Место Земли в системе мироздания с древнейших времен волновало мыслителей. Отсутствие технических средств точного объектов и незначительный опыт астрофизики, доставшийся от прежних поколений, не позволяли ученым Древней Греции и Средневековья сформировать полное и правильное мнение об устройстве Вселенной. Тем не менее, авторы первых теорий космологии заложили фундамент, на котором впоследствии сформировались основы современного знания. И особое значение в этом смысле имеют геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира, стимулировавшие целые поколения ученых и мыслителей разных времен на проведение новых исследований.

Понятие геоцентризма

Это система мироздания, в которой центральное место отводится Земле. При этом Солнце вращается вокруг ее оси. В соответствии с геоцентрической системой координат, начальная точка отсчета размещается также на Земле. Важно отметить, что Вселенная, согласно этой теории, ограничена. Ответ на вопрос о том, кто создал геоцентрическую систему мира, сегодня известен, хотя множественные вариации теории позволяют говорить о нескольких авторах. И все-таки родоначальником данной концепции был Клавдий Птолемей, который дал начало идее о центральном расположении Земли во Вселенной. Если говорить о разных интерпретациях этой теории, то Фалес Милетский, к примеру, считал обязательным наличие опоры у земного шара.

Также встречаются версии о том, что Земля занимает постоянное положение и даже не вращается. С другой стороны, геоцентрическая Птолемея в классическом виде предполагает вращение небесных тел. В частности, его исследования начинались с анализа отношения Луны, которая двигалась вокруг планеты. В дальнейшем автор теории пришел и к выводу о вращении самой планеты. Параллельно этому выдвигались разные предположения относительно того, каким образом Земля сохраняет свою постоянную позицию.

в системе геоцентризма

Объяснение неравномерности движения небесных тел представляло для древнегреческих астрономов наибольшие сложности. Новые представления о движении планет по разным эксцентрикам проливали свет на отношения между светилами, но в то же время ставили трудные задачи иного порядка. При этом геоцентрическая система мира Птолемея имела расхождения с пифагорейско-платоновскими учениями, в соответствии с которыми небесные тела имели божественное происхождение - следовательно, они должны были совершать только равномерные движения. Приверженцы этой теории разрабатывали специальные модели, где сложные движения объектов интерпретировались как совокупный результат сложения нескольких равномерных вращений по окружности. Правда, с появлением теории о бисекции эксцентриситета подобные концепции утратили актуальность.

Обоснование геоцентрической системы мироздания

Среди основных задач, которые стояли перед приверженцами геоцентризма, следует выделить обоснование центрального места Земли и ее неподвижности. Если в отношении второго условия мироздания даже автор геоцентрической системы мира Клавдий Птолемей высказывался критически, то идея о положении планеты оставалась основой теории. Одним из сторонников данной концепции был Аристотель, который обосновывал центральное место земного шара его тяжестью. Согласно мировоззрению того времени, естественным местом для тяжелых тел может являться только Данное понимание подкреплялось тем, что большой вес заставляет объекты падать отвесно. Поскольку все направлены к центру мира, тяжелая Земля с большей долей вероятности должна находиться именно в этой точке.

Были и другие теории, объясняющие центральное положение Земли. Например, Птолемей поддерживал идею о невозможности планеты занимать другое место во Вселенной. Объяснялось это довольно просто - путем исключения северного или южного расположения Земли относительно центра. Мыслители оценивали, каким образом могли бы падать тени от Солнца при такой конфигурации, и приходили к единственно возможному, по их мнению, варианту размещения планеты - в центре. Надо сказать, что геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира в дальнейшем разойдутся именно в понимании этого условия конфигурации Вселенной.

Геоцентризм в эпоху Возрождения

Начиная с раннего периода Средневековья, астрономы стали активно осваивать и развивать другие версии данной конфигурации. Например, в эпоху Возрождения европейские ученые немало внимания посвящали теории гомоцентрических сфер. Вместе с этим возникали и предпосылки для модели, в которой сочетались геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира, по крайней мере, в некоторых аспектах. Сторонники такой комбинации полагали, что Земля все-таки является центром мира, причем неподвижным, а Луна и Солнце обращаются вокруг ее оси. При этом остальные планеты, как считалось, должны были вращаться вокруг Солнца. Такая гипотеза и составила основную конкуренцию полноценной гелиоцентрической теории. Важно отметить и другие направления, в которых развивали геоцентризм ученые эпохи Возрождения. Например, под влиянием натурфилософии многие астрономы обращались к изучению надлунных и подлунных миров. Кстати, еще Аристотель считал, что небеса в той же степени изменчивы, как и Земля. Также высказывались и мнения, отрицающие существование небесных сфер.

Отказ от геоцентризма

Интенсивное развитие науки в XVII в. позволило систематизировать накопленные знания и усовершенствовать представление о Вселенной. В этом контексте уже не могли соседствовать геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира, так как вторая концепция все больше утверждалась выдающимися мыслителями, среди которых были Коперник и Галилей. В числе главных научных событий, которые способствовали отказу от геоцентризма, особенно выделяется создание теории планетных движений. Немалый вклад в продвижение астрономии внесли и телескопические открытия Галилея, а также открытия законов Кеплера.

Стоит отметить, что геоцентризм долгое время поддерживала и церковь. Религиозные сторонники этой теории полагали, что Земля создана божественной силой специально для человека, поэтому ее центральное место во вселенной логично и закономерно. Несмотря на такую поддержку, геоцентрическая система мира Коперника трансформировалась в новую теорию, отвергавшую центральное место Земли. Более совершенные телескопические исследования полностью отвергали классический геоцентризм и прокладывали дорогу гелиоцентризму.

Суть гелиоцентрической системы мира

Хотя пик развития данной концепции пришелся на эпоху Возрождения, ее истоки берут начало в Древней Греции. Дело в том, что во времена Птолемея наиболее привлекательной была концепция геоцентризма, оставлявшая в тени гелиоцентризм. Постепенно ситуация изменилась, что позволило и сторонникам альтернативной точки зрения утвердить свое мировоззрение. Возникла данная система в пифагорейской школе. Как считал автор гелиоцентрической системы мира, Филолай из Кротона, Земля ничем не отличается от других планет и движется вокруг мистического объекта, но не Солнца. В дальнейшем это представление совершенствовалось другими мыслителями, и к периоду эпохи Возрождения приверженцы теории пришли к мнению о том, что Солнце является центральным телом, и Земля вращается вокруг него. Позже Коперником была разработана система, в которой планеты совершали круговые равномерные движения.

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем мира

На протяжении долгого времени сторонники двух концепций не могли прийти к согласию по нескольким основополагающим аспектам. Дело в том, что обе теории имели множество вариаций, менялись и совершенствовались, но базовые принципы оставались непоколебимы. Главные различия между геоцентрической и гелиоцентрической системами мира сводились к месту Земли во Вселенной и ее отношению к Солнцу. Сторонники первой концепции считали, что планета занимает центральное положение. И, напротив, геоцентризм предполагает, что Земля вращается вокруг Солнца, при этом и обращаясь вокруг своей оси.

