2.2. Астрономия в XVI–XIX вв

Необходимость создания целостной, логически стройной и простой теории, описывающей устройство мира, а также неудовлетворенность христианской картиной мироздания послужили необходимыми предпосылками для создания в эпоху возрождения гелиоцентрической системы. До этого астрономы использовали либо геоцентрическую систему Птолемея, либо апеллировали к библейской схеме устройства мира. Необходимость новой теории диктовалась также потребностями быстро развивающейся в XVI в. мореходной практики, неудовлетворенностью юлианским календарем, который не позволял с необходимой точностью определять даты церковных праздников, а также нуждами астрологии, которой в то время увлекалось большинство образованных людей.

Переворот в астрономии связан с именем польского философа и ученого Н. Коперника. Первые идеи своей

гелиоцентрической системы

Н. Коперник высказал еще в работе «Малый комментарий» (1505–1507), однако полностью гелиоцентрическую систему он изложил только в 1543 г. в фундаментальном труде «Об обращениях небесных сфер». Н. Коперник работал над созданием своей концепции 30 лет, и книга вышла буквально накануне смерти великого ученого.

Согласно гелиоцентрической системе Н. Коперника, в центре мира находится Солнце, вокруг Солнца по круговым орбитам равномерно движутся планеты, среди которых находится и Земля вместе со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы располагается сфера звезд. Наблюдаемые движения небесных тел являются следствием как их собственного движения, так и перемещения Земли, осуществляющей годовое вращение вокруг Солнца и суточные вращения вокруг своей оси. По мнению Н. Коперника, вселенная конечна и ограничивается одной планетарной системой.

Предложенная Коперником гелиоцентрическая система почти сразу стала использоваться для решения практических задач, поскольку подтверждалась математическими расчетами и оказалась значительно точнее, хотя и не намного проще системы Птолемея. Эта система позволила объяснить смену времен года, с высокой точностью вычислить расстояния от планет до Солнца, объяснить все видимые перемещения Солнца и планет по небосводу и т. п. На основе гелиоцентрической системы была проведена церковная реформа календаря, и в 1582 г. на смену юлианскому календарю пришел григорианский. Однако вскоре гелиоцентрическая система была объявлена противоречащей христианскому мировоззрению, а фундаментальный труд Н. Коперника попал в реестр запрещенных книг. Тем не менее, несмотря на запреты, создание гелиоцентрической системы дало значительный импульс к началу научной революции. В середине XVII в. гелиоцентрическая система окончательно утвердилась в астрономии, подготовила нью-тонианскую революцию в физике и возникновение классической науки (2.3).

Неаполитанский монах Дж. Бруно сделал следующий важный шаг в развитии представлений о строении Вселенной. Изучая гелиоцентрическую систему Н. Коперника, Дж. Бруно не согласился с выводом о конечности и уникальности нашей Вселенной. По-видимому, под влиянием философских идей Н. Кузанского Дж. Бруно предложил концепцию множественности планетных систем и бесконечности Вселенной, согласно которой Солнце является звездой, совершенно равноправной с другими звездами, и поэтому не может находиться в центре мира. Поскольку наблюдается множество звезд, то должно существовать и множество планетных систем, часть которых вполне может быть населена разумными существами. Таким образом, в противовес идеям Н. Коперника Дж. Бруно предложил концепцию вечной, бесконечной Вселенной, во многих местах которой существуют жизнь и разум.

Важно отметить, что накопление эмпирических данных в астрономии, их математическая интерпретация и философское осмысление шли параллельно. Н. Коперник и Дж. Бруно, а позднее И. Ньютон и некоторые другие мыслители предлагали одновременно и естественно-научную теорию и ее философское обоснование, позволяющее сформировать целостный взгляд на устройство мира. Подобное единство философии и науки характерно и для современной космологии (4.1, 4.2).

Математическое уточнение положений гелиоцентрической системы было осуществлено немецким ученым И. Кеплером, который прояснил закономерности движения планет. Интересно, что в основе научных исследований И. Кеплера лежала религиозная идея поиска числовой гармонии вселенной, в которой, по мнению немецкого ученого, должен был выразиться замысел Творца. Основным мотивом научных изысканий И. Кеплера было как раз стремление постичь этот высший замысел. Результаты своего поиска И. Кеплер изложил в работах «Новая, изыскивающая причины астрономия, или Физика неба» (1609) и «Гармония мира» (1619).

