Глава I. Геоцентрическая система мира Птолемея

ВВЕДЕНИЕ

Клавдий Птолемей – знаменитый александрийский астроном, математик и географ II века нашей эры, один из крупнейших ученых древности. В течении целого тысячелетия в области астрономии с Птолемеем никто не мог сравниться. Не сохранилось каких-либо упоминаний о его жизни и деятельности у историков этого периода. Также остались неизвестны даже примерные даты рождения и смерти Птолемея, также как и какие-либо факты его биографии.

Но благодаря своим трудам он остался в истории. К большой удаче современных историков, практически все его основные сочинения сохранились. Главный труд Птолемея – “Альмагест” –до начала XVII века был основным учебником астрономии.

В “Альмагесте” Птолемей обширно применяет результаты наблюдений своего великого предшественника Гиппарха (II век до н. э.). Гиппарх следил и наблюдал за небесными телами и стремился обнаружить закономерности движения планет, так как они представляли для астрономов того времени большую загадку. Планеты во время своего движения по небу как будто описывали петли. Данная трудность связана с движением самой Земли. Когда Земля как будто " догоняет" другую планету, то на первый взгляд может показаться, что планета как бы приостанавливается, а затем движется назад. Однако древние астрономы думали, что планеты на самом деле совершают такие сложные перемещения вокруг Земли и отталкиваясь от этого строили свои теории.

Глава I. Геоцентрическая система мира Птолемея

1.1.Развитие геоцентризма

С древних времён Земля считалась центром мироздания. При этом предполагалось существование центральной оси Вселенной и асимметрия «верх-низ». Землю от падения спасала какая-то опора. В ранних цивилизациях в качестве опоры выступало огромное мифическое животное или животные (слоны, киты, черепахи). Первый древнегреческий мыслитель и философ Фалес Милетский в качестве данной опоры представлял естественный объект — мировой океан. Анаксимандр Милетский допустил мысль, о том, что Вселенная является центрально-симметричной и она не имеет какой-либо определенной направленности. По этой причине, у находящейся в центре Космоса Земле отсутствует основание двигаться в каком-либо направлении, то есть она, непосредственно, свободно покоится в центре Вселенной без опоры. Ученик Анаксимандра Анаксимен не согласился с теорией своего учителя, полагая, что сжатый воздух удерживает Землю от падения. Этой точки зрения придерживался и Анаксагор. Позицию Анаксимандра разделяли, однако, пифагорейцы, Парменид и Птолемей. Не была понятна позиция Демокрита: согласно разным свидетельствам, он последовал Анаксимандру или Анаксимену.

Анаксимандр предполагал, что Земля имеет форму низкого цилиндра с высотой в три раза меньше диаметра основания. Анаксимен, Анаксагор, Левкипп предполагали, что Земля-плоская, нечто вроде крышки стола. Совершенно новый шаг сделал Пифагор, который допустил, что Земля имеет форму шара. В данном предположении за ним последовали не только пифагорейцы, но и Платон, Парменид, Аристотель. Так появилась каноническая форма геоцентрической системы, которая впоследствии разрабатывалась древнегреческими астрономами: шарообразная Земля-в центре сферической Вселенной; видимое суточное движение небесных светил-это отражение вращения Космоса вокруг мировой оси.

