Астрономическая картина мира и ее творцы

       «…Отсюда ввысь стремлюсь я, полон веры!

          Кристалл небес мне не преграда боле.

          Но вскрывши их, подъемлюсь в бесконечность…»

     Объединив философско-космологическую концепцию Николая Кузанского и четкие астрономические выводы теории Коперника, Бруно создал собственную естественно-философскую картину бесконечной Вселенной. Концепция Вселенной Бруно и в наши дни поражает глубиной идей и точностью научных предвидений. Она была изложена в двух сочинениях Бруно, изданных им в 1534 году: «О причине, начале и едином» и «О бесконечности, вселенной и мирах».

     Вслед за Николаем Кузанским он отрицал существование какого бы то ни было центра Вселенной. Бруно утверждал бесконечность Вселенной во времени и пространстве и представлял небо, как «единое, безмерное пространство, лоно которого содержит все», как эфирную область (понимая эфир как вид обычной материи),  «в которой все пробегает и движется». Он писал: «В нем – бесчисленные звезды, созвездия, шары, солнца и земли, чувственно воспринимаемые; разумом мы заключаем о бесконечном количестве других». «Все  они, - пишет он в другом месте, - имеют свои собственные движения,  независимые от того мирового движения, видимость которого вызывается движением Земли», причем «одни кружатся вокруг других».

     Бруно писал о колоссальных различиях расстояний до разных звезд и сделал вывод, что поэтому соотношение их видимого блеска может быть обманчиво. Он разделял небесные тела на самосветящиеся – звезды, солнца и на темные, которые лишь отражают солнечный свет «из-за обилия на них водных или облачных поверхностей».

     Вплоть до середины XVI века астрономия в Европе была чем-то вроде приложения математики. Хотя целью той или иной теории и было описание наблюдаемых явлений, сами наблюдения, как правило, были весьма грубыми. Но и они производились от случая к случаю, лишь в связи с тем или иным примечательным небесным явлением. Важнейшие астрономические величины все еще черпались не из новых наблюдений, а из сочинений древних греков. Например, продолжала использоваться оценка солнечного параллакса, данная еще… Аристархом Самосским (3 угловые минуты!).

     В такой обстановке, вначале последней четверти XVI века, Европу облетела весть о появлении в Дании на островке Вэн невида-

нного астрономического городка, в центре которого возвышался «Небесный замок» («Ураниенборг»), где чудодействовал со своими огромными инструментами Тихо Браге (1546-1601), дворянин, променявший преимущества своего сословия на служение «Богине Неба» - Урании. К этому времени он уже был известен своими наблюдениями и описанием удивительной новой звезды, внезапно вспыхнувшей на небе в 1572 году в созвездии Кассиопеи. Тихо Браге впервые показал, что этот «огненный метеор» вовсе не атмосферное явление (как считалось в аристотелевой картине мира), а что это удивительное явление произошло на расстоянии не ближе других обычных звезд (в последствии выяснилось, что эта звезда была сверх новой).

     Браге определял положения и движения светил с не бывалой до той поры точностью. К нему стекались многочисленные ученики, его посещали даже коронованные особы, правда, более интересуясь

предсказанием судьбы по звездам.… Впрочем, и сам Тихо Браге, вскоре пополнивший   Небесный замок еще и Звездным замком,  верил в астрологию и высказал как-то мысль, что планеты с их движениями по таинственным и удивительным законам не имели бы никакой ценности, если бы не предсказывали судьбы людей.

     Астрономией он увлекался в ранней юности. Однако первое удивление и восхищение точностью этой науки, вызванное наблюдением солнечного затмения в 1560 году, которое случилось в точно предсказанный день, вскоре сменилось разочарованием. В предвычислении следующего наблюдавшегося им (1565 году) редкого небесного  явления – соединения двух планет – Юпитера  и Сатурна – старые Альфонсинские таблицы XIII века ошибались на целый месяц, и даже новые, гелиоцентрические Прусские, - на      несколько дней. Повышение точности астрономических наблюдений стало главным делом жизни Тихо Браге.

     До изобретения телескопа наблюдения велись невооруженным глазом. Существенного увеличения точности таких визуальных наблюдений можно было добиться лишь путем увеличения размеров инструментов – квадрантов и сектантов. На этом пути за полтора века до Браге великий узбекский ученый Улугбек достиг выдающихся успехов. Ничего не зная о своем предшественнике, по тому же пути пошел и датский астроном. Он добился невиданной для европейцев того времени точности в измерениях угловых расстояний между светилами (1-2 угловые минуты). Еще в юности он задумал и построил свой первый инструмент для точных астрономических наблюдений – огромный квадрант с радиусом

около 6 метров и латунным кругом, разделенным на минуты. Наблюдение светил для большей точности велось через два диоптра (пластинка с маленьким круглым отверстием в центре), установленных на квадранте.