Развитие гелиоцентризма Кеплером

Теория с момента ее первой формулировки значительно изменилась к концу XVI в. Можно сказать, что создатель гелиоцентрической системы мира в приближенном к современному пониманию виде - это внесший существенный вклад в дело развития астрономии. Еще в период учебы он осознал важность объяснения сложных движений планет. В дальнейшем он займется разработкой возможностей для вычисления масштабов планетной системы с помощью наблюдательных данных.

Из научных знаний, сформулированных Кеплером, можно отметить движение планет по эллипсу, введение понятия орбиты, а также обоснование новых законов, определяющих положение Земли относительно Солнца. Конечно, пифагорейский создатель гелиоцентрической системы мира, скорее всего, не предполагал, насколько может быть развита его концепция. Но именно мыслители античности позволили укрепить идею о наиболее точном мироустройстве.

Влияние гелиоцентризма на развитие физики

Распространение теории способствовало развитию физики и механики. Дело в том, что для ученых, которые вели исследования в этих сферах, стоял важный вопрос - почему движение земного шара не ощущается людьми? Ответом стала относительность движения. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира по-разному представляют действие гравитации. В первом случае основой этой силы выступают вложенные сферы, а на базе гелиоцентризма в дальнейшем был сформулирован закон относительности, а также принцип инерции. На основе этих знаний ученые разработали общий метод, посредством которого разрешались практически все проблемы механики.

Значение гелиоцентрической системы мира

В процессе решения задач, которые в разное время ставила гелиоцентрическая концепция мироздания, ученые смогли сформулировать принципы, по которым устроена планетная система. Основу этих исследований составляли планетные движения, что, в свою очередь, оказало влияние на развитие физики. Можно сказать, что приверженцы этой теории положили начало механики в ее классическом виде. Но гораздо интереснее ответ на вопрос о том, в чем состоит значение гелиоцентрической системы мира с точки зрения астрономии. Прежде всего, система стимулировала исследования в области звездной космологии, что позволило открывать и новые просторы Вселенной. Кроме этого, благодаря спорам вокруг гелиоцентризма произошло разграничение научного знания и религии.

Заключение

Несмотря на значительное продвижение технологических средств исследования космоса, даже сегодня не утихают споры о месте Земли во Вселенной, в которых затрагивается геоцентрическая и гелиоцентрическая система мира. Солнце, как и прежде, выступает одним из краеугольных камней в дискуссиях такого рода. Например, многие ученые-креационисты признают, что абсолютно точного ответа на вопросы о нюансах вращения земного шара на данном этапе прогресса никто дать не сможет. Что касается центрального положения во Вселенной, то и здесь не все однозначно. Дело в том, что в условиях бесконечности пространства любая точка может рассматриваться в качестве центра, поэтому о полной победе гелиоцентризма над геоцентризмом пока говорить не приходится.

Г иппарх , александрийский ученый, живший во 2 веке до н. э., и другие астрономы его времени уделяли много внимания наблюдениям за движением планет. Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу как бы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля " догоняет" другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.

Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою "систему мира ". Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет. Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной . Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической. Вокруг земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли,- деферентом.

Трудно представить, чтобы в природе совершались такие запутанные движения, да еще вокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалось Птолемею для того чтобы, основываясь на ложном представлении о неподвижности Земли, расположенной в центре Вселенной, объяснить видимую сложность движения планет. Птолемей был блестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля, который считал, что Земля неподвижна и только она может быть центром Вселенной. Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время - это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Эту ложную систему признавали почти полторы тысячи лет. Также эту систему признавало Христианская религия. В основу своего миропонимания христианство положило библейскую легенду о сотворении мира Богом за шесть дней. По этой легенде Земля является "сосредоточием" Вселенной, а небесные светила созданы для того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление от этих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля - Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечала христианскому вероучению. 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.

Уже в древности люди хотели получить ответы на такие важные вопросы, как «что такое наша Земля?», «каковы ее размеры?», «каково ее место во Вселенной?» и т. д. Но поиски ответов оказались долгими и трудными.

«Первые ответы на вопрос «как устроен окружающий мир?» древние люди составляли на основе своих непосредственных впечатлений, — пишет в своей книге А.И.Климишин, — так, не ощущая никаких движений Земли, люди, естественно, предположили, что она неподвижна. Наблюдая, как Солнце, Луна, весь небосвод вращаются вокруг Земли, они восприняли это как непреложный факт. У них не было оснований сомневаться в том, что Земля плоская. И, наконец, таким логичным казалось предположение, что она расположена в центре мира...

В Древнем Вавилоне сформировалось представление, будто Земля имеет вид выпуклого круглого острова, плавающего в мировом океане. На земную поверхность будто бы опирается небо — твердый каменный свод, к которому прикреплены звезды и планеты и по которому совершает свою ежедневную прогулку Солнце. Примечательно, что у древних шумеров слово «на» обозначало и «небо» и «камень». Позже основные элементы этой вавилонской модели мира встречаются и у древних евреев; ее, в частности, придерживались и авторы Библии. Например, в книге Иова говорится, будто бы «Бог... распростер небеса твердые, как литое зеркало» (Иов, 37, 18).» Вероятно, в Древней Греции впервые попытались научно объяснить эти явления, разгадать истинную причину их появления. Так выдающийся мыслитель Гераклит Эфесский (около 544—470 гг. до нашей эры) высказал предположение о непрерывном развитии мира. Согласно Демокриту (около 460—370 гг. до нашей эры), Вселенная состоит из бесконечного множества миров, образующихся вследствие столкновения атомов, причем одни миры рождаются, другие находятся в состоянии расцвета, третьи разрушаются. Демокрит предполагал, что Млечный Путь является скоплением большого числа звезд.

У Пифагора встречается мысль о том, что Земля имеет форму шара и что она висит в пространстве без какой бы то ни было поддержки. Аристотель (384—322 гг. до нашей эры) в своем труде «О небе» уже приводит величину земной окружности, из чего следует, что радиус Земли в современной мере равен примерно 10 000 километрам земли, воды, воздуха и огня, тогда как небесные тела состоят из иной, неуничтожимой формы материи — эфира. Ученый утверждал, что упомянутые четыре «стихии» располагаются друг над другом в виде концентрических сфер. Каждый элемент, сместившись со своего «естественного» места, стремится снова занять его. Поэтому, мол, в природе и наблюдаются движения тяжелых элементов вниз (к «центру Вселенной»), а легких — вверх, где они переходят в состояние покоя. Аристотель и его последователи выступали против уже существовавших в то время представлений о возможном вращении Земли вокруг своей оси и ее движении в пространстве. Они выдвинули казавшиеся в то время неопровержимыми доказательства: если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то возникал бы встречный ветер, который сдувал бы все с ее поверхности в сторону запада, а движение Земли неминуемо было бы обнаружено по изменению на протяжении года углового расстояния между произвольно взятой на небе парой звезд.

