От идеи до создания телескопа

История становления астрономии как науки от Античности до середины XVII в.

Содержание:

С момента осознания себя в мире, человек начал активно заниматься наблюдением за окружающей средой. Его, прежде всего, интересовали необычные явления, в том числе и происходившие на небе. На тот момент человечество ещё не могло принять и научно обосновать движение небесных тел. Солнце, Луна, планеты, звёзды и всё, что было видно на небе, человек обосновывал некими высшими силами и наделял небесные тела божественным смысловым содержанием. В эпоху становления известных нам цивилизаций (Месопотамия, Египет, Греция, Рим) философы и учёные смогли отодвинуть божественное содержание небесных тел и взглянуть на небо под другим углом осознания. О том, как это происходило и насколько долго их идеи преобладали в астрономии, вы сможете узнать из этой статьи.

Изначально первые известные нам цивилизации интересовались положением небесных тел: Солнца для ориентирования во времени, звёзд и созвездий для установления своего местоположения и времени года.

Ассирийцы, вавилоняне, египтяне уже 3 000 лет назад знали карту звёздного неба и определили годовой цикл в 365 дней. Первые звёздные карты появились в XI в. до н. э. в Вавилоне (Ассирия). На найденных археологами межевых камнях отображены списки небесных тел и рисунки созвездий. Эти данные необходимы были как в религиозных обрядах, так и для ведения сельского хозяйства строго в определённые периоды года.

Ещё дальше в направлении изучения небесных тел продвинулись греки. Уже в V в. до н. э. два греческих мыслителя - Эмпедокл (Сицилия) и Анаксагор (Малая Азия), выдвинули аргументы в пользу сферической формы Земли. Во время лунного затмения, когда Земля находится между Солнцем и Луной, они определили тень Земли на Луне. Когда тень движется по луне, она явно круглая. Это предполагает, что Земля является сферой.

Раннехристианский автор Ипполит Римский (170–235 гг. н. э.) приводит следующие сведения о древнегреческом философе Демокрите (460–370 гг. до н. э.): «Он говорил, что миры бесчисленны и различны по величине. В одних нет ни Солнца, ни Луны, в других — Солнце и Луна больше, чем у нас, а в некоторых мирах их большее число. Расстояния между мирами неодинаковые; кроме того, в одном месте миров больше, в другом — меньше. Одни миры растут, другие достигли расцвета, третьи уже идут на убыль. Уничтожаются же они, сталкиваясь друг с другом».

По словам позднеантичного историка философии Диогена Лаэтерского (180–240, самое первое философское употребление термина «космос» в значении всего мира принадлежит Пифагору Самосскому (VI–V в. до н. э.): «Пифагор первый назвал Вселенную «космосом» по порядку, который ему присущ». Все основные названия созвездий и большинства небесных тел носят имена греческих героев или животных (созвездие Персея, созвездие Орла и т. д.). Пифагор также озвучил мысли о том, что Земля это шар, висящий в пространстве без опоры, и, что в Солнечной системе, по его расчётам, находится 10 планет.

В трудах философа Аристотеля (IV в. до н. э.) обобщаются многие идеи того времени. Они описывают последовательность фаз Луны — ее видимое изменение формы — является результатом того, что мы видим разные части освещенной Солнцем стороны Луны в течение месяца. Аристотель также знал, что Солнце должно быть дальше от Земли, чем Луна, потому что иногда Луна проходила точно между Землей и Солнцем и временно скрывала Солнце из поля зрения.

В III в. до н. э. Аристарх Самосский утверждал, что на основе информации, доступной во время лунного затмения, сможет определить размер Земли. Если Земля находится между Солнцем и Луной, то это вызывает лунное затмение, и размер тени Земли на Луне предоставил ему часть информации, необходимой для расчета её размера.

Эратосфен оценил окружность Земли около 240 г. до н.э. В данном случае он применял другой подход. Сначала он измерил тени Земли, отбрасываемые в Александрии и в Сиене, чтобы вычислить их угол относительно Солнца. Итоговый результат был относительно близок к реальному размеру Земли. Греки активно применяли математику, чтобы теоретизировать о природе своего мира.

Одним из важнейших изобретений античности в области навигации и отсчёта времени считается Антикитерский механизм. Он представлял из себя календарь с функциями астрономического, метеорологического и картографического устройства. Это устройство помогало отслеживать солнечные и лунные затмения, важные для греков даты, положение Солнца, Луны, звёзд и планет.

