Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах - Гусев Евгений Иванович (читать книги онлайн бесплатно серию книг TXT) 📗
Любая наука эволюционирует, т. е. рождается, развивается, дифференцируется, сливается с другими науками. Среди точных наук особенно большой интерес представляет развитие астрономии. В масштабе эволюции нашей планеты все науки очень молоды. Земля как космическое тело существует 4,6 млрд лет. Жизнь на планете зародилась неизвестным путём более трёх миллиардов лет назад. Человек современного типа живёт на Земле около 300 тыс. лет. Цивилизации, частью социальной жизни которых стала наука, существуют около 10 тыс. лет. Однако большинство современных научных дисциплин существуют всего несколько столетий. Астрономия в этом смысле занимает особую позицию: согласно письменным источникам, она непрерывно развивается около 5000 тыс. лет, начиная с эпохи Древнего Шумера, Египта, Китая. А косвенные данные, такие, как названия созвездий, первые попытки изображения звёздного неба, счёт времени по лунным фазам, космологические мифы разных народов свидетельствуют о гораздо более раннем зарождении астрономии. К настоящему времени человек смог в основном понять устройство Вселенной, хотя существует ещё много трудных задач, решить которые, возможно, удастся в текущем веке. Итак, проследим основные этапы развития астрономии.
Мифологическая астрономия
В древности мир небесный, идеальный противопоставлялся земному, грешному миру. По примитивным представлениям тех времён в идеальном мире могли жить только боги, герои, сверхъестественные существа. В группах звёзд, будущих созвездиях, люди видели особых существ. О них слагались мифы. Так, заметная конфигурация звёзд
Большой Медведицы представлялась нашим предкам ковшом из семи звёзд, а вот древние греки видели в этой области неба медведя: в южных широтах на ночном небе отчётливо выделяются слабые звёзды, а они вместе со звёздами Ковша действительно образуют фигуру, напоминающую силуэт медведя. Для объяснения длинного хвоста (как известно, у медведей короткий хвост) возникла дополнительная легенда. Римляне же видели в ярких звёздах Большой Медведицы семь волов. Подобные мифы охватывают всё звёздное небо.
Наиболее подробная мифология, касающаяся космических объектов, дошла до нас от древних греков, но похожие мифы, указывающие на интерес даже первобытных людей к звёздному небу, Солнцу, Луне имелись у многих народов мира. В более близкие к нам эпохи активными наблюдателями звёздного неба были средневековые арабы. Перемещаясь с караванами по пустыням и полупустыням Аравии преимущественно в прохладное время суток, т. е. ночью, они наблюдали и поэтому хорошо знали звёздное небо. В то время как названия созвездий уходят в глубокое доисторическое прошлое, большинство названий звёзд даны в исторический период; об этом свидетельствует то, что большинство звёзд носит арабские имена. Так, Вега (а Лиры) — от арабского слова «ваки», что означает коршун. Пристальный взгляд на небо позволил арабским наблюдателям обнаружить и первую переменную звезду — β Персея. По мнению средневековых арабов, все звёзды, дающие постоянный свет, — это глаза ангелов. А вот β Персея, являющаяся затменно-переменной, раз в трое суток уменьшает свой блеск на 1,5 звёздной величины за 3,5 часа и за такое же время увеличивает его до прежнего уровня. Наблюдателям того времени «подмигивающая» звезда представлялась оком дьявола. Бедуины называли её Эл-Гуль (Алголь), что и означает Дьявол.
Наличие на небе не только звёзд, но и Солнца, Луны, блуждающих звёзд (планет), движущихся особым образом относительно друг друга, привело древних мыслителей к представлению о многослойности мироздания. По воззрениям вавилонян, весь мир находится внутри безбрежного космического океана. Кроме него существует земной океан, в центре которого находится Земля в виде горы с семью уступами, населённая людьми. Над Землёй простираются небеса, имеющие вид свода, состоящего из трёх, а по некоторым мифам — из семи слоёв. Подземный мир, по аналогии с небесным миром, также представлялся многоярусным. Идея о многоэтажности мироздания сохранилась и даже развилась в воззрениях древних китайцев и индийцев, в иудейской, буддийской и мусульманской религиях.
