Коперника часто называют астрономом-одиночкой, который вызывающе утверждал, что Солнце, а не Земля, находится в центре космоса. Вклад Коперника в астрономию настолько значителен, что заслуживает отдельного термина: Коперниканская революция.
История этой революции проблематична по нескольким причинам. Во-первых, несмотря на то, что идеи Копернициуса порвали с прошлым, его модель космоса имеет больше общего с его современниками, чем с современной астрономией и физикой. Во-вторых, хотя модель Коперника, ориентированная на солнце, была революционной, она была частью ряда инноваций раннего Нового времени и эпохи Возрождения. Например, Тихо Браге собрал данные наблюдений в беспрецедентном масштабе и разработал собственную конкурирующую модель. Точно так же Иоганн Кеплер разработал математические модели эллиптических орбит, которые поставили под сомнение некоторые из основных предположений аристотелевской космологии.
Оглядываясь назад на эти достижения, чья именно это была революция? Или, учитывая, что каждый из этих астрономов работал в соответствии с продолжающимися традициями моделирования и понимания небес, произошла ли вообще революция?
Краткий обзор работ Коперника, Браге и Кеплера дает вам возможность найти собственный ответ на эти вопросы.
Коперник в поисках более глубокой гармонии и
порядка
Коперник предвидел, что его идеи вызовут споры. Из-за этого он ждал более 30 лет, чтобы опубликовать свою книгу в 1543 году. De Revolutionibus orbium coelestium («Об вращении небесных сфер») помещает солнце в центр вселенной, а Землю в движение по небу как одну из планеты.
De Revolutionibus начинается с краткого аргумента в пользу гелиоцентрической Вселенной, а затем следует обширный набор технических математических доказательств и астрономических таблиц. Коперник не пытался плюнуть на общепринятую мудрость астрономов и религиозных мыслителей; вместо этого он стремился раскрыть более элегантный порядок Вселенной.
Это была революционная идея. С учетом сказанного идеи Коперника основывались на существующей линии мышления. Движение Меркурия и Венеры долгое время вызывало недоумение. Платон и Евдокс отмечали, что эти планеты никогда не уходили далеко от Солнца. Они были почти привязаны к солнцу, они могли немного опережать его или отставать. В V веке нашей эры Марсиан Капелла утверждал, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца, которое, в свою очередь, вращается вокруг Земли. Это была не первая солнцецентрическая система, которая оспаривалась. Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему, а пифагорейцы до него утверждали, что солнце было «центральным огнем». Хотя они и не были частью мейнстрима, все они были идеями, на которых основывался Коперник.
Хотя вклад Коперника в астрономию был революционным, он коренным образом отличается от нашего сегодняшнего представления о нашей Солнечной системе. Его модель по-прежнему требовала идеального кругового движения в небе. Это означало, что, как и Птолемею, ему нужно было использовать круги на кругах, называемые эпициклами, для объяснения движения планет. Круги Коперника были намного меньше, но модель не избавила от необходимости в них.
Браге, сбор данных и важность перекрывающихся
кругов
Коперник в значительной степени основывал свою работу на совокупности существующих наблюдений за небом. Хотя он проделал некоторую наблюдательную работу, основная часть его вклада была сосредоточена на переоценке существующих данных с другой точки зрения. Однако у Тихо Браге был другой подход. Родившийся в 1546 году (через три года после публикации «De Revolutionibus» Коперника) Браге стал знаменитым астрономом, известным своей беспрецедентной коллекцией астрономических данных. Вклад Браге в астрономию сам по себе имел революционное влияние.
В 1563 году, в возрасте 16 лет, он наблюдал, как Юпитер догоняет Сатурн, когда планеты движутся мимо друг друга. Даже своими простыми наблюдениями он увидел, что существующие таблицы для предсказания этого соединения ошибались на месяц, и даже модель Коперника ошибалась на два дня. В своей работе он продемонстрировал, что более качественные данные могут помочь в создании гораздо более надежных моделей.
Новые звезды и интерпретации комет
В ноябре 1572 года Браге наблюдал новую звезду в созвездии Кассиопеи. С помощью секстанта и крестовины он смог измерить положение звезды и убедился, что она находится в области предполагаемых неподвижных неподвижных звезд. Это наблюдение противоречило давнему убеждению, что небесное царство состоит из совершенных и неизменных неподвижных звезд.
Наряду с этим событием появление кометы в 1577 году предоставило дополнительные доказательства того, что вещи действительно изменялись и действительно перемещались в небесной сфере. Основываясь на тщательных измерениях, Браге смог определить, что комета находится вне сферы Луны, и в конце концов предположил, что она движется через сферы разных планет.
Модель космоса Браге
В результате этих наблюдений Браге выдвинул новую модель космоса. В модели Браге все планеты вращались вокруг Солнца, а Солнце и Луна вращались вокруг Земли. Продолжая наблюдения за новой звездой и кометой, его модель позволила траектории планеты Марс пересечь траекторию Солнца.