    Позднее Галилео Галилей (1564-1642) один из основателей современного естествознания. Уже в ранние годы, сначала близкие друзья, а затем и ученые, знакомившиеся с его идеями, увидели в нем не только талантливого университецкого лектора, но и решительного и глубокого тех самых официальных взглядов в науке, которые ему приходилось излагать в своих лекциях по физике и астрономии. В письмах к друзьям и ученикам, получавших затем распространение в рукописных копиях, а также в работах, остававшихся долгое время неопубликованными, Галилей в 90-е годы XVI века начал наступление на безнадежно устаревшую, но остававшуюся догмой физику Аристотеля, на узаконенную католической церковью геоцентрическую систему мира Птолемея, на  традиционную схоластическую науку.

     Физика в то время сводилась к механике, проблемами которой Галилей занимался в течение всей жизни.

Вместе с тем она  охватывала широкий круг общих мировозренческих, по существу, космологических проблем. До Галилея в ней в течение веков господствовали представления аристотелевской школы перипатетиков о принципиальном различии земных (точнее, подлунных) и небесных, или космических, явлений, о существовании насильственных и естественных движений. К первым относили движения под действием механической силы. При этом считалось, что они могут продолжатся, лишь пока действует сила. Второй вид движений якобы определялся самой природой тела и геометрическими свойствами замкнутого пространства Вселенной. По Аристотелю, тяжелые тела в своем единственном движении должны были падать с различной скоростью в зависимости от своей тяжести. Аристотель полагал, что независимым от веса падение было бы лишь в пустоте, существование которой он как физик-экспериментатор отрицал.

     Галилей совершил подлинную революцию в механике, полностью разрушив представления аристотелелевой физики, сложившийся на основе слишком грубого повседневного наблюдения, либо напротив, чисто умозрительные. Галилей впервые построил экспериментально математическую науку о движении – кинематику, законы которой он вывел в результате обобщения данных специально поставленных научных опытов.

Сравнивая движение тел по наклонной плоскости с их свободным падением,  он  установил единство (в частности, независимость скорости такого падения от веса тела), установил законы качения маятника и построил теорию равномерно ускоренного движения. Этим не исчерпывается его вклад в механику. С ее помощью он заложил основы более общего научного метода выявления законов природы вообще. Прежде всего, он ввел в механику точный количественный эксперимент и математическое описание явлений, утверждая, что «книга природы написана языком математики». Метод же его экспериментально – теоретического исследования заключается в количественном анализе наблюдаемых частных явлений и постепенном мысленном приближении этих явлений к некоторым идеальным условиям, в которых законы, управляющие ими, проявиться, так сказать, в чистом виде. Такой метод получил название индуктивного. Единственно, в чем Галилей  остался аристотелеанцем, - было его представление об инерциальном как движении по кругу.                      

Поиски точных законов гелиоцентрического планетного мира стали главным делом жизни великого немецкого астронома Иогана Кеплера(1571-1630). В ходе этой колоссальной работы проявились не только его гениальность как астронома и математика, но и смелость мысли, свобода духа, благодаря которым он сумел преодолеть тысячелетние космологические традиции и вместе  с тем возродить и поставить на службу науке известные с древности, но, по существу, забытые некоторые натурфилософские принципы, раскрыв их глубокое истинное содержание.

Уже современники Кеплера убедились в точности открытых им трех законов планетных движений. Но они считали их удачной эмпирической находкой, «правилами», полученными без каких-либо предпосылок и обоснований, путем подбора величин. Общие размышления, связанные с идеей «мировой гармонии» и  поисками и поисками простых числовых отношений в мире, составляющие большую часть в сочинениях Кеплера: «Новая, изыскивающая причины астрономия, или физика неба»(1609) и «Гармония мира»(1619), где изложены и его законы, рассматривались как неизбежная дань эпохе, не имевшая отношения к его научным открытиям. Галилей считал их простым воскрешением древней пифагорейской идеи о роли числа во Вселенной, не совместимой с новым экспериментальным естествознанием, за которое он боролся. Поэтому  он  не   обратил   внимания   и   на   кеплеровы   законы  (а,

возможно, и не ознакомился с ними, хотя Кеплер послал ему сочинение 1609 год).

