Геоцентрическая система отсчёта Птолемея
Кла́вдий Птолеме́й позднеэллинистический астроном, астролог, математик , механик , оптик, теоретик музыки и географ .
Автор классической античной монографии (Альмагест ).
Которая стала итогом развития античной небесной механики и содержала практически полное собрание астрономических знаний Греции иБлижнего Востока того времени.
В астрономии Птолемею не было равных.
На протяжении целого тысячелетия — от Гиппарха (II в. до н. э. ) до Аль-Бируни (X —XI вв. н. э.).
Широкая эрудиция Птолемея и активное использование работ предшественников, вероятно, обусловлено активным использованием им ресурсов Александрийской библиотеки .
Основным трудом Птолемея стало «Великое математическое построение по астрономии в тринадцати книгах» (или просто и с достоинством «Великое», по-гречески «Мэгисте»), представлявшее собой энциклопедию астрономических и математических знаний древнегреческого мира .
Этот труд попал от греков в средневековую Европу через арабов.
Название «Megale syntaxis» («Великое построение») трансформировалось в «Альмагест ».
Под этим арабизированным названием труд Птолемея известен и поныне.
В Альмагесте Птолемей изложил собрание астрономических знаний Древней Греции и Вавилона .
Он сформулировал (если не передав разработанную Гиппархом ) весьма сложную геоцентрическую модель мира .
При создании данной системы он проявил себя как умелый механик , поскольку сумел представить неравномерные движения небесных светил (с попятными движениями планет ) в виде комбинации нескольких равномерных движений по окружностям (эпициклы , деференты , экванты ).
Непреходящее значение теории Птолемея состоит в том, что она убедительно продемонстрировала мощь математики в рациональном осмыслении сложных физических явлений.
Благодаря обобщающему и фундаментальному подходу, книги Птолемея вытеснили из научного оборота большинство работ предшественников, которые затем оказались утраченными.
Система мира Птолемея называется геоцентрической и может быть представлена в следующем упрощенном виде: планеты движутся равномерно по кругам — эпициклам, центры которых в свою очередь движутся по другим кругам — деферентам, в общем центре которых находится неподвижная Земля.
Геоцентрическая система отсчёта — это просто система отсчёта, где начало координат размещено в центре Земли.
Геоцентрическая система отсчёта употребляется в астрономии и сейчас. Вспомним, что наши астрономические ежегодники дают не координаты Земли относительно Солнца, а координаты Солнца, движущегося вокруг Земли, ибо так удобнее для астрономов .
Система Птолемея была практически общепринятой в западном и арабском мире — до создания гелиоцентрической системы Николая Коперника .
По сущности описания Мира Система Птолемея является научным заблуждением.
Гелиоцентрическая теория планетных движений Коперник а,
В ходе научной революции XVII века геоцентризм постепенно был оставлен учёными. Постепенно утвердилась гелиоцентрическая система мира .
Основными событиями, приведшими к отказу от геоцентрической системы, были создание гелиоцентрической теории планетных движений Коперником , телескопические открытия Галилея и других астрономов, открытие законов Кеплера .
Гелиоцентрическая система отсчёта — это просто система отсчёта , где начало координат размещено в Солнце.
Гелиоцентрическая система мира — это представление об устройстве мироздания. В узком смысле этого слова оно заключается в том, что Солнце расположено в центре Вселенной , а Земля совершает, по крайней мере, два вида движения: годовое вокруг Солнца и суточное вокруг своей оси.
Звёзды неподвижны относительно Солнца.
Термин «гелиоцентрическая система мира» часто используется в более широком смысле слова, когда Вселенная не обязательно считается ограниченной и имеющей центр.
Тогда смысл этого термина заключается в том, что Солнце в среднем неподвижно относительно звёзд.
Гелиоцентрическую систему устройства Мира умозрительно можно рассматривать в другой, какой угодно системе отсчёта.
В том числе геоцентрической, в которой Земля выбирается в качестве начала координат.
В этой системе отсчёта Земля неподвижна, а Солнце вращается вокруг Земли.
Но система мира все равно остаётся гелиоцентрической, поскольку взаимная конфигурация Солнца и звёзд остаётся неизменной.
Главное, в Гелиоцентрическая система отсчёта Коперника , стало создание классической механики и открытие закона всемирного тяготения Великим Исааком Ньютоном.
Исаа́к Нью́то́н и закон всемирного тяготения
Сэр Исаа́к Нью́то́н — английский физик , математик , механик и астроном , один из создателей классической физики.
Автор фундаментального труда « Математические начала натуральной философии », в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики , ставшие основой классической механики .
Ньютон никогда не провозглашал, что в природе действует закон тяготения.
Он строго доказал этот факт, исходя из наблюдаемой картины движения планет и их спутников.
В своей книге Ньютон ясно определил базовые понятия механики, причём ввёл несколько новых, включая такие важнейшие физические величины, как масса , внешняя сила и количество движения .
Ньютон сформулированы три закона механики .
Слабым местом теории тяготения Ньютона, по мнению многих учёных того времени, было отсутствие объяснения природы этой силы (силы тяготения).
