Коперниканская научная революция 1543 г кратко
Обновлено: 30.06.2024
Коперниканская революция-смена парадигм с модели мироздания Птолемея, которая постулировала, что Земля является центром вселенной, на гелиоцентрическую модель с Солнцем в центре нашей солнечной системы. Это событие стало одной из стартовых точек начала научной революции XVI столетия. Учение Коперника привело к радикальным изменениям образа мышления естествоиспытателей, повернув его от привычных и закостенелых догм к непосредственному исследованию реального мира.
Начиная со своего первого использования телескопа для астрономических наблюдений в 1610 году, Галилео Галилей оказал сильную поддержку системе Коперника, наблюдая фазы Венеры (предсказанные Коперником, а не Птолемеем) и спутники Юпитера (которые показали, что видимые аномалии орбиты Луны по теории Коперника не являются уникальными). Галилей также пишет классическую работу в защиту гелиоцентрической системы: Диалог о двух системах мира (1632), которая привела к процессу над ним и к его домашнему аресту инквизицией.
В этот же период многие учёные, вдохновлённые Коперником, такие как Томас Диггес и Джордано Бруно, отстаивали существование бесконечного числа или, по крайней мере, достаточно большого числа вселенных около других звёзд, представляющих собой далёкие от нас солнечные системы. Вопреки мнению Коперника и Кеплера, к середине XVII века эта гипотеза стала широко признанной, отчасти благодаря поддержке
Коперниковская революция была, возможно, завершена Исааком Ньютоном, чьи Математические начала натуральной философии (1687) дали последовательное физическое объяснение, и показали, что планеты находятся на своих орбитах благодаря привычной нам силе тяжести. Ньютон смог вывести законы Кеплера как хорошее приближение своей теории и получить ещё более точные прогнозы движения с учетом гравитационного взаимодействия между планетами.
Законы Кеплера и становление астрономии как науки
К началу 16 века учёные пришли к выводу, что система Птолемея несовершенна, её использование приводит к серьёзным расчётным ошибкам. Первым, кто предложил обоснованное и грамотное альтернативное решение, стал Николай Коперник(1473-1543) - польский учёный, который создал совершенно иную модель мира.
Система мироустройства по Копернику, с точки зрения современности, ещё не достаточно радикальна. Все орбиты являются круговыми, движения по ним равномерны, поэтому эпициклы необходимо было сохранить, сократив их количество от восьмидесяти до тридцати четырёх. Прежним сохранился и механизм движения планеты, вращение прикреплённых сфер. Но по этим принципам ось Земли в течение годичного вращения должна была бы поворачиваться, описывая ровный конус, но этого же не наблюдалось. Поэтому Коперник, дабы объяснить смену годичных времён, ввёл обратное (третье) движение планеты вокруг оси, эклиптично перпендикулярной, и использовал это обоснование дополнительно для объяснения прецессии. Сферу неподвижных звёзд Николай Коперник поместил на границе мира.
Модель мира по Копернику не была строго гелиоцентричной, ведь он не расположил Солнце строго по центру планетных сфер.
Смещение центра орбиты, согласно учениям Птолемея, Коперник соответственно исключил, и это стало обратным шагом: более точные изначально, чем птолемеевы, таблицы Коперника в скором времени значительно разошлись с полученными по наблюдениям данными, это событие существенно озадачило сторонников теории Коперника. Но, тем не менее, система мира Николая Коперника стала значительным открытием в области астрономической науки. Датский астроном Тихо Браго (1546-1601) занимал компромиссную позицию - Земля неподвижна, а все остальное вращается вокруг Солнца. Немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) работал в качестве помощника Тихо Браге, после смерти последнего занял его место. Открыл законы движения планет (законы Кеплера), на основе которых составил планетные таблицы. Заложил основы теории затмений. Изобрел телескоп, в котором объектив и окуляр — двояковыпуклые линзы. Законы Кеплера:
1. Орбита - эллиптическая(выгнутая)
2. Чем ближе к Солнцу, тем выше скорость
3. Чем больше орбита, тем дольше длится земной год
Первые два закона были сформулированы в книге Кеплера "Новая астрономия", последний - в книге "Гармония мира"
XVI век является эпохальной вехой в отношениях между наукой и религией. Он знаменует собою начало освобождения науки от теологии, рождение современного естествознания.
Коперниканская астрономия знаменовала собою мировоззренческую революцию, появление совершенно новой картины мира, а также заявку со стороны науки на свою автономию и право судить о мире самостоятельно, независимо от теологических догм. Наиболее ярко этот значительный шаг в истории естествознания был охарактеризован Ф. Энгельсом: «Революционным актом, которым исследование природы заявило о своей независимости. было издание бессмертного творения, в котором Коперник бросил. вызов церковному авторитету в вопросах природы.