Многие ученые критиковали модель Браге как шаг назад в научном прогрессе. Однако очень важно помнить о ценности, которую предлагала система Браге. Эта система имела то преимущество, что решала проблему звездного параллакса. Одним из постоянных критических замечаний по поводу модели Коперника (и даже модели Аристарха в Древней Греции) было то, что при движущейся Земле следует ожидать параллаксного движения звезд. Поскольку Земля меняет положение по отношению к звездам, можно было бы ожидать, что звезды изменят положение относительно друг друга. Коперник ответил, что звезды должны быть настолько далеки, чтобы обнаружить параллакс было невозможно. Тем не менее, расстояние, необходимое для выполнения этой работы, было настолько огромным, что создавало проблемы для системы.
Это не было проблемой для системы Браге, потому что его модель допускала пересечение небесных кругов. Модель Браге не была шагом назад; но революционным в том смысле, что это был конкурирующий способ осмысления данных, предоставленных небесами.
Гармонии небес Кеплера
Иоганн Кеплер, родившийся в 1571 году, внес большой вклад в астрономию, поскольку в его работах сложная математика и астрономия смешались с мистическими идеями об астрологии. Из-за этого Кеплер остается трудным для понимания современными читателями. Он был в восторге от возможностей развития новой астрологии, основанной на работе, которой он занимался как астроном. Кеплер работал на Тихо Браге, опубликовав большое количество данных Браге в Rudolphine Tables. Хотя он использовал большую часть этих данных для своих собственных публикаций, работа Кеплера значительно отличалась от работы Браге.
Первая крупная работа Кеплера, Mysterium Cosmographicum («Космографическая тайна», 1596 г.), и его более поздняя работа Harmonice Mundi («Гармонии мира», 1619 г.) в значительной степени касаются порядка и геометрии небес. В этих работах он исследовал, как можно комбинировать различные формы платоновых тел, чтобы объяснить надстройку небес, и как движения и узоры небес можно отобразить на шкале. Для Кеплера небеса буквально создавали гармонию благодаря своим движениям. Он не боялся приписывать этим гармониям и порядку качества, которые сегодня показались бы нам странными суевериями. Он был так же заинтересован в соединении геометрии и физики, как и в объединении алхимии и астрологии.
Эллиптические орбиты Кеплера
Стремление Кеплера объединить геометрию и физику привело к новой форме планетарных орбит. В «Новой астрономии» (1609 г.) Кеплер представил обширные исследования орбиты Марса.
Используя данные наблюдений Тихо Браге, Кеплер смог точно настроить движение планет и продемонстрировать, что движение Марса можно описать как эллипс. Диаграмма из Astronomia Nova показывает разницу между идеальным кругом и более сжатым или сплющенным внутренним эллипсом. Обычно считалось само собой разумеющимся, что движения на небе включают только совершенные круги. Однако благодаря нововведениям в математике Кеплер смог математически описать эллипсы, которые точно соответствовали траекториям движения планет в небе. Эллипс позволил удалить эпициклы и мог объяснить путь планет в одной форме. Его приверженность порядку подтолкнула его к пересчету и переработке своих исследований, пока он не понял, как представлять орбиты планет. Наряду с описанием эллиптической природы орбит, Astronomie Nova предложила первоначальные аргументы в пользу силы притяжения, которая могла бы организовать и скрепить систему такого рода. Работа Кеплера предвещала открытие одной из фундаментальных сил физики — закона всемирного тяготения.
Так чья это была революция?
Отслеживание работы и исследований Коперника, Браге и Кеплера иллюстрирует гораздо более запутанную и сложную историю. Прерывистость, обычно приписываемая Копернику, оказывается заблуждением, поскольку его революционная работа была частью длинной череды астрономов и философов, чьи идеи начали выявлять трещины в аристотелевской модели. Вместо простого повествования о прогрессе и сопротивлении прогрессу мы находим серию отдельных достижений, сделанных в определенных исторических контекстах. Коперник предложил важную новую модель и пересмотренный набор данных наблюдений. Браге оставил нам конкурирующую модель и новые наблюдения за движением в небе. Работа Кеплера по эллиптическим орбитам сыграла ключевую роль в продвижении к другой концепции космоса. В каждом случае эти люди были участниками продолжающихся диалогов между астрономами, богословами и другими учеными.
Без существенного использования телескопа эти истории иллюстрируют, как целенаправленное наблюдение и исследование могут привести к важным достижениям. При этом лучше не путать их понимание мира с нашим. Коперник был уверен в идеальных небесных сферах, Браге много времени уделял алхимии, а Кеплер много писал об астрологии. Их глубинный интерес к пониманию порядка и структуры Вселенной согласовывался с их верой в алхимию и астрономию. Это предполагает необходимость признать, что наше понимание, как и их, контекстуализировано в мире, каким мы его знаем.
I want to believe...
