Как познавалась вселенная - Всехсвятский Сергей Константинович (книги серии онлайн .txt) 📗
Книга была запрещена, а её автора папа Урбан VIII приказал немедленно арестовать. Больного учёного на носилках доставили на суд в Рим и заставили отречься от учения Коперника.
Но великий учёный не изменил своего отношения к теории, которую он сам подтвердил многочисленными доказательствами. Своим противникам Галилей говорил: «Это вы порождаете ереси, когда без основания требуете, чтобы учёные отрекались от своих чувств и неопровержимых доказательств».
В последние годы жизни под неусыпным наблюдением инквизиции слепой и обессиленный учёный продолжал свои замечательные исследования по физике.
Так, ни застенки инквизиции, ни угрозы отлучения от церкви не могли заставить передовых людей отказаться от учения Коперника. Наука о вселенной неудержимо двигалась вперёд. Астрономические открытия следовали одно за другим.
Законы движения планет были открыты великим астрономом и математиком Иоганном Кеплером (1571–1630 гг.).
Знаменитый немецкий астроном и математик Иоганн Кеплер.
Кеплер родился в г. Вейле, в Германии. Ещё со студенческой скамьи он стал последователем учения Коперника. Жизнь учёного была полна тяжёлых лишений. За свои взгляды он неоднократно подвергался гонениям церкви, ведя с семьёй полуголодное нищенское существование.
В 1600 году Кеплер переселился в Прагу, где работал с замечательным астрономом-наблюдателем Тихо Браге, создателем превосходной обсерватории в Дании.
Кеплеру недолго пришлось работать с Тихо Браге: в конце 1601 года Браге умер. После его смерти Кеплер получил в своё распоряжение все записи астрономических наблюдений Браге, в том числе и результаты многолетних наблюдений Марса. Тщательное исследование записей Браге привело Кеплера к мысли, что Марс не может двигаться вокруг Солнца по круговой орбите: в этом случае получались слишком большие расхождения между теоретическими вычислениями положения планеты и действительно наблюдаемыми по записям Тихо Браге. Чтобы найти действительную форму орбиты Марса, Кеплеру пришлось проделать огромную работу. Эта работа привела Кеплера к открытию законов движения планет.
Кеплер установил, что орбита Марса имеет форму эллипса. Солнце при этом располагается не в центре эллипса, а в одном из его фокусов — точке, лежащей на большой оси эллипса (рис. 3). Таким образом, планета, обращаясь вокруг Солнца, то приближается к нему, то несколько удаляется.
Рис. 3. Солнце находится в фокусе эллиптической орбиты планеты П; РА — большая ось эллипса; О — центр эллипса.
Проводя дальнейшие исследования движения Марса, учёный установил, что планета имеет различную скорость на разных участках своего пути. Вблизи Солнца, например, она движется быстрее.
Оба вывода, полученные в результате изучения движения Марса, были в дальнейшем распространены учёным на все планеты и получили название законов Кеплера. Этими двумя законами устанавливалась форма планетных орбит и зависимость скорости планет от их положения на орбите.
Со времени Коперника было известно, что более далёкие планеты обладают большим периодом обращения вокруг Солнца. Это натолкнуло Кеплера на мысль, что здесь существует определённая закономерность. Вскоре она была установлена, и появился третий закон Кеплера, который определяет зависимость между расстояниями планет от Солнца и периодами их обращения вокруг него.
Заслуга Кеплера перед астрономией чрезвычайно велика. Открыв законы движения планет, он внёс полную ясность в систему мира Коперника.
Однако, какова же физическая причина движения планет? Почему эти небесные тела движутся вокруг Солнца по строго определённым путям, а не улетают от него прочь? Ответить на этот вопрос, который был наиболее серьёзным возражением церкви против движения Земли, Кеплер пытался. При этом он правильно полагал, что сила, движущая планеты, исходит от Солнца, но установить величину и характер действия этой силы учёный не смог.
Эту задачу решил великий английский учёный Ньютон (1642–1727 гг.) — основатель небесной механики, того раздела астрономии, в котором изучается движение планет под действием притяжения Солнца и взаимного тяготения.
Эпоха, в которую жил Ньютон, характеризовалась дальнейшим развитием капитализма. Рост промышленности и торговли требовал развития техники и механики.
Ещё в университете Ньютона привлекли вопросы, связанные с движениями планет. Здесь и началась его напряжённая научная работа, которая привела учёного к великим открытиям в механике, физике и астрономии.
Размышляя над причинами, вызывающими движение планет, Ньютон пришёл к мысли, что все тела испытывают силу притяжения или, как он называл, тяготения друг к другу. Тяготение тел, как установил Ньютон, является одним из основных, постоянно проявляющихся свойств материи. Эта сила тяготения и не позволяет планетам улетать прочь от Солнца, удерживая их на орбитах. Чем больше масса тел и чем они ближе друг к другу, тем с бóльшей силой они притягиваются.
Ньютон установил закон, получивший название закона всемирного тяготения. По этому закону, ставшему одним из основных законов современного естествознания, сила притяжения двух тел прямо пропорциональна их массе (т. е. во сколько раз больше масса тела, во столько же раз больше и сила притяжения) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (это означает, что если расстояние между телами уменьшить вдвое, то они будут притягиваться друг к другу в 4 раза сильнее; если расстояние уменьшить в три раза, то притяжение станет в 9 раз больше).
Поскольку сила притяжения представляет собой взаимное действие тел друг на друга, то оба тела будут притягиваться друг к другу с одинаковой силой. Результат действия этой силы зависит от массы притягивающихся тел: тело с бóльшей массой будет двигаться медленнее другого, менее массивного тела.
На поверхности Земли главной силой притяжения является сила притяжения самой Земли, поскольку масса Земли несравненно больше массы любого тела, находящегося на её поверхности. Поэтому все тела на Земле под действием её притяжения падают по направлению к её центру.
Сила притяжения удерживает на своей орбите и спутника Земли Луну, заставляя её обращаться вокруг Земли.
Ньютон убедился в правильности своих выводов на примере движения Луны. Затем он применил закон тяготения к движению всех планет вокруг Солнца и к движению спутников Юпитера и Сатурна.
Сила взаимного притяжения действует между Солнцем и всеми планетами. Но масса Солнца больше массы всех планет в 750 раз. Поэтому массивное Солнце почти не смещается силой притяжения планет, в то время как лёгкие планеты под действием силы притяжения со стороны Солнца движутся вокруг него.
Таким образом, учёный подтвердил, что законы движения являются едиными как на Земле, так и вне её.
После работ Ньютона учение Коперника получило полную стройность и закономерность.
Убеждённым сторонником гелиоцентрической системы мира Коперника был великий русский учёный М. В. Ломоносов (1711–1765 гг.). Несмотря на противодействие церковных и светских властей, Ломоносов в ряде своих сочинений защищал и развивал учение Коперника. Он писал:
Учёный был твёрдо убеждён, что вселенная бесконечна и состоит из великого множества обитаемых миров:
