Heliocentriske system af verden

Verdens heliocentriske system  ( heliocentrisme ) (fra andre græske ἥλιος  - sol og κέντρον  - center ) - ideen om, at Solen er det centrale himmellegeme, som Jorden og andre planeter kredser om . Det opstod i opposition til det geocentriske system i verden i antikken , men blev udbredt i det 16.-17. århundrede.

I det heliocentriske system antages Jorden at dreje rundt om sin akse på én siderisk dag og samtidig omkring Solen i ét siderisk år . Konsekvensen af ​​den første bevægelse er den tilsyneladende rotation af himmelkuglen , konsekvensen af ​​den anden er Solens årlige bevægelse blandt stjernerne langs ekliptikken . Solen betragtes som stationær i forhold til stjernerne.

Om begreber

En heliocentrisk referenceramme  er simpelthen en referenceramme , hvor oprindelsen er placeret ved Solen. Det heliocentriske system i verden  er en idé om universets struktur. I ordets snævre betydning ligger det i, at Solen er placeret i universets centrum , og Jorden udfører mindst to typer bevægelse: årligt omkring Solen og dagligt omkring dens akse; Stjernerne er stationære i forhold til Solen. Udtrykket "verdens heliocentriske system" bruges ofte i bredere forstand, når universet ikke nødvendigvis anses for at være begrænset og have et centrum. Så er meningen med dette udtryk, at Solen i gennemsnit er stationær i forhold til stjernerne. Det heliocentriske system i verden kan betragtes i ethvert referencesystem, inklusive det geocentriske, hvor Jorden er valgt som oprindelse. I denne referenceramme er Jorden stationær, og Solen kredser om Jorden; men verdens system forbliver stadig heliocentrisk, da den gensidige konfiguration af Solen og stjernerne forbliver uændret. Tværtimod, selvom vi betragter verdens geocentriske system i den heliocentriske referenceramme, vil det stadig være verdens geocentriske system, eftersom stjernerne vil bevæge sig i det med en periode på et år.

Planetariske konfigurationer

Ydre og indre planeter

Solsystemets planeter er opdelt i to typer: indre ( Merkur og Venus ), kun observeret i relativt små vinkelafstande fra Solen, og ydre (alle andre), som kan observeres i enhver afstand. I det heliocentriske system skyldes denne forskel, at Merkurs og Venus' baner altid er inde i Jordens bane (den tredje planet fra Solen), mens de andre planeters baner er uden for Jordens bane. .

Backtracking

Planeternes bagudgående bevægelser (især tydeligt observeret i de ydre planeter), som har været astronomiens hovedmysterium siden oldtiden, i det heliocentriske system forklares ved, at planeternes vinkelhastigheder aftager med stigende afstand fra Sol. Som et resultat, når planeten observeres i den samme del af himlen som Solen, foretager den en tilsyneladende bevægelse i forhold til stjernerne i samme (direkte) retning som Solen: fra vest til øst . Men når Jorden passerer mellem Solen og planeten, ser den ud til at være foran planeten, som et resultat af, at sidstnævnte bevæger sig mod stjernernes baggrund i den modsatte retning, fra øst til vest. Det følger, at planeterne laver retrograde bevægelser nær oppositioner, når planeterne er tættest på Jorden og som et resultat er de lyseste, når de observeres fra Jorden.

Forholdet mellem synodiske og sideriske perioder af planetariske revolutioner; Babylonske perioder

I det heliocentriske system etableres følgende forhold mellem de synodiske og sideriske omløbsperioder for de ydre planeter:

,

hvor  er varigheden af ​​jordens (stjerne) år . Herfra følger de forhold empirisk opnået af astronomerne i det antikke Babylon (de såkaldte årlige målperioder) [1] :

hvis den ydre planet foretager en fuldstændig omdrejning langs ekliptikken (i forhold til stjernerne) i år, så passerer de synodiske perioder på denne planet i løbet af denne tid ( , ,  er heltal).

For eksempel for Mars , , , for Jupiter , , , for Saturn , , .

Set fra det geocentriske systems synspunkt er disse forhold et mysterium. Men de følger automatisk fra ovenstående formel opnået inden for rammerne af heliocentrisme, da per definition (  er et sådant helt antal jordår, for hvilke planeten foretager hele omdrejninger langs ekliptikken), og værdierne , og er omvendt proportional med værdierne henholdsvis , og .

Afstande til planeter

Bestemmelse af afstande til de indre (venstre) og ydre (højre) planeter.

Her er S Solen, T er Jorden, P er planeten, a  er afstanden fra Solen til Jorden ( au ), r  er afstanden fra Solen til planeten.

I et heliocentrisk system, ved hjælp af simple geometriske ræsonnementer og nogle få observationsdata, bestemmes forholdet mellem de gennemsnitlige afstande fra Solen til planeterne let, hvilket er umuligt inden for rammerne af geocentrisme. Det er især nemt at gøre dette under forudsætning af cirkulære koncentriske baner.

For en indre planet er det tilstrækkeligt at kende dens maksimale vinkelafstand fra Solen θ (største forlængelse). I betragtning af trekanten SPT (vinklen SPT er en ret vinkel), er det let at se det

(se figuren til højre), hvor  er en astronomisk enhed (den gennemsnitlige afstand fra Jorden til Solen).

For ydre planeter er det nødvendigt ud fra observationer at bestemme planetens synodiske periode og tidsintervallet mellem planetens opposition og kvadraturmomentet (når planeten er synlig fra Jorden i en ret vinkel på Solen). Dernæst skal du finde ved hjælp af formlen , omdrejningsperioden for planeten omkring Solen. Ved at kende denne værdi kan du finde vinklerne α og β, som planeten og Jorden passerer i deres kredsløb i tiden :

, .

Dernæst er den vinkel , hvor Jorden og Solen er synlige, når de ses fra planeten:

(Hjørne STP er lige, se figur til højre). Den nødvendige afstand viser sig at være

.

Det var ved hjælp af sådanne overvejelser, at Copernicus først beregnede planeternes relative afstande fra Solen.

Faser af Merkur og Venus

Da alle planeter skinner af Solens reflekterede lys, skal de opleve en faseændring. For Merkur og Venus , der kredser om Solen inde i Jordens kredsløb, bør rækkefølgen af ​​faseændringer være som følger:

Det er denne rækkefølge af faseændringer, der faktisk finder sted, som det først blev fastslået af Galileo (1610)

Empirisk bevis for Jordens bevægelse omkring Solen

Alt ovenstående gælder ikke kun for det heliocentriske system, men også for et kombineret system (som Tycho Brahe -systemet ), hvor alle planeterne kredser om Solen, som igen bevæger sig rundt om Jorden. Der er dog beviser for Jordens bevægelse omkring Solen.

Årlige parallakser af stjerner

Selv i oldtiden var det kendt, at Jordens translationelle bevægelse skulle føre til en årlig parallaktisk forskydning af stjernerne. På grund af stjernernes afsides beliggenhed blev parallakser først fundet i det 19. århundrede (næsten samtidig af V. Ya. Struve , F. Bessel og T. Henderson ), hvilket var direkte (og længe ventet) bevis på Jordens bevægelse omkring Solen.

Parallaksen er mindre, jo længere stjernen er fra os. Hvis vi beregner parallaksevinklen i buesekunder , og afstanden i parsec , så

.

Planeternes bagudgående bevægelser foregår af samme grund som stjernernes årlige parallakser, de kan kaldes planeternes årlige parallakser.

Aberration af stjernelys

På grund af vektortilsætningen af ​​lysets hastighed og Jordens kredsløbshastighed, når man observerer stjerner, skal teleskopet vippes i forhold til Jord-stjernelinjen. Dette fænomen ( lys aberration ) blev opdaget og korrekt forklaret i 1728 af James Bradley , som ledte efter årlige parallakser. Lysets aberration viste sig at være den første observationsbekræftelse af Jordens bevægelse omkring Solen og samtidig det andet bevis på lyshastighedens endelighed (efter at Römer forklarede uregelmæssigheden i bevægelsen af ​​Jupiters satellitter ) . I modsætning til parallakse afhænger aberrationsvinklen ikke af afstanden til stjernen og er helt bestemt af Jordens kredsløbshastighed. For alle stjerner er det lig med samme værdi: 20,5".

Årlig variation af stjerners radiale hastigheder

På grund af Jordens kredsløbsbevægelse nærmer og trækker hver stjerne sig i nærheden af ​​ekliptikaplanet sig skiftevis fra Jorden, hvilket kan detekteres ved hjælp af spektrale observationer ( Doppler-effekt ).

En lignende effekt observeres for temperaturen af ​​baggrundsstrålingen : På hvert punkt af ekliptikken ændres den på grund af Jordens bevægelse omkring Solen med en periode på 1 år [2] .

Årlig variation af pulsarperioder

Ved observation af røntgen- og radiopulsarer blev der opdaget en ændring i intervallerne for deres pulser med en periode på 1 år. Dette skyldes, at den tid det tager for lys at nå Jorden varierer med en periode på et år på grund af Jordens omdrejning omkring Solen og endeligheden af ​​lysets hastighed (denne effekt kaldes nogle gange Römer-forsinkelse, da den er i det væsentlige samme effekt, som hvormed den danske astronom Ole Römer beviste lyshastighedens endelighed i 1675, se Römers måling af lysets hastighed ) [3] [4] . Effekten er mest udtalt for pulsarer placeret i ekliptikaplanet .

