Каталог :: Естествознание

Доклад: Коперниканская революция

                    Тольяттинский Государственный Университет                    
                                     Доклад                                     
                по концепции современного естествознания на тему:                
                        «Коперниканская революция»                        
студентки II курса
факультета иностранных языков
Ошкиной О.В.
                                     2004 г                                     
     Гелиоцентрическая система мира.
В эпоху раннего средневековья в Европе безраздельно господствова­ла
библейская картина мира. Затем она сменилась догматизирован­ным
аристотелизмом и геоцентрической системой Птолемея. Посте­пенно
накапливавшиеся данные астрономических наблюдений под­тачивали основы этой
картины мира. Несовершенство, сложность и запутанность птолемеевской системы
становились очевидными. Многочисленные попытки увеличения точности системы
Птолемея лишь усложняли ее. (Общее число вспомогательных кругов возросло
почти до 80.) Еще в ХIII в. кастильский король Альфонсо Х высказался в том
смысле, что если бы он мог давать Богу советы, то посоветовал бы при создании
мира устроить его проще.
Птолемеевская система не только не позволяла давать точные предсказания; она
также страдала явной несистематичностью, отсут­ствием внутреннего единства и
целостности; каждая планета рассмат­ривалась сама по себе, имела отдельную от
остальных эпицикличес­кую систему, собственные законы движения. В
геоцентрических сис­темах движение планет представлялось с помощью нескольких
рав­ноправных независимых математических моделей. Для объяснения петель
движения данной планеты предполагалось помимо движения по деференту движение
по своей группе эпициклов, никак не связан­ных, вообще говоря, с эпициклами и
деферентами других планет. Строго говоря, геоцентрическая теория не
обосновала геоцентри­ческой системы, так как объектом этой теории система
планет (или планетная система) не являлась; в ней речь шла об отдельных
движе­ниях небесных тел, не связанных в некоторое системное целое.
Гео­центрические теории позволяли предвычислять лишь направления на небесные
светила, но не определить истинную удаленность и рас­положение их в
пространстве. Птолемей считал эти задачи вообще неразрешимыми. Установка на
поиск внутреннего единства и систем­ности была той основой, вокруг которой
концентрировались предпо­сылки создания гелиоцентрической системы.
Создание гелиоцентрической теории: было связано и с необходи­мостью реформы
юлианского календаря, в котором две основные точки - равноденствие и
полнолуние - потеряли связь с реальными астрономическими событиями.
Календарная дата весеннего равно­денствия, приходившаяся в IV в. н.э. на 21
марта и закрепленная за этим числом Никейским собором в 325 г. как важная
отправная дата при расчете основного, христианского праздника Пасхи, к XVI
в., отставала от действительной даты равноденствия на 10 дней. Еще с VIII в.:
юлианский календарь пытались совершенствовать, но безус­пешно. Латеранский
собор, проходивший в 1512-1517 гг. в Риме, отметил чрезвычайную остроту
проблемы календаря и предложил ее решить ряду известных астрономов, среди
которых был и Н. Копер­ник. Но он ответил отказом, так как считал
недостаточно развитой и точной теорию движения Солнца и Луны, которые и лежат
в основе календаря. Однако это предложение стало для Н. Коперника одним из
мотивов совершенствования геоцентрической теории.
Другая общественная потребность, стимулировавшая поиски новой теории планет,
была связана с мореходной практикой. Новые, более точные таблицы движения
небесных тел, прежде всего Луны и Солнца, требовались для вычисления
положений Луны для данного места и момента времени. Определяя разницу во
времени одного и того же положения Луны на небе - по таблицам и по часам,
установ­ленным по Солнцу во время плавания, вычисляли долготу места на море.
Долгое время это был единственный способ нахождения долго­ты во время
длительных морских плаваний.
Совершенствование теории планетной системы стимулирова­лось также и нуждами
все еще популярной тогда астрологий.
Существенно упростивший астрономические вычисления с помо­щью тригонометрии
немецкий астроном и математик Региомонтан (его «Эфемериды» вышли в свет в
1474 г.) выдвинул идею о том, что в птолемеевской теории можно освободиться
от эпициклов и деферентов, если заменить описания пяти планет (исключая
Землю), вра­щающихся вблизи Солнца по эпициклам и деферентам, эквивалент­ной
системой планет, вращающихся вокруг Солнца по эксцентричес­ким окружностям.