     Первую универсальную физико-космологическую и космогоническую картину мира на основе гелиоцентризма  попытался построить великий французский ученый и философ, физик, математик, физиолог Рене Декарт (1596-1650). Мысль дать общий очерк устройства и развития мира, положив в основу лишь идею вечно движущейся материи, возникла у Декарта в юности, когда ему было 23 года. Его «Трактат о системе мира», законченный в основном к 1633 году, начинал собою новое направление в философии естествознания – построение материалистических физико-космологических картин мира, опиравшихся на механику. Однако, узнав о суровом суде над Галилеем, Декарт не решился опубликовать свой труд.

     Как и Галилей, выступив против схоластики и догматизма, он сформулировал принципы подлинно научного познания природы и изложил их в своем труде «Рассуждение о методе». Сочинение было издано анонимно в Лейдене в 1637 г. и имело разъясняющий подзаголовок: «Чтобы хорошо направлять свой разум и отыскивать истину в науках». Основным средством установления истины Декарт провозгласил логические рассуждения, которые могли дополнить всегда несовершенный опыт, установить истинные связи между явлениями и проникнуть в их существо. Основные положения такого метода познания, получившего название рационалистического он изложил в виде четырех правил, в которых попытался привести в систему процесс познания.

      Рационалистические воззрения Декарта, отрицавшего первостепенное значение опыта, признававшего врожденные идеи, на основе которых, якобы, вырабатываются аксиомы в науке, - все это послужило в дальнейшем для развития идеалисического мировоззрения. Вместе с тем скептическое  отношение Декарта к голому эксперименту, воспринимаемому вне определенной идейной атмосферы, выражало и глубоко верную идею о недостаточности для познания сущности вещей одного только опыта, который никогда не может отразить действительность во всех ее деталях и полноте. Поэтому метод Декарта вошел в науку как дедуктивный метод познания. Однако Декарт не только не  отрицал необходимости экпериментального исследования, но и сам был блестящим экспериментатором в физике, особенно в оптике, механике, а также физиологии. Он внес усовершенствование в проведение  эксперимента,  утверждал,  что  природа  материальных

вещей «…гораздо легче познается, когда мы видим их постепенное развитие, чем когда рассматриваем их как вполне уже образовавшиеся». «Рассуждение о методе» сыграло огромную прогрессивную роль в формировании нового экспериментально-теоретического естествознания и научного мировоззрения в целом.

     Вместе с этим трудом Декарта, ввиде приложений к нему, вышли его «Геометрия», «Диоптрика» и «Метеоры», посвященные математическим и физическим исследованиям.

     Все главное, связанное с именем великого Ньютона (1643-1727), знакомо  каждому со школьных лет: знаменитые законы динамики, закон всемирного тяготения, создание новых математических методов – дифференциального и интегрального исчисления, ставших фундаментом современной высшей математики, изобретение телескопа-рефлектора, открытие спектрального состава белого света… Все свои великие открытия он сделал в молдые годы, в 1665-1667 годы (спасаясь в родной деревушке Вулсторпе под Лондоном от чумы, свирепствовавшей в городах Англии). В математике и физике-механике, оптике и других ее разделах, - наконец, в самом стиле научного мышления, в методах исследования природы более столетия господствовало направление, известное под именем ньютоновского.

     В основе ньютоновского метода лежит экспериментальное установление точных количественных закономерных связей между явлениями и выведение из них общих законов природы методом индукции, то есть переходом от приближенных выводов из конечного числа конкретных наблюдений к предельным, абстрагированным от частностей точным законом. Развитие этого индуктивного метода начал Галилей. Ньютон довел его до логического завершения. Вразрез с многовековыми традициями в науке и, казалось бы, с главной целью ученого, Ньютон впервые сознательно от поисков «конечных причин» явлений и законов и ограничился, в противоположность картезианцам, точным изучением количественных проявлений этих закономерностей в природе. В этом Ньютон был близок к Птолемею.

     На новом этапе развития знаний Ньютон обобщил в своей универсальной (но лишь феноменологической, то есть не разъясняющей механизм явления) теории тяготения новые астрономические, физические и геофизические факты. В качестве отдельных элементов в его теорию гравитации вошли открытые Кеплером на базе гелиоцентрической системы Коперника кинематические законы  планетных  движений,  открытые  Галилеем

закономерности прямолинейного движения тел под действием сил (динамика), теория центростремительной силы, возникающей при криволинейном движении, построенная Гюйгенсом.

     Для математического описания, сведения в единую систему всех этих движений и взаимодействий тел самого различного рода, качеств, масштабов Ньютон (который, как и древнегреческие физики, для описания явлений пользовался геометрическими методами) впервые объединил число, геометрическую фигуру и движение.