Коперник
Крепость Фромборка
Памятник Копернику
Следующий решающий шаг к новой теории устройства Вселенной сделал Николай Коперник (1473–1543 гг.) Он родился в городе Торунь, который всего за несколько лет до его рождения стал частью Польши, а до того принадлежал Пруссии. Мать Коперника была немкой, отец – скорее всего, поляком.
Коперник учился в Болонском и Падуанском университетах. Вернувшись на родину, он стал каноником (служителем церкви) в небольшом городке Фромборке. Исполняя свои обязанности, в свободное время он вел астрономические наблюдения и работал над научными трудами. Северо-западная башня крепости Формборка стала его обсерваторией.
Он стал одним из создателей новой астрономии. В книге «О вращении небесных сфер» Коперник изложил гелиоцентрическую теорию. В этом труде на основе двух основных действительных движений Земли – годичного и суточного – объяснялись все главные особенности видимого суточного вращения небесной сферы и движения планет. Впервые получила объяснение смена времен года.
Размышляя о Птолемеевой системе мира, Коперник поражался её сложности и искусственности и, изучая сочинения древних философов, пришёл к выводу, что не Земля, а Солнце должно быть неподвижным центром Вселенной. Исходя из этого предположения, Коперник весьма просто объяснил всю кажущуюся запутанность движений планет, но, не зная ещё истинной формы планетных орбит и считая их идеальными окружностями (в соответствии с учением Аристотеля), он был вынужден сохранить эпициклы и деференты древних для объяснения неравномерности движений. Позже, после открытия законов Кеплера, они перестанут быть нужны.
Кроме того, Коперник еще сохранил в своей теории центр Вселенной (только теперь в нем находилось Солнце) и «сферу неподвижных звезд», которой были ограничены ее размеры. Но, несмотря на это, именно теория Коперника послужила толчком к революции в науке, которая началась после 1600 года. На памятнике Н. Копернику в Варшаве высечена надпись: «Он остановил Солнце и сдвинул Землю».
Для многих людей, любящих науку, последней вехой на пути к новому этапу ее развития служит трагическая гибель Джордано Бруно (1548–1600 гг.).
Он родился в итальянском городе Нола, и в возрасте 15 лет поступил послушником в францисканский монастырь. Только таким путем юноша из бедной семьи мог получить образование.
Бруно
В 1572 году 24-летний Джордано становится католическим священником. Однако позже, обвиненный в ереси, он бежит в Швейцарию, становится кальвинистом… но и там его обвиняют во взглядах, неприемлемых теперь уже для протестантской веры.
Вся жизнь Бруно – это непрерывные скитания, публичные философские диспуты и научные споры. В его философских взглядах причудливо сочетались мистическое и естественнонаучное мировоззрения, но для людей последующих поколений важны его гениальные предвидения в астрономии.
Развивая гелиоцентрическую теорию Коперника и философию Николая Кузанского, Бруно высказывал ряд догадок: об отсутствии материальных небесных сфер, о безграничности Вселенной, о том, что звёзды – звёзды – это далёкие солнца, вокруг которых обращаются планеты, о существовании неизвестных в его время планет в пределах нашей Солнечной системы. В противоположность бытовавшим в то время мнениям, он считал кометы небесными телами, а не испарениями в земной атмосфере. Бруно отвергал средневековые представления о противоположности между Землёй и небом, утверждая физическую однородность мира (учение о 5 элементах, из которых состоят все тела, – земля, вода, огонь, воздух и эфир). Он предположил возможность жизни на других планетах.
Бруно создал свою естественно-философскую картину бесконечной Вселенной со множеством обитаемых планетных миров, «единое безмерное пространство, лоно которого содержит все… в котором все пробегает и движется… В нем – бесчисленные звезды, созвездия, шары, солнца и земли, чувственно воспринимаемые; разумом мы заключаем о бесчисленном множестве других. Все они имеют свои собственные движения, независимые от того мирового движения, видимость которого вызывается движением Земли… одни кружатся вокруг других… Поверхность нашей Земли меняется, только через большие промежутки времени эпох и столетий, в течении которых моря превращаются в континенты, а континенты в моря»…
Трагическая судьба Бруно, сожженного инквизицией за свои убеждения, навеки осталась в истории науки. На месте его казни в Риме на памятнике высечена надпись: «От столетия, которое он предвидел».
