ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 81
Скачиваний: 0
схема рефрактора уже к 1640 г. стала основной в астрономических наблюдениях.
Во времена Кеплера жил и творил еще один круп нейший ученый-коперниканец, философ, физик и астроном, итальянец Галилео Галилей. Он родился в 1564 г., готовился к деятельности врача в Пизан ском университете, но несоответствие научных инте ресов выбранной профессии вынудило его оставить университет до его окончания. Вскоре после этого, в 1589 г., он становится профессором математики в том же университете, а с 1592 г.— в Падуе. Рабо тая в Падуе, Галилей открывает законы падения тя желых тел, изобретает термоскоп, несколько позже строит телескоп и обогащает астрономию своими от крытиями. Здесь же он разрабатывает физическую и философскую аргументацию в пользу системы Копер ника, но это происходит позже.
Только в 1609 г. вышло первое печатное произве дение Галилея — наставление по применению про порционального циркуля в военном деле. К тому времени 42-летний профессор Падуанского универ ситета был уже известен в научных кругах.
В марте 1610 г. увидел свет еще один его труд под названием «Sidereus nuntius» — «Звездный вестник». Вряд ли когда-либо в одном произведе нии сообщалось столько сенсационных астрономиче ских сведений, сделанных к тому же буквально в течение нескольких ночных наблюдений в янва ре — феврале того же 1610, г.
Узнав об изобретении телескопа и располагая не плохой собственной мастерской, Галилей изготовляет несколько образцов зрительных труб, раз от раза улучшая их качество. В ночь на 7 января 1610 г. одну из таких труб он направляет на небо. То, что он увидел там — лунный пейзаж, горные цепи и вер шины, бросавшие тени, долины и моря,— уже при водило к мысли о том, что Луна похожа на Зем лю,— факт не в пользу религрозных догм и учения Аристотеля об особом положении Земли среди не бесных тел. Млечный путь он увидел состоящим из отдельных бесчисленных звезд. Возле Юпитера заме тил маленькие звездочки (сначала три, затем' еще одну), которые уже на следующую ночь изменили
400
излополучное предисловие Осиандера, которое хотя
ипротиворечило всему содержанию книги, служило своеобразной маскировкой, сбивавшей с толку пап
ских цензоров.
Однако уже процесс над Джордано Бруно внес яс ность: коперниканское учение несовместимо с догма ми Священного писания, и вскоре, в 1616 г., книга Коперника официально вносится в «Список запре щенных книг». Примерно в это же время Галилей получает предупреждение о недопустимости пропа ганды коперникаиизма. Тем не менее в 1632 г. он выпускает свое знаменитое произведение «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой». По цензурным соображениям Гали лей вынужден проявлять осторожность: книга напи сана в форме диалога между двумя сторонниками Коперника и одним приверженцем Аристотеля и Птолемея, причем каждый из собеседников старает ся понять точку зрения другого, допустив ее спра ведливость. В предисловии Галилей вынужден за явить, что, поскольку учение Коперника противно святой вере и запрещено, он вовсе не является его сторонником и в книге теория Коперника только обсуждается, а не утверждается. Но ни предисло вие, ни форма изложения не могли скрыть истины: догмы аристотелевской физики и птолемеевской астрономии терпят здесь такой очевидный крах, а тео рия Коперника настолько убедительно торжествует, что вопреки сказанному в предисловии личное отно шение Галилея к учепию Коперпика и его убежден ность в справедливости этого учения не вызывают сомнений.
Правда, из изложения вытекает, что Галилей все еще верил в равномерное и круговое движение пла нет вокруг Солнца, т. е. не сумел оценить и не принял кеплеровых законов движения планет, а так же не согласился с предположениями Кеплера отно сительно причин возникновения приливов и отливов (притяжение Луны!), развив взамен собственную теорию этого явления, оказавшуюся неверной.
Хотя «Диалоги» и вышли с разрешения цензуры, церковь быстро спохватилась — сочинения Галилея попали в «Список запрещенных книг», а его самого,
402
торой не осталось бы места ни церковным, ни пери патетическим догмам. Церкви же этот процесс нанес непоправимый ущерб.
