04. Экскурс в историю физических картин мира

            Я достаточно хорошо понимаю, святейший отец, что как только некоторые
            узнают, что в моих книгах, написанных о вращениях мировых сфер, я
            придал земному шару некоторые движения, они тотчас же с криком будут
            поносить меня … Но я знаю, что размышления человека философа далеки
            от суждений толпы, так как он занимается изысканием истины во всех
            делах.
                Н. Коперник. О вращениях небесных сфер


Мы переходим в четвертый зал и попадаем в XV -  XVI века, в эпоху Возрождения, когда жил и творил родоначальник научной революции Николай Коперник (1473-1543 гг.).

 
Возрождение была временем, когда античные искусства и знания вновь вернулись в мир людей. Леонардо да Винчи воскресил архимедову механику, а философы Нового Времени, прочитав манускрипты Аристотеля и Птолемея, узнали, что Земля - это шар. Они научились пользоваться астролябией для измерения широты и стали рисовать карты стран и морей. Правда, настолько не точно, что Христофор Колумб, прокладывавший путь в Индию, нечаянно открыл Америку. Настало время Великих географических открытий. Цивилизация проснулась от летаргического сна Средневековья.


Вполне возможно, что в Темные Времена, длившиеся 1000 лет, мог родиться и работать человек, сделавший, или могущий сделать нечто подобное, что сделал Коперник. Но цивилизация спала, поэтому, если и существовал подобный человек, то результаты его труда были не востребованы, и умерли вместе с ним. Этим самым важно подчеркнуть, что и Микеланджело, и Макиавелли, и Леонардо да Винчи, и Коперник появились только тогда, когда это стало нужно самой цивилизации! У неё всегда есть в зачаточном состоянии такие личности, но они вырастают и расцветают только тогда, когда это нужно ей самой.


Заметим, что революция в науке не случается в результате восторженного возгласа: «Эврика!». Новое миропонимание требует колоссальных усилий и непрерывной работы в течение длительного времени, как исследователя, так и всей цивилизации. Николай Коперник начал работу над своим главным трудом «О вращениях небесных сфер», по мнению его биографов, где-то с 1500 года в возрасте 27 лет, а труд вышел из печати только в 1543 году, когда автор уже находился на смертном одре, и, скорее всего, его не увидел.


Сочинение Коперника начинается с письма «Святейшему повелителю, великому понтифику Павлу III», в котором он объясняет причины, заставившие его взяться за эту работу. Начало письма, отражающее отношение толпы к философу, вынесено в эпиграф статьи. Как и в случае с Джордано Бруно, прослеживается тот же мотив: искатель истины всегда вынужден идти против мнения общества.


Прибегая к яркой аналогии, Коперник объясняет понтифику, как он обнаружил ошибочность геоцентрической системы мира:

«Хотя многие полагавшиеся только на гомоцентры и могли доказать, что при помощи их можно путём сложения получить некоторые неравномерные движения… они не смогли определить форму мира и точную соразмерность его частей. Таким образом, с ними получилось то же самое, как если бы кто-нибудь набрал из различных мест руки, ноги, голову и другие члены, нарисованных хотя и отлично, но не в масштабе одного и того же тела; ввиду полного несоответствия друг с другом из них, конечно, скорее составилось бы чудовище, а не человек.»


Как видим, Коперник пришел к выводу, что в прежней теории для каждого светила «подгонялся» собственный закон движения, и, хотя каждый из них правильно воспроизводил эти движения, все вместе, приведенные к одному масштабу, они были не в состоянии определить форму мира и точную соразмерность его частей. Решить проблему, состоящую из множества частных задач можно было только путём их объединения, путём подчинения всех задач единой логике. Приведение движения всех планет к единому центру в виде Солнца и стало таким решением.


В решении Коперника видится принципиально новый подход, основанный на предельно возможном ОБОБЩЕНИИ известных явлений, и сведении их к единой логике. Подобный подход практиковался в древней Греции, когда великие философы утверждали, что все тела состоят или из неопределенной сущности - апейрона, или более конкретных: воды, воздуха, или из атомов и пустоты. Но подход древних греков был «преждевременным» даже тогда, когда они были близки к истине. Их вывод не основывался на опыте, а потому не мог найти ни практического подтверждения, ни практического приложения.


Так прозрение Аристарха Самосского о вращении светил вокруг Солнца было первым правильным логическим построением Вселенной. Но с точки зрения прогресса науки, оно было преждевременным. Если бы цивилизация тогда приняла его гипотезу, то никогда не появилась бы доступная в расчете система мира Птолемея. Его система стала бы правильной и красивой, подобно системе мира Аристотеля, но бесполезной с точки зрения практики расчета. Вначале обязательно должна была появиться система, описывающая «неправильное», но НАБЛЮДАЕМОЕ с Земли движение светил. И только потом уже могла появиться система, описывающая «правильные» движения планет путём переноса наблюдаемых движений в систему отсчета, связанную с неподвижным Солнцем.
 

Но переход к гелиоцентрической системе мира Коперником не означал его полного отказа от воззрений Птолемея. Звезды у Коперника по-прежнему вращались вместе со сферой, к которой они крепились, но не относительно Земли, а относительно Солнца. Коперник, в силу своих верований в существовании верхнего мира, не мог отказаться от круговых движений планет вокруг Солнца. В силу этого, в его системе сохранились эпициклы и деференты, число которых, правда, сократилось с 77 до 34.