Глава II
Галилей, Кеплер, Ньютон: законы и инструменты
С начала XVII века в астрономии происходит подлинная революция. Появляется телескоп – инструмент, раздвинувший границы наблюдаемой Вселенной, и возникают новые теории, объясняющие ее законы. Примечательно, что авторами основополагающих теорий и создателями основных типов телескопов были одни и те же люди.
1. Галилео Галилей
Великий итальянский ученый Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 года в итальянском городе Пиза, в семье родовитого, но обедневшего дворянина Винченцо Галилея, видного теоретика музыки и лютниста. В 1581 году 17-летний Галилей по настоянию отца поступил в Пизанский университет изучать медицину. В университете Галилей посещал также лекции по геометрии. В итоге вместо медицины он выбрал родом своей деятельности точные науки.
Многие считают Галилея изобретателем телескопа. Но это не совсем так. Зрительную трубу изобрели в Голландии приблизительно в 1605–1608 гг. Точная дата и имя изобретателя неизвестны, авторство оспаривали три оптика: Иоанн Липперсгей, Захарий Янсен и Якоб Метиус. Однако Галилей сконструировал прибор повторно, независимо от них, основываясь лишь на приблизительном его описании. Кроме того, он усилил возможности телескопа и первым догадался направить его на небо.
Но, говоря о Галилее, невозможно не упомянуть его огромных заслуг в других областях науки. Это был один из величайших людей в истории науки, один из тех гениев, которых произвела эпоха Возрождения.
Галилей – физик, механик, астроном, философ, математик, основатель экспериментальной физики.
Своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики.
Физика и механика в те годы изучались по сочинениям Аристотеля, которые содержали метафизические рассуждения о «первопричинах» природных процессов. В частности, Аристотель утверждал, что скорость падения пропорциональна весу тела и что движение происходит, пока действует «побудительная причина» (сила), и в отсутствие силы прекращается.
Галилей изучал инерцию и свободное падение тел. В частности, он заметил, что ускорение свободного падения не зависит от веса тела, что опровергало первое утверждение Аристотеля.
В своей последней книге Галилей сформулировал правильные законы падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь – пропорционально квадрату времени.
Галилей опубликовал иссле-дование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд). Он также обнаружил, что периоды колебаний маятника соотносятся как квадратные корни из его длины. Впервые в истории науки Галилей поставил вопрос о прочности стержней и балок при изгибе и тем самым положил начало новому разделу механики – сопротивлению материалов.
Галилео Галилей
Одних только этих исследований Галилея было достаточно, чтобы во многом изменить научную картину мира. И все-таки то, что произошло вечером 7 января 1610 года, когда ученый направил свою «перспективу» (слово «телескоп» появится чуть позже) на Луну – можно назвать рождением новой Вселенной. Такой, какая она есть на самом деле.
Первые же наблюдения показали, что Луна, подобно Земле, имеет сложный рельеф – покрыта горами и кратерами. Это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: а это, в свою очередь, служило косвенным доводом в пользу системы Коперника.
У Юпитера обнаружились собственные луны – четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма, а именно: Земля не может обращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой обращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был обращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Противники теории Коперника утверждали, что только одно тело может быть центром обращения остальных. Спутники Юпитера показали, что таких центров может быть много.
Галилей открыл также (независимо от Иоганна Фабрициуса и Хэрриота) солнечные пятна. Их наблюдали в древнем Китае, свидетельства о них есть в европейских хрониках и русских летописях – но только с помощью телескопа удалось наблюдать их регулярно. Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира»). Ученый сделал верный вывод о вращении Солнца вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца.
