Учение Коперника


 

 

Польский астроном Николай Коперник родился в 1473 году в Польше в городе Торунь, расположенном на берегу Вислы. Он выходец из богатой семьи. В юности он учился в Краковском университете, где начал интересоваться астрономией. По достижении двадцати с лишним лет он отправился в Италию, где изучал юриспруденцию и медицину в университете в Болонье, а потом в Падуанском университете. Позднее он получил степень доктора наук в университете в городе Феррара. Большую часть своей жизни Коперник прожил в городе Фройнбург (Фромборк), где он был каноником в кафедральном соборе.

Коперник никогда не был профессиональным астрономом, и свое великое дело, принесшее ему славу, он делал в свободное время. Во время своего пребывания в Италии Коперник познакомился с идеей греческого философа Аристарха Самосского (третий век до н. э.) о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Коперник убедился в правильности гелиоцентрической гипотезы, и когда ему было около сорока лет, он начал распространять среди своих друзей небольшую рукопись, в которой в упрощенной форме излагал свою точку зрения по этому вопросу.

Коперник провел много лет, занимаясь наблюдениями и специальными расчетами, которые были необходимы для написания его знаменитой книги «Об обращениях небесных сфер», в которой он дал детальное описание своей теории и привел необходимые доказательства. В 1533 году, когда ему исполнилось шестьдесят лет, Коперник прочитал серию лекций в Риме, в которых он представил основные моменты своей теории, не вызвав даже недовольства со стороны папы. Однако когда Копернику было уже под семьдесят, он решил опубликовать свою книгу; и перед самой своей смертью, 24 мая 1543 года, он получил из печати первую копию своей книги. В своей книге Коперник совершенно справедливо утверждал, что Земля вращается вокруг своей оси, Луна, вращается вокруг Земли, а Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца.

Гелиоцентрическая система в варианте Коперника может быть сформулирована в семи утверждениях:

-  орбиты и небесные сферы не имеют общего центра;

-  центр Земли — не центр Вселенной, но только центр масс и орбиты Луны;

-  все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира;

-  расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами;

-  суточное движение Солнца — воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе;

-  Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце (суточное движение, а также годичное движение, когда Солнце перемещается по Зодиаку) — не более чем эффект движения Земли;

-  это движение Земли и других планет объясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет.

Католическая церковь, занятая борьбой с Реформацией, первоначально снисходительно отнеслась к новой астрономии, тем более что вожди протестантов (Мартин Лютер, Меланхтон) отнеслись к ней резко враждебно. Это было связано и с тем, что для предстоящей реформы календаря были полезны наблюдения Солнца и Луны, содержащиеся в книге Коперника. Папа Климент VII даже благожелательно прослушал лекцию о гелиоцентрическом подходе, подготовленную учёным кардиналом Вигманштадтом. Хотя отдельные епископы уже тогда выступили с яростной критикой гелиоцентризма как опасной богопротивной ереси.

В 1616 году, при папе Павле V, католическая церковь официально запретила придерживаться и защищать теорию Коперника как гелиоцентрическую систему мира, поскольку такое истолкование противоречит Писанию, хотя гелиоцентрической моделью по-прежнему можно было пользоваться для расчётов движения планет. Теологическая комиссия экспертов по запросу инквизиции рассмотрела два положения, вобравшие в себя суть учения Коперника и вынесла следующий вердикт:

Предположение I: Солнце является центром мироздания и, следовательно, неподвижно. Все считают, что это заявление нелепое и абсурдное с философской точки зрения, и кроме того формально еретическое, так как выражения его во многом противоречат Священному Писанию, согласно буквальному смыслу слов, а также обычному толкованию и пониманию Отцов Церкви и учителей богословия.

Предположение II: Земля не есть центр мироздания, она не является неподвижной и движется как целостное (тело) и к тому же совершает суточное обращение. Все считают, что это положение заслуживает такого же философского осуждения; с точки зрения богословской истины, оно, по крайней мере, ошибочно в вере.

