Астрономия — это область, в которой греки проявили выдающийся талант. Наблюдательная астрономия, которая была основной формой астрономии в других странах, в Греции сделала еще один шаг вперед: они попытались построить модель Вселенной, которая могла бы объяснить наблюдения. Они исследовали все мыслимые альтернативы, они рассматривали множество различных решений различных астрономических проблем, с которыми они сталкивались. Они не только предвосхитили многие идеи современной астрономии, но и некоторые из их идей просуществовали около двух тысячелетий. Даже во времена Исаака Ньютона некоторые аспекты аристотелевской космологии все еще преподавались в Кембриджском университете.
Наши знания о греческой астрономии до 4 века до н. э. очень неполны. У нас есть всего несколько сохранившихся работ, и большая часть того, что мы знаем, — это ссылки и комментарии Аристотеля, в основном мнения, которые он собирается критиковать. Что ясно, так это то, что земля считалась сферой, и что предпринимались все большие усилия для понимания природы в чисто естественных терминах, без обращения к сверхъестественным объяснениям.
Соседи греков, египтяне и вавилоняне, обладали высокоразвитой астрономией, но движущие ими силы были иными. Египетская администрация полагалась на устоявшиеся календари, чтобы предвидеть разлив Нила; ритуалы требовались, чтобы иметь возможность определять время ночью, и ориентация памятников по сторонам света также была важна. Вавилоняне верили в чтение знамений на небе как средство обеспечения безопасности государства. Все это было важным стимулом для развития тонкой астрономии.
Считается, что Пифагор был первым греком, который считал землю сферической, но эта идея, вероятно, была основана на мистических причинах, а не на научных. Пифагорейцы нашли убедительные доказательства в пользу сферической земли после того, как было обнаружено, что луна светит отраженным светом, и было найдено правильное объяснение затмений. Тень земли на поверхности Луны наводила на мысль, что форма нашей планеты была сферической.
Книга Аристотеля «О небесах» обобщает некоторые астрономические представления до его времени. Он говорит, например, что Ксенофан Колофонский утверждал, что земля под нами бесконечна, что она «пустила свои корни в бесконечность»; другие полагали, что земля покоится на воде, утверждение, первоначальным автором которого, по-видимому, является Фалес (согласно Аристотелю); Анаксимен, Анаксагор и Демокрит считали, что земля плоская, которая «покрывает, как крышка, землю под ней».
Греческая астрономия после Аристотеля
За некоторыми исключениями, общее мнение греческих астрономов сводилось к тому, что Вселенная сосредоточена на Земле. В 4 веке до н. э. Платон и Аристотель договорились о геоцентрической модели, но оба мыслителя сделали это на основе мистических аргументов: Звезды и планеты вращались вокруг земли на сферах, расположенных концентрическим образом. Платон даже описывал Вселенную как Веретено Необходимости, сопровождаемое Сиренами и вращаемое тремя Судьбами. Платон отверг идею Вселенной, управляемой естественными законами, поскольку он отвергал любую форму детерминизма. Фактически, непредсказуемые движения некоторых планет (особенно Марса) рассматривались Платоном как доказательство того, что естественные законы не могут объяснить все изменения в природе. Евдокс, ученик Платона, бросил вызов взглядам своего учителя, работая над более свободной от мифов математической моделью, но идея концентрических сфер и кругового движения планет все еще сохранялась.
В то время как обоснования Аристотеля для вселенной, ориентированной на Землю, не имеют научной поддержки, он предлагает некоторые убедительные данные наблюдений для обоснования сферической земли, наиболее важным из которых является разница в положении полярной звезды при изменении широты, наблюдение, которое предложило способ измерения окружности Земли.
Действительно, в Египте и в окрестностях Кипра можно увидеть некоторые звезды, которые не видны в северных регионах; и звезды, которые на севере никогда не выходят за пределы досягаемости наблюдения, в этих регионах восходят и заходят. Все это свидетельствует не только о том, что земля имеет круглую форму, но и о том, что она представляет собой сферу небольшого размера, поскольку в противном случае эффект столь незначительного изменения места не был бы быстро заметен.
(Аристотель: Книга 2, глава 14, стр.75)
Аристотель, основываясь на положении полярной звезды между Грецией и Египтом, оценил размер планеты в 400 000 стадиев. Мы не знаем точно о преобразовании стадионов в современные показатели, но общее мнение таково, что 400 000 стадионов будут составлять около 64 000 километров. Эта цифра намного превышает современные расчеты, но что интересно, так это то, что с теоретической точки зрения расчет является верным методом расчета размеров нашей планеты; именно неточность цифр, с которыми имел дело Аристотель, мешает ему прийти к приемлемому выводу.