Сейчас известно: земная атмосфера в равной мере принимает участие в суточном вращении Земли, расстояния же до звезд оказались настолько велики, что у Аристотеля не было никаких шансов определить подобное изменение.

Сохранилась до наших дней работа Аристарха Самосского (около 320—230 гг. до нашей эры). Ему удалось измерить угловое расстояние Луны от Солнца в первой четверти. Он также сделал попытку определить размеры и расстояния до Луны и Солнца. По Аристарху, расстояние от Земли до Луны — 19 радиусов Земли, а до Солнца еще в 19 раз больше. По-видимому, имея в виду большие по сравнению с Землей размеры Солнца, Аристарх и высказал предположение, «что неподвижные звезды и Солнце не меняют своего места в пространстве, что Земля движется по окружности вокруг Солнца», как об этом сообщал позже и Архимед.

Во II веке до нашей эры величайший античный астроном Гиппарх определил размеры Луны с исключительной точностью. По Гиппарху, радиус Луны равен 0,27 земных радиусов, что мало отличается от принятого ныне. Расстояние до Луны этот выдающийся астроном определил в 59 радиусов Земли (истинное среднее значение — 60,3). Однако расстояние до Солнца со времени Птолемея и вплоть до XVII века принималось равным 1120, т. е. примерно в 20 раз меньше истинного.

Первые попытки построить модель мира, в которой объяснялись бы прямые и попятные движения планет, были сделаны Евдоксом Книдским (около 408—353 гг. до нашей эры) и Аристотелем. Но шедевром античной астрономии стал труд выдающегося александрийского ученого Клавдия Птолемея (II век нашей эры) «Альмагест», в котором была построена новая теория планетных движений.

В то время все остальные науки о природе были еще только в зачаточном состоянии. Астрономы же, благодаря Птолемею, уже имели метод, позволявший с достаточной для того времени точностью рассчитать положение планет на небе на любое число лет вперед!

В геоцентрической модели мира Птолемея одна планета движется с угловой скоростью по малой окружности — эпициклу, центр которого, т.е другая «средняя планета», обращается с угловой скоростью по деференту вокруг Земли Из-за сложения обоих движений планета в пространстве описывает петлеобразную кривую — гипоциклоиду, что в проекции на небесную сферу при вполне определенных значениях угловых скоростей, а также величинах отношений радиуса эпицикла к радиусу деферента для каждой из планет полностью объясняло ее движение на небе. Эти значения Птолемей определил с большой точностью.

В связи с особенностями движения планеты Меркурий и Венера были названы нижними. Марс, Юпитер и Сатурн — верхними планетами. В системе мира Птолемея центры эпициклов нижних планет всегда расположены на прямой, соединяющей Землю с Солнцем, а каждая из верхних планет находится на эпицикле строго в том же направлении, в котором относительно Земли находится Солнце, иначе говоря, радиусы-векторы эпициклов Марса, Юпитера и Сатурна всегда параллельны между собой. Видно также, что верхняя планета, занимая на небе положение, противоположное Солнцу (противостояние планеты), находится в ближайшем к Земле положении — в перигее (от греческого «пери» — вблизи) В момент же соединения планеты с Солнцем, когда направления на оба светила совпадают, планета находится в апогее — в наиболее удаленной от Земли точке (от греческого «апо» — вдали).

Как замечает А.И. Климишин, «возникает вопрос: если система Птолемея ошибочна, поскольку она основывалась на ложном представлении о неподвижной Земле как центре мироздания, то почему расчеты, проведенные на ее основе, дают правильные результаты? Ведь именно поэтому она использовалась астрономами почти 1400 лет. Ответ на поставленный вопрос очевиден: это система кинематическая. Птолемей не объяснял (да и не мог объяснить), почему движение планеты именно такое, каким он его описывал. Но каждое движение относительно. И, как это ни парадоксально звучит, Птолемей описал и смоделировал движение каждой из планет совершенно правильно — так, как его действительно видит наблюдатель с Земли. Эпицикл верхней планеты и есть отображение движения Земли вокруг Солнца (в случае нижней планеты это ее деферент)».

Но «...с помощью данных Птолемея было трудно согласовать между собой сведения о положениях той или другой планеты, разделенных промежутком времени в несколько сотен лет. Поэтому его система все больше усложнялась, в нее вводили множество дополнительных эпициклов, что сделало ее исключительно громоздкой. Явно противоречила наблюдениям построенная Птолемеем теория движения Луны. В итоге перегруженная эпициклами модель Птолемея рухнула. Произошла революция во взглядах на мир и место Земли во Вселенной...»

Научная картина мира – это целостное представление о мире на данном этапе развития научного знания и развития социальных отношений. В ней синтезированы знания конкретных наук с философскими обобщениями.

А.Эйнштейн: “человек стремится каким-то адекватным образом создать в себе простую и ясную картину мира; и это не только для того, чтобы преодолеть мир, в котором он живет, но и для того, чтобы в известной мере попытаться заменить этот мир созданной им картиной. Этим занимаются художник, поэт, теоретизирующий философ и естествоиспытатель, каждый по-своему”.

В структуре научной картины мира выделяют 2 главных компонента: концептуально-понятийный и чувственно-образный .

Концептуальный представлен философскими понятиями , такими как материя, движение, пространство, время и др., принципами – принципом всеобщей взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов, принципом развития, принципом материального единства мира и др. и законами – законами диалектики. Так же и общенаучными понятиями , такими как поле, вещество, энергия, вселенная и др., общенаучными законами – законом сохранения и превращения энергии, законом эволюционного развития и др., общенаучными принципами - принципом детерминизма, верификации и др.

Чувственно-образный компонент – это совокупность наглядных представлений о мире. Например, представление об атоме как о “каше с изюмом” Томсона, планетарная модель атома Резерфорда, образ Метагалактики как раздувающейся сферы, представление о спине электрона как о вращающемся волчке и др.

Научная картина мира выполняет и ряд функций:

1. эвристическую , то есть задает программу научного поиска;
2. систематизирующую , то есть объединяет знания, получаемые различными науками в рамках единой научной программы;
3. мировоззренческую , то есть вырабатывает определенный взгляд на мир, определенное отношение к миру.

Научная картина мира – образование не застывшее, а постоянно изменяющееся. В процессе развития научных и технических знаний в ней происходят качественные преобразования, которые приводят к замене старой картины мира на новую.

Этот процесс рассматривает в свое работе известный американский ученый, историк науки Томас Кун . По мнению Т. Куна, в развитии любой науки есть два периода: “предпарадигматический” и “постпарадигматический”. Во время первого еще нельзя говорить о “нормальной” науке, опирающейся на ряд общепринятых научных положений. Напротив, второй проходит под знаком единой для всего сообщества ученых модели научного знания (парадигмы). Это период “нормального” этапа развития науки.