Это противоречие между двумя теориями, зафиксированное уже Птолемеем и выступавшее как постоянный возмущающий фактор в развитии науки, оказывалось неразрешимым в условиях господства аристотелевской физики, а также безоговорочного приоритета метафизического и религиозного знания над научным. Прокл, как известно, предложил компромисс — рассматривать теорию гомоцентрических сфер как единственно истинную картину универсума, а эпициклическо-эксцентрическую астрономию Птолемея — просто как удобную математическую фикцию. Это противоречие и этот компромисс пришли в латинскую европейскую науку и теологию через арабо-мусульманских мыслителей, прежде всего через Аверроэса.
Таким образом, реформа календаря явилась той практической задачей, которая оказала несомненное влияние на оживление астрономической практики, стимулировала интерес к теоретической астрономии и развивала критическое чутье к астрономическим достижениям древних. Кроме того, к этому времени в полной мере выявились расхождения системы Птолемея с наблюдаемыми явлениями, например, несоответствие его теории движения Луны наблюдаемым закономерностям, неудовлетворительность принципов определения тропического года и т. д.
Прежде всего Коперник определяет свое отношение к
Доказывая наличие годового вращения Земли и выявляя порядок планет и структуру Вселенной, Коперник апеллирует к явлениям и предлагает интерпретацию этих явлений, основываясь на достижениях оптики, полученных вне рамок аристотелевской физики. Он ссылается на неадекватность теории гомоцентрических сфер, выявленную еще во времена Автоликия Питанского, младшего современника Аристотеля, и показывает, что невозможно утверждать центральное положение Земли, поскольку мы наблюдаем планеты то приближающимися к Земле, то удаляющимися от нее. Из неравномерности видимого движения планет на основании законов оптики можно заключить, что когда планеты замедляют движение — они удаляются от Земли, а когда ускоряют,— приближаются. Об этом же свидетельствует и изменение яркости планет. Все это и позволяет заключить, что Земля не является центром системы гомоцентрических кругов.
Исходя из того, что размеры орбит измеряются величиной времени обращения, Коперник устанавливает порядок вращений. Первой и наивысшей из всех является сфера неподвижных звезд, которая сама является неподвижной; она служит точкой отсчета движений и положений всех остальных светил. Далее следует первая из планет — Сатурн, завершающий свое обращение в 30 лет, после него — Юпитер, движущийся двенадцатилетним обращением, затем — Марс, который делает оборот в два года. Четвертое по порядку место занимает годовое вращение Земли вместе с лунной орбитой, как бы эпициклом. На пятом месте стоит Венера, возвращающаяся на девятый месяц. Наконец, шестое занимает Меркурий, делающий круг в 80 дней. В середине всех вращений находится Солнце.
Таким образом, гелиоцентрический тезис позволил Копернику избежать той произвольности, которая со времен Прокла являлась постоянно воспроизводимым аргументом против системы Птолемея. Все необъяснимые в ней совпадения и ограничения нашли свое объяснение в системе Коперника. Наиболее сильные ограничения налагались в системе Птолемея на движения нижних планет — центры их эпициклов должны были всегда лежать на прямой, соединяющей Землю и Солнце. Это ограничение для Меркурия и Венеры в гелиоцентрической системе становится легко объяснимым,— эти планеты обращаются вокруг Солнца, находясь все время внутри орбиты Земли. Другое ограничение относилось к верхним планетам: отрезок, соединяющий каждую из верхних планет с центром ее эпицикла должен был всегда оставаться параллельным прямой, соединяющей Землю с Солнцем. Кроме того, периоды обращения по эпициклам для всех верхних планет одинаковы и совпадали с периодом годового обращения Солнца вокруг Земли. Эти ограничения также становятся совершенно очевидными в гелиоцентрической системе. Наблюдаемое движение планеты становится результирующей ее собственного движения вокруг Солнца и годичного движения Земли, с которой оно наблюдается.
Кроме того, гелиоцентрический тезис позволил Копернику определить порядок планет и точную соразмерность их орбит, чего не мог сделать Птолемей. По положениям планет и при учете движения Земли Коперник мог вычислить радиусы деферентов планет, соответствующие их средним расстояниям от Солнца. Эти расстояния оказались весьма близкими к их современным значениям. Определение средних размеров планетных орбит было одним из выдающихся достижений астрономии Коперника, полученных в результате принятия гелиоцентрического принципа, выполнявшего роль систематического и гармонического основания. Именно достигнутое в системе Коперника гармоническое единство мира стало одним из существенных аргументов в пользу принятия гелиоцентризма.
