Другие успехи астрономии времен Гиппарха 3

Другие успехи астрономии времен Гиппарха

§ 3. Открытие реального воздействия Луны на Землю. • В 150 г. до н. э. халдейский астроном Селевк из эллинистического государства Селевкидов ( к этому времени оно ограничивались территорией Сирии ) открыл зависимость приливов и отливов на море от положения Луны. • Его младший современник Посидоний из г. Апàмеи (135 -51/50) в южной части п-ва М. Азия обобщил идею воздействия Луны на Землю, распространив ее на человеческий организм (состояние крови), развитие моллюсков, рост деревьев(поскольку и в этих вещах много жидкости)

П-в М. Азия во II в. до н. э. Родина Гиппарха г. Никея в провинции Вифиния. Основное место работы – о-в Родос (собственная обсерватория). По некоторым источникам работал Гиппарх и в Александрии.

4. От Гиппарха до Птолемея. Эпоха грекоримской астрономии. • С 27 г. до н. э. Греция официально стала провинцией Римского государства (под именем Ахейя). Тем не менее, еще на протяжении нескольких веков греческая культура с ее главным центром в Александрии определяла облик науки Рима.

Реформа календаря • Эпоха "до н. э. " в греко-римской астрономии завершилась важной реформой календаря. По приказу римского консула Гая Юлия Цезаря (102/100 – 44) александрийским астрономом Созигеном был разработан на основе солнечного египетского гражданского календаря новый единый для всего Римского государства календарь с введением високосных годов.

• Длительность четных месяцев – 30, нечетных– 31 день, кроме февраля, в котором в простые годы было 29 дней. Так реализовалось, наконец, давнее предложение Эратосфена. • Новый календарь, получивший имя «юлианский» , был введён с 1. 01. 45 г. до н. э. (вместе с введением нового – с 1 -го января - начала года, прежде он начинался с 1 марта). Распределение в нем месяцев по числу дней и названия двух (5 -го и 6 -го при прежнем начале счета месяцев – с марта) были изменены при преемнике Цезаря Октавиане Августе. Царственность основателей отразилась в нем в названиях и одинаковой длине, по 31 дню двух соседних месяцев – бывшего 5 -го (с 44 г. до н. э – июль. ) и 6 -го (с 8 г. н. э – август) и т. о. нарушен принцип правильного чередования длин остальных. При этом простой февраль стал = 28, а полный = 29 дням. • В удлиненном календарном году сначала дважды повторяли номер дня 24 -го февраля (шестого перед началом марта, или по римскому, «обратному» счету дней и терминологии, – шестого до мартовских календ, откуда и произошло несколько искаженное название «високосный» от лат. «bissextus» – дважды шестой, как и сам термин «календарь» ).

Ранняя идея о космической природе комет • Римский философ Сéнека Младший (ок. 4 г. до н. э. - 65 г. ) в седьмой книге своего сочинения «Естественнонаучные вопросы» привел мнение Аполлония из Минда (ок. 220 г. до н. э. ) о том, что кометы могут иметь космическую природу. Спустя 2 тыс. лет именно ссылка на это мнение одного из выдающихся философов XVIII в. ускорила неожиданно … рождение научной метеоритики (см. ниже).

О научной литературе • На рубеже двух эр в Римской империи наиболее существенными стали философско-физическая поэма Лукреция Кара (I в. до н. э. ) "О природе вещей", в которой излагались идеи Левкиппа – Демокрита – Эпикура, и энциклопедический труд Плиния Старшего (I в. н. э. ) «Естественная история» (37 книг-глав). • Будучи также государственным деятелем и флотоводцем, Плиний Старший нашел новое доказательство шарообразности Земли( наблюдая постепенный уход под горизонт удаляющегося в море корабля).

Плутарх (II в. ) и первое «наблюдательноэкспериментальное» объяснение вида Луны • Совершенно неожиданная деталь выявилась в научной биографии Плутарха (ок. 46 – ок. 127 гг. ), знаменитого древнегреческого «писателя, философа и моралиста» (БСЭ), историка и автора серии биографий великих деятелей Древней Греции и Рима ( «Параллельные жизнеописания» ). Между тем он внес свой вклад и в развитие физической и астрономической картины мира. • В соч. "О лике, видимом на диске Луны" Плутарх дал естественное объяснение этой картины наличием на Луне (!) гор и впадин, и впервые смоделировал физическую картину поверхностного рассеяния света (на неровностях Луны, сравнив ее поверхность с «шершавой» поверхностью молока в отличие от гладкой зеркально отражающей свет поверхности воды). По существу это был первый в истории науки пример экспериментального «лабораторного» раскрытия физического состояния небесного тела.