Это был прямой путь к созданию геогелиоцентри­ческой системы, от которой
оставался лишь один шаг до «чистого» гелиоцентризма. К другим предпосылкам
гелиоцентризма следует отнести, по мнению известного историка науки Т. Куна,
«достиже­ния в химическом анализе «падающих камней», имевшие место в
средневековье, возрождение в эпоху Ренессанса древнемистической
неоплатонистской философии, которая учила, что Солнце – это образ бога, и
атлантические путешествия, которые расширили тер­риториальный горизонт
человека эпохи Ренессанса».
Величайшим мыслителем, которому суждено было начать вели­кую революцию в
астрономии, повлекшую за собой революцию во всем естествознании, был
гениальный польский астроном Николай Коперник. Еще в конце XV в., после
знакомства и глубокого изучения «Альмагеста», восхищение математическим
гением Птолемея смени­лось у Коперника сначала сомнениями в истинности этой
теории, а затем и убеждением в существовании глубоких противоречий в
гео­центризме. Он начал поиск других фундаментальных астрономичес­ких идей,
изучал сохранившиеся сочинения или изложения учений древнегреческих
математиков и философов, в том числе и первого гелиоцентриста Аристарха
Самосского, и мыслителей, утверждав­ших подвижность Земли! ­
Коперник первым взглянул на весь тысячелетний опыт развития астрономии
глазами человека эпохи Возрождения: смелого, уверен­ного, творческого,
новатора. Предшественники Коперника не имели смелости отказаться от самого
геоцентрического принципа и пыта­лись либо совершенствовать мелкие детали
птолемеевской системы, либо обращаться к еще более древней схеме
гомоцентрических сфер. Коперник сумел разорвать с этой тысячелетней
консервативной аст­рономической традицией, преодолеть преклонение перед
древними авторитетами. Он был движим идеей внутреннего единства и
систем­ности астрономического знания, искал простоту и гармонию в при­роде,
ключ к объяснению единой сущности многих, кажущихся раз­личными явлений.
Результатом этих поисков и стала гелиоцентри­ческая система мира.
Между 1505-1507 гг. Коперник в «Малом комментарии» изложил принципиальные
основы гелиоцентрической астрономии. Теорети­ческая обработка астрономических
данных была завершена к 1530 г.
Но только в 1543 г. увидело свет одно из величайших творений в истории
человеческой мысли - «О вращениях небесных сфер», где изложена математическая
теория сложных видимых движений Со­лнца, Луны, пяти планет и сферы звезд с
соответствующими матема­тическими таблицами и приложением каталога звезд.
В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого дви­жутся планеты, и
среди них впервые зачисленная в ранг «подвижных звезд» Земля со своим
спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы находится сфера
звезд. Его вывод о чудовищной удаленности этой сферы диктовался
гелиоцентрическим принци­пом, только так мог Коперник согласовать его с
видимым отсутствием у звезд смещений за счет движения самого наблюдателя
вместе с Землей (т.е. отсутствием у них параллаксов).
Система Коперника была проще и точнее системы Птолемея, и ее сразу же
использовали в практических целях. На ее основе составили «Прусские таблицы»,
уточнили длину тропического года и провели в 1582 г. давно назревшую реформу
календаря - был введен новый, или григорианский, стиль.
Меньшая сложность теории Коперника и получавшаяся, но лишь на первых порах,
большая точность вычислений положений планет по гелиоцентрическим таблицам
были не самыми главными достоин­ствами его теории. Более того, теория
Коперника при расчетах ока­залась не намного проще птолемеевской, а по
точности предвычис­лений положений планет на длительный промежуток времени
практически не отличалась от нее. Несколько более высокая точность,
дававшаяся на первых порах «Прусскими таблицами», объяснялась не только
введением нового гелиоцентрического принципа, а и более развитым
математическим аппаратом вычислений. Но и «Прусские таблицы» также вскоре
разошлись с данными наблюде­ний. Это даже охладило первоначальное
восторженное отношение к теории Коперника у тех, кто ожидал от нее
немедленного практичес­кого эффекта. Кроме того, с момента своего
возникновения и до открытия Галилеем в 1616 г. фаз Венеры, т.е. более
полувека, вообще отсутствовали прямые наблюдательные подтверждения движения
планет вокруг Солнца, которые свидетельствовали бы об истинности
гелиоцентрической системы. В чем же действительное достоинство,
привлекательность и истинная сила теории Коперника? Почему она вызвала
революционное преобразование всего естествознания?