К совершению переворота в астрономии Коперника подвигла философия, а не данные экспериментов. Сначала была идея, а потом доказательство. То, что Коперник понял интуитивно, затем уже он попытался обосновать математически.

Т. Кун указывает, что коперниканское учение приобрело лишь немногих сторонников в течение почти целого столетия после смерти Коперника, и сторонники, как правило, руководствовались отнюдь не математическими соображениями. Так, культ солнца, который помогал Кеплеру стать коперниканцем, лежат полностью вне сферы науки.[i]

Коперник предположил, что планеты должны быть подобны 
Земле, и что Вселенная должна быть гораздо больше, чем ранее предполагалось. В результате, когда спустя 60 лет после его смерти с помощью телескопа неожиданно были обнаружены горы на Луне, фазы Венеры и огромное количество звезд, о существовании которых ранее не подозревали, то эти наблюдения убедили в справедливости новой теории великое множество ученых, особенно среди неастрономов.

Коперник одним из первых высказал мысль о всемирном тяготении. В одном из его писем говорится: "Я думаю, что тяжесть есть не что иное, как некоторое стремление, которым божественный Зодчий одарил частицы материи, чтобы они соединялись в форме шара. Этим свойством, вероятно, обладают Солнце, Луна и планеты; ему эти светила обязаны своей шаровидной формой."

Он уверенно предсказал, что Венера и Меркурий имеют фазы, подобные лунным. После изобретения телескопа Галилей подтвердил это предвидение.

Недостатки теории Коперника

Коперник считал, что планеты могут двигаться только по окружности и только равномерно. Поэтому он не принял введенный Птолемеем эквант, а с ним и гипотезу биссекции полного эксцентриситета. Но отказавшись от экванта, Коперник был вынужден ввести второй эпицикл.

О. Нейгебауер отмечал: «Распространенное мнение, что гелиоцентрическая система Коперника является значительным упрощением системы Птолемея, очевидно, является неверным. Выбор системы отсчета не оказывает никакого влияния на структуру модели, а сами коперниковские модели требуют почти вдвое больше кругов, чем модели Птолемея, и значительно менее изящны и удобны».[2]

Впрочем, такой точки зрения придерживаются не все ученые. М. Клайн считает: «Разумеется, движение планеты вокруг Солнца не является строго круговым, и Коперник для более точного описания движений планеты Р и Земли Е вокруг Солнца к двум окружностям  добавил эпициклы. Но и при наличии эпициклов, чтобы «объяснить весь хоровод планет», ему оказалось достаточно 34 кругов вместо 77. Таким образом, гелиоцентрическая картина мира позволила существенно упростить описание движения планет».[3]

ошибочным такая гипотеза Коперника: Коперник вводит третье движение Земли, которое он называет деклинационным, или движением по склонению. Упоминания о таком движении не найдется ни в одном учебнике астрономии – просто потому, что его не существует. Коперник не знал и не мог знать закона сохранения момента количества движения, согласно которому ось вращения Земли (и любого тела) сохраняет постоянное направление в пространстве (если на тело не действуют посторонние силы; действие Солнца и Луны на экваториальный «горб» Земли приводит к прецессии). Чтобы объяснить это наблюдаемое явление (неизменность положения полюса мира в течение года), он и был вынужден приписать земной оси третье движение. По мнению Коперника, если бы его не было, ось Земли должна была бы в течение года поворачиваться вокруг нормали к плоскости эклиптики, занимая в то же время одинаковое положение относительно Солнца. Так было бы, если бы ось Земли была бы жестко связана с радиусом-вектором Земли (иначе говоря, с прямой Солнце – Земля). Сообщая земной оси противоположное движение с тем же периодом в один год, Коперник компенсирует это предполагаемое «увеличение» земной оси ее орбитальным движением и «устанавливает» ее в нужном направлении.