Но, как и все первооткрыватели, греки также совершили ошибки в астрономии. Ярким примером является геоцентрическая модель.

Мыслители и учёные Древней Греции считали Землю центром Вселенной. Эта идея называется геоцентрической моделью, что означает «ориентация на Землю». Основная проблема данной модели заключается в том, что иногда кажется, что планеты двигаются по небу в обратном направлении (ретроградное движение). Если бы всё в космосе вращалось вокруг Земли, это не имело бы смысла.

Клавдий Птолемей - римлянин, живший и работавший в Египте, пытался решить проблему геоцентрической модели в 140 г. н.э. Он использовал систему кругов, чтобы показать, как движутся планеты, их называли эпициклами. Модель была перегруженной и не всегда могла предсказать движение планет. Несмотря на это, в такую модель Вселенной верили еще более тысячи лет и называли её Птолемеевой.

В период заката эпохи Античности (400 г. н.э.) Гипатия - математик и астроном (гречанка, живущая в Египте), разработала инструмент навигации, известный как астролябия. Это позволило более точно нанести звёзды на карту ночного неба. Ее таблицы с указанием положения звезд использовались в течение следующих 1200 лет.

История эволюции античной мысли по поводу небесных тел и строения космоса позволяет нам увидеть, как люди того времени без инструментов нашего времени могли выдвигать свои теории и гипотезы. Философы-мыслители, как и учёные, не только проводили исследования из прагматических соображений, но и для духовного и умственного удовлетворения как себя, так и окружающих.

С падением эпохи Поздней Античности и началом раннего периода Средних веков изучением и описанием небесных тел занимались преимущественно государства-наследники Римской Империи. В пример можно привести вырезку из рукописи «Утешение философией», написанной римским государственным деятелем, философом-неоплатоником, христианским теологом – Боэцием (480 – 526 гг. н. э.). На этой вырезке изображён автор трактата, который обращается к Философии для персонификации небесных тел. В схеме Боэция, прежде всего известной как «музыка сфер», автор подробно приписал музыкальную ценность каждой из известных планет на основе их положения на небе относительно Земли, подобно музыкальной гамме. Основная шкала в схеме начинается с Луны, за ней следуют Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.

Интересный факт – именно в Европе периода Средних веков появилась известная всем нам семидневная неделя. Название каждого дня относилась к тому или иному небесному телу Солнечной системы, например: Луна – понедельник, Марс – вторник, Меркурий – среда, Юпитер – четверг, Венера – пятница, Сатурн – суббота. Только воскресенье являлось днём Солнца или днём христианского Бога. В свою очередь небесные тела изображались как символы того или иного профессионального и религиозного статуса: Солнце – император, Луна – женщина, Марс – рыцарь в доспехах, Меркурий –врач, Юпитер – епископ, Венера – дама, держащая стрелу любви, Сатурн в образе пожилого мужчины. Все молитвы также были привязаны к определённым дням появления и движения небесных тел на небе. Также в Средневековье каждый из двенадцати месяцев имел своё созвездие. Даже биологические ритмы были привязаны к фазам луны и к определённым временам года.

При этом учёным удалось найти книги (два сборника Гетти), где диаграммы созвездий с их скоплениями содержали надписи на латыни, греческом и латинизированном арабском языке. Это говорит нам о том, что в те времена Европа не была оторвана от науки и исследований остального мира. Отображение влияния космоса на повседневную жизнь происходит в Европе XIII века. “Сказка о Варлааме и Иосафате” за авторством Рудольфа фон Эмса поднимает тему предназначения и неотвратимости судьбы через историю заточённого во дворце индийского принца. Ещё перед рождением юноши астрологи пророчили ему принятие христианства и осуждения этого поступка со стороны отца-правителя.

У каждого народа в Средние века были места паломничества, связанные с “переходом на небеса” – Ступа в Санчи (буддизм), Купол Скалы (ислам), Дверной проем Амьенского собора (христианство).

Многие сведения, оставшиеся после Античности, удалось сохранить арабским (исламским) учёным. Например, Мухаммад аль-Баттани (850–929 гг.), активно участвовал в усовершенствовании Геоцентрической системы мира Птолемея и проводил новые расчёты, связанные с расстоянием и определением координат небесных тел на небе.