Клавдий Птолемей (ок. 87 - 165) и создание первой универсальной математической теории движения небесных тел (геоцентрической системы мира, II в. н. э. ).

Клавдий Птолемей - великий древнегреческий математик , астроном, физик, географ, конструктор инструментов. Родился в Египте, жил и работал в Александрии.

Птолемей – как физик и географ. • Птолемей открыл закон отражения и преломления света в атмосфере и впервые описал явление атмосферной рефракции, а также составил первую географическую карту шарообразной Земли.

Карта шарообразной Земли из соч. Птолемея «Руководство к географии» (по изд. 1478 г. )

• Но главной областью его деятельности стала астрономия. Астрономию он определял как "математическое изучение (или описание) неба". • Птолемей развил далее главный математический аппарат астрономии – сферическую тригонометрию и вычислил таблицу хорд острых углов, стягивающих соответствующие дуги (что равносильно таблице двойных синусов половинного угла) – от 0 до 180 о с шагом в 30’. • Он изобрел два угломерных инструмента – "тройную линейку" ( трикветрум) для измерения зенитных расстояний светил и "астролябон» - инструмент для измерения высоты (или зенитного расстояния) светила в меридиане.

Схема «тройной линейки» (трикветрума ) Птолемея К вертикальной линейке на шарнирах Ш Ш 2 прикреплены две других, подвижных: одна с диоптрами В 1 В 2 для визирования светила, другая, игравшая роль хорды, была градуирована. По ней отмечалось зенитное расстояние светила. ((Паннекук, 1966, с. 168).

Астролябон Птолемея «Два жестко связанных и взаимно перпендикулярных кольца представляли собой эклиптику и перпендикулярный к ней большой круг (колюр) солнцестояний с полюсами эклиптики и экватора. Внутреннее кольцо могло вращаться вокруг двух штифтов в обоих полюсах эклиптики… его положение отсчитывалось как «долгота» на разделенном на градусы эклиптикальном кольце. По его внутренней стороне скользило также градуированное кольцо с двумя визирами, по которому отсчитывалась «широта» наблюдаемого небесного тела…» (Паннекук, 1966, с. 165 -166).

2. «Альмагест» –- вершина теоретической астрономии эпохи эллинизма. • Главный и фундаментальный труд Птолемея (в 13 -ти книгах-главах) "Математическое [или: Большое] Сочинение", точнее "Построение « (по-гречески – "Мегале синтаксис"). Захваченный в качестве военного трофея арабами (VII в. ) он получил у них намного более восторженное наименование « Аль Маджисти» , или «Мегистэ» , т. е. «Величайшее» . В Европе, где он стал известным с IX в. – его название было переиначено в «Альмагест» . Переведен, помимо латыни, на все современные европейские языки, в 1998 г. Вышел, наконец, и на русском (перевод с древнегреческого И. Н. Веселовского).

3. Краткое содержание "Альмагеста". • В книге I - исходные принимаемые Птолемеем постулаты астрономии. Физическое обоснование геоцентризма. В книгахглавах I и II - основы практической и сферической астрономии. • В Книге III изложена, по Гиппарху, теория неравномерного годового движения Солнца и рассмотрен вопрос о длине года и его сезонов. Здесь же Птолемей, следуя повторным (менее точным) оценкам Гиппарха, принимает за величину годичной прецессии – 1 градус в 100 лет, то есть 36" в год! • В Книге IV - улучшенная теория движения Луны (уточнил аномалистический и драконический месяцы; период замеченного уже вавилонянами попятного движения лунных узлов (6796, 26 суток, или около 18, 5 лет); период открытого Гиппархом прямого движения апогея лунной орбиты (3231, 62 суток, или ок. 9 лет). Он ввел ее дополнительное движение по эпициклу, а центр эксцентрика, как и у Гиппарха, заставил обращаться вокруг Земли. В теории Птолемея положения Луны могли предвычисляться с ошибкой меньше 10'! Птолемей открыл новое отклонение движения Луны от равномерности – эвекцию; ввел небольшие колебательные движения лунного эпицикла ("просневзис").

