Физическая астрономия для механистической Вселенной

Аристотелевская космология все еще присутствовала в понимании космоса 17 века. В этом разделе кратко рассматривается вклад Рене Декарта и Исаака Ньютона в разработку новой механической модели для описания взаимоотношений между небесными телами. В континентальной Европе теория вихрей Рене Декарта служила мощным концептуальным инструментом для теоретизирования природы небес. В Англии Исаак Ньютон разработал универсальную теорию гравитации, которая обеспечила основной механизм для описания широкого спектра небесных и земных движений.

Декартовы вихри

Перекрывающиеся круги в геоцентрической модели космоса Тихо Браге создали серьезную проблему для аристотелевских представлений о небесных сферах. Если Браге был прав и орбиты планет пересекались друг с другом, то они не могли быть набором твердых тел.

Рене Декарт предложил решение этой проблемы в своих Принципах философии 1644 года. В системе Декарта, как и в системе Аристотеля, вселенная была полна материи, не было такого понятия, как пустое пространство. Для объяснения движения Декарт ввел понятие вихрей. Система состояла из разных видов материи или элементов, трущихся друг о друга. Его модель включала три разных типа элементов: светящиеся, прозрачные и непрозрачные. Светящийся был самым маленьким и из него были сделаны звезды. Земля и планеты были составлены из более плотного непрозрачного. Пространство между планетами и звездами состоит из прозрачных элементов. Он заявил, что Люмниус будет располагаться в центре этих вихрей, а прозрачные и непрозрачные элементы будут продолжать перемещаться друг вокруг друга. Это смещение создало движение объектов на небесах.

Изображение вихрей Рене Декарта. В его теории вся вселенная была заполнена элементами разного размера, которые смещались относительно друг друга. В центре находится солнце, состоящее из мельчайших элементов, а более крупные отсеиваются и кружатся вокруг него. Понятие вихрей также использовалось для объяснения таких сил, как магнетизм. Важно отметить, что идея вихрей предполагала, что неподвижные звезды на самом деле были частью заразной вселенной систем, подобных нашей собственной, трущихся друг о друга. Представление о том, что звезды — это солнца, сыграет важную роль в будущем развитии космологии. Принципы философии. 1644. Отдел редких книг и специальных коллекций.

Популярность декартовых вихрей

Теория вихрей Декарта решила ряд существующих проблем для астрономов и философов. Становилось все труднее сохранять в неприкосновенности аристотелевские представления о твердых кристаллических сферах. Вихри Декарта предложили новый механизм для объяснения движения небес и удовлетворили потребность в создании базовой теории для поддержки новой астрономии. В результате идеи Декарта о вихрях получили широкое распространение как способ осмысления космоса.

Этот способ описания небес работал как теоретическая философия, но на практике не особенно хорошо объяснял явления. Оглядываясь назад, можно сказать, что вихри Декарта сыграли важную культурную роль в качестве основополагающей философии для теории Коперника, ориентированной на солнце, но очень немногие идеи в этой работе продолжаются. Модель вихрей сыграла важную роль в продвижении идеи о том, что звезды сами по себе являются солнцами и что вокруг этих солнц может вращаться множество планет.

Идеи Декарта быстро стали доминирующим средством для понимания устройства Вселенной в Европе. В случаях, подобных этому изображению с карты звездного неба 1769 года, модель Декарта представлена как следующий шаг в развитии моделей космоса после Коперника и Тихо Браге. [Сборник из девяти изображений, включая астрономические инструменты, астрономические карты и карту мира. ]..1769 Отдел географии и карт.

Принципы Ньютона и генезис всемирного
тяготения

Книга Исаака Ньютона 1687 года Principia Mathematica Philosophiae Naturalis («Математические принципы натуральной философии»), обычно называемая Principia, часто упоминается как одна из самых важных книг в истории физических наук. Там, где Декарт предлагал объяснение того, как небо в центре Солнца может работать с его теорией вихрей, Ньютон предложил механическую модель космоса, основанную на наборе математических законов.

В 1660-х годах Ньютон исследовал законы Кеплера о движении планет. Работая с орбитой Луны, он примерно подтвердил идею о том, что сила, действующая на объекты, уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния между объектами. То есть чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее они тянут друг друга. Однако данные не были особенно убедительными, чтобы подтвердить его идеи, и он не публиковался по этому вопросу до тех пор, пока не прошло двадцать лет после того, как он сделал свое открытие.

В 1684 году Ньютон запросил у астронома Джона Флемстида данные об орбитах спутников Юпитера. Одна из вещей, которую он хотел знать, — есть ли какие-либо доказательства того, что Юпитер может влиять на орбиту Сатурна. Вопрос указывал на развивающиеся идеи Ньютона о лежащей в основе универсальной теории гравитации. Он хотел знать, видит ли он, притягивает ли одна планета другую.

Принципы Ньютона изложили ряд математических законов. Его универсальный закон всемирного тяготения обеспечил основной набор правил, которые объясняли движения планет, которые задокументировал Кеплер. Математические принципы натуральной философии. 1686, стр. 13. Отдел редких книг и специальных коллекций.

Соединение Небесного и Земного

Универсальный закон всемирного тяготения Ньютона соединил земное и небесное царства в единый набор законов. Утверждая, что гравитация объекта притягивает другие объекты, Ньютон одновременно объяснил движение планет, комет, Луны, Земли и приливов и отливов в океанах. Принципы предоставили логику, объясняющую поведение, которое Кеплер задокументировал в своей описательной работе о движении планет. На момент публикации книга вызвала споры. В частности, многих не удовлетворяла идея о том, что объекты могут воздействовать друг на друга на расстоянии через пустое пространство. Это действие на расстоянии просто нарушило общепринятое представление о том, как действуют в мире силы. Декартовская модель космоса как вихрей, наполненных материей, продолжала пользоваться широкой популярностью в Европе и имела сторонников и в Англии.

Оглядываясь назад, Принципы часто называют определяющим моментом в развитии современной науки. Упоминание «натурфилософии» в ее полном названии предполагает также ее важную связь с прошлым. Наше представление о «науке» совсем другое и гораздо более современное, чем у Ньютона. Помимо его работ по гравитации и оптике, у него был ряд исследовательских интересов, которые мы сегодня не связываем с наукой. Например, Ньютон проводил исследования в области алхимии и работал над библейской хронологией. В контексте его времени наука и религия были переплетены, и алхимия, библейская хронология, астрономия и математика были законными способами понять мир природы.

Иллюстрация теории приливов, которая стала частью универсального закона всемирного тяготения Ньютона. В этой модели, вращаясь вокруг Земли, Луна притягивает Землю, вызывая приливы. Это изображение взято из набора карт и диаграмм Солнечной системы Томаса Райта из Дарема 1742 года. Краткий обзор вселенной, или воплощение видимого мира, 1742 г. Отдел географии и карт.