For bevis på Jordens rotation om sin akse, se artiklen Daglig rotation af Jorden .

Historien om det heliocentriske system

Heliocentrisme i det antikke Grækenland

Ideen om jordens bevægelse opstod i den pythagoræiske skole . Pythagoras Philolaus af Croton udbredte et system af verden, hvor Jorden er en af ​​planeterne; dog har vi hidtil talt om dens rotation (per dag) omkring den mystiske Centralild og ikke Solen. Aristoteles afviste dette system blandt andet, fordi det forudsagde stjernernes parallaktiske forskydning.

Mindre spekulativ var hypotesen om Heraclides Pontus , ifølge hvilken Jorden udfører en daglig rotation omkring sin akse. Derudover foreslog Heraklid tilsyneladende, at Merkur og Venus drejer rundt om Solen og kun med den - rundt om Jorden. Måske holdt Arkimedes [5] også fast på denne opfattelse, idet han mente, at Mars også kredser om Solen , hvis bane i dette tilfælde skulle have dækket Jorden, og ikke ligge mellem den og Solen, som i tilfældet med Merkur og Venus. Der er en antagelse om, at Heraklid havde en teori, hvorefter Jorden, Solen og planeterne kredser om ét punkt - planetsystemets centrum [6] [7] . Ifølge Theophrastus fortrød Platon i sine senere år, at han havde givet Jorden en central plads i universet, som ikke var egnet til hende.

Et virkelig heliocentrisk system blev foreslået i begyndelsen af ​​det 3. århundrede f.Kr. e. Aristarchos af Samos . Sparsomme oplysninger om hypotesen om Aristarchos er kommet ned til os gennem værker af Archimedes [8] , Plutarch [9] og andre forfattere. Det antages normalt, at Aristarchus kom til heliocentrisme, baseret på det faktum, at han fastslog, at Solen er meget større end Jorden i størrelse (det eneste arbejde fra videnskabsmanden, der er kommet ned til os, er viet til at beregne jordens relative størrelser , Måne og Sol). Det var naturligt at antage, at den mindre krop kredser om den større, og ikke omvendt. Det vides ikke, hvor udviklet Aristarchus-hypotesen var, men Aristarchus kom med en vigtig konklusion, at sammenlignet med afstandene til stjernerne er jordens bane et punkt, da stjernernes årlige parallakser ellers skulle have været observeret (efter Aristarchus, Archimedes accepterede også et sådant skøn over afstandene til stjernerne ). Filosoffen Cleanthes opfordrede til, at Aristarchus blev stillet for retten for at have flyttet Jorden fra sin plads ("Verdens ildsted").

Heliocentrisme gjorde det muligt at løse de vigtigste problemer, der stod over for oldgræsk astronomi, da de dominerede i begyndelsen af ​​det 3. århundrede f.Kr. e. geocentriske synspunkter var tydeligvis i krise. Den mest almindelige version af geocentrisme på det tidspunkt, teorien om homocentriske sfærer fra Eudoxus , Callippus og Aristoteles, var ikke i stand til at forklare ændringen i planeternes tilsyneladende lysstyrke og Månens tilsyneladende størrelse, som grækerne korrekt associerede med en ændring i afstanden til disse himmellegemer. Det heliocentriske system forklarede naturligt planeternes bagudgående bevægelser. Det gjorde det også muligt at fastslå rækkefølgen af ​​armaturerne. Grækerne postulerede et forhold mellem et himmellegemes nærhed til " fiksstjernens sfære " og den sideriske periode for dets bevægelse: for eksempel blev den langsomst bevægende Saturn betragtet som den længst væk fra os , dengang (i rækkefølge af tilgang til Jorden) var Jupiter og Mars ; Månen viste sig at være det nærmeste himmellegeme til Jorden. Vanskelighederne ved denne ordning var forbundet med Solen, Merkur og Venus, da alle disse kroppe havde de samme sideriske perioder (i den forstand brugt i oldtidens astronomi), svarende til et år. Denne vanskelighed blev let løst i det heliocentriske system, hvor et år viste sig at være lig med jordens bevægelsesperiode; samtidig gik bevægelsesperioderne (nu - omdrejninger omkring Solen) for Merkur og Venus i samme rækkefølge som deres afstande til verdens nye centrum, som kunne etableres ved den ovenfor beskrevne metode.

Blandt de direkte tilhængere af hypotesen om Aristarchos nævnes kun den babylonske Seleucus (første halvdel af det 2. århundrede f.Kr.), som ifølge Plutark gav bevis for det. Heraf konkluderes det normalt, at heliocentrismen ikke havde andre tilhængere, det vil sige, at den ikke blev accepteret af hellensk videnskab. Men selve omtalen af ​​Seleucus som en tilhænger af Aristarchos er meget betydningsfuld, da det betyder indtrængen af ​​heliocentrisme selv på bredden af ​​Tigris og Eufrat, hvilket i sig selv vidner om den brede popularitet af ideen om \u200b\ u200b jordens bevægelse. Desuden nævner Sextus Empiricus [10] tilhængerne af Aristarchus i flertal. En ret sympatisk henvisning til Aristarchos-hypotesen i Archimedes' Psammitus (hovedkilden til vores information om denne hypotese) antyder, at Archimedes i det mindste ikke udelukkede denne hypotese. En række forfattere [11] [12] [13] [14] argumenterede for den udbredte heliocentrisme i antikken. Det er især muligt, at den geocentriske teori om planetarisk bevægelse, der er fremsat i Ptolemæus' Almagest, er et revideret heliocentrisk system [15] [16] [17] . Den italienske matematiker Lucio Russo (Lucio Russo) gav en række beviser om udviklingen i den hellenistiske æra af dynamikken i det heliocentriske system baseret på en generel idé om loven om inerti og planeternes tiltrækning til Solen [18] [19] .

Heliocentrismen blev dog til sidst opgivet af grækerne. Hovedårsagen kan være den generelle videnskabskrise, der begyndte efter det 2. århundrede f.Kr. e. Astrologi træder i stedet for astronomi . Filosofi er domineret af mystik eller åbenlys religiøs dogmatisme: stoicisme , senere neopythagorisme og nyplatonisme . På den anden side har de få filosofiske skoler, der generelt er rationalistiske ( Epicurianere , Skeptikere ), én ting til fælles: Vantro på muligheden for at kende naturen. Så epikuræerne, selv efter Aristoteles og Aristarchos, anså det for umuligt at bestemme den sande årsag til månens faser og anså Jorden for at være flad. I en sådan atmosfære kunne religiøse beskyldninger som dem, der blev rejst mod Aristarchus, få astronomer og fysikere til, selv om de var tilhængere af heliocentrisme, til at forsøge at afstå fra offentlig udbredelse af deres synspunkter, hvilket i sidste ende kunne føre til, at de glemmes.

For videnskabelige argumenter til fordel for jordens ubevægelighed og centralitet, fremsat af oldgræske astronomer, se artiklen Geocentric system of the world .

Efter det 2. århundrede e.Kr. e. i den hellenistiske verden var geocentrismen fast etableret, baseret på Aristoteles' filosofi og Ptolemæus ' planetteori , hvor planeternes sløjfebevægelse blev forklaret ved hjælp af en kombination af deferenter og epicykler . Det "fysiske" grundlag for Ptolemæus' teori var den aristoteliske teori om de himmelsfærer, der bar planeterne. Et væsentligt træk ved Aristoteles' lære var den skarpe modsætning af de "supralunar" og "sublunar" verdener. Den supralunære verden (hvor alle himmellegemer hørte til) blev betragtet som en ideel verden, der ikke var genstand for nogen ændringer. Tværtimod blev alt, hvad der befandt sig i submåneområdet, inklusive Jorden, anset for at være underlagt konstante ændringer, forringelse.

Et væsentligt træk ved Ptolemæus' teori var en delvis afvisning af princippet om ensartethed af kosmiske bevægelser: midten af ​​epicyklen bevæger sig langs deferenten med en variabel hastighed, selvom vinkelhastigheden, når den blev observeret fra et særligt excentrisk placeret punkt ( equant ) blev betragtet uændret.

Middelalder

I middelalderen blev verdens heliocentriske system praktisk talt glemt. Nogle berygtede har fået den forestilling, at Merkur og Venus kredser om Solen, som igen kredser om Jorden [20] [21] . Sandsynligvis lærte middelalderlige forfattere om denne teori fra værket af den latinske forfatter fra første halvdel af det 5. århundrede, Marcianus Capella , "The Marriage of Mercury and Philology", som var meget populær i den tidlige middelalder.