Любое новое всегда возникает на базе и в системе старого. Копер­ник в этом
отношении не был исключением. Он разделял многие представления старой,
аристотелевской космологии. Так, он представлял Вселенную замкнутым
пространством, ограниченным сферой неподвижных звезд. Он не отступал от
аристотелевской догмы, в соответствии с которой истинные движения небесных
тел могут быть только равномерными и круговыми. В этом он был даже боль­ший
консерватор и приверженец аристотелизма, чем Птолемей, ко­торый ввел понятие
экванта и допускал неравномерное движение центра эпицикла по деференту.
Стремление восстановить аристоте­левские принципы движения небесных тел,
нарушавшиеся в ходе развития геоцентрической системы, кстати сказать, и стало
для Ко­перника одним из мотивов поисков иных, негеоцентрических похо­дов к
описанию движений планет.
Но, в отличие от своих предшественников, Коперник пытался создать логически
простую и стройную планетную теорию. В отсут­ствие простоты, стройности,
системности Коперник увидел корен­ную несостоятельность теории Птолемея, в
которой не было единого стержневого принципа, объясняющего системные
закономерности в движениях планет. Н. Коперник писал:
«..Я ничем иным не был ,приведен к мысли придумать иной способ вычисления
движений небесных тел, как только тем обстоятельством, что относительно
исследо­ваний этих движений математики не согласны между собой. Начать с
того, что движения Солнца и Луны столь мало им известны, что они не в
состоянии даже доказать и определить продолжительность года. Затем, при
определении движений не только этих, но и других пяти блуждающих светил, они
не употребляют ни одних и тех же одинаковых начал, ни одних и тех же
предположений, ни известных доказательств... Даже главного - вида мироздания
и известную симметрию между частями его – они не в состоянии вывести на
основании этой теории» .
Коперник был уверен, что представление движений небесных тел как единой
системы позволит определить реальные физические ха­рактеристики небесных тел,
т.е. то, о чем в геоцентрической модели вовсе не было и речи. Поэтому свою
теорию он рассматривал как теорию реального устройства Вселенной.
Возможность перехода к гелиоцентризму (подвижности Земли, обращающейся вокруг
реального тела - неподвижного Солнца, рас­положенного в центре мира) Коперник
совершенно справедливо ус­мотрел в представлении об относительном характере
движения, из­вестном еще древним грекам, но забытом в средние века.
Неравно­мерное петлеобразное движение планет, неравномерное движение Солнца
Коперник, как и Птолемей, считал кажущимся эффектом. Но он представил этот
эффект не как результат подбора и комбинации движений по условным
вспомогательным окружностям, а как резуль­тат перемещения самого наблюдателя.
Иначе говоря, этот эффект объяснялся тем, что наблюдение ведется с движущейся
Земли. Допу­щение подвижности Земли было главным новым принципом в системе
Коперника.
Обоснование введения принципа гелиоцентризма Коперник ус­матривал в особой
роли Солнца, отразившейся уже в птолемеевской схеме. В этой схеме планеты по
свойствам их движений как бы разде­лялись Солнцем на две группы - нижние
(ближе к Земле, чем Солнце) и верхние. Среди тех кругов, которые применялись
для описания видимого движения планет, обязательно был один круг с годичным,
как у Солнца, периодом движения по нему. Для верхних планет - это был первый,
или главный эпицикл, для нижних - деферент. Кроме того, Меркурий и Венера
(нижние планеты) вообще все время сопровожда­ли Солнце, совершая около него
лишь колебательные движения.