Научная парадигма – это совокупность методов, способов, принципов научного познания, а также теорий и гипотез, утвержденных научным сообществом в определенный исторический период времени. Научная парадигма – это и образец, эталон, шаблон, применяемый для решения стоящих научных проблем и задач.

С течением времени развитие науки в рамках данной парадигмы затрудняется, в теориях возникают аномалии. В конечном счете это приводит к кризису, требующему смены парадигм , т. е. научной революции . В результате смены парадигм сообщество ученых начинает иначе видеть мир. В основу научного познания кладется иная совокупность исходных принципов, начинается новый период развития науки.

Научное описание смены парадигм невозможно в терминах логики – оно требует обращения к психологии научного творчества и к социологии. Новая и старая парадигмы по существу своему несопоставимы и поэтому нельзя полагать, что развитие науки идет путем постепенного накопления научных знаний. Следовательно, в этом смысле нельзя говорить и о единой линии развития науки.

Отличие понятия парадигмы от понятия научной картины мира состоит в том, что парадигма в рамках данной науки может не носить “глобального” характера, а быть связанной с некоторым частным разделом науки или даже с одной группой проблем. С другой стороны, в понятие парадигмы включаются не только основные принципы данной науки, но и правила их успешного применения, стандартные измерительные процедуры и т. д. Таким образом, понятие парадигмы и научной картины мира совпадают лишь частично.

Но основная проблема, поставленная Т.Куном, состоит в следующем: существует ли в смене парадигм и научных картин мира определенная преемственность, или эта смена не носит закономерного характера?

Принцип соответствия научных теорий предполагает, что новая теория отвергает старую не полностью, а лишь за пределами области ее применимости. Поэтому не следует соглашаться с утверждением Т. Куна и его последователей, что теория, сформулированная в одной парадигме, не может ни противоречить, ни соответствовать теории из другой парадигмы из-за различного смысла употребляемых в этих теориях терминов.

Различные научные картины мира не являются “вещами в себе”, то есть полностью изолированными друг от друга системами. В них входят, наряду с отличными, и некоторые общие понятия и принципы (например, положение о трехмерности и непрерывности пространства, принцип сохранения энергии и др.) Хотя ряд элементов старых картин мира сменяются новыми, более плодотворными, многие фундаментальные принципы и законы сохраняют свою силу и “вплетаются” в ткань новой науки.

Возникновение научной картины мира

На протяжении веков человек стремился разгадать тайну мирового порядка Вселенной, которую древнегреческие философы называли Космосом (в переводе с греческого “космос” означает порядок, красоту) в отличие от Хаоса, предшествующего появлению Космоса. Люди задавали себе вопрос, почему так правильны и периодичны небесные движения и явления (смена дня и ночи, зимы и лета, приливов и отливов и т.п.) и, наконец, как возник окружающий нас мир? Ища ответы на эти им подобные им вопросы, люди открывали в природе закономерности, на основе которых могли предсказывать некоторые события (например, солнечные и лунные затмения, появление на небе тех или иных созвездий и проч.). Таким образом, начиная с древних времен, человек пытался осмыслить целостность мира, создать в своем воображении упорядоченную систему объектов, явлений и их причин, определяя для себя собственное мировоззрение и картину мира.

Содержание исторически первых картин мира определяла астрономическая наука – одна из старейших наук. Свое начало она берет на Древнем Востоке: в Египте, Индии, Китае, Вавилоне. Так, в “Ригведе”, древнейшем памятнике древнеиндийской философской и религиозной мысли, мы можем найти описание одной из первых картин мира: Земля представляет собой плоскую безграничную поверхность, небо – голубой, усеянный звездами свод, а между ними светящийся воздух. В древние времена астрономия имела лишь прикладное, практическое значение, она решала, прежде всего, насущные проблемы людей. Неподвижная Полярная Звезда служила людям Путеводительницей на земле и на море, восход звезды Сириус предвещал жителям Египта разлив Нила, а сезонные появления на небе определенных созвездий указывали людям на приближение сроков сельскохозяйственных работ.

Первые, дошедшие до нас естественнонаучные представления об окружающем мире были сформулированы древнегреческими философами и учеными в 7-5 вв. до нашей эры. Их учения опирались на накопленные ранее знания и религиозный опыт египтян, шумеров, вавилонян, сирийцев, но отличались от последних стремлением проникнуть в суть, в скрытый механизм явлений мира. Основополагающие положения этих учений могут быть сформулированы как основные принципы античной картины мира.

Основные принципы античной картины мира

Принцип круговых форм, движений и цикличности . Наблюдение круглых дисков Солнца и Луны, закругленной линии горизонта на море, восходы и заходы светил, смена времен года, отдыха и труда и т.д. наводили греков на мысль о круговых формах, движениях, циклах развития.

Принцип существования начала, лежащего в основе многообразия явлений мира. Первые представления о таком начале сводились к первичным стихиям, таким как вода, воздух, земля и огонь. В дальнейшем появляются абстрактные представления, не сводимые к чувственному восприятию, такие как атом Демокрита или материя Платона и Аристотеля.

Представление о небесном своде . Предполагалось, что Земля находится в центре мира, а твердый небесный свод служит опорой для звезд и отделяет небо от Земли. Звезды неподвижно прикреплены к небесному своду, а планеты (к которым относили Солнце и Луну) перемещаются относительно фона неподвижных звезд. Слово “планета” произошло от древнегреческого слова “блуждающий”. Двигаясь вокруг Земли, планеты совершали сложные, петлеобразные движения. Дело в том, что каждая планета была прикреплена к прозрачной твердой сфере. Сфера обращалась равномерно вокруг Земли по правильной круговой орбите, а сама планета перемещалась еще и по сфере. Представление о небесном своде (сфере неподвижных звезд) сохранялось даже в системе Н.Коперника, хотя он и перенес центр мира с Земли на Солнце.

Принцип одухотворенности небесных тел. Платон считал, что планеты, как и другие движущиеся без видимых причин тела, обладают душой. Ученик Платона Аристотель первопричиной движения тел считал перводвигатель, являющийся нематериальным, неподвижным, вечным, совершенным.

Принцип небесного совершенства . Платон, Аристотель и другие философы верили, что небеса идеальны во всех отношениях. Исходя из этого они считали, что небесные тела, их сферы и орбиты, по которым они движутся должны состоять из нерушимой вечной субстанции – эфира. Форма небесных тел должна быть сферической, поскольку сфера – это единственное геометрическое тело, все точки поверхности которого равноудалены от центра. Сфера (круг) считалась у греков идеальной, совершенной фигурой.