Ньютон изложил только математический аппарат, оставив открытыми вопросы о причине тяготения и его материальном носителе.
Физические основы тяготения прояснились только с появлением Общей теории относительности .
Меха́ника
Меха́ника — раздел физики .
Наука, изучающая движение материальных тел ивзаимодействие между ними.
При этом движением в механике называют изменение во времени взаимного положения тел или их частей в пространстве .
Механикой в широком смысле этого слова называется наука, посвящённая решению любых задач, связанных с изучением движения или равновесия тех или иных материальных тел и происходящих при этом взаимодействий между телами. Теоретическая механика представляет собою часть механики, в которой изучаются общие законы движения и взаимодействия материальных тел.
То есть те законы, которые, например, справедливы и для движения Земли вокруг Солнца, и для полёта ракеты или артиллерийского снаряда и т. п.
Другую часть механики составляют различные общие и специальные технические дисциплины, посвящённые проектированию и расчёту всевозможных конкретных сооружений, двигателей, механизмов и машин или их частей (деталей).
Изучением общих законов движения и взаимодействия материальных тел занимается также и механика сплошных сред (или механика сплошной среды ) — обширная часть механики, посвящённая движению газообразных, жидких и твёрдых деформируемых тел.
В теоретической механике изучаются движения материальной точки, дискретных систем материальных точек и абсолютно твёрдого тела.
В механике сплошной среды рассматриваются движения таких материальных тел, которые заполняют пространство непрерывно, сплошным образом.
И расстояния между точками тела во время движения меняются.
Наука Меха́ника основана на понятиях и на представлениях о свойствах пространства , времени и материи .
В рамках механики выделяют такие разделы:
Основной математический аппарат классической механики: дифференциальное и интегральное исчисление, разработанное специально для этого Ньютоном и Лейбницем .
В классической формулировке, механика базируется на трёх законах Ньютона .
Решение многих задач механики упрощается, если уравнения движения допускают возможность формулировки законов сохранения (импульса, энергии, момента импульса и других динамических переменных).
В се три закона Ньютона для широкого класса механических систем (консервативных систем, лагранжевых систем, гамильтоновых систем) связаны с различными вариационными принципами .
В этой формулировке классическая механика таких систем строится на основе принципа стационарности действия : системы движутся так, чтобы обеспечить стационарность функционала действия .
Такая формулировка используется, например, в лагранжевой механике и в гамильтоновой механике .
Уравнениями движения в лагранжевой механике являются уравнения Эйлера — Лагранжа .
В гамильтоновой — уравнения Гамильтона.
Независимыми переменными, описывающими состояние системы в гамильтоновой механике , являются обобщённые координаты и импульсы .
В механике Лагранжа — обобщённые координаты и их производные по времени.
Если использовать функционал действия , который определён на реальной траектории системы, соединяющей некую начальную точку с произвольной конечной точкой.
То аналогом уравнений движения будут уравнения Гамильтона — Якоби .
Следует отметить, что все формулировки классической механики, основанные на голономных вариационных принципах, являются менее общими, чем формулировка механики, основанная на уравнениях движения.
Голономная система — механическая система , механические связи которой можно свести к геометрическим построениям .
Не все механические системы имеют уравнения движения, представимые в виде уравнения Эйлера — Лагранжа , уравнения Гамильтона или уравнения Гамильтона — Якоби.
Лагранжева формулировка оказалась особенно полезной в теории поля и релятивистской физике .
Гамильтонова и Гамильтона — Якоби — в квантовой механике .
Классическая механика основана на законах Ньютона , преобразовании скоростей Галилея и существовании инерциальных систем отсчёта .
В настоящее время известно три типа ситуаций, в которых классическая механика перестаёт отражать реальность.
Свойства микромира не могут быть поняты в рамках классической механики.
В частности, в сочетании с термодинамикой она порождает ряд противоречий. Адекватным языком для описания свойств атомов и субатомных частиц является квантовая механика .
Переход от классической к квантовой механике — это не просто замена уравнений движения, а полная перестройка всей совокупности понятий (что такое физическая величина, наблюдаемое, процесс измерения и т. д.).
При скоростях, близких к скорости света, классическая механика также перестаёт работать, и необходимо переходить к специальной теории относительности .
Этот переход подразумевает полный пересмотр парадигмы, а не простое видоизменение уравнений движения и служит источником многочисленных заблуждений.
Классическая механика становится неэффективной при рассмотрении систем с очень большим числом частиц (или же большим числом степеней свободы).
В этом случае практически целесообразно переходить к статистической физике .
Иммануил Кант
Великий немецкий и российский философ Иммануил Кант первым определил, что в Мире нет движения.
Движение это научное заблуждение, не имеющее физической сущности по Канту.
Есть только положение материальных тел (вещества) в каждый миг бытия тела (вещества) во Вселенной.
Понятия пространство, время, движение, скорость, ускорение являются умозрительными понятиями.
Сущностным понятием в Мире является творение (силы тяготения, силы левитации, силы притяжения, силы отталкивания).
Иммануил Кант обратился к последующим поколениям с просьбой разработать новую, альтернативную науку: «МЕТАФИЗИКА ПРИРОДЫ».