В соответствие с критерием ПЛМ, новая картина мира для своего времени должна быть отнесена к классу 111 – к классу исторически истинных теорий. Несмотря на то, что теория Коперника была менее точной, чем теория Птолемея, и в ней сохранились рудименты старой теории, тем не менее, она стала революционной для своего времени. Спала пелена геоцентризма и отворилась дверь в новый, абсолютно неисследованный мир, в котором работы теперь хватало на всех.


Новым решительным шагом в гелиоцентрической системе мира стала замена кругового движения планет на эллиптическое движение, который совершил немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер (1571-1630 гг.). Законы движения планет им были опубликованы между 1609 и 1619 годами. Это означает, что исторически истинной теория Коперника оставалась всего 1609 – 1543 = 66 лет. 


Открытие эллиптического движения планет тоже было непростым. К нему Иоганн Кеплер шел всю жизнь. Он верил в наличие скрытой математической гармонии Вселенной, но в связи с дефектом зрения из-за перенесённой оспы, он не мог самостоятельно вести надёжные астрономические наблюдения. В свою очередь первый астроном Дании Тихо Браге (1546-1601 гг.)  в отстаивании своей гео-гелиоцентрической системы мира, в которой все планеты вращались вокруг Солнца, а Солнце - вокруг Земли, нуждался в хорошем математике. И судьба свела их обоих в 1600 году.


До этого времени Тихо Браге более 20 лет вел тщательные астрономические наблюдения, но собственная теория никак не подтверждалась. Особенно большие проблемы у него возникли с траекторией движения Марса. Поэтому он направил математические работы Кеплера именно на описание движения этой планеты. Но через год Тихо Браге умер, и дальше Кеплер вёл работы самостоятельно. Ему потребовалось почти двадцать лет, чтобы установить законы эллиптического движения планет. Астрономия окончательно порвала с эпициклами, деферентами и эквантами. А три закона эллиптического движения планет не только упростили гелиоцентрическую систему мира, но и послужили опорной точкой для последующего открытия Исааком Ньютоном закона всемирного тяготения.


Но даже Кеплер не смог отказаться от звездной сферы и признать существование бесконечного количества звездных миров. Он отверг идею Джордано Бруно. Но, тем не менее эстафетная палочка исторической истинности теории в 1609 году перешла к Кеплеру, как человеку, разрушившему идеалы верхнего, надлунного мира. Он заставил в идеальном мире вращаться планеты не по идеальным круговым орбитам, а по эллиптическим!


Большой вклад в утверждение гелиоцентрической системы миры внёс Галилео Галилей (1564- 1642 гг.), основатель экспериментальной физики и изобретатель телескопа. Не путать с изобретением зрительной трубы Леонардо да Винчи, предназначавшейся для наблюдений исключительно в низком, подлунном мире. (Интересно, что изобретение двух гениев разделяет ровно 100 лет: 1509 – 1609 гг.). Галилей сумел перешагнуть через предвзятость и недоверие просвещённой публики и превратил подзорную трубу из предмета, не имеющего никакого научного значения, в телескоп - решающий инструмент познания Вселенной.

С помощью телескопа он обнаружил много новых, прежде невидимых невооруженным глазом звезд; обнаружил, что поверхность Луны не ровная и гладкая, а имеет возвышения и впадины, подобно поверхности Земли. Он открыл четыре спутника Юпитера, обнаружил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Таким образом, в картину мира Кеплера, основанную на непонятных для большинства людей астрономических абстракциях и теоретических расчетах, Галилей привнёс убедительность непосредственного опыта и наблюдения.
А ещё Галилей разрушил существовавший тогда стереотип о том, что на вращающейся Земле всё должно падать. Для обоснования ошибочности этого тезиса он описал следующий мысленный опыт:

 «Уединитесь под палубой большого корабля и пустите туда мух, бабочек и других подобных насекомых. Пусть там находится также большой сосуд с плавающими в нем рыбками. Подвесьте наверху ведерко, из которого капля за каплей вытекала бы вода, и погрузитесь в созерцание. … во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно...».
Из этого он делает вывод, о том, что отличить равномерное прямолинейное и круговое (!) движение от состояние покоя невозможно. Спустя триста лет эти рассуждения Галилея назовут принципом относительности, правда, удалив из вывода круговое движение.


Относительно Коперника и Кеплера Галилей сделал маленький шажок вперед: от утверждал о бесконечности Вселенной. В этом ему помог убедиться телескоп. Однако до множественности миров он так и не дошёл, полагая, что звезды являются самостоятельными не солнцеподобными объектами. Он понимал, что они находятся так далеко, что света Солнца до них доходит не много, поэтому в отличии от планет и Луны звезды светят собственным, а не отраженным светом. Возможно, полный шаг вперед он не сделал сознательно, памятуя о печальной судьбе Джордано Бруно.


Итак, подведем итог.

Исторически истинной теория Николая Коперника стала благодаря логически обоснованному переходу к гелиоцентрической картине мира на основе огромного объема дополнительных астрономических наблюдений и математических расчетов, выполненных им под углом зрения единой логики мироустройства.

Тектонический сдвиг в миропонимании вызвал к жизни новые исследования. Важнейшим результатом новых поисков стали законы эллиптического движения планет Иоганна Кеплера, полученных на основе данных наблюдений за движениями светил датским астрономом Тихо Браге.

Важный импульс к признанию теории Николая Коперника дали результаты принципиально новых астрономических наблюдений звездного неба Галилео Галилеем с помощью телескопа.

                http://proza.ru/2023/02/23/1301