Принцип музыки небесных сфер . Для пифагорейцев музыкальная гармония и движение планет были обусловлены одними и теми же математическими законами. Пифагор открыл замечательную связь между числами и законами музыкальной гармонии. Он обнаружил, что высота тона колеблющейся струны, концы которой закреплены, прямым образом зависит от ее длины. Уменьшение длины колеблющейся части скрипичной струны вдвое приводит к повышению тона рождаемого ей звука на октаву. Уменьшение длины струны на одну треть повышает тон звука на квинту, на одну четверть – на кварту, на одну пятую – на терцию. Пифагорейцы также обнаружили закономерность изменения высоты звука от величины вращающегося объекта и от расстояния от объекта до наблюдателя. Так, камень, привязанный к веревке и вращаемый над головой, будет издавать звук определенной высоты. Если изменять величину камня и длину веревки, то и высота издаваемого камнем звука будет меняться. Следуя этой логике рассуждений, Пифагор предполагал музыкально-числовую структуру космоса и музыку небесных сфер.

Принцип пустоты или заполненности космоса . По этому вопросу древнегреческие философы разделились на две противоборствующие школы. Глава одной из них – Демокрит считал, что вещество космоса состоит из крошечных, невидимых, неделимых частиц – атомов, движущихся в окружающем пустом пространстве. По мнению же их противников (например, Парменида) мир заполнен одной или несколькими субстанциями, образующими сплошную среду.

Принцип центризма или однородности . Находимся ли мы в центре Вселенной или у Вселенной центра в принципе не существует, и существовать не может? Мир Платона и Аристотеля напоминал луковицу, в середине которой находилась Земля, тогда как сфера неподвижных звезд составляла ее внешнюю оболочку. Атомисты считали по-другому. В частности Лукреций Кар писал: “Вселенная не имеет центра и содержит бесконечное множество обитаемых миров”.

Несмотря на разнообразие принципов, и моделей Вселенной в античном мире, сложившаяся к тому времени культурная атмосфера, и научная парадигма привели к тому, что была утверждена геоцентрическая картина мира, автором которой стал великий древнегреческий ученый 4 в. до нашей эры Аристотель.

Геоцентрическая картина мира Аристотеля - Птолемея

Аристотель из Стагиры (384 – 322 гг. до н.э.) известен как разносторонний ученый, обладавший энциклопедическими знаниями. Он был известным философом, физиком, биологом, логиком, психологом, общественным деятелем. Как биолог он со своими учениками определил понятие жизни, описал и классифицировал более 1000 видов животных и растений. Так, Аристотель первый доказал, что кит является не рыбой, а млекопитающим животным.

В трактате “О небе” Аристотель описывает свою физико-космологическую картину мира. Здесь мы видим, как его астрономические взгляды на Вселенную тесно переплетаются с физическими и философскими взглядами.

Под Вселенной Аристотель понимал всю существующую материю, состоящую с его точки зрения из 4 обычных элементов: земли, воды, воздуха и огня, а также 5-го элемента – эфира, в отличие от других не имеющего ни легкости, ни тяжести. Вселенная – это конечная ограниченная сфера, за границами которой нет ничего материального. Там нет и пространства, которое мыслится как нечто, заполненное материей. За пределами Вселенной не существует и времени. Время Аристотель определял как меру движения (количество движения) и связывал с материей, поясняя, что “нет движения без тела физического”. За пределами Вселенной помещался нематериальный, вечный, неподвижный, совершенный перводвигатель (божество), который сообщал миру, а в частности и космическим телам совершенное равномерное круговое движение.

Так как шарообразность Вселенной была видна невооруженным глазом в форме небосвода, круговом суточном движении небесных светил (Солнца, Луны и др.), в наблюдении лунных затмений, когда круглая тень Земли наползала на диск Луны (что подтверждало и шарообразность нашей Земли), то в такой ограниченной Вселенной должен был существовать центр, как особая точка, равноудаленная от периферии. Таким образом, центральное положение Земли следовало из общих свойств Вселенной: самый тяжелый элемент – земля, составляющий в основном земной шар, не мог не быть всегда в центре мира. Менее тяжелым элементом, тяготеющим к земле, была вода, а легкими – огонь и воздух. В надлунном мире единственный элемент – эфир находился в вечном круговом движении в мировом пространстве. Из эфира, согласно Аристотелю, состояли все небесные тела, идеальной сферической формы, скрепленные каждое со своей сферой, твердой и кристально-прозрачной, с которой они вместе двигались по небу. Точнее говоря, двигались сферы, а с ними и планеты. Движение небесных тел с востока на запад Аристотель считал естественным и наилучшим (“природа всегда осуществляет наилучшую из возможностей”). Аристотель выделял 8 сфер во Вселенной. Он считал, что для небесных тел естественным является именно круговое, вечное , равномерное движение, которое постулировалось как признак совершенства небесных тел.

Неподвижность Земли в центре мира Аристотель просто постулировал, чтобы обосновать суточное вращение всего небосвода (“если Земля неподвижна, то небо двигается”). Согласно ученому, Вселенная не возникла и принципиально неуничтожима, она вечна, поскольку единственна и объемлет всю возможную материю, ей не из чего возникнуть и не во что превратиться. “Возникает и уничтожается не Космос, а его состояния”.

Космологическая система Аристотеля была теорией, опиравшейся на экспериментальные данные наук того времени (видимые круговые движения планет, Солнца, Луны, закругленная линия горизонта на море и т.п.). Аристотель считал, что Земля свободно парит в пространстве, а не уходит корнями в бесконечность (Ксенофан), или не плавает на воде (Фалес). Но вместе с ошибочными представлениями своих предшественников Аристотель отбросил и правильные догадки пифагорейцев о вращении Земли вокруг своей воображаемой геометрической оси, так как это вращение не ощущалось в повседневном опыте.

Аристотель стремился очистить картину мира от мифологического элемента. Он резко критиковал древние учения, согласно которым небо и небесные тела, чтобы не упасть на Землю, должны были опираться на плечи могучих героев – Атлантов.

Модель Вселенной Аристотеля можно назвать телеологической , опирающейся на высшие конечные цели и причины и все ими объясняющую (перводвигатель, идеальные божественные круговые формы, наилучшая возможность и т.п.) Эта модель стала первым организующим фактором на пути дальнейшего развития науки. В ее рамках на протяжении 1,5 тыс. лет формировались конкретные научные представления. Будучи догматизированной, в средневековой Европе и на арабском Востоке, картина мира Аристотеля дожила до 16 века.

Аристотелевская геоцентрическая картина мира была математически обоснована 4 века спустя александрийским астрономом, римлянином по рождению, Клавдием Птолемеем (87 – 165 гг. н.э.)

Созданию первой математической теории видимого движения планет, “Математической системы”, было посвящено 5 из 13 книг Птолемея под общим названием “Альмагест”. “Альмагест” в переводе с арабского означает “величайшее”. Дело в том, что греческий оригинал был утрачен, до нас же дошел лишь арабский перевод работ К.Птолемея.