Более точная цифра размеров нашей планеты появится позже у Эратосфена (276-195 до н. э.), который сравнил тени, отбрасываемые солнцем на двух разных широтах (Александрия и Сиена) в одно и то же время. С помощью простой геометрии он затем вычислил, что окружность Земли составляет 250 000 стадиев, что составляет около 40 000 километров. Расчет Эратосфена примерно на 15 % завышен, но точность его цифры не сравнялась бы до наших дней.
Довольно хорошие наблюдения аристотелевской космологии сосуществовали с рядом мистических и эстетических предрассудков. Считалось, например, что небесные тела были «невозрожденными и неразрушимыми», а также «неизменными». Все тела, которые существовали над нашей планетой, считались безупречными и вечными, идея, которая сохранялась еще долго после Аристотеля: даже в эпоху Возрождения, когда Галилей утверждал, что поверхность Луны так же несовершенна, как и наша планета, и заполнена горами и кратерами, это не вызвало ничего, кроме скандала среди ученых-аристотелистов, которые все еще доминировали в европейской мысли.
Несмотря на общий консенсус в отношении модели, ориентированной на Землю, существовал ряд причин, по которым модель была не совсем точной и нуждалась в исправлениях. Например, геоцентрическая модель не могла объяснить ни изменения яркости планет, ни их ретроградное движение. Аристарх Самосский (310 до н. э. — 290 до н. э.) был древнегреческим математиком и астрономом, который выдвинул альтернативную астрономическую гипотезу, которая могла бы решить некоторые из этих проблем. Предвосхитив Коперника и Галилея почти на 20 столетий, он утверждал, что солнце, а не земля, является неподвижным центром Вселенной и что земля вместе с остальными планетами вращается вокруг Солнца. Он также сказал, что звезды были далекими солнцами, которые оставались неподвижными, и что размер Вселенной был намного больше, чем полагали его современники. Используя тщательный геометрический анализ, основанный на размере тени земли на Луне во время лунного затмения, Аристарх знал, что солнце намного больше земли. Вполне возможно, что идея о том, что крошечные объекты должны вращаться вокруг больших, а не наоборот, мотивировала его революционные идеи.
Работы Аристарха, в которых представлена гелиоцентрическая модель, утеряны, и мы знаем о них, собирая воедино более поздние работы и ссылки. Одним из наиболее важных и ясных является тот, о котором упоминает Архимед в своей книге «Песочный счетовод»:
Но Аристарх Самосский выпустил книгу, состоящую из определенных гипотез, в которой предпосылки приводят к результату, что вселенная во много раз больше, чем так называемая сейчас. Его гипотезы состоят в том, что неподвижные звезды и Солнце остаются неподвижными, что Земля вращается вокруг Солнца по окружности круга, Солнце находится в середине орбиты, и что сфера неподвижных звезд, расположенная примерно в том же центре, что и Солнце, настолько велика, что круг, в котором, по его предположению, вращается Земля, имеет такую пропорцию к расстоянию от неподвижных звезд, как центр сферы до ее поверхности.
(Архимед, 1-2)
Модель Аристарха была хорошей идеей в плохие времена, поскольку все греческие астрономы в древности считали само собой разумеющимся, что орбита всех небесных тел должна быть круговой. Проблема заключалась в том, что теория Аристарха не могла быть согласована с предполагаемыми круговыми движениями небесных тел. В действительности орбиты планет эллиптические, а не круговые: эллиптические орбиты или любая другая некруглая орбита не могли быть приняты; это было почти богохульством с точки зрения греческих астрономов.
Гиппарх Никейский (190 г. до н. э. — 120 г. до н. э.), самый уважаемый и талантливый греческий астроном древности, вычислил продолжительность лунного месяца с ошибкой менее одной секунды и оценил солнечный год с ошибкой в шесть минут. Он составил каталог неба, в котором указаны положения 1080 звезд, указав их точную небесную широту и долготу. Тимохарис, за 166 лет до Гиппарха, также составил карту. Сравнивая обе диаграммы, Гиппарх подсчитал, что звезды изменили свое видимое положение примерно на два градуса, и таким образом он обнаружил и измерил прецессию Равноденствия. Он подсчитал, что прецессия составляет 36 секунд в год, что, по современным расчетам, немного меньше, чем 50. Он также предоставил большую часть расчетов, которые являются основой работы Птолемея Альмагест , массивное астрономическое эссе, завершенное во 2 веке н. э., которое оставалось стандартным справочником для ученых и неоспоримым до эпохи Возрождения.