• В кн. V - расстояние до Луны по теории Птолемея (в модели с эпициклом) должно было существенно изменяться – с 39 до 59 радиусов Земли. Для Солнца оценка совпала с гиппарховой: 1210. • Измерив с помощью трикветрума высоту Луны в момент ее наибольшей широты, Птолемей окончательно определил величину наклона лунной орбиты к эклиптике (5 о, 0). • В Книге VI - улучшенная теория затмений. • Книги VIII посвящены миру звезд. Его новый каталог включал 1025 звезд. (вкл. три "туманные звезды, среди них будущая «Туманность Андромеды» – М 31). Сюда вошли и звезды каталога Гиппарха, положения которых перевычислены были с неверным значением постоянной прецессии (в 36” в год). • Книги IX – XIII содержат важнейший, фундаментальный и на этот раз, несомненно, оригинальный вклад Птолемея в астрономию – его эпициклическую теорию движения планет. • В теории Птолемея впервые были учтены и получили объяснение (с геоцентрической точки зрения, конечно) все известные неравномерности и особенности в видимых движениях планет, а также впервые учтены для каждой выход из плоскости эклиптики (движение по широте).

Введение экванта – как геоцентрическое «объяснение» лишней скорости Марса (далекий предвестник будущего 2 -го закона планет Кеплера). • В новой модели Птолемея движение по нижнему, основному деференту представлялось равномерным не из его собственного геометрического центра, а из точки, расположенной симметрично с центром Земли по другую сторону от центра деферента. Эта особая, как бы уравнивающая движение точка (и соответствующая ей окружность) получила название «эквант» (букв. уравнивающий. – лат. ). Введение экванта дополнительно ускоряло видимое с Земли движение планеты в перигее и замедляло его в апогее, что впервые дало возможность описать движение Марса. (Точность модели Птолемея была подтверждена компьютерным сравнением движения Марса за период 1971 – 1984 гг. согласно современным данным и согласно модели Птолемея с эквантом!)

Коварные ловушки «моделирования» явлений. • Вместе с тем, решение проблемы Марса с помощью экванта показало одну коварную особенность процесса познания, подмеченную еще Гиппархом: возможность и опасность неоднозначного отображения действительности с помощью моделирования для каждого данного уровня точности наблюдений и опыта.

Система мира Птолемея (слева); эпициклическая модель движения Солнца (справа). • Моделируя неравномерное видимое движение как результат сложения системы круговых равномерных движений (по деферентам и эпициклам), Птолемей добился высокой точности описания движения всех планет, Солнца и Луны, что впервые позволило составлять астрономические таблицы (эфемериды) и в дальнейшем обеспечило великие географические открытия • XVвека.

Схема видимого движения Юпитера и Сатурна в эпициклической теории Птолемея

• В модели Птолемея в полной мере проявились признаки её системности (взаимосвязанности деталей, что впервые обнаружилось еще в модели мира Евдокса – но лишь для двух «нижних» планет Венеры и Меркурия). • Все планеты в теории Птолемея подчинялись общему, хотя и совершенно непонятному в рамках геоцентрической модели, закону: • 1. радиусы-векторы в первом (нижнем) эпицикле для всех верхних планет оказались параллельными направлению на Солнце, а у деферента для нижних планет совпали с этим направлением (напомним, у Евдокса именно для этих планет совпали оси вращения их "третьих" сфер). • 2. Более того, движения по первым эпициклам для верхних и по деферентам для нижних планет имели одинаковый период, равный 1 году, то есть периоду обращения Солнца вокруг Земли! (Ответ на эту загадку нашел Коперник. )

Кинематическая выделенность Солнца в системе Птолемея. Радиусы-векторы первых эпициклов для верхних планет и первых деферентов для нижних всегда (!) были либо параллельны направлению на Солнце (для первой группы), либо совпадали с этим направлением (для второй)!

5. Геоцентризм становится догмой монотеистических религий и тормозом научного прогресса (XII – XVI вв. ). • Новые монотеистические религии, начиная с христианства (III-IV вв. н. э. ), сначала отвергали учения язычников-греков, но с XIIIв. (под влиянием выдающегося богослова Фомы Аквинского) приняли систему Аристотеля – Птолемея за нерушимую опорудогму своей религии. • Суровая кара за отступление от «веры» в геоцентризм превратило некогда великие учения в тормоз развития естествознания.

• Напротив, математическая, вычислительная часть теории Птолемея весьма точно по тем временам описывавшая видимое движение Солнца, Луны и планет, стала основой для астрономических предвычислений и составления эфемерид. В течение многих столетий она обеспечивала нужды практической астрономии, определение долготы на море, чем способствовала развитию мореходства и торговли. • Теория Птолемея в значительной мере стимулировала и обеспечила великие географические открытия XV – XVI вв. , в том числе открытие нового материка в западном полушарии Земли - «Нового Света» ( Америки).