En række forskere finder spor af heliocentrisme i nogle planetteorier fra den store indiske astronom Aryabhata (5. århundrede e.Kr.). Således bemærker den fremragende matematiker og videnskabshistoriker Barthel van der Waerden følgende beviser for, at disse teorier var baseret på den heliocentriske teori [11] :

  1. Aryabhata anså Jorden for at rotere omkring sin akse. I et rent geocentrisk system er der ikke behov for dette, da Jordens daglige rotation på ingen måde forenkler verdens system. Tværtimod er denne rotation nødvendig i et heliocentrisk system. Ved at gå fra heliocentrisme til geocentrisme kan Jordens aksiale rotation enten bevares eller kasseres, afhængigt af forskerens personlige synspunkter.
  2. I en af ​​teorierne om Aryabhata (det såkaldte "midnatsystem") falder parametrene for Venus' deferent nøjagtigt sammen med parametrene for Solens geocentriske bane. Sådan burde det være i et heliocentrisk system, da begge disse kurver i virkeligheden er en afspejling af Jordens kredsløb om Solen.
  3. Blandt parametrene for hans planetteorier citerer Aryabhata de heliocentriske perioder af planetarisk bevægelse, herunder Merkur og Venus.

På nuværende tidspunkt er det dominerende synspunkt, at kilden til middelalderlig indisk astronomi er græsk præ-ptolemæisk astronomi. Ifølge Van der Waerden havde grækerne en heliocentrisk teori, udviklet til det punkt, at de kunne beregne planeternes efemerider , som derefter blev omarbejdet til en geocentrisk (svarende til, hvad Tycho Brahe gjorde med Copernicus- teorien ). Denne reviderede teori må uundgåeligt være teorien om epicykler, da i referencerammen forbundet med Jorden, sker planeternes bevægelse objektivt i overensstemmelse med en kombination af bevægelser langs den deferente og epicyklus. Yderligere trængte hun ifølge van der Waerden ind i Indien . Aryabhata selv og senere astronomer har muligvis ikke været klar over det heliocentriske grundlag for denne teori. Efterfølgende gik denne teori, ifølge van der Waerden, videre til muslimske astronomer, som kompilerede "Shah-tabellerne" - efemerien af ​​de planeter, der blev brugt til astrologiske forudsigelser.

Al-Biruni talte sympatisk om Ariabhatas antagelse om Jordens daglige rotation . Men han selv lænede sig tilsyneladende i sidste ende mod Jordens ubevægelighed [22] .

En række astronomer fra det muslimske øst diskuterede teorier om planetarisk bevægelse, alternativ til den ptolemæiske. Hovedformålet med deres kritik var dog equant , ikke geocentrisme. Nogle af disse lærde (for eksempel Nasir al-Din al-Tusi ) kritiserede også Ptolemæus' empiriske argumenter for jordens ubevægelighed og fandt dem utilstrækkelige. Men på samme tid forblev de tilhængere af jordens ubevægelighed, da dette var i overensstemmelse med Aristoteles ' filosofi .

Undtagelsen er astronomerne fra Samarkand - skolen, som bestod af Ulugbeks madrasah og hans observatorium (første halvdel af det 15. århundrede). Således afviste al-Kushchi Aristoteles' filosofi som det fysiske grundlag for astronomi og anså Jordens rotation omkring sin akse for at være fysisk mulig [23] . Noget tyder på, at nogle af Samarkand-astronomerne overvejede muligheden for ikke bare Jordens aksiale rotation, men bevægelsen af ​​dens centrum [24] , og udviklede også en teori, hvori Solen anses for at dreje rundt om Jorden, men alle planeterne kredser om Solen (verdens geo-heliocentriske system) [25] .

I Europa er muligheden for Jordens rotation omkring sin akse blevet diskuteret siden det 12. århundrede. I anden halvdel af det 13. århundrede blev denne hypotese nævnt af Thomas Aquinas sammen med ideen om Jordens progressive bevægelse (uden at specificere bevægelsescentrum). Begge hypoteser blev afvist af de samme grunde som Aristoteles ' . Hypotesen om Jordens aksiale rotation modtog en dyb diskussion blandt repræsentanterne for Paris-skolen i det XIV århundrede [26] ( Jean Buridan [27] og Nicholas Orem [28] ). Selvom der i løbet af disse diskussioner blev fremsat tilbagevisninger af en række argumenter mod Jordens mobilitet, var den endelige dom til fordel for dens ubevægelighed.

Tidlig renæssance

I begyndelsen af ​​renæssancen blev Jordens mobilitet hævdet af Nicholas af Cusa , men hans diskussion var rent filosofisk, ikke relateret til forklaringen af ​​specifikke astronomiske fænomener: han mente, at universet ikke kan have en klart defineret form, derfor, det kan ikke have et klart defineret centrum; desuden kan der ikke være nogen veldefineret hviletilstand i universet. Derfor kan Jorden ikke være i ro i verdens centrum. Som bemærket af den berømte videnskabshistoriker Alexander Koyre , taler om Jordens bevægelse, havde Nikolai Kuzansky højst sandsynligt den fremadrettede bevægelse i tankerne omkring et dårligt defineret og konstant bevægende centrum [29] . På den anden side forklarede Nicholas den daglige rotation af himmelhvælvingen med rotationen af ​​himmelkuglen, som det antages i det geocentriske system. Leonardo da Vinci talte ret vagt om dette emne [30] . Begge disse tænkere anså imidlertid Jorden i princippet for identisk af natur med himmellegemerne.

I 1450 udkom en latinsk oversættelse af Archimedean Psammit , som nævner det heliocentriske system af Aristarchus fra Samos . Regiomontanus , den førende europæiske astronom i renæssancen, var godt bekendt med dette værk , som transskriberede hele afhandlingen af ​​Archimedes i hånden under sit ophold i Italien. I privat korrespondance bemærkede han, at "stjernernes bevægelse skal undergå små ændringer på grund af Jordens bevægelse" [31] ; måske formidlede han simpelthen Aristarchus' argument, hvis synspunkter han måske havde kendt gennem " Psammit ". Nogle gange krediteres han også for antagelsen om Jordens rotation omkring dens akse, også udtrykt i et privat brev [32] . Imidlertid forblev Regiomontanus i sine offentliggjorte skrifter en geocentrist og tilhænger af Aristoteles ; desuden var han en fortaler for genoplivningen af ​​den aristoteliske teori om homocentriske sfærer .

Jordens bevægelse blev også nævnt ved overgangen til det 15. og 16. århundrede. I 1499 blev denne hypotese diskuteret af den italienske professor Francesco Capuano, og ikke kun den roterende, men også den translationelle bevægelse af Jorden var ment (uden at angive bevægelsescentrum). Begge hypoteser blev forkastet af de samme grunde som Aristoteles og Thomas Aquinas [33] . I 1501 nævnte den italienske humanist Giorgio Valla den pythagoræiske doktrin om Jordens bevægelse omkring den centrale ild [32] og argumenterede for, at Merkur og Venus kredser om Solen [34] .

Copernicus

Endelig blev heliocentrismen først genoplivet i det 16. århundrede, da den polske astronom Nicolaus Copernicus udviklede teorien om planeternes bevægelse omkring Solen baseret på det pythagoræiske princip om ensartede cirkulære bevægelser. Han offentliggjorde resultaterne af sit arbejde i bogen " On the rotations of the celestial spheres ", udgivet i 1543 . En grund til tilbagevenden til heliocentrismen var Copernicus' uenighed med den ptolemæiske teori om equant ; desuden betragtede han ulempen ved alle geocentriske teorier, at de ikke tillader en at bestemme "verdens form og proportionaliteten af ​​dens dele", det vil sige planetsystemets skala. Det er ikke klart, hvilken indflydelse Aristarchos havde på Copernicus (i manuskriptet til sin bog nævnte Copernicus Aristarchos' heliocentrisme, men denne reference forsvandt i den endelige udgave af bogen [35] ).

Copernicus mente, at Jorden laver tre bevægelser:

  1. Rotation omkring aksen med en periode på en dag, hvilket resulterer i en daglig rotation af himmelsfæren;
  2. Bevægelse omkring Solen med en periode på et år, hvilket resulterer i baglæns bevægelser af planeterne;
  3. Den såkaldte deklinatoriske bevægelse med en periode på også cirka et år, hvilket fører til, at Jordens akse bevæger sig omtrent parallelt med sig selv (en lille ulighed i perioderne for anden og tredje bevægelse viser sig i præ -jævndøgn ).

Copernicus forklarede ikke kun årsagerne til planeternes bagudgående bevægelser, han beregnede planeternes afstande fra Solen og perioderne for deres omdrejninger. Copernicus forklarede stjernetegnsuligheden i planeternes bevægelse ved, at deres bevægelse er en kombination af bevægelser i store og små cirkler, svarende til hvordan middelalderastronomerne i Østen forklarede denne ulighed - figurerne fra Maraga-revolutionen (f.eks. , Copernicus' teori om bevægelsen af ​​de ydre planeter faldt sammen med teorien om Al-Urdi , teorien om Merkurs bevægelse - med teorien om Ibn ash-Shatir , men kun i den heliocentriske referenceramme).

Den kopernikanske teori kan dog ikke kaldes heliocentrisk i sin helhed, da Jorden i den delvist beholdt en særlig status:

Tilsyneladende bevarede Copernicus en tro på eksistensen af ​​himmelsfærer, der bærer planeter. Således blev planeternes bevægelse omkring Solen forklaret af disse kuglers rotation omkring deres akser [36] .