Революционное значение гелиоцентрического принципа состоя­ло в том, что он
представил движения всех планет как единую систе­му, объяснил многие ранее
непонятные эффекты. Так, с помощью представления о годичном и суточном
движениях Земли теория Ко­перника сразу же объяснила все главные особенности
запуганных видимых движений планет (попятные движения, стояния, петли) и
раскрыла причину суточного движения небосвода. Петлеобразные движения планет
теперь объяснялись годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же
размеров петель (и, следовательно, радиусов соответствующих эпициклов)
Коперник правильно увидел отображение орбитального движения Земли:
наблюдаемая с Земли планета должна описывать видимую петлю тем Меньшую, чем
дальше она от Земли. В системе Коперника впервыe получила объяснение
загадочная прежде последовательность размеров первых эпициклов у верхних
планет, введенных Птолемеем. Размеры их оказались убы­вающими с удалением
планеты от Земли. Движение по этим эпицик­лам, равно как и движение по
деферентам для нижних планет, совер­шалось с одним периодом, равным периоду
обращения Солнца во­круг Земли. Все эти годичные круги геоцентрической
системы оказа­лись излишними в системе Коперника.
Впервые получила объяснение смена времен года: Земля движет­ся вокруг Солнца,
сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения.
Более того, это глубокое объяснение видимых явлений позволило Копернику
впервые в истории астрономии поставить вопрос об оп­ределении действительных,
расстояний планет от Солнца. Коперник понял, что этими расстояниями планет
были величины, обратные радиусам первых эпициклов для внешних планет и
совпадающие с радиусами деферентов - для внутренних. Таким образом он
получа­ет весьма точные относительные расстояния планет от Солнца.
Теория Коперника логически стройная, четкая и простая. Она способна
рационально объяснить то, что раньше либо не объясня­лось вовсе, либо
объяснялось искусственно, связать в единое то, что ранее считалось совершенно
различными явлениями. Это - ее несо­мненные достоинства; они
свидетельствовали о истинности гелио­центризма. Наиболее проницательные
мыслители поняли это сразу.
И уже не столь важным было то, что Коперник отдал дань анти­чным и
средневековым традициям: он принял круговые равномер­ные движения небесных
тел; центральное положение Солнца во Все­ленной, конечность Вселенной,
ограничивал мир единственной пла­нетной системой. Допуская лишь круговые
равномерные движения по окружностям, Коперник отверг эквант - быть может,
наиболее остроумную находку Птолемея. Этим он сделал даже некоторый
принципиальный шаг назад. Коперник сохранил и эпициклы, и деференты. Принцип
круговых равномерных движений вынудил его для достаточно точного описания
движения планет сохранить свыше трех десятков эпициклов (правда, всего 34
вместо почти 80 в геоцент­рической системе).
И тем не менее теория Коперника содержала в себе колоссальный творческий,
мировоззренческий и теоретико-методологический потенциал. Ее историческое
значение трудно переоценить.
Ø                       Она подорвала ядро (геоцентрическую систему)
религиозно-­феодального мировоззрения, основания старой (первой) науч­ной
картины мира.
Ø                       Она стала базой революционного становления
нового научно­го мировоззрения, новой (второй) механистической картины мира.
Ø                       Она явилась одной из важнейших предпосылок
революции в физике (так называемой ньютонианской революции) и созда­ния
первой естественно-научной фундаментальной теории ­классической механики.
Ø                       Она определила разработку новой, научной
методологии познания природы. Схоластическая традиция исходила из того, что
для познания сущности объекта нет необходимости деталь­но изучать внешнюю
сторону объекта, сущность может непо­средственно постигаться разумом.
Коперник же впервые в ис­тории познания на деле показал, что сущность может
быть понята только после тщательного изучения явления, его зако­номерностей и
противоречий; познание сущности всегда опосредовано познанием явления,
которое по своему содержанию может быть совершенно противоположным сущности.
     Джордано Бруно: мировоззренческuе выводы из коперниканизма.