В основу своей теории Птолемей положил несколько постулатов: шарообразность Земли, ее неподвижность и центральное положение во Вселенной, равномерное круговое движение небесных тел, колоссальная удаленность Земли от сферы неподвижных звезд .

Птолемей считал, что чем быстрее планета движется по небу (то есть речь идет о видимом движении), тем ближе к Земле она расположена. Отсюда вытекало и расположение планет относительно Земли: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.

Птолемей не просто следовал утверждениям Аристотеля, но пытался их обосновать, исходя из известных представлений и наблюдений. Так, он считал, что с поверхности вращающейся Земли (если таковое имело бы место) все свободно лежащие на ней тела должны были бы быть сорваны и отброшены в мировое пространство в сторону, обратную направлению вращения Земли (облака, птицы, люди, дома и т. д.). Отчасти Птолемей был прав. Однако он не учел колоссальную массу Земли по сравнению со всеми живыми и неживыми объектами на ее поверхности. Но никого даже сегодня не удивляет тот факт, что на экваторе вес одних и тех же предметов за счет центробежной силы меньше, чем на полюсе.

Теория К. Птолемея была грандиозным успехом человеческой мысли в математическом анализе явлений природы. Так, запутанные видимые движения планет были представлены как результат сложения простых элементов – равномерных движений по окружности. В схеме Птолемея движение каждой планеты описывалось следующим образом. Предполагалось, что вокруг неподвижной Земли находится окружность, центр которой помещен несколько в стороне от центра Земли (деферент ). По деференту движется центр меньшей окружности – эпицикла – с угловой скоростью, которая постоянна по отношению не к собственному центру деферента и не к самой Земле, а к точке, расположенной симметрично центру деферента относительно Земли. Эту вспомогательную точку, из которой движение планеты будет казаться равномерным (выровненным), как и соответствующую ей окружность, Птолемей ввел для более точного описания наблюдаемых неравномерностей в видимых движениях планет и назвал эквантом (выравнивающим). Сама планета в системе Птолемея равномерно двигалась по эпициклу. Для описания вновь открываемых неравномерностей в движениях Луны или планет вводились новые дополнительные эпициклы – вторые, третьи и т.д. Введением экванта Птолемей нарушал принцип структуры и свойства Вселенной в физической картине мира Аристотеля. Но это понял и на это обратил внимание лишь спустя полторы тысячи лет Н.Коперник.

Теория К. Птолемея произвела огромное впечатление не только на его современников. Вплоть до 16 века его геоцентрическая система безраздельно властвовала над умами людей. Однако сам Птолемей считал свою теорию лишь способом описания явлений, не претендуя на то, что его сложная конструкция выражала истинное существо вещей (строение Вселенной). Между тем, церковь и схоластическая наука средневековья превратили геоцентрическую картину мира в истину в последней инстанции, возвели ее в официальную доктрину, в ранг непререкаемой религиозной догмы.

Справедливости ради, следует отметить, что греческих мыслителей, создававших модели движения небесных сфер, можно было разделить на два соперничающих между собой лагеря. Они расходились во взглядах на роль математики и математических моделей.

Представители первого лагеря, возглавляемого Аристотелем, считали математику служанкой философии и здравого смысла. Они полагали, что математика может быть полезной в описании явлений, но она не способна отразить их глубину и сущность.

Представители другого лагеря – пифагорейцы, считали, что в основе всех явлений лежат математические закономерности. Они полагали, что законы математической гармонии – более подходящее руководство к постижению небесных тайн, чем опыт и здравый смысл. Пифагорейцы считали, что более естественным было бы предположить, что наблюдаемое нами движение звезд есть следствие неощущаемого нами же движения Земли по окружности, но в противоположном к движению звезд направлении. В центре этой окружности находится “центральный огонь”. Так же предполагалось, что Земля вращается вокруг оси, проходящей через ее геометрический центр, подобно тому, как колесо повозки поворачивается на своей оси.

Наивысшим достижением пифагорейцев стала гелиоцентрическая модель мира, предложенная Аристархом Самосским (Ш в. до н.э.). Он считал Солнце неподвижным, расположенным в центре мира, а Землю, обращающейся вокруг Солнца и вокруг своей оси. Аристарх так же предполагал, что вся орбита Земли по сравнению со сферой звезд представляет собой не более чем точку.

Однако всем этим идеям суждено было оставаться в стороне от основного русла развития представлений о мире. Возрождение гелиоцентризма произошло лишь в 16 веке.

Гелиоцентрическая система Н.Коперника и ее дальнейшее развитие в трудах Дж. Бруно, Г. Галилея и И. Кеплера

Основоположником гелиоцентризма по праву считается Н.Коперник (1473 – 1543). Коперник родился на территории Польши в городе Торунь. Закончил Краковский университет, один из старейших в Европе, где изучал математику, физику, астрономию, труды Гиппарха, Птолемея и др.

К началу 16 века остро встала проблема пересмотра и уточнения календаря. Дело в том, что дата весеннего равноденствия, приходившаяся в 4 веке на 21 марта (утвержденная 2 Никейским Собором в 325 году), от которой рассчитывали христианский праздник Пасхи, к 16 веку приходилась уже на 11 марта. Весенний религиозный праздник Пасхи неизбежно сдвигался к зиме, что не могло допустить церковное руководство. По церковному обычаю праздник Пасхи празднуется в первый воскресный день после весеннего равноденствия (21 марта) и первого мартовского полнолуния. Пасха бывает между 3 апреля и 2 мая.

Разрешить проблему календаря было предложено известным астрономам того времени, в том числе и Н.Копернику. Последний сумел преодолеть преклонение перед авторитетами и догмой, в которую был возведен геоцентризм. Коперник искал красоту и гармонию в природе как ключ к объяснению многих проблем. Итогом его длительных размышлений явилось произведение “О вращениях небесных сфер”, увидавшее свет в 1543 году, то есть в год смерти самого ученого.

Революционная идея Коперника состояла в том, что он в центр мира помещает Солнце, вокруг которого движутся планеты, - и среди них Земля со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от солнечной системы находится сфера звезд. Земля, таким образом, была низведена до ранга рядовой планеты, а видимые движения планет и звезд объяснялись суточным вращением Земли вокруг своей оси и годичным обращением ее вокруг Солнца . Однако, как и у античных ученых, движения небесных тел оставались равномерными и круговыми . Принять гелиоцентризм Копернику помогло представление об относительном характере движения, известном еще в античности и используемом пифагорейцами.

В основе системы Коперника лежали 2 принципа: допущение подвижности Земли и признание центрального положения Солнца в системе.

Преимущество теории Коперника по сравнению с теорией К.Птолемея состояло в логической простоте, стройности и практической применимости. Коперник считал, что “природа не терпит лишнего” и стремится, возможно, меньшим числом причин обеспечить, возможно, большее число следствий и явлений. Благодаря системе Коперника с 5 октября 1582 года в Европе по инициативе папы Григория 13 был введен новый (григорианский) стиль исчисления времени, которым мы пользуемся и поныне.