Ikke desto mindre fik han en impuls til den videre udvikling af den heliocentriske teori om planetarisk bevægelse, de medfølgende problemer med mekanik og kosmologi. Ved at erklære Jorden for en af ​​planeterne skabte Copernicus betingelserne for at eliminere den skarpe kløft mellem "supra-lunar" og "sub-lunar" verdener, karakteristisk for Aristoteles' filosofi og middelalderskolastik .

De tidlige kopernikanere og deres modstandere

Den førende tendens i opfattelsen af ​​kopernikansk teori gennem det 16. århundrede var brugen af ​​hans teoris matematiske apparat til astronomiske beregninger og den næsten fuldstændige tilsidesættelse af hans nye, heliocentriske kosmologi. Begyndelsen på denne tendens blev lagt af forordet til Kopernikus bog, skrevet af dens udgiver, den lutherske teolog Andreas Osiander . Osiander skriver, at Jordens bevægelse er et smart beregningstrick, men Copernicus skal ikke tages bogstaveligt. Da Osiander ikke havde sit navn med i forordet, mente mange i 1500-tallet, at det var Nicolaus Kopernikus' mening. Kopernikus bog blev studeret af astronomer ved universitetet i Wittenberg, hvoraf den mest berømte var Erasmus Reingold , som hilste forfatterens afvisning af equant velkommen og kompilerede nye tabeller over planetbevægelser baseret på hans teori (" preussiske tabeller "). Men det vigtigste, Copernicus har - et nyt kosmologisk system - synes hverken Reinhold eller andre Wittenberg-astronomer at have lagt mærke til.

Næsten de eneste videnskabsmænd i de første tre årtier efter udgivelsen af ​​bogen "On the Rotations of the Celestial Spheres", der accepterede teorien om Copernicus, var den tyske astronom Georg Joachim Retik , som på et tidspunkt samarbejdede med Copernicus, betragtede sig selv som sin elev. og endda offentliggjort (selv før Copernicus, i 1540 år) et værk, der skitserer det nye system af verden, og astronomen og landmåleren Gemma Frisius . En ven af ​​Copernicus, biskop Tiedemann Giese , var også tilhænger af Copernicus .

Og kun i 70'erne - 90'erne af det XVI århundrede. astronomer begyndte at vise interesse for verdens nye system. Det er anført og forsvaret af astronomerne Thomas Digges , Christoph Rothmann og Michael Möstlin , fysikeren Simon Stevin . Et fremragende bidrag til udviklingen af ​​heliocentrisme blev ydet af filosoffen Giordano Bruno , en af ​​de første til at opgive dogmet om eksistensen af ​​faste himmelsfærer. Teolog Diego de Zúñigabrugte ideen om Jordens bevægelse til at fortolke nogle af Bibelens ord. Måske var de kendte videnskabsmænd Giambatista Benedetti , William Gilbert , Thomas Harriot også blandt heliocentrister i denne periode . Nogle forfattere, der afviste Jordens translationelle bevægelse, accepterede dens rotation omkring sin akse: astronom Nicholas Reimers (Ursus), filosof Francesco Patrici . Den bredt uddannede franske digter og filosof Pontus de Tiard , som hævdede, at hver af stjernerne er en beboet verden, der ligner Jorden [37] , havde en ret positiv holdning til Copernicus-teorien .

Samtidig begynder de første negative anmeldelser om teorien om Copernicus at dukke op. De mest autoritative modstandere af heliocentrisme i det 16. og begyndelsen af ​​det 17. århundrede var astronomerne Tycho Brahe og Christopher Clavius ​​, matematikerne Francois Viet og Francesco Mavrolico og filosoffen Francis Bacon .

Modstanderne af den heliocentriske teori havde to typer argumenter (i Dialogues on the Two Systems of the World opstiller Galileo dem og kritiserer derefter Salviati) [38] .

(A) Mod Jordens rotation om sin egen akse. Forskere fra det 16. århundrede kunne allerede estimere den lineære rotationshastighed: omkring 500 m / s ved ækvator.

Disse argumenter var baseret på den aristoteliske mekanik generelt accepteret i disse år. De mistede først deres magt efter opdagelsen af ​​lovene i den newtonske mekanik. På den anden side dukkede sådanne grundlæggende begreber af denne videnskab som centrifugalkraft , relativitet og inerti i vid udstrækning op, da disse geocentristers argumenter blev tilbagevist.

(B) Mod Jordens fremadgående bevægelse.

For at tilbagevise det andet argument måtte heliocentristerne påtage sig stjernernes enorme afstand. Tycho Brahe protesterede mod dette, at stjernerne i dette tilfælde viser sig at være usædvanligt store, større end Saturns kredsløb . Dette skøn fulgte af hans definition af stjerners vinkelstørrelser: han tog den tilsyneladende diameter af stjerner af den første størrelsesorden til at være cirka 2-3 bueminutter.

Tycho Brahe foreslog et geo-heliocentrisk kompromissystem i verden , hvor den stationære Jord er i centrum af verden, Solen, Månen og stjernerne kredser om den, men planeterne kredser om Solen [39] . Siden slutningen af ​​det XVI århundrede. det er dette kombinerede system af verden (i det væsentlige en moderniseret form for geocentrisk teori), der bliver heliocentrismens hovedkonkurrent.

Kepler

Et fremragende bidrag til udviklingen af ​​heliocentriske koncepter blev ydet af den tyske astronom Johannes Kepler . Allerede fra sine studieår (i slutningen af ​​det 16. århundrede) var han overbevist om heliocentrismens gyldighed i lyset af denne doktrins evne til at give en naturlig forklaring på planeternes bagudgående bevægelser og evnen til at beregne skalaen. af planetsystemet på dets grundlag. I flere år arbejdede Kepler sammen med den største observerende astronom, Tycho Brahe , og blev efterfølgende ejer af hans arkiv af observationsdata. Under analysen af ​​disse data, efter at have vist exceptionel fysisk intuition, kom Kepler til følgende konklusioner:

  1. Hver af planeternes bane er en flad kurve, og alle planetbaners planer skærer hinanden i Solen. Det betød, at Solen var i planetsystemets geometriske centrum, mens Copernicus havde centrum for jordens bane. Det gjorde det blandt andet muligt for første gang at forklare planeternes bevægelse vinkelret på ekliptikaplanet. Selve begrebet en bane blev tilsyneladende også først introduceret af Kepler [40] , da selv Copernicus tilsyneladende mente, at planeterne blev transporteret ved hjælp af faste kugler, som i Aristoteles [36] .
  2. Jorden bevæger sig ujævnt i sin bane. Således blev Jorden for første gang dynamisk udlignet med alle de andre planeter.
  3. Hver planet bevæger sig i en ellipse med Solen i en af ​​dens brændpunkter (Keplers lov I).
  4. Kepler opdagede områdernes lov (Keplers II lov): segmentet, der forbinder planeten og Solen, beskriver lige store områder i lige store tidsrum. Da afstanden mellem planeten og Solen også ændrede sig (ifølge den første lov), resulterede dette i variationen af ​​planetens hastighed i dens kredsløb. Efter at have etableret sine to første love, opgav Kepler for første gang dogmet om planeternes ensartede cirkulære bevægelser, som havde domineret forskernes sind siden Pythagoras tid. Desuden, i modsætning til equant- modellen , ændrede planetens hastighed sig afhængigt af afstanden fra Solen og ikke på et eller andet inkorporalt punkt. Således viste Solen sig ikke kun at være det geometriske, men også det dynamiske centrum af planetsystemet.
  5. Kepler udledte en matematisk lov (Keplers III lov), som forbandt planeternes omdrejningsperioder og størrelsen af ​​deres kredsløb: kvadraterne i planeternes omdrejningsperioder er beslægtet som terninger af deres kredsløbs semi-hovedakser . For første gang modtog regelmæssigheden af ​​planetsystemets struktur, hvis eksistens allerede var mistænkt af de gamle grækere, matematisk formalisering.

Baseret på lovene for planetarisk bevægelse opdaget af ham, kompilerede Kepler tabeller over planetbevægelser ( Rudolphin-tabeller ), som med hensyn til nøjagtighed efterlod alle de tidligere kompilerede tabeller langt tilbage.