Гиппарх положил конец теории Аристарха, сказав, что геоцентрическая модель лучше объясняет наблюдения, чем модель Аристарха. В результате этого его часто обвиняют в том, что он повернул астрономический прогресс вспять, отдав предпочтение ошибочному взгляду, ориентированному на Землю. Однако это риск, который окружает каждого гения, две стороны одной медали: когда они правы, они могут вызвать революцию знаний, а когда они ошибаются, они могут заморозить знания на века.
Аристотелевская модель была «спасена» введением двух геометрических инструментов, созданных Аполлонием из Перги около 200 г. до н. э. и усовершенствованных Гиппархом. Обычные круги были заменены эксцентричными кругами. По эксцентрическому кругу планеты двигались, как обычно, в равномерном круговом движении вокруг Земли, но наша планета не была центром круга, скорее, смещалась от центра. Таким образом, можно было бы учесть изменения скорости планеты, а также изменения яркости: планеты, казалось бы, двигались быстрее, а также ярче, когда они были ближе к Земле, и медленнее, а также тусклее, когда они находились на дальней стороне своей орбиты. Аполлоний придумал дополнительный инструмент, эпицикл, орбиту внутри орбиты (луна вращается вокруг земли, а земля вращается вокруг солнца или, другими словами, луна движется вокруг солнца по эпициклу). Это устройство могло также учитывать изменения яркости и скорости, а также ретроградные движения планет, которые озадачивали большинство греческих астрономов.
Альмагест
Между Гиппархом и Птолемеем Альмагест у нас разрыв в три столетия. Некоторые ученые предположили, что этот период был своего рода «темным веком» для греческой астрономии, в то время как другие ученые считают, что Альмагест Его триумф уничтожил все предыдущие астрономические работы. Это излишняя дискуссия, поскольку важность научной работы часто измеряется количеством предыдущих работ, которые она делает излишними.
Тот Альмагест это колоссальный труд по астрономии. Он содержит геометрические модели, связанные с таблицами, с помощью которых движения небесных тел могут быть рассчитаны бесконечно. В этой работе обобщены все греко-вавилонские астрономические достижения. Он включает в себя каталог, содержащий более 1000 неподвижных звезд. Космология Альмагест будет доминировать в западной астрономии в течение последующих 14 столетий. Хотя он и не был совершенным, он обладал достаточной точностью, чтобы оставаться принятым вплоть до эпохи Возрождения.
По иронии судьбы, Птолемей был скорее астрологом, чем астрономом: в его время не было резкого различия между темным делом астрологии и наукой астрономии. Астрономические наблюдения были всего лишь побочным эффектом желания Птолемея как астролога всегда знать и предвидеть положение планет. Кроме того, Птолемей также был автором работы под названием Тетрабиблос , классическая работа по астрологии.
Инструменты, разработанные Гиппархом и Аполлонием, обеспечивали достаточную точность наблюдений, способствуя прогрессу геоцентрической модели, но полного успеха достичь так и не удалось. Птолемей добавил еще одно устройство для «сохранения внешнего вида» модели: эквантную точку. Эквант был точкой, симметрично противоположной эксцентричной земле, и планета должна была двигаться по своей орбите таким образом, чтобы с точки зрения экванта казалось, что она равномерно движется по небу. Поскольку эквант был смещен от центра орбиты, планеты должны были изменять свою скорость, чтобы выполнить это требование. Короче говоря, поскольку некоторые основные допущения космологической модели были неверными (концепция центра Земли, идеальные круговые орбиты и т.д.), возникла необходимость добавить сомнительные и сложные устройства (эксцентрические круги, эпициклы, экванты и т.д.), чтобы предотвратить несоответствия или, по крайней мере, попытаться свести их к минимуму. В конце концов модель Птолемея рухнула не только из-за ее неточностей, но главным образом из-за того, что ей не хватало простоты. Когда в 16 веке н. э. была опубликована гипотеза Коперника, ориентированная на Солнце, она приобрела популярность не потому, что была более точной, а потому, что была намного проще и не нуждалась во всех чрезмерно сложных устройствах, которые приходилось использовать Птолемею.
Наследие
О достижениях греков в искусстве, политике и даже в философии можно судить по личному вкусу, но то, чего они достигли в астрономии, совершенно не подлежит сомнению. Они не только развили прекрасные астрономические знания, но и успешно использовали астрономические данные, полученные из египетской, вавилонской и халдейской астрономии, и сумели объединить их со своими собственными знаниями. Даже когда они сделали неверное предположение, они проявили уникальный творческий подход, придумав устройства, чтобы избежать своих ошибок. Во время расцвета современной науки только в эпоху Возрождения мир увидел мыслителей, обладающих достаточной астрономической компетентностью, чтобы бросить вызов представлениям древнегреческой астрономии.
https://www.worldhistory.org/Greek_Astronomy/
Загрузка...