Однако чтобы как-то смягчить впечатление от своего нововведения, Коперник указывал на то, что размеры сферы звезд и удаленность ее от солнечной системы столь, колоссальны, что, вся солнечная система вместе с подвижной теперь уже Землей, может практически рассматриваться как центр Вселенной, как единая точка.

Благодаря системе Коперника, движение стало рассматриваться как естественное свойство небесных объектов и в том числе Земли. Движение подчинялось общим закономерностям, единой механике. Поэтому “рухнуло” веками существовавшее представление Аристотеля о перводвигателе.

Благодаря Копернику, “тленная Земля” перестала противопоставляться божественным планетам и звездам и приобрела равный с ними статус.

Коперник один из первых критическим разумом показал ограниченность нашего чувственного познания и доказал необходимость его дополнения.

Дело, начатое Н.Коперником, было продолжено монахом одного из неаполитанских монастырей, итальянским ученым Джордано Бруно (1548 – 1600). На развитие его взглядов большое влияние оказала натурфилософия Николая Кузанского, в которой отрицалась возможность для любого тела быть центром Вселенной, поскольку Вселенная бесконечна, а бесконечность центра не имеет. Объединив философско-космологические взгляды Н.Кузанского и четкие гелиоцентрические выводы Н.Коперника (сторонником учения которого был Бруно), Дж. Бруно создает собственную естественно-философскую картину бесконечной Вселенной. Концепция Бруно хорошо просматривается в его основных трудах: “О причине, начале и едином”, “О бесконечности, вселенной и мирах” и др.

Вслед за Н.Кузанским Бруно отрицал существование какого бы то ни было центра Вселенной . Он утверждал бесконечность Вселенной во времени и пространстве. Бруно писал о колоссальных различиях расстояний до разных звезд и сделал вывод, что соотношение их видимого блеска может быть обманчивым.

Ученый утверждал изменяемость (эволюцию) всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен между ними космическим веществом. Идею изменяемости он распространял и на Землю , утверждая, что поверхность нашей Земли меняется только через большие промежутки эпох и столетий, в течение которых моря превращаются в континенты, а континенты в моря.

Интересным и перспективным было и утверждение ученого об общности элементов составляющих Землю, как и все другие небесные тела. Причем, в основе всех вещей лежит неизменная, неисчезающая , первичная материальная субстанция . Исходя из этого единства, Бруно логично предположил, что в бесконечно развивающейся Вселенной должно существовать бесконечное число очагов разума, множество обитаемых миров.

За высказанные крамольные идеи, противоречащие церковным догматам, Дж. Бруно был приговорен инквизицией к сожжению на костре, что и было приведено в исполнение в Риме, в 1600 году.

Коперниканская революция повлекла за собой революцию в механике , основателем которой был Г.Галилей из Падуи (1564 – 1642). Механические процессы интересовали Галилея на протяжении всей его жизни. Он первый построил экспериментально- математическую науку о движении – динамику, законы которой вывел в результате обобщения специально поставленных научных опытов. Галилей предложил новое понимание движения – движения по инерции. Ранее господствовало аристотелевское понимание движения, согласно которому тело движется благодаря внешнему на него воздействию, а когда последнее прекращается, тело останавливается. Галилей же предложил принцип инерции, согласно которому тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения сколь угодно долго, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Галилей открыл законы свободного падения тел: независимость времени такого падения от массы тела в пустоте, определил, что путь, пройденный падающим телом пропорционален квадрату времени падения (l~t2).

Галилей построил теорию равномерно ускоренного движения.

Ученый показал, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием начального толчка и силы тяготения есть парабола.

Галилей открыл законы колебания маятника.

Метод исследования Г.Галилея носит название экспериментально-теоретического . Суть его заключается в количественном анализе наблюдаемых частных явлений и постепенном мысленном приближении этих явлений к некоторым идеальным условиям, в которых законы, управляющие этими явлениями, могли бы проявиться в чистом виде.

Кроме открытия законов движения Галилей сделал и ряд астрономических открытий с помощью новых способов наблюдения. Г.Галилей самостоятельно сконструировал телескоп на основе изобретенной в Голландии зрительной трубы. Этот телескоп давал прямое изображение и действовал по принципу бинокля. Сначала увеличение было в 3 раза, а вскоре уже в 32 раза. Галилей использовал телескоп для изучения неба. С Галилея началась новая оптическая эра в наблюдательной астрономии. Что же обнаружил Галилей с помощью своего телескопа?

• В бледных облаках Млечного пути было обнаружено огромное скопление звезд.
• Звезды безмерно удалены от нас по сравнению с планетами, так как планеты в телескоп увеличивались и имели вид кружков, в то время как звезды оставались точками, лишь увеличиваясь в яркости.
• Описал реальную поверхность Луны, которая как оказалось, не имеет гладкой “полированной” поверхности, а представляет собой неровности и возвышенности, подобно земной поверхности покрыта огромными горами, глубокими пропастями и обрывами. Галилей впервые оценил высоту самой большой лунной горы (около 7 км).
• Чрезвычайно важным было открытие Галилеем в 1612 году на диске Солнца маленьких темных образований (пятен), которые перемещались по диску Солнца. Это позволило Галилею утверждать, что Солнце вращается вокруг своей оси. Солнце перестало быть символом чистоты и совершенства, ведь даже на нем были пятна (“и на Солнце есть пятна”).
• Галилей открыл в 1610 году 4 спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Всего же у Юпитера на сегодняшний день обнаружено 15 спутников. Таким образом, Луна перестала быть исключением, и Земля перестала быть единственной планетой, имеющий спутник.

Всеми своими открытиями Г.Галилей неопровержимо доказывал правоту гелиоцентрической системы Н.Коперника. Симпатии Галилея гелиоцентризму нашли свое отражение в работе “Диалог о двух системах мира – Птолемеевой и Коперниковой”. Не дремала и святейшая инквизиция. В 1633 году Галилей был вызван в Рим и брошен на несколько недель в застенки инквизиции. Под угрозой пыток 69-летнего ученого заставили отречься от “заблуждений”. После этого Галилей покидает Италию и едет в протестантские Нидерланды, где продолжает работать и переиздает свои труды, которые уже в то время пользовались большой популярностью среди ученых.

Спустя 350 лет после смерти Г.Галилея, в октябре 1992 года он был реабилитирован католической церковью. Осуждение Галилея было признано ошибочным, а учение – правильным.

Поиски точных законов движения планет стали главным делом жизни немецкого астронома И.Кеплера (1571 – 1630).Основные труды И.Кеплера “Новая, изыскивающая причины астрономия или физика неба” (“Астрономия нова”), “Сокращение коперниковой астрономии”, “Гармония мира”, “Рудольфовы таблицы” и др. были связаны с идеей мировой гармонии и с поиском простых числовых отношений ее выражающих.