В течение нескольких десятилетий после выхода в свет труда «Об обращении
небесных сфер» коперниканские идеи не привлекали особого внимания широкой
научной общественности. Это было связано с бурными политическими событиями
того времени: религиозные войны, Реформация, обострение борьбы католицизма и
протестантизма, становление национальных государств, отодвинули на вто­рой
план проблемы мироздания, космологии астрономии. Задача сравнения
птолемеевской и коперниканской теорий актуализировалась лишь в 70-е гг. XVI
в., когда два знаменитых астрономических события (вспышка сверхновой в 1572
г. и яркая комета 1577 г.) в очередной раз поставили под сомнение основы
аристотелевской космологии. Мировоззренческие и теоретические выводы из
гелиоценризма, его развитие и совершенствование - заслуга ученых следующего
поколения: Т. Браге, Дж. Бруно, И. Кеплер, Г. Галилей, Дж. Барелли и др.
Прежде всего не замедлили проявиться мировоззренческие выводы из
коперниканизма. Признав подвижность, планетарность, не­уникальность Земли,
теория Коперника тем самым устраняла вековоe представление об уникальности
центра вращения во Вселенной. Центром вращения стало Солнце, но оно не было
уникальным телом. О его тождественности звездам догадывались еще в античное
время. Следующий шаг в мировоззренческих выводах был вполне закономерен. Он
был сделан бывшим монахом одного из неаполитанских монастырей Джордано Бруно,
личности исключительно яркой, смелой, способной на бескомпромиссное
стремление к истине. Познакомившись в 60-е гг. XVI в. с  гелиоцентрической
теорией Коперника, Бруно поначалу отнесся к ней с недоверием. Чтобы
выработать свое собственное отношение к проблеме устройства Космоса, он
обратился к изучению системы Птолемея и материалистических учений
древнегреческих мыслителей, в первую очередь атомистов, о бесконечности
Вселенной. Большую роль в формировании взглядов Бруно сыграло его знакомство
с идеями Николая Кузанского, который утверждал, что ни одно тело не может
быть центром Вселенной в силу ее бесконечности. Объединив гелиоцентризм Н.
Коперника с идеями Н. Кузанского об изотропности, однородности и
безграничности Вселенной, Бруно пришел к концепции множественности планетных
сис­тем в бесконечной Вселенной.
Бруно отвергал замкнутую сферу звезд, центральное положение Солнца во
Вселенной и провозглашал тождество Солнца и звезд, множественность «солнечных
систем» в бесконечной Вселенной, множественную населенность Вселенной.
Указывая на колоссальные различия расстояний до разных звезд, он сделал
вывод, что поэтому соотношение их видимого блеска может быть обманчивым. Он
раз­делял небесные тела на самосветящиеся - звезды, солнца, и на тем­ные,
которые лишь отражают солнечный свет. Бруно утверждал, во­-первых,
изменяемость всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен
между ними и космическим веществом, во-вто­рых, общность элементов,
составляющих Землю и все другие небес­ные тела, и считал, что в основе всех
вещей лежит неизменная, неис­чезающая первичная материальная субстанция.
Именно Бруно принадлежит первый и достаточно четкий эскиз современной картины
вечной, никем не сотворенной, вещественной единой бесконечной развивающейся
Вселенной с бесконечным чис­лом очагов Разума в ней. В свете учения Бруно
теория Коперника снижает свой ранг: она оказывается не теорией Вселенной, а
теорией лишь одной из множества планетных систем Вселенной и, возможно, не
самой выдающейся такой системы.
Новое, ошеломляюще смелое учение Бруно, открыто провозгла­шавшееся им в
бурных диспутах с представителями церковных кру­гов, определило дальнейшую
трагическую судьбу ученого. К тому же дерзость его научных выступлений была
предлогом, чтобы распра­виться с ним и за его откровенную критику непомерного
обогащения монастырей и церкви. Великий мыслитель был сожжен на площади
Цветов в Риме 17 февраля 1600 г. А спустя почти три столетия на месте казни
Бруно, где некогда был зажжен костер, был воздвигнут памятник с посвящением,
начинающимся словами: «От столетия, которое он предвидел...»
К середине ХVII в. гелиоцентрическая теория окончательно побе­дила
геоцентризм. Коперниканизм был признан научной общественностью и стал
рассматриваться как теория действительного стро­ения Вселенной. На повестке
дня оказалась проблема физического обоснования гелиоцентризма, и в середине
ХVII в. Астрономическая революция закономерно перерастает в физическую
революцию.
Литература.
1. Найдыш В.М. «Концепции современного естествознания», М., 1999г.