Galileo

Samtidig med Kepler, i den anden ende af Europa, i Italien, arbejdede Galileo Galilei , som gav dobbelt støtte til den heliocentriske teori. For det første gjorde Galileo ved hjælp af det teleskop , han opfandt, en række opdagelser, der enten indirekte bekræftede Copernicus teori eller slog jorden ud under fødderne på hans modstandere - tilhængere af Aristoteles:

  1. Månens overflade er ikke glat, som det sømmer sig et himmellegeme i Aristoteles' lære, men har bjerge og lavninger, ligesom Jorden. Derudover forklarede Galileo månens aske lys ved at reflektere sollys fra jorden. Som et resultat blev Jorden et legeme, der i alle henseender ligner Månen. Modsigelsen mellem jordisk og himmelsk, postuleret af Aristoteles, blev elimineret.
  2. Jupiters fire måner (senere kaldet Galilæeren). Således tilbageviste han påstanden om, at Jorden ikke kan dreje rundt om Solen, da Månen selv drejer om den (denne tese blev ofte fremsat af modstandere af Copernicus): Jupiter måtte åbenbart enten dreje rundt om Jorden (som i Ptolemæus og Aristoteles). ) eller omkring Solen (som Aristarchus og Copernicus).
  3. En ændring i Venus' faser, hvilket indikerer, at Venus kredser om Solen.
  4. Galileo konstaterede, at Mælkevejen består af et stort antal stjerner, der ikke kan skelnes med det blotte øje. Denne opdagelse passede slet ikke ind i Aristoteles' kosmologi, men den var ganske forenelig med Copernicus teori, hvorfra stjernernes enorme fjernhed fulgte.
  5. Galileo var en af ​​de første til at opdage solpletter . Observationer af pletter førte Galileo til den konklusion, at Solen roterer omkring sin akse. Selve eksistensen af ​​pletter og deres konstante variation modbeviste Aristoteles' tese om himlens "perfektion".
  6. Galileo viste, at planeternes tilsyneladende størrelser i forskellige konfigurationer (for eksempel i opposition og i forbindelse med Solen) ændrer sig i et sådant forhold, som følger af Copernicus teori.
  7. Tværtimod, når man observerer stjerner gennem et teleskop, ændres deres tilsyneladende størrelse ikke. Denne konklusion tilbageviste et af Tycho Brahes hovedargumenter , som bestod i stjernernes enorme størrelse, som følger af, at deres årlige parallakser ikke kan observeres. Galileo konkluderede, at når man observerer stjerner gennem et teleskop, ændres deres tilsyneladende størrelse ikke, derfor er Brahes skøn over stjerners vinkelstørrelser stærkt overdrevet.

Den anden retning af Galileos aktivitet var etableringen af ​​nye love for dynamikken. Han tog vigtige skridt i etableringen af ​​inerti- og relativitetsprincipperne , som gjorde det muligt at eliminere de traditionelle indvendinger fra modstanderne af heliocentrisme: hvis Jorden bevæger sig, hvorfor bemærker vi det så ikke [41] ?

Efter Kepler og Galileo

Da han befandt sig i den samme kopernikanske lejr som Kepler, accepterede Galileo aldrig hans love for planetarisk bevægelse. Det gælder også andre heliocentrister fra den første tredjedel af det 17. århundrede, for eksempel den hollandske astronom Philip van Lansberg . Imidlertid kunne astronomer fra en senere tid tydeligt bekræfte nøjagtigheden af ​​Keplerians Rudolfintabeller. Så en af ​​Keplers forudsigelser var Merkurs passage over solskiven i 1631, som den franske astronom Pierre Gassendi faktisk nåede at observere . Keplers tabeller blev yderligere forfinet af den engelske astronom Jeremy Horrocks , som forudsagde Venus' passage hen over Solens skive i 1639, som han også observerede sammen med en anden engelsk astronom, William Crabtree .

Men selv den fænomenale nøjagtighed af Keplers teori (væsentligt forfinet af Horrocks) overbeviste ikke geocentriske skeptikere, da mange problemer med den heliocentriske teori forblev uløste. Først og fremmest er dette problemet med stjernernes årlige parallakser, som søgningen efter blev udført gennem det 17. århundrede. På trods af den betydelige stigning i målenøjagtigheden (som blev opnået ved brug af teleskoper), forblev disse søgninger inkonklusive, hvilket indikerede, at stjernerne var endnu længere væk, end Copernicus, Galileo og Kepler foreslog. Dette satte igen problemet med stjernernes størrelse på dagsordenen, bemærket af Tycho Brahe . Først i slutningen af ​​det 17. århundrede indså forskerne, at det, de tog for skiver af stjerner, faktisk var en rent instrumentel effekt ( Airy disk ): stjerner har så små vinkeldimensioner, at deres skiver ikke kan ses selv med de kraftigste teleskoper.

Derudover var der stadig fysiske indvendinger mod Jordens bevægelse, baseret på aristotelisk mekanik. Galileos ideer om inerti og relativitet overbeviste ikke alle videnskabsmænd i det 17. århundrede [42] . Blandt modstanderne af heliocentrisme stod jesuitten Riccioli , en fortjent berømt astronom på sin tid. I sit grundlæggende værk The New Almagest oplistede og diskuterede han 49 beviser til fordel for Copernicus og 77 imod (hvilket dog ikke forhindrede ham i at opkalde et af månekraterne efter Copernicus).

Hovedkonkurrenten til den heliocentriske teori i disse dage var ikke længere teorien om Ptolemæus, men det geo-heliocentriske system i verden , suppleret med antagelsen om elliptiske baner. Det kopernikanske system blev støttet af en række fremtrædende videnskabsmænd fra det 17. århundrede. En række videnskabsmænd ( Isaac Beckman , Jeremy Horrocks , Rene Descartes , Gilles Roberval , Giovanni Alfonso Borelli , Robert Hooke ) forsøgte at bygge teorier om planetarisk bevægelse baseret på principperne for mekanistisk filosofi . Blandt tilhængerne af heliocentrisme i det 17. århundrede var også fremtrædende videnskabsmænd Otto von Guericke , Ismael Bulliald , Christian Huygens , John Wilkins , John Wallis .

Men indtil slutningen af ​​det 17. århundrede nægtede mange videnskabsmænd simpelthen at vælge mellem disse hypoteser og påpegede, at set fra observationssynspunktet er systemets heliocentriske og geo-heliocentriske system ækvivalente; selvfølgelig, forblive i en sådan position, var det umuligt at udvikle dynamikken i planetsystemet. Blandt tilhængerne af dette "positivistiske" synspunkt var for eksempel Giovanni Domenico Cassini , Ole Römer , Blaise Pascal .

Det skal tilføjes, at i stridigheder med geocentristerne var tilhængerne af Aristarchus og Copernicus på ingen måde ligestillede, eftersom en sådan autoritet som kirken var på den førstnævntes side (især i katolske lande). Men efter at Isaac Newton havde udledt Keplers love fra loven om universel gravitation i 1687 , mistede alle stridigheder om verdens system, som ikke havde lagt sig i halvandet århundrede, deres betydning. Solen indtog fast centrum af planetsystemet og var en af ​​de mange stjerner i det store univers .

Påstand om heliocentrisme og klassisk mekanik

Relativitet af bevægelse

Fremkomsten af ​​det heliocentriske system stimulerede i høj grad udviklingen af ​​fysik. Først og fremmest var det nødvendigt at besvare spørgsmålet: hvorfor jordens bevægelse ikke mærkes af mennesker og ikke manifesteres i jordiske eksperimenter. Det var på denne vej, at den klassiske mekaniks grundlæggende bestemmelser blev formuleret : relativitetsprincippet og inertiprincippet [41] . Nikolai Orem [26] , Ali al-Kushchi [43] , Nicholas af Cusa [ 44] , Copernicus [45] , Thomas Digges [46] , Giordano Bruno [47] . Et fremragende skridt i formuleringen af ​​relativitetsprincippet blev taget af Galileo Galilei [48] .

Tyngdekraften

Det fysiske grundlag for geocentrisk kosmologi var teorien om indlejrede sfærer, hvor planeterne bæres i deres bevægelse af faste himmelsfærer. For det første er stjernernes daglige baner, som om de er bundet til en enkelt kugle, der roterer rundt om Jorden på en siderisk dag . For det andet, uden at trække på begrebet solide sfærer, som planeterne er knyttet til, var det praktisk talt umuligt at give en fysisk fortolkning af de ptolemæiske epicykler .

Inden for heliocentrismens rammer er der dog ikke behov for himmelsfærer: når alt kommer til alt, hvis stjernernes synlige daglige bevægelser skyldes Jordens daglige rotation, så er den ydre himmelkugle, som bærer stjernerne, simpelthen unødvendig . Denne kugle er dog kun den ydre grænse for hele systemet af kugler, som planeterne er knyttet til. Hvis den ydre sfære ikke eksisterer, så viser hele dette system af himmelsfærer sig at være unødvendigt.

De første heliocentriske modeller, ligesom geocentriske, var rent kinematiske, det vil sige, at de kun modellerede himmellegemernes bevægelser, idet man ser bort fra spørgsmålet om kilden og de generelle love for sådanne bevægelser [49] . Men i XVI-XVII århundreder gjorde fysikkens fremskridt det muligt at rejse spørgsmålet om, hvad (hvis ikke sfærerne) flytter planeterne, det vil sige at bevæge sig fra kinematik til dynamik .

Den første til at formulere problemet var Giordano Bruno (" Askemåltidet ", 1584). Bruno, ligesom mange andre videnskabsmænd (især Tycho Brahe , William Gilbert ), mente, at planeterne er levende, intelligente væsener drevet af deres egen sjæl. I nogen tid holdt Kepler også fast ved denne udtalelse , men i færd med at konstruere en teori om Mars' bevægelse kom han til den konklusion, at planeternes bevægelse styres af kræfter, der udgår fra Solen (New Astronomy, 1609) ). Der var tre sådanne kræfter i hans teori: den ene skubber planeten i kredsløb og virker tangentielt til banen (på grund af denne kraft bevæger planeten sig), den anden enten tiltrækker eller frastøder planeten fra Solen (på grund af det, planetens kredsløb er en ellipse) og den tredje virker på tværs af ekliptikkens plan (hvorved planetens kredsløb ligger i et plan, der ikke falder sammen med ekliptikkens plan) [50] [51] . Han betragtede den første af dem ("cirkulær" kraft) for at falde omvendt med afstanden fra Solen.