Закономерности движения планет И. Кеплер сформулировал в виде трех законов. Согласно первому закону форма орбит, по которым движутся планеты, является эллиптической, а не круговой. второй закон утверждал неравномерность движения планет по орбитам: чем дальше планета находится от Солнца, тем меньше ее скорость. Третий закон говорил о том, что квадраты времен движения планет вокруг Солнца относятся друг к другу как кубы средних расстояний этих планет от Солнца. Законы И. Кеплера указывали на то, что движение планет определяется Солнцем, при этом действует единая сила, которая может быть выражена точным математическим законом. Для объяснения природы этой силы И. Кеплер представил Солнце в виде огромного магнита, а его действие на планеты описал в виде вихря, который возникает в эфире от вращения магнита. Немецкий астроном пришел к выводу, что сила, влияющая на движение планет, обратно пропорциональна расстоянию от Солнца. Однако дальнейшее развитие физики и создание И. Ньютоном механики показало, что этот вывод был ошибочным: сила тяжести, а именно ее природу пытался постичь И. Кеплер, обратно пропорциональна квадрату расстояний между объектами.

Дальнейшее физическое и математическое обоснование гелиоцентрическая система получила благодаря развитию физики. Особенно значителен был вклад Г. Галилея и И. Ньютона (2.3).

Большим шагом вперед в развитии астрономии XVIII в. стало философское осмысление И. Кантом новых эмпирических данных, которые к тому времени были накоплены астрономами. великий немецкий философ создал оригинальную космогоническую концепцию, которая содержала целый ряд принципиально новых идей. Результаты своих размышлений И. Кант изложил в работе «Всеобщая естественная история и теория неба, или Попытка истолковать строение и механическое происхождение всего мироздания, исходя из принципов Ньютона» (1755).

Центральной идеей кантовской космогонии стал принцип исторического развития Вселенной. Природа впервые рассматривалась как имеющая собственную историю, а развитие космических тел представлялось как медленное эволюционирование без серьезных качественных преобразований. И. Кант признавал существование Бога и придерживался позиции деизма, согласно которой Вселенную творит Бог, однако затем он не вмешивается в дела мира. Основными силами, действующими во Вселенной, И. Кант считал силы притяжения, отталкивания и химического соединения. Немецкий философ утверждал, что Вселенная имеет начало, однако не имеет конца, космические системы возникают, а затем разрушаются, но на их месте появляются другие, и так до бесконечности. Кроме того, Вселенная не только бесконечна во времени, но и безгранична в пространстве, а все системы, существующие в ней, связаны друг с другом. По мнению И. Канта, Вселенная расширяется, небесные тела в центре мира гибнут быстрее, однако на периферии продолжается образование новых космических систем.

Первоначальным состоянием природы немецкий философ считал хаос, в котором пребывало первичное вещество. Эта первичная рассеянная материя создается Богом. Затем под действием механических сил притяжения и отталкивания образуются небесные тела и целые звездные миры. По мнению И. Канта, разумная жизнь может существовать не только на Земле. Немецкий философ утверждал, что человеческий род не только не уникален, но еще и несовершенен. Подобная мысль в эпоху, когда человек понимался как образ и подобие Бога, была не просто новаторской, но в определенной мере даже опасной для высказавшего ее философа. Космогония И. Канта стала существенным шагом вперед в понимании того, как устроена Вселенная, а многие космогонические идеи были восприняты значительно позже – в науке и философии XX в.

На протяжении XVIII–XIX вв. была сделана целая серия открытий, повлиявших на дальнейшее развитие астрономии, в частности обнаружены туманности – большие скопления звезд, новые планеты в Солнечной системе – Уран, Нептун, Плутон, спутники Сатурна и Урана и др. Во второй половине XIX в. возникла новая научная дисциплина – астрофизика, которую в XX в. ждало блестящее будущее (4).