Кимелев Ю. Полякова Т. Наука и религия Глава 3. Коперниканская революция
Восстановленное по найденному черепу лицо астронома (слева). Учёные были поражены сходством с портретами молодого Коперника: был заметен даже шрам над правой бровью (иллюстрация AP Photo/Kronenberg Foundation)
Под копе́рниковской револю́цией понимается смена парадигм с модели мироздания Птолемея, которая постулировала, что Земля является центром вселенной, на гелиоцентрическую модель с Солнцем в центре нашей солнечной системы. Это событие стало одной из стартовых точек начала научной революции XVI столетия. Учение Коперника было равносильно революционной перестройке не только в астрономии и естествознании, но и в методах научного исследования и познания. Оно привело к радикальным изменениям образа мышления естествоиспытателей, повернув его от привычных и закостенелых догм к непосредственному исследованию реального мира. [1]
Содержание
Исторический обзор
В 1543 году Николай Коперник опубликовал свой трактат De Revolutionibus coelestium orbium (Об обращениях небесных сфер), в котором он изложил гелиоцентрическую модель представления Вселенной. Потребовалось около 200 лет для того, чтобы эта модель заменила модель Птолемея.
Говорить, что новизна предложений Коперника состоит в простом изменении положения Земли и Солнца — это значило бы, что мы сделали муху из слона в развитии человеческой мысли. Если бы предложение Коперника не оказывало влияния за пределами астрономии, оно бы не задержалось так долго в признании, и ему бы не так усиленно сопротивлялись. [2]
Николай Коперник
В своём труде Об обращениях небесных сфер (1543) Николай Коперник показал, что движение небес может быть объяснено без утверждения, что Земля находится в геометрическом центре системы. Это привело к выводу, что мы можем отказаться от предположения, что мы наблюдаем Вселенную из особого положения. Хотя Коперник инициировал научную революцию, он, конечно, не завершил её. Он продолжал верить в небесные сферы, и помог совсем немного для прямых наблюдений и доказательства того, что его теория ближе к истине, чем система Птолемея.
Тихо Браге
Датский астроном Тихо Браге, оставаясь в рамках геоцентрической системы, способствовал научной революции, показав, что небесные сферы в лучшем случае являются математической абстракцией, а не физическими объектами, поскольку большая комета 1577 прошла сквозь сферу несколько планет, и кроме того, сферы Марса и Солнца пересекают друг друга. Браге и его помощники сделали также многочисленные кропотливые замечания, которые позволили Иоганну Кеплеру вывести свои законы движения планет. Пересмотренная гелиоцентрическая система Кеплера дала гораздо более точное описание движения планет, чем система Птолемея.
Галилео Галилей
Начиная со своего первого использования телескопа для астрономических наблюдений в 1610 году, Галилео Галилей оказал сильную поддержку системе Коперника, наблюдая фазы Венеры (предсказанные Коперником, а не Птолемеем) и спутники Юпитера (которые показали, что видимые аномалии орбиты Луны по теории Коперника не являются уникальными). Галилей также пишет классическую работу в защиту гелиоцентрической системы: Диалог о двух системах мира (1632), которая привела к процессу над ним и к его домашнему аресту инквизицией.
Джордано Бруно
В этот же период многие учёные, вдохновлённые Коперником, такие как Томас Диггес и Джордано Бруно, отстаивали существование бесконечного числа или, по крайней мере, достаточно большого числа вселенных около других звёзд, представляющих собой далёкие от нас солнечные системы. Вопреки мнению Коперника и Кеплера (а также Галилея-агностика), к середине XVII века эта гипотеза стала широко признанной, отчасти благодаря поддержке Рене Декарта.
Исаак Ньютон
Коперниковская революция была, возможно, завершена Исааком Ньютоном, чьи Математические начала натуральной философии (1687) дали последовательное физическое объяснение, и показали, что планеты находятся на своих орбитах благодаря привычной нам силе тяжести. Ньютон смог вывести законы Кеплера как хорошее приближение своей теории и получить ещё более точные прогнозы движения с учетом гравитационного взаимодействия между планетами.