Научный подход к исследованию небесных тел начал вытеснять астрологию только в XIV веке. Одним из основоположников астрономии как науки в эпоху Раннего Ренессанса можно смело назвать Николя Орема (1320–1382 гг.). Он первым применил раннюю концепцию центра тяжести, предположил существование других обитаемых миров в космосе и использовал математику в качестве аргумента против астрологии. Его идеи поддержал кардинал Священной Римской Империи Николай Кузанский (1401–1464 гг.), полностью отвергнувший концепцию статичной Земли в центре всех движений.

Австрийскому астроному, математику Георгу Пурбаху (1423–1461 гг.) удалось своим учебником, который анализировал и подвергал критике “Альмагест” Птолемея, привлечь внимание учёных, власти и духовенства. Это способствовало более детальному и точному изучению небесных тел. Его ученик Региомонтан (1436–1476 гг.) продолжил выявлять ошибки в “незыблемом” труде Птолемея благодаря специально возведённой обсерватории. Ему удалось увидеть в 1482 г. комету Галлея (название дано существенно позже), из-за которой Аристарх Самосский более 15 веков назад высказал гипотезу о гелиоцентрической системе мира.

Интересный факт: в это время немецкий книгопечатник и первый типограф Европы – Иоган Гутенберг (1400–1468 гг.) изобрёл первую книгопечатную машину (1439 г.), основанную на подвижных литерах. Это великое изобретение позволило достаточно быстро распространять знания по миру, в том числе и по астрономии.

Переходим к главным основоположникам астрономии как науки. Польский и немецкий учёный Николай Коперник (1473-1543 гг.) первым создал модель Солнечной системы, в которой Земля одновременно вращается как вокруг своей оси, так и вокруг Солнца. В его модели предполагалось, что период обращения планет увеличивается с увеличением расстояния от Солнца, то есть, Солнце не находилось строго в центре планетарных орбит. Эта модель стала называться гелиостатической.

Датский астроном Тихо Браге (1546-1601 гг.) предложил альтернативную модель Вселенной. Он считал, что в центре Вселенной находилась статичная Земля, а вокруг нее вращались Луна и звёзды каждые 24 часа. Планеты вращались вокруг Солнца, а оно в свою очередь, вокруг Земли. Стоит отметить, что в Европе Тихо Браге считают величайшим астрономическим наблюдателем дотелескопической эпохи. Несмотря на ошибочность модели, Браге внёс существенный вклад в исследование и исчисление расстояния между звёздами. Сведения о движении планет, особенно Марса, и ныне считаются основополагающими. Развитие идей Браге, но уже в более верном русле, продолжил его ученик, о котором пойдёт речь ниже.

Иоганн Кеплер (1571 – 1630 гг.) был не только известным математиком и астрономом, но и ещё механиком и оптиком. Кеплеру удалось из модели Коперника и сведений о движении планет своего наставника Браге описать законы движения планет в Солнечной системе. В своих трудах по астрономии Кеплер предположил, что за счёт магнетизма солнце может влиять на орбиты планет Солнечной системы. Законы движения планет – “Закон эллипсов”, “Закон равных площадей” и “Закон периодов”, являются основными законами (Первый, Второй и Третий закон Кеплера соответственно) в астрономии при расчёте орбит движения планет. Немецкий учёный также разработал более совершенную модель телескопа, достоверно описал работу глаза и активно исследовал преломление света. Переписываясь с итальянским астрономом Галилео Галилеем, он находился в шаге от того, чтобы ввести в астрономию понятие гравитация.

Галилео Галилей (1564–1642 гг.) известен в мире прежде всего как отец-основатель современной экспериментальной науки. Учёный из Италии на основании идей оптиков Голландии сконструировал телескоп. Открытие гор на Луне, колец Сатурна и фаз Венеры поставили Галилея в один ряд с Коперником, Браге и Кеплером. За книгу “Диалог о двух главнейших системах мира” итальянский учёный был привлечён к суду за подозрение в ереси. Римский папа Урбан III оскорбился одним из героев диалога в книге. От сожжения на костре его спасло покаяние и признание в распространении ложных идей. После вступления в силу приговора Святой инквизиции оставшийся период жизни Галилей провёл, как бы сейчас сказали, под “домашним арестом” на вилле Медичи. Лишь в протестантской Голландии книги учёного продолжали печатать и распространять без ограничения.