Анаксимандр полагал, что звёзды находятся ближе всего к Земле, затем располагались Луна и Солнце. Анаксимен первый высказал предположение, что звёзды – это самые далёкие от Земли объектами, которые закреплены на внешней оболочке Космоса. В этом ему следовали все последующие учёные (Исключение: Эмпедокла; он придерживался теории Анаксимандра). Появилось суждение (впервые, скорее всего, у Анаксимена или пифагорейцев), что чем больше период обращения светила по небесной сфере, тем оно выше и, следовательно, находится дальше. Таким образом, порядок расположения светил оказался следующим: Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и, затем, звёзды. В данный список не включены Меркурий и Венера, так как у греков возникли споры на их счёт: Аристотель и Платон помещали их сразу за Солнцем, Птолемей — между Луной и Солнцем. Аристотель полагал, что выше сферы неподвижных звёзд нет ничего, в том числе пространства, в то время как стоики считали, что наш мир погружен в бесконечное пустое пространство; следуя суждениям Демокрита предполагали, что за нашим миром (который ограничен сферой неподвижных звёзд) есть и другие миры. Это мнение поддерживали эпикурейцы, а также его ярко изложил Лукреций в поэме «О природе вещей».

1.2.Обоснование геоцентризма

Древнегреческие учёные имели разные мнения, обосновывая центральное расположение и неподвижность Земли. Анаксимандр в качестве причины указывал сферическую симметрию Космоса. Его не поддержал Аристотель, который выдвинул контрдовод: в таком случае человек, располагающийся в центре комнаты, у стен которой находится еда, должен умереть с голоду. Этот довод позже был приписан Буридану. Сам Аристотель, непосредственно, обосновывал геоцентризм следующим образом: Земля - это тяжёлое тело, а естественным местом для тяжёлых тел является центр Вселенной; и, как показывает опыт, все тяжёлые тела падают отвесно, а так как они движутся к центру мира, Земля находится в центре. Помимо этого, орбитальное движение Земли (это предполагал пифагореец Филолай) Аристотель отрицал на том основании, что оно должно вести к параллактическому смещению звёзд, которое не наблюдается.

Несколько авторов приводит и прочие эмпирические доводы. Плиний Старший в своей энциклопедии «Естественная история» аргументирует центральное расположение Земли равенством дня и ночи во время равноденствий, а также тем, что в период равноденствия восход и заход можно наблюдать на одной и той же линии, а восход солнца в день летнего солнцестояния располагается на той же линии, что и заход в день зимнего солнцестояния. С точки зрения астрономии, эти аргументы и доводы, естественно, являются заблуждением. Не лучше и аргументы, которые приводил Клеомедом в учебнике «Лекции по астрономии». Он объясняет центральность Земли от противного. Он считал, что если бы Земля располагалась к востоку от центра Вселенной, то тени на рассвете были бы короче, чем на закате, небесные тела при восходе казались бы больше, чем при заходе, а продолжительность с рассвета до полудня была бы меньше, чем от полудня до заката. Но так как этого всего нет, то можно сделать вывод, что Земля не может быть смещена к западу от центра мира. По аналогии доказывается, что Земля не может быть смещена к западу. Далее, если бы Земля располагалась севернее или южнее центра, тени на восходе Солнца были бы, соответственно, в северном или южном направлении. Кроме этого, на рассвете в дни равноденствий тени имели бы направление точно в направлении захода Солнца в эти дни, а на восходе в день летнего солнцестояния тени указывали бы на точку захода Солнца в день зимнего солнцестояния. Это также поясняет то, что Земля не смещена к северу или югу от центра. В случае, если бы Земля располагалась выше центра, то можно было бы наблюдать меньше половины небосвода, в том числе менее шести знаков зодиака; что привело бы к тому, ночь всегда была бы длиннее дня. По аналогии: Земля не может находится ниже центра мира. Из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что она может располагаться только в центре. Приблизительно подобные аргументы в пользу центральности Земли высказывал и Птолемей в Альмагесте, книга I.Безусловно, доводы Клеомеда и Птолемея подтверждают только лишь то, что Вселенная несравненно гораздо большего размера, нежели Земля, и по этой причине также являются неосновательными.