Метафорическое использование
Влияние
На протяжении более тысячелетия католическая церковь главенствовала не только в религии, но и в политике и науке. Церковь поддерживала популярную теорию геоцентризма, хотя видные богословы, такие как святой Фома Аквинский и святой Альберт Великий были осведомлены о гелиоцентрической теории. Идеи Коперника, составляющие фундамент гелиоцентрического учения, разрушили до основания принципы церковно-теологического мировоззрения и опровергли церковную картину мироздания, основанную на геоцентрической доктрине Птолемея. Своим творчеством Коперник оказал огромное влияние на всё последующее развитие естественных наук. Естествознание после Коперника развивается всё с большей и большей скоростью, проникая всё дальше в окружающий бесконечный мир. [4]
Испокон веков астрономы помещали Землю в центр Вселенной. Николай Коперник отнял у нашей планеты титул центра мироздания и поместил ее на рядовую околосолнечную орбиту, заложив основы одной из величайших научных и философских революций в духовной истории человечества.
В системе Птолемея Земля покоится в центре мира. Вокруг нее движутся Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн; каждое тело движется по малому эпициклу (1). В системе Коперника Солнце находится в центре Солнечной системы, вокруг него обращаются Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн (2). Тихо Браге считал, что Земля есть центр Солнечной системы, вокруг которого движутся Луна и Солнце, а планеты движутся вокруг Солнца вместе со звездами (3).
Для объяснения небесных явлений астрономы древности вынуждены были прибегать к довольно сложным моделям. Звезды легко поместить на единую сферу, равномерно вращающуюся вокруг Земли (во всяком случае, если не принимать в расчет их собственных движений, о которых в античности не знали), но для Солнца эта схема уже не работает. Не позднее IV века до н.э. греческие астрономы выяснили, что временные интервалы между солнцестояниями и равноденствиями отнюдь не одинаковы, а посему Солнце перемещается по эклиптике с переменной скоростью. Это обстоятельство можно объяснить тем, что наше светило равномерно обращается по окружности, центр которой смещен относительно Земли (поэтому углы, под которыми видны с Земли четыре 90-градусные дуги солнечной круговой орбиты, неодинаковы), – но тогда выходит, что Земля не является центром мира.
Еще хуже обстояло дело с движением Луны и планет. Греки знали, что Луна не только перемещается по небосводу неравномерно, но и в течение каждого месяца изменяет диаметр своего диска – и совершенно правильно объясняли это непостоянством ее расстояния от Земли. Им было также известно, что планеты выписывают на небе хитрые петли, периодически изменяя направление движения. Чтобы организовать все это в единую схему, греки проявили немалую изобретательность и в конце концов разработали модель, которая весьма неплохо соответствовала наблюдениям (хоть и нуждалась в периодических корректировках при составлении таблиц). В ее птолемеевском варианте каждая планета равномерно движется по окружности, называемой эпициклом, центр которой перемещается по другой окружности много большего радиуса – деференту. Центр деферента смещен относительно Земли. Угловая скорость вращения эпицикла по деференту постоянна по отношению к экванту (особой точке, лежащей на продолжении отрезка, соединяющего Землю с центром деферента) и, следовательно, периодически изменяется относительно этого центра. В общем, конструкция очень запутанная, и не стоит удивляться, что Копернику она не нравилась.
Детство и отрочество
Основатель современной астрономии появился на свет в пять часов вечера 19 февраля 1473 года. Дата его рождения записана в церковной книге, а время (вероятно, определенное задним числом) — в гороскопе. Его крестили Миколаем (Mikolaj), но в историю вошла латинизированная версия имени (Nicolaus) и фамилии Kopernik (Copernicus).
Коперник умер 24 мая 1543 года и был похоронен во Фромборском соборе. В 2005 году его останки обнаружила группа польских археологов во главе с Ежи Гассовским (удалось даже реконструировать внешность ученого по хорошо сохранившемуся черепу). Они опубликовали эти сведения лишь в ноябре 2008 года, после того как эксперты подтвердили аутентичность находки.
В XIII веке предки Николая Коперника по отцовской линии перебрались из Германии в Польшу. Поначалу они жили в Силезии (скорее всего, в деревне, которая и по сей день зовется Koperniki), а в середине XIV столетия переселились в Краков — в те времена столицу Польского королевства. Предки ученого постепенно выбились из ремесленного сословия в торговое. Отец Коперника, тоже Николай, был весьма процветающим купцом. В конце 1450-х годов он переехал из Кракова на север страны, в Торунь, где стал олдерменом и женился на дочери одного из самых богатых горожан Лукаса Ватценроде.
