Учёные, внёсшие вклад в развитие представлений о земле


 

 

 
Фото: Shaun Merritt

Созданное Пифагором учение не было описано. Он не оставил никаких письменных трудов и вскоре стал легендарной личностью, к сожалению сегодня совершенно неясно, какие из доктрин действительно принадлежали ему. Уже Аристотель мало о нем знает и предпочитает говорить о «так называемых пифагорейцах» или «математиках» вообще.

Пифагорейцы обнаружили, что тоны находятся в определенном соотношении с длиной струны. Число десять является «совершенным» охватывает всю «природу» чисел; следовательно, движущихся на небе тел должно быть десять. Но так как доступны наблюдению только девять, а именно: небо неподвижных звезд, пять планет, Солнце, Луна и Земля, они сами изобрели десятое, так называемое противоземелье. «Совершенными» фигурами являются шар и круг, значит Земля, как и прочие тела, должна представлять собой шар и двигаться по кругу. Вокруг чего? Вокруг центрального огня, ибо центр является «наиболее достойным» положением, а огонь «наиболее достоин» занимать это положение (Земля обходит вокруг этого огня, двигаясь с запада на восток в течение суток, а Солнце — в течение года). Почему мы никогда не видим центрального огня? Потому, что наша сторона земного шара всегда от него отвращена. А почему не видим противоземелье? Потому, что между ним и нами всегда находится центральный огонь. Расстояние, на котором находятся различные небесные тела, соответствует музыкальной гамме, а движение этих тел дает гармонию в буквальном смысле слова.

Вот путем таких произвольных и мистических рассуждений, а не путем наблюдения пифагорейцы и получили свои десять движущихся шаров, одним из которых была Земля.

Один из более молодых современников Пифагора, Алкмеон, будто бы обнаружил, что планеты, солнце и луна имеют свои отдельные орбиты, двигаясь с запада на восток в направлении, противоположном движению неба неподвижных звезд. О самом Пифагоре имеется сообщение, что он первый назвал небо космосом и Землю круглой (очевидно, подразумевается ее шаровидность), а Парменид первый изложил это в письменном виде (согласно более достоверному источнику, он вообще первый заявил об этом). О Пифагоре и Пармениде говорится также, что они разделили земной шар, по аналогии с небесной сферой, на пять кругов или поясов: арктический, летний, экваториальный, зимний и антарктический. Некоторые исследователи, например Шефер, в специальной работе о развитии древних представлений о форме и размерах Земли не признают ни того, ни другого автором теории шарообразности Земли. На основании имеющихся данных можно, пожалуй, удовольствоваться тем, что авторами этой теории были пифагорейцы вообще. Однако многие ученые нового времени относят за счет самого Пифагора теорию о «совершенном» шаре, правда, все еще находящемся, как и анаксимандров барабан, в центре вселенной (Барнет даже предполагает, что Пифагор исходил при этом из круглой формы тени при затмениях). Но если теория шарообразности Земли была выдвинута уже в столь раннее время, трудно понять, почему до Платона нет никакого упоминания об этой теории, что не дает возможности ее датировать. Некоторые исследователи теперь относят ее ко времени Платона и отрицают, что такое важное открытие было сделано таким грубым и чисто умозрительным путем и что научные доказательства этого были приведены лишь позже.

Знаменитый древнегреческий ученый Аристотель (IV в. до н. э.) первым использовал для доказательства шарообразности Земли наблюдения за лунными затмениями: тень от Земли, падающая на полную Луну, всегда круглая. Во время затмений Земля бывает повернута к Луне разными сторонами. Но только шар всегда отбрасывает круглую тень.

Три доказательства шарообразности Земли мы находим в книге Аристотеля "О небе".

1. Все тяжелые тела падают на землю под равными углами. Это первое по счету аристотелевское доказательство шарообразности Земли нуждается в пояснении. Дело в том, что Аристотель считал, что тяжелые элементы, к числу которых он относил землю и воду, естественные образом стремятся к центру мира, который поэтому совпадает с центре Земли. Если бы Земля была плоской, то тела падали бы не перпендикулярно, ибо они устремлялись бы к центру плоской Земли, но поскольку все тела не могут находиться непосредственно над этим центром, то большинство тел падало бы на землю по наклонной линии.

2. Но также (шарообразность Земли) следует из того, что явлено нашим чувствам. Ибо, конечно, затмения Луны не имели бы такой формы (если бы Земля была плоская - И.Л.). Определяющая же линия во время (лунных) затмений всегда дугообразна. Итак, вследствие того, что Луна затмевается по причине нахождения Земли между нею и Солнцем, форма Земли обязана быть шарообразной.

Здесь Аристотель опирается на учение Анаксагора о причине солнечных и лунных затмений. Отметим, что другие досократические философы, в частности Гераклит Эфесский и Анаксимандр придерживались в этом вопросе совершенно фантастических взглядов. Анаксимандр считал, что Солнце представляет собой обруч, наполненный огнем. В обруче имеется круглое отверстие и сквозь это отверстие мы видим Солнце, потому оно и кажется круглым. Когда отверстие в обруче закрывается, наступает солнечное затмение. То же самое Анаксимандр говорил и о Луне. Гераклит, как мы уже упоминали, считал, что Солнце представляет собой воспламенившиеся испарения, собранные в некой лодочке. Когда эта лодочка переворачивается вверх дном, наступает солнечное затмение (то же самое утверждал Гераклит и относительно Луны).

3. Некоторые из звезд видны в Египте и на Кипре, а в местах, расположенных севернее, не видны. Из этого не только явствует, что форма Земли сферическая, но и что Земля - сфера небольших размеров.

Это третье доказательство шарообразности Земли основывается на наблюдениях, которые проводил в Египте древнегреческий математик и астроном Евдокс, принадлежавший к пифагорейскому союзу.

Страбон свидетельствует, что в Гелиуполе сохранилась башня, с которой Евдокс проводил свои астрономические наблюдения. Видимо, Евдокс первым заметил, что картина звездного неба в Египте и Греции неодинакова. Кроме того, было еще одно обстоятельство, которое могло навести Евдокса на размышления о сферичности Земли. Дело в том, что южные области Египта пересекаются северным тропиком, на котором Солнце находится прямо над головой наблюдателя в полдень в самый длинный день года, т.е. 22 июня. Естественно, что в это время предметы не отбрасывают тени. Это явление было известно египтянам издревле. Вот что пишет по этому поводу Страбон:

“В Сиене есть колодец, который указывает летнее солнцестояние, потому что эта область расположена под тропическим кругом Ведь если мы продвинемся к югу от нашей области (я имею в виду Грецию), то впервые в Сиене солнце окажется у нас над головой и заставит гномоны в полдень не отбрасывать тени. Если солнце стоит у нас над головой, то оно неизбежно бросает лучи в колодцы до поверхности воды, даже если они очень глубоки."

Такие колодцы жители Сиены показывали как достопримечательность путешественникам. Может быть, Евдокс также наблюдал этот эффект и, как астроном и математик, смог найти ему правильное объяснение. Впрочем, Евдокс был учеником пифагорейца Филолая, который считал Землю одной из звезд, вращающихся вокруг центрального огня или очага вселенной. Наконец, как мы говорили выше.

Аристотель пишет:

"Но и из наблюдений звезд ясно не только то, что она круглая, но и что она небольшой величины. Ибо при небольшом перемещении к северу или к югу заметно меняется горизонт, так что заметно меняются звезды, расположенные над нашей головой[...] Также некоторые звезды видны в Египте и на Кипре, а в наших северных областях не видны. А некоторые из звезд, которые всегда видны в наших северных областях, в тех местностях не видны. Поэтому из этого не только явствует, что форма Земли круглая, но и что Земля представляет собой сферу небольших размеров[...] Поэтому те, кои считают, что связаны сушей места, которые расположены за Геркулесовыми Столпами и Индия и, таким образом, имеется лишь одно море, говорят не такие уж невероятные вещи. Говорят же это, указывая на слонов, которые водятся и в тех и в других далеко отстоящих друг от друга местах, которые поэтому должны где-то друг с другом соединяться".

Аристарх Самосский (конец IV — первая половина III в. до н. э.) высказал мысль о том, что не Солнце вместе с планетами движется вокруг Земли, а Земля и все планеты вращаются вокруг Солнца.

Аристарх впервые (во всяком случае, публично) высказал гипотезу, что все планеты вращаются вокруг Солнца, причём Земля является одной из них, совершая оборот вокруг дневного светила за один год, вращаясь при этом вокруг оси с периодом в одни сутки (гелиоцентрическая система мира). Сочинения самого Аристарха на эту тему не дошли до нас, но мы знаем о них из трудов других авторов: Аэция (псевдо-Плутарха), Плутарха, Секста Эмпирика и, самое главное, Архимеда. Так, Плутарх в своём сочинении «О лике видимом на диске Луны» отмечает, что "Аристарх Самосский пытался объяснять небесные явления предположением, что небо неподвижно, а земля движется по наклонной окружности (эклиптике), вращаясь вместе с тем вокруг своей оси». А вот что пишет в своём сочинении «Исчисление песчинок» («Псаммит») Архимед: «Аристарх Самосский в своих „Предположениях“… полагает, что неподвижные звёзды и Солнце не меняют своего места в пространстве, что Земля движется по окружности вокруг Солнца, находящегося в её центре, и что центр сферы неподвижных звёзд совпадает с центром Солнца».

Причины, заставившие Аристарха выдвинуть гелиоцентрическую систему, неясны. Возможно, установив, что Солнце гораздо больше Земли, Аристарх пришёл к выводу, что неразумно считать большее тело (Солнце) двигающимся вокруг меньшего (Земли), как считали его великие предшественники Евдокс Книдский, Каллипп и Аристотель. Неясно также, насколько подробно им и его учениками была обоснована гелиоцентрическая гипотеза, объяснял ли он с её помощью попятные движения планет, соотношения между сидерическими и синодическими планетными периодами. Впрочем, благодаря Архимеду мы знаем об одном важнейшем выводе Аристарха: «размер сферы неподвижных звёзд таков, что окружность, описываемая, по его предположению, Землёй, находится к расстоянию неподвижных звёзд в таком же отношении, в каком центр шара находится к его поверхности». Таким образом, Аристарх сделал вывод, что из его теории следует огромная удалённость звёзд (очевидно, по причине ненаблюдаемости их годичных параллаксов). Сам по себе этот вывод необходимо признать ещё одним выдающимся достижением Аристарха Самосского.

Трудно сказать, насколько широко были распространены эти взгляды. Ряд авторов (в их числе Птолемей в «Альмагесте») упоминают школу Аристарха, не приводя, правда, никаких подробностей. Среди последователей Аристарха Плутарх указывает вавилонянина Селевка. Некоторые историки астрономии приводят свидетельства о широком распространении гелиоцентризма среди древнегреческих учёных, однако большинство исследователей не разделяют это мнение.

Причины, по которым гелиоцентризм так и не стал базисом для дальнейшего развития древнегреческой науки, до конца не ясны. По свидетельству Плутарха, «Клеанф полагал, что греки должны привлечь Аристарха Самосского к суду за то, что он будто двигает с места Очаг мира», имея в виду Землю; Диоген Лаэрций указывает среди сочинений Клеанфа книгу «Против Аристарха». Этот Клеанф был философом-стоиком, представителем религиозного направления античной философии. Последовали ли власти призыву Клеанфа, неясно, однако образованным грекам были известны судьбы Анаксагора и Сократа, подвергшихся гонениям в значительной мере по религиозным основаниям: Анаксагора изгнали из Афин, Сократ был вынужден выпить яд. Поэтому обвинения того рода, что были предъявлены Клеанфом Аристарху, отнюдь не были пустым звуком, и астрономы и физики, даже если и были сторонниками гелиоцентризма, старались воздерживаться от публичного обнародования своих взглядов, что и могло привести к их забвению.

Гелиоцентрическая система получила развитие лишь по прошествии почти 1800 лет в трудах Коперника и его последователей.

Размеры земного шара довольно точно первым установил древнегреческий математик, астроном и географ Эратосфен Киренский (III в. до н.э.). Он жил в Египте, в Александрии. По его наблюдениям в день летнего солнцестояния (когда высота Солнца над горизонтом максимальна) в Александрии Солнце в полдень отстояло от зенита на угол, соответствующий 1/50 окружности, а в Сиене (теперь это город Асуан) - находилось в зените, ибо освещало дно глубоких колодцев. Так как расстояние между указанными городами составляло 5 тыс. египетских стадий, то Эратосфен, умножив 5 тысяч на 50, установил, что окружность Земли составляет 250 тыс. стадий. Предполагают, что длина египетской стадии равнялась 157,7 м. Следовательно, окружность Земли (по Эратосфену) равна 39,5 тыс. км. Поделив эту величину на 2*3,14, находим, что средний радиус земного шара равен примерно 6278 км (по современным измерениям - 6371 км!)

Не менее существенный вклад внес мусульманский астроном и математик Бируни, живший в X-XI веке н. э. Несмотря на то, что он пользовался геоцентрической системой, ему удалось довольно точно определить размеры Земли и наклон экватора к эклиптике. В XV веке Коперник выдвинул гелиоцентрическую теорию о строении мира. Теория, как известно, довольно длительное время не имела развития, так как была преследуема церковью. Окончательно система была уточнена И. Кеплером в конце XVI века.


Ещё по теме:
Биография В.И.Вернандского
Гипотеза Альфреда Вегенера
Учение Коперника

 


 

Реклама