Ikke alle videnskabsmænd var enige i Keplers mening. Så Galileo identificerede planeternes bevægelse med inertibevægelse . Keplersk teori blev også afvist af den førende teoretiske astronom fra midten af ​​det 17. århundrede Ismael Bulliald , ifølge hvem planeterne bevæger sig rundt om Solen ikke under indflydelse af kræfter, der udgår fra den, men som et resultat af en intern aspiration. Derudover, hvis den cirkulære kraft eksisterede, ville den falde tilbage til anden potens af afstanden, og ikke til den første, som Kepler troede [52] . Søgningen efter en dynamisk forklaring af planetariske bevægelser blev imidlertid støttet af Jeremy Horrocks [53] og Isaac Beckman [54] . Descartes mente, at planeterne bliver båret rundt om Solen af ​​gigantiske hvirvelvinde [55] . Keplers mening om planeternes bevægelse under solens påvirkning blev støttet af G. A. Borelli ("Theory of the Medician Planets", 1666). Efter hans mening kommer tre kræfter fra Solen: den ene bevæger planeten i kredsløb, den anden tiltrækker planeten til Solen, den tredje (centrifugal), tværtimod frastøder planeten. Planetens elliptiske bane er resultatet af konfrontationen mellem de sidste to [50] [51] .

I 1666 foreslog Robert Hooke , at tiltrækningskraften til Solen alene er tilstrækkelig til at forklare planeternes bevægelse, det er simpelthen nødvendigt at antage, at planetbanen er resultatet af en kombination (superposition) af fald på Solen ( på grund af tyngdekraften) og bevægelse ved inerti (tangentielt i forhold til planetens bane). Efter hans mening bestemmer denne superposition af bevægelser den elliptiske form af planetens bane omkring Solen [56] (lignende synspunkter, men i en ret ubestemt form, blev også udtrykt af Christopher Wren [57] ). Hooke var den første til at stille problemet med at udlede Keplers love baseret på inertiprincippet og antagelsen om eksistensen af ​​en kraft rettet mod Solen [58] . Hooke gættede på, at tyngdekraften falder omvendt med kvadratet af afstanden til Solen, men han kunne ikke bevise dette.

Den første, der lykkedes med at etablere virkningsloven for tyngdekraften og udlede heraf planeternes bevægelseslove, var Isaac Newton ”, 1687)Mathematical Principles of Natural Philosophy( tidevand . Samtidig blev der formuleret en generel metode, der gjorde det muligt at løse alle mekanikproblemer.

Heliocentrisme og kosmologi

En af indvendingerne mod heliocentrisme i XVI-XVII århundreder. fraværet af årlige parallakser af stjerner blev overvejet. For at forklare denne modsigelse antog Copernicus (som tidligere Aristarchus ) at Jordens kredsløb er et punkt sammenlignet med afstandene til stjernerne. Copernicus anså universet for at være uendeligt stort, men tilsyneladende endeligt; Solen var i centrum. Den første, der inden for heliocentrismens rammer skiftede til synet på Universets uendelighed, var den engelske astronom Thomas Digges ; han mente, at uden for solsystemet er universet ensartet fyldt med stjerner, hvis natur ikke var specificeret. Universet havde ifølge Digges en heterogen struktur, Solen forblev i centrum af verden. Rummet uden for solsystemet er den ikke-materielle verden, "Guds Palads". Et afgørende skridt fra heliocentrisme til et uendeligt univers, jævnt fyldt med stjerner, blev taget af den italienske filosof Giordano Bruno . Ifølge Bruno, set fra alle punkter, burde universet se nogenlunde ens ud. Af alle moderne tids tænkere var han den første til at antyde, at stjernerne er fjerne sole, og at fysiske love er de samme i alt uendeligt og grænseløst rum [59] [60] . I slutningen af ​​det 16. århundrede blev universets uendelighed også forsvaret af William Gilbert [61] .

Kepler var uenig i disse synspunkter . Han repræsenterede universet som en kugle med begrænset radius med et hulrum i midten, hvor solsystemet var placeret. Kepler anså det sfæriske lag uden for dette hulrum for at være fyldt med stjerner - selvlysende objekter, men med en fundamentalt anderledes natur end Solen [62] . Et af hans argumenter er den umiddelbare forløber for det fotometriske paradoks [63] [64] . Tværtimod anså Galileo , der lod spørgsmålet om universets uendelighed åbent, stjernerne for at være fjerne sole. I midten af ​​anden halvdel af det XVII århundrede blev disse synspunkter støttet af Rene Descartes , Otto von Guericke og Christian Huygens . Huygens, såvel som J. Gregory og I. Newton , gjorde de første forsøg på at bestemme afstanden til stjerner ud fra den antagelse, at deres lysstyrke er lig med solens.

Selv ved at dele en mening om identiteten af ​​solens og stjernernes natur, troede mange forskere, at hele stjernerne kun optager en del af rummet, uden for hvilket er tomhed eller æter. Men i begyndelsen af ​​det 18. århundrede talte Isaac Newton og Edmond Halley for en ensartet fyldning af rummet med stjerner, da de i tilfælde af et begrænset system af stjerner uundgåeligt ville falde på hinanden under påvirkning af gensidig gravitationskræfter. Således ophørte Solen, der forblev centrum af planetsystemet, med at være verdens centrum, hvor alle punkter var under samme forhold.

Heliocentrisme og religion

Jordens bevægelse i lyset af den hellige skrift

Næsten umiddelbart efter at det heliocentriske system blev fremsat, blev det bemærket, at det var i modstrid med nogle passager fra den hellige skrift. For eksempel et stykke fra en af ​​Salmerne

Du sætter jorden på solide grundvolder: den skal ikke ryste for evigt og evigt ( Sl.  104:5 ).

citeret som bevis på jordens ubevægelighed. Adskillige andre passager er blevet citeret for at understøtte ideen om, at Solen, ikke Jorden, laver den daglige bevægelse. Blandt dem, for eksempel en passage fra Prædikerens Bog :

Solen står op, og solen går ned, og skynder sig til sit sted, hvor den står op ( Præd.  1:5 ).

Et uddrag fra Josvas bog var meget populært :

Jesus kaldte til Herren den dag, da Herren gav amoriterne i Israels hånd, da han slog dem i Gibeon, og de blev slået for Israels børns ansigt, og han sagde for israelitterne: Hold op, solen er over Gibeon, og månen er over Avalons dal. )! ( Josva  10:12 )

Da kommandoen om at stoppe blev givet til Solen, og ikke til Jorden, blev det konkluderet heraf, at det var Solen, der lavede den daglige bevægelse. Religiøse argumenter tiltrak ikke kun katolske og protestantiske ledere til at styrke deres position, men også professionelle astronomer ( Tycho Brahe , Christopher Clavius , Giovanni Battista Riccioli og andre).

Tilhængere af jordens rotation forsvarede i to retninger. Først pegede de på, at Bibelen var skrevet i et sprog, der er forståeligt for almindelige mennesker, og hvis dens forfattere havde givet videnskabeligt klare formuleringer, ville den ikke have været i stand til at opfylde sin vigtigste, religiøse mission. Derudover blev det bemærket, at nogle passager i Bibelen skulle fortolkes allegorisk (se artiklen Bibelsk allegorisme ). Så Galileo bemærkede, at hvis den hellige skrift tages helt bogstaveligt, så viser det sig, at Gud har hænder, han er underlagt følelser som vrede osv. Generelt er hovedideen for forsvarerne af bevægelsens doktrin af Jorden var, at videnskab og religion har forskellige mål: Videnskaben betragter fænomenerne i den materielle verden, styret af fornuftens argumenter, målet for religion er den moralske forbedring af mennesket, dets frelse. Galileo citerede kardinal Baronio i denne forbindelse , at Bibelen lærer, hvordan man stiger op til himlen, ikke hvordan det fungerer.

katolske kirke

Den mest dramatiske var historien om det heliocentriske systems interaktion med den katolske kirke . Til at begynde med reagerede Kirken dog ret positivt og endda med en vis interesse på astronomiens nye udvikling. Tilbage i 1533 blev en rapport om det kopernikanske system hørt i Vatikanet , som blev leveret af den berømte orientalist Johann Albert Widmanstadt ; som et tegn på taknemmelighed overrakte pave Clemens VII , som var til stede der, taleren et værdifuldt gammelt græsk manuskript. Tre år senere skrev kardinal Nikolai Schomberg et brev til Kopernikus, hvori han opfordrede ham til at udgive en bog med detaljer om hans teori så hurtigt som muligt. At udgive det nye system af Copernicus verden blev vedvarende opfordret af hans nære ven, biskop Tidemann Giese .

Men allerede i de første år efter udgivelsen af ​​Kopernikus bog opfordrede en af ​​Vatikanets højtstående embedsmænd, lederen af ​​det pavelige palads, Bartolomeo Spina, til et forbud mod det heliocentriske system, selvom han ikke havde tid at nå sit mål på grund af alvorlig sygdom og død [65] [66] [67] . Sagen blev videreført af hans ven, den dominikanske teolog Giovanni Maria Tolozani, som hævdede faren for heliocentrisme for troen i essayet "Om himlen og firmamentet" [68] [69] .