В 1470-х годах у Коперников родился первенец Андреас, потом дочери Барбара и Катерина, а затем и последыш Николай-младший. Когда ему было около десяти лет, семья потеряла отца. Заботу о детях взял на себя дядя с материнской стороны, тоже Лукас. В 1489 году он возглавил епископство Вармия, расположенное северо-восточней Торуни, и в этом качестве сыграл немалую роль в судьбе племянников. После того как они закончили церковные школы первой и второй ступени, дядя настоял на их поступлении в Краковский университет, где когда-то учился и сам. Осенью 1491 года Андреас и Николай впервые в жизни покинули родной город. Скорее всего, они сели на парусную баржу и отправились вверх по Висле в королевскую столицу.
Студенчество
Ягеллонский университет в Кракове, основанный в 1364 году королем Казимиром III Великим (тогда он назывался Краковской академией, а нынешнее имя получил в начале XIX века), — одна из старейших европейских высших школ. В 1410 году там появилась кафедра астрономии и астрологии (первая в Центральной Европе). В студенческие годы Коперника ее занимал блестящий педагог Войцех Брудзевский, который не был ортодоксальным сторонником геоцентрической теории и первым понял, что Луна движется по эллипсу. Видимо, именно он и заинтересовал юношу из Торуни наукой о небесах (во всяком случае, достоверно известно, что в Кракове Коперник прослушал не менее семи курсов по астрономии, астрологии и математике, а также освоил весьма совершенные астрономические угломерные инструменты, подаренные Краковской академии Университетом Буды). На время его учебы пришлись такие эффектные небесные события, как появление кометы, пара солнечных и пара лунных затмений.
Коперник провел в Кракове четыре года, но на этом его образование не закончилось. Он прожил год у дяди-епископа, после чего вновь последовал по его стопам и отправился в самый старый в Западной Европе Болонский университет постигать юридические премудрости. Там он сблизился с профессором астрономии и астрологии Доменико Новарой, которому не раз помогал наблюдать светила. Еще два года Коперник провел в Падуанском университете, где изучал медицину. В 1503 году он завершил свое формальное образование и получил от Феррарского университета степень доктора канонического права.
Коперник в Вармии
Впрочем, переезд в Польшу имел и свои преимущества. Еще в 1497 году дядя-епископ Лукас Ватценроде устроил избрание племянника в состав капитула каноников, приписанных к кафедральному собору во Фромборке, городке на берегу Вислинского залива к востоку от Гданьска. Четыре года спустя Коперник был вынужден ненадолго приехать во Фромборк, чтобы лично представиться собратьям по капитулу и испросить разрешения остаться в Италии вплоть до получения диплома. Эта должность давала стабильный доход, который Коперник начал получать сразу после утверждения, так что в материальном плане его жизнь была вполне благополучной.
Идея Кеплера о “пяти правильных геометрических фигурах” заключалась в том, что пять правильных многогранников можно последовательно поместить внутри сфер, точно соответствующих орбитам шести известных в то время планет. Это была блестящая работа, основанная на наблюдениях Тихо Браге, которая подтверждала, что Солнце, а не Земля находится в центре Солнечной системы.
Коперник окончательно обосновался во Фромборке только в 1510 году. До этого он служил у дяди-епископа личным секретарем и врачом и жил в его резиденции в маленьком городке Лидзбарке. Вступив в должность, Коперник обрел немало обязанностей. Фромборским каноникам было положено участвовать в церковных службах, однако их основная функция состояла в помощи епископу в управлении Вармией. Каноники собирали с мирян подати и налоги, отправляли судейские обязанности, назначали бургомистров, надзирали за пивоварнями, рыболовством и охотой. Коперника не раз избирали канцлером и инспектором капитула, а однажды он попал в число кандидатов на освободившееся место вармийского епископа. Коперник составил несколько карт Вармии и ее окрестностей, лечил земляков в городской больнице Святого Духа, а зимой 1521 года даже возглавил оборону расположенного на юге Вармии Ольштынского замка, на который напал Тевтонский орден. Короче, скучать ему не приходилось. Тем не менее его жизнь протекала без особых стрессов, если не считать неприятностей с церковным начальством, которому в 1530-х донесли (скорее всего ложно), что Коперник обзавелся любовницей. Впрочем, к осени 1439 года этот инцидент, грозивший церковным судом, был исчерпан.
Путь к открытию
Фромборский собор и окружающие его постройки обнесены мощной крепостной стеной с башнями. В одной из них Коперник квартировал в первые годы пребывания во Фромборке (сейчас там музей). В 1514 году он купил городской дом неподалеку от собора и оборудовал рядом с ним площадку для астрономических наблюдений. Он располагал так называемой линейкой Птолемея и еще несколькими примитивными угломерными приборами, которые намного уступали оборудованию хороших обсерваторий того времени. Но Копернику этого вполне хватило — его главным инструментом была голова.
Читайте также: