Хотя астрономия является старейшей из естественных наук, ее развитие во время научной революции полностью изменило общественные взгляды на природу, перейдя от геоцентризма к гелиоцентризму.
ЦЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ
Оцените работы Коперника и Кеплера и их революционные идеи.
КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ
- Развитие астрономии в период научной революции полностью изменило взгляды общества на природу. Публикация «De Revolutionibus» Николая Коперника в 1543 году часто рассматривается как начало того времени, когда научные дисциплины постепенно трансформировались в современные науки, какими мы их знаем сегодня.
- Коперниканский гелиоцентризм - это название, данное астрономической модели, разработанной Коперником, в которой Солнце расположено около центра Вселенной, неподвижно, а Земля и другие планеты вращаются вокруг него по круговым траекториям, измененным эпициклами и с одинаковой скоростью.
- За более чем столетие немногие астрономы были убеждены в системе Коперника. Тихо Браге зашел так далеко, что построил космологию, в точности эквивалентную космологии Коперника, но с землей, зафиксированной в центре небесной сферы, а не с Солнцем. Однако идея Тихо также способствовала защите гелиоцентрической модели.
- В 1596 году Иоганн Кеплер опубликовал свою первую книгу, которая была первой с 1540-х годов открытой поддержкой коперниканской космологии астрономом. Работа Кеплера по Марсу и движению планет еще больше подтвердила гелиоцентрическую теорию.
- Галилео Галилей сконструировал собственный телескоп, с помощью которого провел ряд важных астрономических наблюдений. Его наблюдения и открытия были одними из самых влиятельных в переходе от геоцентризма к гелиоцентризму.
- Исаак Ньютон развил дальнейшие связи между физикой и астрономией через свой закон всемирного тяготения и необратимо подтвердил и развил гелиоцентризм.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Коперниканский гелиоцентризм
Название, данное астрономической модели, разработанной Николаем Коперником и опубликованной в 1543 году. Она располагала Солнце в неподвижном состоянии около центра Вселенной, а Земля и другие планеты вращались вокруг него по круговым траекториям, измененным эпициклами и с одинаковой скоростью. Он отошел от системы Птолемея, которая преобладала в западной культуре на протяжении веков, поместив Землю в центр Вселенной.
Коперник
Математик и астроном эпохи Возрождения (1473-1543), сформулировал гелиоцентрическую модель Вселенной, в которой в центре находится Солнце, а не Земля.
Эпициклы
Геометрическая модель, используемая для объяснения изменений скорости и направления видимого движения Луны, Солнца и планет в астрономической системе Птолемея.
Возникновение Современной Астрономии
Хотя астрономия является старейшей из естественных наук, восходящей к античности, ее развитие в период научной революции полностью изменило взгляды общества на природу. Публикация основополагающего труда в области астрономии, De Revolutionibus orbium coelestium (О вращении небесных сфер) Николая Коперника, опубликованная в 1543 году, на самом деле часто считается началом того времени, когда научные дисциплины, включая астрономию, начали применять современные эмпирические методы исследования и постепенно трансформировались в современные науки, какими мы их знаем сегодня.
Коперниканский гелиоцентризм
Коперниканский гелиоцентризм - это название, данное астрономической модели, разработанной Николаем Коперником и опубликованной в 1543 году. Она располагала Солнце около центра Вселенной, неподвижно, а Земля и другие планеты вращались вокруг него по круговым траекториям, измененным эпициклами и равномерные скорости. Модель Коперника отошла от системы Птолемея, которая преобладала в западной культуре на протяжении веков, поместив Землю в центр Вселенной. De Revolutionibus Коперник знаменует начало отхода от геоцентрической (и антропоцентрической) вселенной с Землей в ее центре.
Коперник считал, что Земля - это еще одна планета, обращающаяся вокруг неподвижного Солнца один раз в год и вращающаяся вокруг своей оси один раз в день. Но, поместив Солнце в центр небесных сфер, он поместил его не в точный центр Вселенной, а рядом с ним. Его система использовала только равномерные круговые движения, исправляя то, что многие считали главной не элегантностью в системе Птолемея.
Коперниканская революция
С 1543 до 1700 года система Коперника убедила немногих астрономов. Спустя сорок пять лет после публикации De Revolutionibus астроном Тихо Браге зашел так далеко, что построил космологию, в точности эквивалентную космологии Коперника, но с Землей, зафиксированной в центре небесной сферы, а не с Солнцем. Однако Тихо бросил вызов аристотелевской модели, когда он наблюдал комету, которая прошла через область планет. Было сказано, что эта область имеет равномерное круговое движение только на твердых сферах, что означало, что комета не может войти в эту область. Вслед за Коперником и Тихо, Иоганн Кеплер и Галилео Галилей, работавшие в первые десятилетия 17 века, оказали влияние на защиту, расширение и изменение гелиоцентрической теории.