Men i løbet af de næste par årtier tiltrak Copernicus teorien ikke megen opmærksomhed hos katolske teologer: enten på grund af dens lave popularitet i Italien (Kopernikus bog blev udgivet i Tyskland), eller i forbindelse med behovet for at afklare bevægelsen af Solen og Månen til de kommende kalenderreformer ; det er muligt, at katolske teologers årvågenhed blev sløvet af Osianders forord . Teologerne begyndte først at indse faren ved det nye verdenssystem for Kirken i slutningen af ​​det 16. århundrede. Således blev bibelske argumenter til fordel for jordens ubevægelighed hørt ved retssagen mod Giordano Bruno [70] , selvom de sandsynligvis ikke spillede en afgørende rolle i dens tragiske afslutning.

Imidlertid steg hovedbølgen af ​​religiøse anklager mod heliocentrisme efter (og som et resultat af) Galileos teleskopiske opdagelser. Forsøg på at forsvare heliocentrisme mod beskyldninger om at modsige Skriften blev gjort af Galileo selv og af den katolske munk Paolo Foscarini . Men siden 1616 , da Kopernikus bog blev inkluderet i indekset over forbudte bøger "før korrektion", udsat for censur ( 1620 ), begyndte den katolske kirke at betragte ethvert forsøg på at erklære den heliocentriske teori for en reel afspejling af bevægelsen af planeterne (og ikke kun en matematisk model) som i strid med dogmets hovedbestemmelser.

I anden halvdel af 20'erne af det 17. århundrede mente Galileo, at situationen gradvist blev løst, og udgav sit berømte værk "Dialogs on the two main systems of the world, Ptolemaic and Copernican" (1632). Selvom censur tillod udgivelsen i "Dialogen", meget snart betragtede den romerske pave Urban VIII bogen som kættersk, og Galileo blev prøvet af inkvisitionen . I 1633 blev han tvunget til offentligt at give afkald på sine synspunkter.

Retssagen mod Galileo havde en negativ indvirkning både på videnskabens udvikling og på den katolske kirkes autoritet. Rene Descartes blev tvunget til at nægte at udgive sit arbejde om verdens system, Gilles Roberval og Ismael Bulliald udskød udgivelsen af ​​allerede færdige værker. Mange forskere afstod fra at udtrykke deres virkelige meninger af frygt for at blive forfulgt af inkvisitionen, sandsynligvis blandt dem Giovanni Borelli og Pierre Gassendi . Nogle andre astronomer (for det meste jesuitter, herunder Riccioli ) mente oprigtigt, at det kirkelige forbud mod heliocentrisme var det afgørende argument til fordel for geocentrisme, der opvejede alle videnskabelige argumenter; det kan antages, at hvis dette forbud ikke havde eksisteret, ville de have ydet et langt større bidrag til udviklingen af ​​teoretisk astronomi i det 17. århundrede.

I Frankrig blev forbuddet mod det heliocentriske system dog ikke ratificeret, og det spredte sig gradvist blandt videnskabsmænd [71] . I 1700-tallet blev kirkeforbuddet hovedsageligt overholdt af lærde præster. For eksempel tog den indflydelsesrige atomfysiker Ruđer Bošković , mens han undersøgte en komets bevægelse fra heliocentriske positioner, et forbehold i forordet til artiklen: " Fuld af respekt for den hellige skrift og den hellige inkvisitions dekreter betragter jeg Jorden skal være ubevægelig. Men for at lette forklaringen vil jeg argumentere, som om det var omvendt, fordi det er blevet bevist, at i begge hypoteser er de synlige fænomener ens . Selv i 1760, da to munke, Jacquier og Leseur ( Thomas Leseur ), udgav en fransk oversættelse af Newtons elementer , tilføjede de deres egen forsikring om, at oversætterne ikke deler Newtons fejl og " følger de ordinancer udstedt af de øverste paver mod forslaget af jorden " [72] . Først i 1822 ophævede pave Pius VII kirkens forbud mod kopernikanisme, og heliocentristers værker blev først slettet fra Index of Forbidden Books i 1835.

Protestanter

Selv under Copernicus' liv talte lederne af protestanterne Luther , Melanchthon og Calvin imod heliocentrisme og sagde, at denne doktrin var i strid med den hellige skrift. Martin Luther sagde for eksempel om Copernicus i en privat samtale:

Denne galning ønsker at vende op og ned på al astronomisk videnskab, men den hellige skrift fortæller os, at Joshua beordrede Solen til at stoppe, ikke Jorden [73] .

Johannes Kepler [74] måtte besvare spørgsmål om det heliocentriske systems forenelighed med Skriften til lederne af de protestantiske samfund .

Imidlertid var miljøet meget mere liberalt i protestantiske lande end i katolske [75] , især i Storbritannien . En vis rolle her blev måske spillet af modstanden mod katolikkerne, såvel som manglen på en samlet religiøs ledelse blandt protestanterne. Som følge heraf var det de protestantiske lande (sammen med Frankrig), der blev lederne af den videnskabelige revolution i det 17. århundrede.

Ortodoksi

I Rusland blev det heliocentriske system først kendt i 1657, da munken Epiphanius Slavinetsky oversatte til russisk Johann Blaus Kosmografi , som skitserede både det geocentriske system og det kopernikanske system [76] . I 1670'erne udkom en russisk oversættelse af Jan Hevelius ' Selenographia , hvor fordelene ved heliocentrisme allerede var klart argumenteret. Indtil 1740'erne var der ingen officielle protester fra kirkelige myndigheder. Situationen ændrede sig under kejserinde Elizabeths regeringstid (1741), da den hellige synode blev forarget over oversættelsen af ​​Fontenelles bog "Samtaler om de mange verdener". I 1756 krævede synoden i en beretning til dronningen et forbud i hele riget af bøger, der " strider mod tro og moral ... således at ingen skriver og trykker noget som helst, både om verdenens mangfoldighed og ca. alt andet, den hellige tro er modsat og uenig med ærlige regler ”; en liste over sådanne værker var vedhæftet, hvori blandt andet tidsskriftet for St. Petersburg Academy of Sciences blev noteret . M. V. Lomonosov modstod dette pres og formåede at organisere anden udgave af Fontenelles bog (1761, kort før Elizabeths død) [77] .

Fra og med Catherine II 's regeringstid (1762) blev restriktioner for propaganda af kopernikanisme ophævet, heliocentrisme kom ind i skolebøgerne, og åbne protester fra gejstligheden mod dette verdenssystem ophørte. Efter den patriotiske krig i 1812 , i forbindelse med det generelle religiøse opsving, dukkede flere antikopernikanske skrifter op i Rusland, men de fik ikke alvorlige konsekvenser. For eksempel blev der i 1815 med godkendelse af censuren udgivet en anonym afhandling "The Destruction of the Copernican System", hvori forfatteren kaldte det heliocentriske system for et "falsk filosofisk system" og en "uhyrlig mening" [78] [79] .

Men der var også dem, der delte heliocentrisme, for eksempel St. John af Kronstadt , som skrev: "Udtal med ekstrem ærbødighed navnet på Jesus Kristus, Guds søn, som ... skabte jorden, der var i stand til at dreje rundt med en luftbobles lethed omkring et så stort lys som solen." [80] . En anden kirkeleder, St. Theophan the Recluse , udtalte: "Solen står i midten, og alle vores planeter går rundt om den, alle trækker mod den, og alle vender sig konstant til den ved en eller anden side" [81] .

Repræsentanter for den russisk-ortodokse gamle troende kirke kritiserede verdens heliocentriske system indtil begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Den gamle troende biskop af Urals Arseny (Shvetsov) rådede i et brev af 21. marts 1908 lærere, når de introducerede elever til det kopernikanske system, ikke at give det "ubetinget retfærdighed", men at undervise i det "som en slags fabel” [82] . I 1914 blev bogen af ​​den gammeltroende præst fra Nizhny Novgorod-provinsen, Iov Nemtsev, "Jordens cirkel er ubevægelig, men solen går," udgivet, hvori det kopernikanske system blev "gendrivet" ved hjælp af traditionelle citater fra Bibelen [82] [83] .

Jødedom

Fremkomsten af ​​det kopernikanske system mødte ikke særlig glødende modstand blandt jøderne , da de aldrig introducerede Ptolemæus' system og Aristoteles' filosofi i dogmer, men tværtimod mødte modstand. De første jødiske forfattere efter Kopernikus er sympatiske over for ham: Yehuda Liva ben Bezalel [84] , David Gans og Yosef Delmedigo [85] . Den efterfølgende jødiske litteratur fra det 18. århundrede har generelt en positiv holdning til det heliocentriske system: Rabbi Jonathan ben Yosef fra Rozhana, Yisrael Halevi, Baruch ben Yaakov Shik [85] .

Men da det blev indset, at det kopernikanske system ikke kun var i modstrid med Ptolemæus, men også Talmud og Bibelens simple betydning, fremstod det kopernikanske system som modstandere. For eksempel kalder Rabbi Tuvia Hacohen fra Metz Kopernikus for "Satans førstefødte", da han modsiger versene fra Prædikeren : "Men jorden står til evig tid" ( Prædikeren  1:4 ).