И.Кеплер был математиком – неопифагорейцем, верящим в гармонию мира. Природа создана в соответствии с математическими правилами и обязанность ученого их понять. Кеплер был убежден, что структура мира может быть определена математическим путем, ибо при сотворении мира Бог руководствовался математическими соображениями, что простота – знак истины, а математическая красота идентифицируется с гармонией и красотой. Кеплер использовал то обстоятельство, что существует 5 правильных многогранников, которые должны каким–то образом соотноситься со структурой Вселенной. “Орбита Земли является мерой всех остальных орбит. Опиши вокруг нее додекаэдр (правильный 12-ти гранник), тогда сфера, которая в свою очередь опишет его, будет сфера Марса. Вокруг сферы Марса опиши тетраэдр (правильный 4-гранник), тогда сфера, которая его обнимает, будет сфера Юпитера. Вокруг сферы Юпитера опиши куб (правильный 6-ти гранник), заключающая его сфера будет сфера Сатурна. В орбиту Земли впиши икосаэдр (правильный 20-ти гранник), вписанная в него сфера будет сферой Венеры, в сферу Венеры впиши октаэдр (правильный 8-ми гранник), в него будет вписана сфера Меркурия. Так ты поймешь причину числа планет”.

Идея связи между планетами и многогранниками вскоре обнаружила свою несостоятельность, но в ней проявилась будущая программа исследования.

Ни К.Птолемей, ни Н.Коперник, ни Т.Браге не смогли объяснить “нерегулярное” движение Марса. За эту задачу взялся и решил ее И.Кеплер.Ученый пришел к выводу, что теоретические расчеты движения планет совпадают с наблюдениями, если предположить движение планет по эллиптическим орбитам с изменяющейся скоростью. “Введя эллиптическую гипотезу вместо многовековой догмы о круговом характере и единообразии планетарных движений, Кеплер осуществил глубинный переворот внутри самой коперниканской революции”(А.Пасквинелли).

Поиски мировой гармонии привели Кеплера к созданию трех законов движения планет. Первые два закона открыты в 1605 году.

Первый закон Кеплера. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Тем самым был разрушен принцип круговых движений в космосе.

Второй закон Кеплера. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем линия, соединяющая Солнце с планетой за равные промежутки времени описывает равные площади. Таким образом, был показан характер изменения скорости при движении планеты по орбите (скорость движения планеты тем больше, чем она ближе в данный момент к Солнцу). В связи с этим законом рухнул принцип равномерности небесных движений.

Р1Р2 – расстояние, которое проходит планета за время t1.

Р3Р4 – расстояние, которое проходит планета за время t2.

SP1Р2 и SP3P4 – описывают секторы равных площадей за равные промежутки времени.

Через 10 лет, в 1615 году Кеплер выводит третий закон движения планет.

Третий закон Кеплера . Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит. (Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы расстояния каждой из них от Солнца).

Таким образом, была установлена универсальная зависимость между периодами обращения планет и средним расстоянием их от Солнца. С удалением от Солнца уменьшается скорость движения планет.

На основании этих законов Кеплер развил представление о механизме действия силы, движущей планеты, как о вихре , возникающем в эфирной среде, от вращения магнитного поля Солнца и увлекающем окрестные тела.

Также Кеплером была разработана теория солнечных и лунных затмений и предложены способы их предсказания.

Ученый составил так называемые Рудольфовы таблицы , с помощью которых можно было с высокой точностью определить положение планет в любой момент времени.

Проблема устройства планетного мира благодаря Кеплеру перешла из области мифологических и гипотетических построений в область научных знаний и стала предметом точных наук. Небесная механика Кеплера явилась следствием теории Коперника и в то же время она подготовила почву для формирования механистической картины мира.

Вопросы для самоконтроля

1. Какая наука существовала в античности?
2. Кто дал первую классификацию наук?
3. Какие основные исторические этапы своего развития прошла наука?
4. Что такое классическая наука и когда она начинает формироваться?
5. Что такое научные революция и сколько их было в истории науки?
6. Что такое неклассическая наука?

1. Даннеман Ф. История естествознания. Естественные науки в их развитии и взаимодействии. Т. 1- 3. М.-Л., 1932-1938.
2. Ильин В.В., Калинкин А.Т. Природа науки. М., 1985.
3. Принципы историографии естествознания: ХХ век/Отв. ред И.С.Тимофеев. СПб., 2001.
4. Маркова Л.А. Наука. История и историография XIX - XX вв. М., 1987.
5. Микулинский С.Р. Очерки развития историко-научной мысли. М., 1988.
6. Принципы историографии естествознания. Теория и история. М., 1993.
7. Фокта Я., Новы Л. История естествознания в датах. Хронологический обзор. М., 1987.
8. Кун Т. Структура научных революций. М., 1977.
9. Поликарпов В.С. История науки и техники. Ростов-на-Дону. 1999.
10. Кирилин В.А. Страницы истории науки и техники. М., 1986.
11. Козлов Б.И. Возникновение и развитие технических наук. Л., 1988.
12. Круть И.В., Забелин И.М. Очерки истории представлений о взаимоотношении природы и общества. М., 1988.
13. Кудрявцев П.С. История физики. Т. 1-3. М., 1956.
14. Рожанский И.Д. Античная наука. М., 1980.
15. Соловьёв Ю.И. История химии. М., 1983.
16. Исаченко А.Г. Развитие географических идей. М., 1971.
17. Рожанский И.Д. История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи. М., 1988.
18. Стройк Д.Я. Краткий очерк истории математики. М., 1984.
19. Азимов А. Краткая история химии. М., 1983.
20. Вернадский В.И. Избранные работы по истории науки. М., 1981.
21. Гайденко П.П. Эволюция понятия науки. Становление и развитие первых научных программ. М., 1980.
22. Гайденко В.П., Смирнов Г.А. Западноевропейская наука в средние века. М., 1989.
23. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и её творцы. М., 1984.
24. Таннери П. Исторический очерк развития естествознания в Европе. М.-Л., 1934.
25. Кузнецов Б.Г. Идеи и образы Возрождения. М., 1979.
26. Кузнецов Б.Г. Джордано Бруно и генезис классической науки. М., 1970.
27. Льоцци М. История физики. М., 1970.
28. Тредер Г.Ю. Эволюция основных физических идей. Киев, 1989.
29. Кирсанов В.С. Научная революция XVII века. М., 1987.
30. Гайденко П.П. Эволюция понятия науки (XVII - XVIII вв.). М., 1987.
31. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.
32. Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М., 1999.
33. Вергинский В.С. Очерки истории науки и техники XVI - XIX вв. М., 1984.

Версия для печати

Хрестоматия

Практикумы

Презентации

Тьюторы

Главная » Транскрипции » Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы строения мира. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира: сравнение