Поверив в данные Коперника, Кеплер был бы вынужден считать, что эксцентрическое расстояние, т. е. расстояние Солнца до центра орбиты Земли, равно нулю (в то время как эксцентрические расстояния других планет, т. е. расстояния центров их орбит от центра орбиты Земли, оставались бы по-прежнему отличными от нуля), и, значит, предположить, что «сфера Земли в отличие от сфер других планет не обладает толщиной. Но тогда центры граней додекаэдра и вершины икосаэдра лежали бы на одной сфере и весь мир выглядел бы более сжатым и сплющенным». Такие исправления модели были мало приемлемы для Кеплера, ибо они отводили Земле особую роль среди других планет.

Оставалось одно: пересчитать данные Коперника, приняв за центр мира центр Солнца. Эту трудоемкую работу по просьбе Кеплера охотно согласился выполнить его бывший учитель Местлин. Различия, как и следовало ожидать, оказались довольно существенными. Например, «для Венеры различие (в положении линии апсид) составило более трех знаков зодиака (т. е. более 90°), ибо ее афелий (точка орбиты, ближайшая к Солнцу) лежит в Тельце и Близнецах, а ее апогей (точка орбиты, ближайшая к Земле) – в Козероге и Водолее.

Различными оказались не только расстояния, но и годичные параллаксы планет в афелии

Далее, Коперник поместил в центр Вселенной Солнце, вокруг которого должны обращаться все планеты, включая Землю, причем Луна потеряла статус самостоятельной планеты и стала спутником Земли. Вся эта система заключена в сферу неподвижных звезд, чье кажущееся вращение объясняется суточным вращением Земли. Впоследствии за эту звездную оболочку Коперника упрекал Бруно («Чего еще хотел бы я от Коперника — уже не как от математика, но как от философа — это чтобы не измышлял он пресловутую восьмую сферу в качестве единого местоположения всех звезд, равно отстоящих от центра»). Однако ошибка эта имела скорее положительные последствия: На самом же деле, определяя звездную сферу, польский астроном допустил большую свободу в ее дальнейшем рассмотрении (в частности, тем же Бруно!). Фактически Коперник раздвинул границы неба до бесконечности. «Небо неизмеримо велико по сравнению с Землей, – писал он, – и представляет бесконечно большую величину...».

Ошибся Коперник и в том, что в его теории центром Вселенной служит не материальное тело, а некоторая «пустая» точка – центр круговой орбиты Земли. Уверенность в правильности своего построения он черпал в ссылке на высокий авторитет Птолемея, у которого планеты, двигаясь по эпициклам, также обращались вокруг «нефизической» точки.

Причины критики Коперника современниками

Во времена Коперника в Европейской культуре наступила эпоха ренессанса - эпоха возвеличения человеческой личности, как период веры в человека, в его бесконечные возможности и в его господство над природой. Но Коперник и Бруно превратили землю в маленький элемент мироздания, а вместе с тем и человек, живущий на земле оказался ещё более мелким элементов вселенной, огромного мира.[4]

Человек той эпохи любил созерцать природу вместе с неподвижной землей и вечно подвижным небесным сводом. Но теперь оказалось, что Земля – это мелкий элемент, а никакого неба вообще не существует. Человек проповедовал могущество человеческой личности, но вместе с великими открытиями Коперника, Галилея, Кеплера все это могущество человека рухнуло и рассыпалось в прах.

Роль Коперника в истории человечества

Книга Коперника была необходимым прологом для работы Галилея и Кеплера. Они, в свою очередь, были главными предшественниками Ньютона, и именно их открытия позволили Ньютону сформулировать его законы движения и гравитации.

Если смотреть на вещи с исторической точки зрения, издание книги «Об обращениях небесных сфер» явилось стартовым моментом развития современной астрономии и, что более важно, стартовым моментом развития современной науки.

[1] Кун Т. Указ. соч. С. 145 – 146.
[2] Нейгебауер О. Указ. соч. С. 196 – 197.
[3] Клайн М. Математика: поиск истины. М., 1998. С. 83 – 84.
[4] Лосев А. Ф. Указ. соч. С. 548.


 

Реклама