1.3.Геоцентрическая система мира Птолемея

Птолемей, делая акцент и основываясь на достижения Гиппарха, исследовал движимые небесные светила. Он внес существенный вклад в дополнение и уточнение концепции передвижения Луны, а также усовершенствовал теорию затмений. Однако, действительно великим научным подвигом ученого было формирование им математической теории видимого движения планет. Эта теория опиралась на следующие принципы:

· Шарообразность Земли;

· Огромная удаленность от сферы звезд;

· Равномерность и круговой характер движений небесных тел;

· Неподвижность Земли;

· Центральное положение Земли во Вселенной.

Теория Птолемея сочетала концепции эпициклов и эксцентриков. Он делал предположение в пользу того, что вокруг неподвижной Земли располагается окружность (деферент) с центром, несколько смещенным относительно центра Земли (эксцентрик).Согласно деференту, движется центр меньшей окружности — эпицикл — с угловой скоростью, неизменной по отношению к собственному центру деферента и не к самой Земле, а к точке, которая располагается симметрично центру деферента относительно земли (эквант). Сама планета в системе Птолемея равномерно движется по эпициклу. С целью описать вновь открываемые неравномерности в движениях планет и Луны были введены новые дополнительные эпициклы — вторые, третьи и т.д. Планета располагалась на послед­нем. Теория Птолемея позволяла предвычислять сложные петлеоб­разные движения планет (их ускорения и замедления, стояния и попятные движения). На основе сформированных Птолемеем астрономи­ческих таблиц расположение планет можно было рассчитать с весьма высокой по тем временам точностью (имелась погрешность менее 10').

Из основных свойств планетных движений, концепция которых была определена Пто­лемеем, можно выделить несколько очень важных закономерностей:

1. Усло­вия для передвижения верхних и нижних от Солнца планет значительно различаются.

2. Характерную роль для движения как тех, так и других планет представляет Солнце.

Этапы обращения планет либо по деферен­там (у нижних планет), либо по эпициклам (у верхних) будут равны периоду обращения Солнца, то есть длинной в год. Направленность деферентов нижних пла­нет и эпициклов верхних находится в связи с плоскостью эклиптики. Тщатель­ное исследование этих свойств планетных движений подвело бы Птолемея к простому заключению, который заключался бы в следующем: Солнце, а не Земля — это центр планетной систе­мы. Этот вывод задолго до Птолемея выдвинул Аристарх Самосский. Он доказывал, что Земля в несколько раз меньше Солнца. Без сомнения понятно, что меньшее тело движется вокруг большего, а никак не наоборот. Хотя масштабы других планет прямым путем Птолемей оп­ределить не имел возможности, тем не менее было понятно, что все они гораздо меньше Солнца.

Система Птолемея не только разъясняла видимые движения планет, но также и сделала вероятной возможность вычислять их положения на будущее время с точностью, которая вполне удовлетворяла несовершенным исследованиям невооруженным глазом. Именно поэтому, хотя и неправильная в основе, система сначала не побуждала серьезных противоречий, а позже открытые возражения наперекор ей жестоко подавлялись христианской церковью.

Расхождения этой концепции с наблюдениями, которые появлялись по мере повышения точности наблюдений, исключались путем усложнения системы. К примеру, некоторые неточности в видимых движениях планет, раскрытые последующими наблюдениями, разъяснялись тем, что вокруг центра первого эпицикла обращается не планета, а центр второго эпицикла, по окружности которого движется уже планета. Когда и в подобном построении для какой-либо планеты появлялись неточности, то вводили третий, четвертый и т.д. эпициклы, до тех пор пока положение планеты на окружности последнего из них не давало более или менее приемлемого согласия с наблюдениями и исследованиями.

К началу XVI в. система Птолемея была до такой степени трудна, что не имела возможности больше удовлетворить тем условиям и требованиям, которые предъявлялись к астрономии практической жизнью, а в первую очередь мореплаванием. Необходимы были более простые способы для вычисления расположения планет. И благодаря творению гениального польского ученого Николая Коперника, который в последствии развил и заложил базу астрономии, такие методы были созданы и без них не могла бы появится и развиваться современная астрономия.