§ 8. Конец "древнегреческого чуда" (III-V вв. ) • 1. Александрия - последний оплот эллинизма. • С III в. начался закат древнегреческой культуры, просуществовавшей почти тысячу лет. Христианство, в 311 г. провозглашенное государственной религией Рима, стало заявлять о своих правах и в Александрии. • Наука и философия эпохи эллинизма также сначала отбрасывались как опасные направления, порождающие ересь. Но затем постепенно и они были приспособлены к нуждам христианской религии.

Античное и эллинистическое наследие в эпоху раннего христианства • Среди христианских теологов-ученых первых трех веков (живших в Александрии): Филон Александрийский (Iв. н. э. ), а в III в. его последователи Климент Александрийский и особенно Ориген стремились использовать античное наследие.

Космология Оригена. • Ориген (ок. 185 - 254), уроженец Александрии, до 231 г. возглавлял христианскую философскую школу. Являясь одним из наиболее крупных апологетов раннего христианства, богословом-теоретиком, он отстаивал на основе христианства идею. . . множественности населенных миров и даже множественности вселенных (то есть земель с окружающими их звездно-планетными сферами. Ориген считал их конечными и во времени, и в пространстве, тогда как процесс рождения и гибели таких вселенных представлялся ему бесконечным. Эти идеи, близкие к идеям Демокрита (!), Ориген обосновывал уже в духе хритианства: •

• "Если Вселенная имеет начало, то чем проявлялась деятельность Бога до сотворения Вселенной? Грешно и вместе с тем безумно было бы думать, что божественная сущность пребывала в покое и бездеятельности и было время, когда благость ее не изливалась ни на одно существо, а всемогущество ее ничем не проявлялось. Полагаю, - продолжает Ориген, - что еретик нелегко ответит на это. Что касается меня, то скажу, что Бог приступил к своей деятельности не в то время, когда был создан наш видимый мир, и подобно тому, как после окончания последнего возникает другой мир, точно так же до начала Вселенной существовала другая Вселенная. . . Итак, следует полагать, что не только существуют одновременно многие миры, но и до начала нашей Вселенной существовали многие вселенные, а по окончании ее будут другие миры".

Ориген - первая жертва христианского фанатизма. • Ориген, сначала изгнанный в Палестину христианской церковью, был осужден затем при гонении на христиан и умер от пыток в тюрьме. • А вскоре в историю познания мира были вписаны имена новых жертв – уже христианского фанатизма и нетерпимости. • Посмертно Ориген был объявлен еретиком и в рамках христианского учения - за недозволенный, аналитический подход к самому богословию.

2. Крушение эллинизма под ударами христианства. Гипатия. • В III - V вв. против христианской церкви выступили представители последней антично-эллинистической школы в натурфилософии – неоплатонизма (последователи философа Плотина, III в. , Александрия). • Неоплатоники претендовали на создание универсальной религиозно-философской системы на языческой древнеэллинской основе.

Гипатия. • Первая известная в истории науки женщинаматематик, астроном и философ Гипатия (ок. 370 – 415) была дочерью математика Теона Младшего Александрийского, комментатора античных авторов. • С 390 г. Гипатия читала лекции по философии и преподавала математику и астрономию в Александрийском музеуме. Помимо Альмагеста она комментировала сочинения Платона, Аристотеля, выдающихся математиков древности Аполлония Пергского и Диофанта. В астрономии Гипатии приписывают изобретение планисферы.

• В 391 г. по наущению архиепископа Феофила толпа разгромила книгохранилище "Серапейон". Другое - при храме "Брухейон" было разгромлено еще раньше. • Жертвой политических интриг церковников стала и Гипатия. В марте 415 г. она по наущению епископа Кирилла была зверски убита (забита камнями) толпой фанатиковхристиан.

Гибель Гипатии Гравюра на дереве А. М. Критской из кн. Ч. Кингсли «Ипатия» . 1936, с. 23

Конец «древнегреческого чуда» • В 475 г. была разгромлена и сожжена богатая библиотека - она же высшая школа - в Константинополе, столице нового государства Византии, возникшего на развалинах великой Римской империи. • Так завершилась тысячелетняя эпоха развития древнегреческой астрономии и натурфилософии, вошедшая в историю человеческой цивилизации как «древнегреческое чудо» и ставшая истоком всей не только европейской, но и в значительной степени мировой культуры и науки.