Завершают главу об исследовании небесных тел и космоса сведения об итальянском священнике, философе Джордано Бруно (1548-1600 гг.). Для нас прежде всего интересными будут его идеи, изложенные в труде "О бесконечности вселенной и мирах". В них философ, опережая своё время, изложил идею о бесконечности Вселенной и о её непрерывном изменении. Идею о непрерывном изменении Бруно, вероятно, взял из античного фразеологизма древнегреческого философа Гераклита из Эфеса (554—483 гг. до н. э.) – “Всё течёт, всё меняется”. Из-за своих умозаключений, которые затрагивали и в корне меняли основы католической веры, Джордано Бруно по доносу был привлечён к суду. Священник-философ отказался отрекаться от своих идей и каяться, за что инквизиционный трибунал приговорил его к сожжению на костре. Все труды мыслителя были занесены католический Индекс запрещённых книг вплоть до 1948 г.

Исходя из вышесказанного можно сделать следующий вывод: исследование небесных тел изначально носило идейно-развлекательный характер. Несмотря на это, в Античности смогли использовать умозаключения математиков и философов на практике (Антикитерский механизм).

В эпоху Средних веков изучение небесных тел больше ушло в русло астрологии и максимально подчинялось запросам религий. При этом именно астрология Средних веков ввела в обиход Европы, а после и всего мира, семидневную неделю и год, состоящий из 12 месяцев.

Почти на 10 веков научное осознание Вселенной было заменено на астрологически-религиозные принципы и догмы. Только в самом начале эпохи Возрождения “незыблемая” модель Птолемея начала детально изучаться и подвергаться обоснованной критике. Вопреки религиозным догмам католической церкви учёные с научным подходом описывали небесные тела, создавали новые модели Солнечной системы и Вселенной, выдвигали гипотезы об особенностях устройства космоса. После создания первого телескопа астрономия как наука стала развиваться гораздо быстрее, что позволило человечеству в прошлом веке выйти в открытый космос и увидеть небесные тела своими глазами вне планеты Земля.

1. Античная астрономия – https://courses.lumenlearning.com/suny-astronomy/chapter/ancient-astronomy/

2. Античная астрономия – https://www.schoolsobservatory.org/learn/history/ancient-astronomy

3. Античная астрономия и космология греков – https://www.loc.gov/collections/finding-our-place-in-the-cosmos-with-carl-sagan/articles-and-essays/modeling-the-cosmos/ancient-greek-astronomy-and-cosmology

4. Античная астрономия – http://avisdim.narod.ru/articles/antichnaya-astronomiya.html

5. Космос (понятие) - Новая философская энциклопедия – https://iphlib.ru/library/collection/newphilenc/document/HASH019bdff3018c388089a2579b

6. Возникновение философии. Эмпедокл и Анаксагор – http://www.digitalhumanities.ru/%D1%8D%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D0%BB/

7. Антикитерский механизм: как устроен древнейший аналоговый компьютер – https://habr.com/ru/company/ua-hosting/blog/547282/

8. Звездные карты от Вавилона до наших дней – https://cartetika.ru/tpost/n43l2t97y1-zvezdnie-karti-ot-vavilona-do-nashih-dne?amp=true

9. Развитие астрономии в Античности – часть 2 https://gsaz.az/ru/articles/view/275/Antik-dovrda-astronomiyanin-inkishafi--II-hissa

10. Астрономия Средних веков и эпохи Возрождения – https://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/cosmicengine/renaissanceastro.html

11. Написано звездами: астрономия и астрология в средневековых рукописях – https://www.getty.edu/news/written-in-the-stars-astronomy-and-astrology-in-medieval-manuscripts/

12. Тихо Браге: звёздное небо над головой – Журнал «КВАНТИК» №11, 2019 – https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435284/Tikho_Brage_zvyozdnoe_nebo_nad_golovoy

13. От Архимеда до Хокинга: Иоганн Кеплер - Владимирская областная научная библиотека – https://library.vladimir.ru/news/ot-arximeda-do-xokinga-iogann-kepler.html

14. Джордано Бруно- Лекции по истории философии Муравьев А.Н. –https://philosophiya.ru/Giordano-Bruno

Благодарю за внимание

#научпоп #Историяастрономии #в_глубинах_космоса #лонг