Предполагалось, что после процесса Галилей будет заключен в тюрьму, но впоследствии это Наказание было заменено домашним арестом под надзором агентов инквизиции, в присутствии которых он и умер в 1642 г.
После Кеплера и Галилея развитие естествозна ния и математики продолжалось со все возрастаю щей интенсивностью. В трудах многих ученых раз вивались основные положения механики, математики переменных величин, получила развитие высказы вавшаяся в самом общем виде еще Коперником идея тяготения. Но для дальнейшего развития гелиоцент рической теории особое значение имели работы зна менитого английского математика, физика, оптика, астронома и философа Исаака Ньютона (1643— 1727), родившегося через 100 лет после смерти Ко перника.
Обобщив результаты исследований Кеплера, Гали лея и других своих предшественников, Ньютон в 1687 г. в своем главном труде «Математические на чала натуральной философии» сформулировал основ ные понятия и принципы классической механики — закон инерции, закон изменения количества движе ния, закон равенства действия и противодействия — и применил их к теории движения тел. Здесь же он излагает свое учение о всемирном тяготении, доказывает, что любые два тела во Вселенной при тягиваются друг к другу с силой, прямо пропорцио нальной их массам и обратно пропорциональной квад рату расстояния между ними. С помощью зако на всемирного тяготения Ньютон дает динамический вывод законов движения планет Кеплера, показы вает, что траекториями движений небесных тел мо гут быть не только эллипсы, но и любые другие конические сечения, распространяет обобщенные за коны движения небесных тел на кометы. Закон все мирного тяготения позволил Ньютону не только вы вести законы Кеплера, но и объяснить основные от ступления от них, обнаруживающиеся при наблюде ниях: так, для Луны он смог объяснить явления
404
вариации, попятного движения узлов, годичного и параллактического неравенств. Он объяснил также явления прецессии, сжатия Юпитера, разработал теорию фигуры Земли.
Значительным вкладом Ньютона в развитие астро номии была также предложенная им конструкция зеркального телескопа — рефлектора. Для наблюда тельной астрономии это было важным техническим усовершенствованием, значительно повысившим ка чество изображений, так как линзы рефракторов, изготовлявшиеся вручную и к тому же из неподходя щих сортов стекла, давали темное и неотчетливое изображение.
После открытий Кеплера, Галилея и Ньютона факт движения Земли уже не вызывал сомнений у образованных людей.
Но попытки измерения звездных параллаксов про должались уже не столько с целью прямого дока зательства движения Земли, сколько для определе ния расстояний от Земли до звезд. И хотя с совер шенствованием оптических астрономических инстру ментов точность наблюдений постоянно возрастала, параллакс еще долго обнаружить не удавалось. Однако при очередной попытке его обнаружить англичанину Джемсу Брадлею (1692—1762) удалось в 1726 г. открыть явление аберрации света, вызы вавшееся тем, что скорость распространения света конечна и, согласно законам физики, скорость света, приходящего от звезды, складывается по правилу параллелограмма со скоростью движения Земли по орбите. Это открытие и стало первым физическим доказательством орбитального движения Земли.
Дальнейшие исследования в этом направлении привели к выводу, что малость звездных параллак сов, которые все еще не удавалось обнаружить, сви детельствует об огромном удалении звезд от Солнеч ной системы. Но тогда из фотометрических сообра жений следовал вывод: действительная яркость звезд сравнима с яркостью Солнца, т. е. Солнце — одна из бесчисленных звезд.
К концу XVIII в. было обнаружено довольно много звездных пар, у которых составляющие их звезды сильно различались блеском. При попытках
косвенного определения Звездного параллакса нз предположения, что более близкая из этих звезд будет иметь значительно больший параллакс, чем более удаленная, и разность параллаксов может быть обнаружена при измерении угловых расстоя ний между этими звездами, английский астроном Уильям Гершель в 1803 г., после исследований, про должавшихся четверть века, пришел к выводу, что в большинстве таких пар имеет место движение орбитального типа физически связанных между со бой звезд. Это подтвердило универсальность закона всемирного тяготения Ньютона.