Иоганн Кеплер
Иоганн Кеплер был немецким ученым, который сначала работал ассистентом Тихо. В 1596 году он опубликовал свою первую книгу, Mysterium cosmographicum , которая была первой с 1540-х годов открытой поддержкой коперниканской космологии. В книге описывалась его модель, которая использовала математику Пифагора и пять Платоновых тел для объяснения количества планет, их пропорций и порядка. В 1600 году Кеплер приступил к работе на орбите Марса, второй наиболее эксцентричной из шести известных в то время планет. Эта работа легла в основу его следующей книги, Astronomia nova.(1609).
В книге приводятся аргументы в пользу гелиоцентризма и эллипсов для планетных орбит вместо кругов, модифицированных эпициклами. Он содержит первые два из трех его одноименных законов движения планет (в 1619 году был опубликован третий закон). В законах говорится следующее:
- Все планеты движутся по эллиптическим орбитам с Солнцем в одном фокусе.
- Линия, соединяющая планету с Солнцем, сметает равные площади за равное время.
- Время, необходимое планете для обращения вокруг Солнца, называемое ее периодом, пропорционально длинной оси эллипса, возведенному в степень 3/2. Константа пропорциональности одинакова для всех планет.
Галилео Галилей
Галилео Галилей был итальянским ученым, которого иногда называют «отцом современной наблюдательной астрономии». Основываясь на проектах Ханса Липперши, он разработал свой собственный телескоп, который он улучшил до 30-кратного увеличения. Используя этот новый инструмент, Галилей провел ряд астрономических наблюдений, которые он опубликовал в Sidereus Nuncius в 1610 году.
В этой книге он описал поверхность Луны как грубую, неровную и несовершенную. Его наблюдения опровергли утверждение Аристотеля о том, что Луна была совершенной сферой, и более крупную идею о том, что небеса были совершенными и неизменными. Наблюдая за Юпитером в течение нескольких дней, Галилей заметил четыре звезды рядом с Юпитером, положение которых менялось таким образом, что было бы невозможно, если бы они были неподвижными звездами.
После долгих наблюдений он пришел к выводу, что эти четыре звезды вращаются вокруг планеты Юпитер и на самом деле являются лунами, а не звездами. Это было радикальным открытием, потому что, согласно аристотелевской космологии, все небесные тела вращаются вокруг Земли, а планета с лунами явно противоречит этому распространенному мнению. Вопреки мнению Аристотеля, он поддерживал космологию Коперника,
В 1610 году Галилей также заметил, что у Венеры есть полный набор фаз, подобных фазам Луны, которые мы можем наблюдать с Земли. Это было объяснено системой Коперника, в ней говорилось, что все фазы Венеры будут видны из-за характера ее орбиты вокруг Солнца, от системы Птолемея, он утверждал, что будут видны только некоторые фазы Венеры. Из-за наблюдений Галилея Венеры система Птолемея стала очень подозрительной, и большинство ведущих астрономов впоследствии обратились к различным гелиоцентрическим моделям, что сделало его открытие одним из самых влиятельных при переходе от геоцентризма к гелиоцентризму.
Коперник был полиглотом и эрудитом, получил степень доктора канонического права, а также практиковал как врач, ученый-классик, переводчик, губернатор, дипломат и экономист. В 1517 году он разработал количественную теорию денег - ключевую концепцию в экономике, а в 1519 году он сформулировал версию того, что позже стало известно как закон Грешема (также в экономике).
Объединяя астрономию и физику: Исаак Ньютон
Хотя движения небесных тел были качественно объяснены в физических терминах с тех пор, как Аристотель представил небесные движители в своей «Метафизике» и пятый элемент в своей « На небесах» , Иоганн Кеплер был первым, кто попытался вывести математические предсказания небесных движений из предполагаемых физических причин. Это привело к открытию трех законов движения планет, носящих его имя.
Исаак Ньютон развил дальнейшие связи между физикой и астрономией через свой закон всемирного тяготения. Понимая, что та же сила, которая притягивает объекты к поверхности Земли, удерживает Луну на орбите вокруг Земли, Ньютон смог объяснить в рамках одной теоретической основы все известные гравитационные явления. Ньютона Principia (1687) сформулировал законы движения и всемирного тяготения, которые доминировали во взглядах ученых на физическую вселенную в течение следующих трех столетий.
Выведя законы движения планет Кеплера из своего математического описания гравитации, а затем используя те же принципы для объяснения траекторий комет, приливов, прецессии равноденствий и других явлений, Ньютон устранил последние сомнения в справедливости гелиоцентрическая модель космоса. Эта работа также продемонстрировала, что движение объектов на Земле и небесных тел можно описать одними и теми же принципами.
Его законы движения должны были стать прочной основой механики; его закон всемирного тяготения объединил земную и небесную механику в одну большую систему, которая, казалось, могла описать весь мир математическими формулами
