на символическое изображение небесного мира.

рис. Платоновские многогранники

Честь открытия додекаэдра (или, как полагалось, самой Вселенной, этой квинтэссенции четырех стихий, символизируемых, соответственно, тетраэдром, октаэдром, икосаэдром и кубом) принадлежит Гиппасу, впоследствии погибшему при кораблекрушении. В этой фигуре запечатлено множество отношений золотого сечения, поэтому ему отводилась главная роль в небесном мире.

Строение геоцентрической системы мира

Аристотелевская модель Вселенной имела четкое строение. Она напоминала луковицу.

1. 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.

· Телам, 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.

Птолемеевская система мира

Попытка решения трудностей в модели Аристотеля была предпринята выдающимся александрийским ученым Клавдием Птолемеем. Клавдий Птолемей (90–168 г.г. н. э.) – выдающийся греко-египетский астроном, астролог, математик, географ и оптик, вероятно, родом из Птолемиады в Среднем Египте. В своей работе “Великое построение”, известной под своим арабским именем “Альмагест”, Птолемей опирался на открытия своих предшественников, в частности Аристарха Самосского и Гиппарха. Опираясь на глубокую традицию греческой геометрии, Птолемей преобразовал космологию Аристотеля в математическую модель Вселенной. Для каждой планеты он разработал свою теорию, состоящую из разнообразных геометрических приемов. Было предположено, что планеты одновременно участвуют в двух независимых, но “совершенных” движениях. Наблюдаемое “несовершенное” движение есть результат сложения совершенных движений (Евдокс Книдский 406 г. до н. э.). Идея разложения движения планет на две составляющие положила начало успешному решению вышеупомянутых проблем. Для согласования геоцентрической модели с наблюдениями, Птолемей перестроил геометрическую модель Вселенной Аристотеля используя комбинацию

· деферентов (лат. deferentis – несущий),

· эксцентров (смещенный центр)

· и эпициклов (лат. epi kyklos – на круге).

Деферент – главная несущая окружность каждой планеты. По деференту равномерно движется не сама планета, а центр S второй окружности меньшего диаметра – эпицикла. Сама планета равномерно движется по эпициклу. Центры эпициклов нижних планет лежали на прямой, соединяющей Землю и Солнце. Для верхних планет тоже вводилось ограничение: отрезок, соединяющий верхнюю планету с центром ее эпицикла параллелен прямой, соединяющей Землю с Солнцем.

Заключение

Астрономия в средние века. «Альмагест» Птолемея, в котором были подытожены астрономические знания того времени, оставался в течение многих веков фундаментом геоцентрической системы мира. Возникновение христианства с его догматизмом, нашествия варваров привели к упадку естествознания и, в частности, в средние века.

В течение целого тысячелетия в Европе было мало прибавлено, но много позабыто из того, что было известно о строении Вселенной благодаря трудам учёных античного мира. Священное писание явилось каноном, из которого черпались ответы на все вопросы.Лишь арабы и соприкасавшиеся с ними народы сделали попытку если не реформировать Астрономия в средние века. «Альмагест» Птолемея, в котором были подытожены астрономические знания того времени, оставался в течение многих веков фундаментом геоцентрической системы мира. Возникновение христианства с его догматизмом, нашествия варваров привели к упадку естествознания и, в частности, А. в средние века. В течение целого тысячелетия в Европе было мало прибавлено, но много позабыто из того, что было известно о строении Вселенной благодаря трудам учёных античного мира. Священное писание явилось каноном, из которого черпались ответы на все вопросы, в том числе и из области Астрономии.

Лишь арабы и соприкасавшиеся с ними народы сделали попытку если не реформировать Астрономию, то по крайней мере уточнить новыми наблюдениями старые теории. Багдадский халиф аль-Мамун распорядился в 827 перевести сочинение Птолемея с греческого на арабский язык. Арабский учёный аль-Баттаии в конце 9 – начале 10 вв. произвёл многочисленные наблюдения, уточнив значения годичной прецессии, наклона эклиптики к экватору, эксцентриситета и долготы перигея орбиты Солнца. В том же 10 в. арабский астроном Абу-ль-Вефа открыл одно из неравенств (неправильностей) в движении Луны. Большие заслуги в развитии Астрономии принадлежат Абу Рейхану Вируни (Хорезм, конец 10 – 11 вв.), автору разнообразных астрономических исследований. Астрономия процветала у арабских народов и в Ср. Азии вплоть до 15 в. Многие крупнейшие учёные наряду с другими науками занимались уточнением астрономических постоянных геоцентрической теории. Особенно известны астрономические таблицы, составленные в 1252 еврейскими и мавританскими учёными по распоряжению Кастильского правителя Альфонса Х и поэтому называвшиеся альфонсовыми. Наблюдательная Астрономия получила развитие в Азербайджане, где Насирэддин Туей соорудил большую обсерваторию в Мараге. По размерам, количеству и качеству инструментов выдающееся место заняла обсерватория Улугбека в Самарканде, где в 1420–37 был составлен новый большой каталог звёзд. Арабы сохранили от забвения классическую Астрономию греков, обновили планетные таблицы, развили теорию, но, следуя Птолемею, не внесли в А. коренных реформ. В эту эпоху астрономические наблюдения производились также в Китае и Индии.В 12–13 вв. некоторое оживление естествознания стало замечаться также и в Европе. Постепенно, не без влияния арабов, наиболее просвещённые люди знакомились с наукой и философией древних греков, сочинения которых переводили (часто с арабского) на латинский язык. Учение Аристотеля было признано согласным с церковной догмой: геоцентрическая система мира не противоречила священному писанию. В Италии, а затем и в других странах Зап. Европы учреждались университеты, которые, хотя и находились под сильным влиянием церковной схоластики, всё же содействовали развитию естествознания.

Список литературы

1. История: Учебник / Под общ. ред. проф. О.Д. Кузнецовой и проф. И.Н. Шапкина. Москва, 2000.

2. Вощанова Г.П., Годзина Г.С. История: Учеб. пособие. Москва, 1998.

3. Россия и мир: Учебная книга по истории. В 2-х частях. Часть II. / Под общей редакцией проф. А.А. Данилова. Москва, 1994.

4. Лойберг М.Я. История: Учебное пособие. 2001.

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.

Распространение и развитие геоцентрической системы в Средневековье и Эпоху Возрождения

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

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.