И все же метод косвенного определения звездно го параллакса измерением угловых расстояний ярких звезд от слабых в конце концов привел к успеху: в конце 30-х годов XIX в. звездные параллаксы были обнаружены почти одновременно в трех местах.
Первым |
сообщил |
о |
параллаксе |
яркой |
звезды Веги |
|
(а Лиры) в 1837 |
г. |
русский ученый |
В. Я. Струве, |
|||
измеривший его в Дерпте |
(ныне Тарту). В 1838 г. |
|||||
Ф. Бессель в Кенигсберге |
(ныне Калининград) из |
|||||
мерил |
параллакс |
|
звезды |
61 |
созвездия Лебедя, |
|
а в 1839 г. ~Т. Гепдерсон в Капштате |
(пыпе Кейп |
|||||
таун) параллакс яркой звезды а Центавра в южном полушарии.
Наиболее близкой к нам оказалась а Центавра, по и ее уточненный параллакс равен всего 3At се кунды, что соответствует расстоянию, в 280 тысяч раз большему, чем расстояние от Земли до Солнца, свет от этой звезды идет до Земли 4,3 года!
Что касается доказательств суточного, т. е. осево го, движения Земли, то одно из них, предсказанное Ньютоном на основе законов механики — центробеж ная сила растягивает Землю по экватору и сплю щивает у полюсов,— было подтверждено во второй половине XVIII в. при измерениях длины градуса земного меридиана в северной части и близ эква тора, а второе, также предсказанное Ньютоном — от клонение падающих тел к востоку,— в 1791 г. в опы-
Памятник Копернику в Варшаве работы датского скульптора Торвальдсена (1830)
407
тах итальянского ученого Д. Гильемини. Наиболее наглядно и убедительно это явление иллюстрируется свободно подвешенным маятником, который сохра няет неизменным направление плоскости колебаний, в то время как земной шар под ним поворачивает ся. Этот опыт был впервые продемонстрирован ши рокой аудитории французским физиком Л. Фуко в парижском Пантеоне.
В настоящее время явление вращения Земли ши роко используется на практике в морской и аэрона вигации при устройстве гирокомпасов.
Так поиски прямых доказательств орбитального и осевого движения Земли привели ко многим откры тиям, чрезвычайно важным и интересным не только для науки и техники вообще, для астрономии в частности, но и для установления правильного науч ного мировоззрения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Хотя имя Коперника давно стало символом пере дового в науке, церковь еще долго боролась с рас
пространением его |
учения. Только после 1822 г. |
«De Revolutionibus» |
перестало упоминаться в ва |
тиканском «Списке запрещенных книг» — через сот ни лет после открытий Кеплера, Галилея и Ньюто на, подтвердивших и развивших новое учение, после открытия прямых физических доказательств орби тального и суточного вращений Земли.
Последнее испытание на долю теории Коперника выпало уже в наше время, после установления прин ципа относительности. В самом деле, революцион ным нововведением Коперника был переход от си стемы отсчета с началом в центре Земли к системе отсчета с началом (в трактовке Ньютона) в центре инерции Солнечной системы. А так как согласно принципу относительности безразлично, к какой си стеме отсчета следует относить наблюдаемое дви жение, стали раздаваться голоса о том, что с точки зрения выбора начала отсчета системы Коперника и Птолемея вполне равноправны. Появились даже высказывания, что результаты известного опыта Майкельсона, поставленного с целью измерения влияния движения Земли на скорость света и не обнаружившего этого влияния, следует считать дока зательством неподвижности Земли.
Дело в том, что теорема Кориолиса (согласно ко торой при движении тела во вращающейся системе отсчета действует дополнительная сила инерции и на основании которой выводятся дифференциальные уравнения относительного движения) с точки зре ния кинематики применима ко всяким системам от-
409