Античная астрономия
Античный период в астрономии продолжался примерно с VII в. до н. э. по V в. н. э. В это время возникают зачатки наук. Общие представления о мире ещё довольно примитивны, но возникают гениальные догадки. Попытки познать Вселенную уже основываются на научном подходе, хотя учёные ещё не освободились полностью от пут мифологии. Представления этой эпохи послужили основой для истинно научных теорий следующего этапа развития человечества. Эта же эпоха характеризуется появлением и совершенствованием астрономических угломерных инструментов.
Согласно учению древнегреческого философа Платона (427–347 гг. до н. э.), бог сотворил Солнце, Луну и пять планет (до изобретения телескопа самой дальней планетой Солнечной системы считался Сатурн) и поместил их на семь «кругов». Движение небесных тел философ объяснял сложением суточного движения сферы звёзд вокруг оси мира и самостоятельного движения других сфер в противоположном направлении вокруг оси эклиптики. В центре всей этой системы небесных тел помещалась Земля. По представлениям Платона, упомянутые семь небесных светил располагались по удалённости от нашей планеты в следующем порядке: Луна, Солнце, Венера, Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн. Идеи Платона, с одной стороны, были в русле мифологических представлений того времени о многослойности космоса. С другой стороны, это была серьёзная попытка определить реальную структуру Солнечной системы и объяснить видимое движение небесных тел. Евдокс Книдский (ок. 408 — ок. 355 гг. до н. э.) впервые попытался создать математическую теорию движения планет. С Гиппарха (II в. до н. э.) начинается развитие количественной теории движения небесных тел — расчёт движения Луны, прогноз солнечных и лунных затмений. Движения небесных тел в ту эпоху считались исключительно круговыми, ибо философы полагали, что в небесах должны происходить только совершенные движения.
Первой научной моделью мира можно считать систему, предложенную древнегреческим астрономом Клавдием Птолемеем (ок. 87 — 165 гг. н. э.), проведшим детальную математическую разработку идей своих научных предшественников. Как и Платон, Птолемей поместил в центре мира Землю. Модель мира Птолемея была достаточно сложной: каждая планета двигалась по особой окружности — эпициклу, центр которой двигался по большей окружности — деференту. Размеры эпициклов и деферентов и их наклонения были выбраны таким образом, что модель позволяла довольно точно рассчитывать положения планет на небесной сфере. Звёзды считались неподвижными и располагались на самой удалённой от Земли сфере.
Птолемей оставил после себя фундаментальный научный труд в 13 книгах, в котором не только изложил и обосновал свою модель мира, но также собрал и систематизировал все астрономические знания того времени. Через арабских учёных этот труд под названием «Альмагест» дошёл до нас. Модель мира, предложенная Птолемеем, оставалась общепризнанной около полутора тысяч лет.
Средневековая астрономия
Прогресс в изготовлении приборов для астрономических измерений не вооружённым оптикой глазом позволил точнее фиксировать движения планет, а развитие математики позволило точнее вычислять теоретические значения. При этом выяснилось, что согласие между теорией Птолемея и наблюдениями оставляет желать лучшего. Было немало предложений и споров о том, как выйти из этого положения. Но основная схема Птолемея, представляющая движение планет вокруг Земли комбинацией равномерно вращающихся окружностей, применялась вплоть до Возрождения.
В Римской империи астрономия не развивалась. Римляне внесли много нового в политику, юриспруденцию и технику, но астрономию они почти не продвинули. Во времена распада империи и нашествия варваров, т. е. в эпоху поздней античности и раннего средневековья, астрономия на Западе стала угасать. Она ещё существовала в нетворческом виде, переходя в форме текстов из одного сборника в другой, но механическое переписывание древних работ сопровождалось множеством ошибок. Составление календаря стало большой проблемой, и даже на такое рутинное дело, как определение основанных на лунном календаре дат религиозных праздников (например, Пасхи), были способны лишь немногие образованные люди. Каталоги и рассчитанные Птолемеем таблицы сохранились, но всё меньше людей понимало их и могло использовать. Те немногие энтузиасты, которые ещё проводили наблюдения и фиксировали астрономические события, пользовались солнечными часами и простейшими приборами.