På et senere tidspunkt observeres direkte angreb på det heliocentriske system praktisk talt ikke blandt jøderne, men der kommer med jævne mellemrum tvivl om, hvor meget videnskaben i almindelighed og det heliocentriske system i særdeleshed kan stole på. I nogle kilder fra XVIII og XIX århundreder er der tvivl om, hvorvidt Jorden virkelig er en kugle i Aristoteles' forstand [86] [87] [88] .

På nuværende tidspunkt er Chabad-bevægelsen [89] [90] en aggressiv tilhænger af det geocentriske system i jødedommen .

I fiktion og kunst

Heliocentrister brugte også kunstværker til at argumentere for deres synspunkter. Cyrano de Bergerac i den fantastiske dilogi "Another Light. Månens stater og imperier" (1650, udgivet i 1657) skrev [91] :

Den mest almindelige fornuft siger, at Solen er placeret i centrum af universet, fordi alle de kroppe, der findes i naturen, har brug for dens livgivende ild ... Det ville være lige så latterligt at tro, at denne store lyskilde vil begynde at rotere rundt. et punkt, som den er ligeglad med, hvor latterligt det ville være at forestille sig, ved synet af en stegt lærke, at ovnen snurrede rundt om den.

M. V. Lomonosov skitserede det samme emne i en ironisk fabel :

   To astronomer skete sammen i en fest
   og skændtes meget indbyrdes i varmen.
   Man blev ved med at gentage: Jorden, der snurrer, Solens cirkel går;
   Den anden er, at Solen tager alle planeterne med sig.
        Den ene var Copernicus, den anden var kendt som Ptolemæus.
        Her afgjorde kokken striden med sit grin.
        Ejeren spurgte: "Kender du stjernernes gang?
        Fortæl mig, hvordan taler du om denne tvivl?
   Han gav følgende svar: "At Copernicus har ret i det,
   vil jeg bevise sandheden, efter at have ikke været til Solen.
   Hvem har set sådan en simpel kokke,
   Hvem ville vende ildstedet om Zharkov?

En række bøger og film er viet til livet for grundlæggeren af ​​det heliocentriske system - Nicolaus Copernicus og hans støtter Giordano Bruno og Galileo Galilei .

Albummet Heliocentric af det tyske rockband The Ocean er dedikeret til dannelsen af ​​heliocentrisme.

Heliocentrismens betydning i videnskabens historie

Det heliocentriske system i verden, fremsat i det tredje århundrede f.Kr. e. Aristarchus og genoplivet i det 16. århundrede af Copernicus, gjorde det muligt at etablere parametrene for planetsystemet og opdage lovene for planetariske bevægelser. Begrundelsen for heliocentrisme krævede skabelsen af ​​klassisk mekanik og førte til opdagelsen af ​​loven om universel gravitation. Heliocentrisme åbnede vejen for stjerneastronomi (stjerner er fjerne sole) og kosmologi i det uendelige univers. Videnskabelige stridigheder omkring det heliocentriske system bidrog til afgrænsningen af ​​videnskab og religion, hvorfor argumenter baseret på den hellige skrift ikke længere blev opfattet som argumenter i videnskabelig diskussion.

Noter

  1. Pannekoek, 1966 , s. 79.
  2. Kogut et al., 1993.
  3. Pulsar Timing
  4. Ivanov et al., Paradoxical Universe. Løsninger. 13. Dobbelte og variable stjerner
  5. Zhitomirsky, 2001 .
  6. Heath, 1913 , s. 278-279.
  7. Van der Waerden, 1978 .
  8. Archimedes, Psammit
  9. Plutarch, på ansigtet set på månens skive (uddrag 6)  (utilgængeligt link)
  10. Sextus Empiricus, Against the Scientists (uddrag 346)
  11. 12 Van der Waerden, 1987 .
  12. Rawlins, 1991 .
  13. Christianidis, 2002 .
  14. Thurston, 2002 .
  15. Veselovsky, 1961 , s. 63.
  16. Rawlins, 1987 .
  17. Idelson, 1975 , s. 175.
  18. Russo, 1994 .
  19. Russo, 2004 .
  20. McColley, 1961 , s. 159.
  21. Grant, 2009 , s. 313.
  22. Biruni, kanon af Mas'ud. Bog 1, kapitel 1
  23. Ragep, 2001 .
  24. Jalalov, 1958 , s. 384.
  25. Jalalov, 1958 , s. 383.
  26. 1 2 Lanskoy, 1999 .
  27. Jean Buridan om Jordens daglige rotation
  28. Nicole Oresme om Himlens Bog og Aristoteles' verden
  29. Koire, 2001 , s. ti.
  30. Panchenko, 2014 .
  31. E. Rosen, "Regiomontanus, Johannes". Komplet ordbog over videnskabelig biografi. 2008.
  32. 1 2 McColley 1961, s. 151.
  33. Shank, 2009 .
  34. McColley, 1961 , s. 160.
  35. Veselovsky 1961, s. 14. Online  (utilgængeligt link)
  36. 12 Barker , 1990 .
  37. Baumgartner 1986 , s. 80.
  38. Kuznetsov, 1955 , s. 43-64.
  39. Der er en antagelse om, at en lignende teori om universets struktur blev udviklet af astronomer fra Samarkand-observatoriet i det 15. århundrede. (Jalalov 1958) og en indisk astronom fra det 15. århundrede. Nilakanta (Ramasubramanian 1998).
  40. Goldstein BR, Hon G., Kepler's Move from Orbs to Orbits: Documenting a Revolutionary Scientific Concept , Perspectives on Science, 2005, V. 13, No 1, pp. 74-111.
  41. 12 Koyre , 1943 .
  42. Grant, 1984 .
  43. Ragep, 2007 , s. 157.
  44. Koire, 2001 , s. elleve.
  45. Kuznetsov, 1955 , s. 18-19.
  46. Harrison, 1987 , s. 215-216.
  47. Giannetto, 2007 , s. 424.
  48. Kuznetsov, 1955 , s. 51.
  49. Popov S. B. Alle formler i verden. Hvordan matematik forklarer naturlovene. — M. : Alpina faglitteratur, 2019. — S. 48. — 288 s. - ISBN 978-5-00139-169-2 .
  50. 12 Koyre , 1973 .
  51. 1 2 Chernyak, 2003 .
  52. Wilson, 1970 , s. 107.
  53. Wilson, 1989 , s. 171.
  54. Vermij, 2002 , s. 125.
  55. Kuznetsov, 1955 .
  56. Bogolyubov, 1984 .
  57. Bennett, 1975 .
  58. Nauenberg, 2005 .
  59. Koire, 2001 , s. 31-45.
  60. Granada, 2004 , s. 105-110.
  61. Koire, 2001 , s. 45-48.
  62. Koire, 2001 , s. 49-74.
  63. Filonenko, 1984 .
  64. Harrison, 1987 , s. 49-53.
  65. Rosen, 1975b .
  66. Fantoli, 1999 , s. 31-33.
  67. Lerner, 2005 .
  68. Dmitriev, 2006 , s. 223-229.
  69. Kimelev og Polyakova, 1988 .
  70. Fantoli, 1999 , s. 45.
  71. Russel, 1989 .
  72. Gurev, 1961 , s. 70.
  73. Fantoli 1999, s. 42.
  74. Rosen 1975a.
  75. Vermij 2002 Arkiveret 8. december 2006 på Wayback Machine .
  76. Raikov, 1947 , s. 130.
  77. Til 500-året for Copernicus' fødsel, 1973 , s. 115-121.
  78. Raikov, 1947 , s. 364.
  79. Til 500-året for Copernicus' fødsel, 1973 , s. 121-123.
  80. ↑ Den hellige retfærdige Johannes af Kronstadt. Mit liv i Kristus, 1034
  81. Sankt Theophan eneboeren. Fire ord om bøn. Ord 3
  82. 1 2 Raikov, 1947 , s. 375.
  83. Shakhnovich M. I. Kirke og videnskab i det 19. århundrede
  84. Efron, 1997 .
  85. 12 Neher , 1977 .
  86. Bog "Shvut Yaakov" 3:20 (Rabbi Yaakov Reizner fra Prag 1710-1789): "derfor bør man ikke stole på dem (hedninger), og de siger også, at Jorden er en kugle, i modsætning til hvad Talmud siger "
  87. Hatam Sofer (1762-1839) "Kovets Tshuvot", 26, har svært ved at sige, om Copernicus har ret.
  88. Lederen af ​​den ultraortodokse Chazon Ish opfordrede til fuldt ud at tro på Talmuds ord, men fik stadig lov til at tro på det kopernikanske system med hebraisk. אור ישראל ‏‎14:3 af 5769, Nissan, Chaim Rappaport. hebraisk והארץ לעולם עומדת ‏. Chaim Rappoport. "Og jorden står til evig tid" i Or Israel, 14:3. Ifølge Maimonides, Spinoza and Us, s. M Angel).
  89. "Teorien om relativitet og geocentrisme" (Chabad)
  90. "Jødedom og geocentrisme"
  91. Cyrano de Bergerac . Et andet lys, eller månens stater og imperier

Litteratur

Links