Концепции современного естествознания: конспект лекций

Согласно гелиоцентрической системе Н. Коперника, в центре мира находится Солнце, вокруг Солнца по круговым орбитам равномерно движутся планеты, среди которых находится и Земля вместе со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы располагается сфера звезд. Наблюдаемые движения небесных тел являются следствием как их собственного движения, так и перемещения Земли, осуществляющей годовое вращение вокруг Солнца и суточные вращения вокруг своей оси. По мнению Н. Коперника, вселенная конечна и ограничивается одной планетарной системой.

Предложенная Коперником гелиоцентрическая система почти сразу стала использоваться для решения практических задач, поскольку подтверждалась математическими расчетами и оказалась значительно точнее, хотя и не намного проще системы Птолемея. Эта система позволила объяснить смену времен года, с высокой точностью вычислить расстояния от планет до Солнца, объяснить все видимые перемещения Солнца и планет по небосводу и т. п. На основе гелиоцентрической системы была проведена церковная реформа календаря, и в 1582 г. на смену юлианскому календарю пришел григорианский. Однако вскоре гелиоцентрическая система была объявлена противоречащей христианскому мировоззрению, а фундаментальный труд Н. Коперника попал в реестр запрещенных книг. Тем не менее, несмотря на запреты, создание гелиоцентрической системы дало значительный импульс к началу научной революции. В середине XVII в. гелиоцентрическая система окончательно утвердилась в астрономии, подготовила нью-тонианскую революцию в физике и возникновение классической науки (2.3).

Неаполитанский монах Дж. Бруно сделал следующий важный шаг в развитии представлений о строении Вселенной. Изучая гелиоцентрическую систему Н. Коперника, Дж. Бруно не согласился с выводом о конечности и уникальности нашей Вселенной. По-видимому, под влиянием философских идей Н. Кузанского Дж. Бруно предложил концепцию множественности планетных систем и бесконечности Вселенной, согласно которой Солнце является звездой, совершенно равноправной с другими звездами, и поэтому не может находиться в центре мира. Поскольку наблюдается множество звезд, то должно существовать и множество планетных систем, часть которых вполне может быть населена разумными существами. Таким образом, в противовес идеям Н. Коперника Дж. Бруно предложил концепцию вечной, бесконечной Вселенной, во многих местах которой существуют жизнь и разум.

Важно отметить, что накопление эмпирических данных в астрономии, их математическая интерпретация и философское осмысление шли параллельно. Н. Коперник и Дж. Бруно, а позднее И. Ньютон и некоторые другие мыслители предлагали одновременно и естественно-научную теорию и ее философское обоснование, позволяющее сформировать целостный взгляд на устройство мира. Подобное единство философии и науки характерно и для современной космологии (4.1, 4.2).

Математическое уточнение положений гелиоцентрической системы было осуществлено немецким ученым И. Кеплером, который прояснил закономерности движения планет. Интересно, что в основе научных исследований И. Кеплера лежала религиозная идея поиска числовой гармонии вселенной, в которой, по мнению немецкого ученого, должен был выразиться замысел Творца. Основным мотивом научных изысканий И. Кеплера было как раз стремление постичь этот высший замысел. Результаты своего поиска И. Кеплер изложил в работах «Новая, изыскивающая причины астрономия, или Физика неба» (1609) и «Гармония мира» (1619).

Закономерности движения планет И. Кеплер сформулировал в виде трех законов. Согласно первому закону форма орбит, по которым движутся планеты, является эллиптической, а не круговой. второй закон утверждал неравномерность движения планет по орбитам: чем дальше планета находится от Солнца, тем меньше ее скорость. Третий закон говорил о том, что квадраты времен движения планет вокруг Солнца относятся друг к другу как кубы средних расстояний этих планет от Солнца. Законы И. Кеплера указывали на то, что движение планет определяется Солнцем, при этом действует единая сила, которая может быть выражена точным математическим законом. Для объяснения природы этой силы И. Кеплер представил Солнце в виде огромного магнита, а его действие на планеты описал в виде вихря, который возникает в эфире от вращения магнита. Немецкий астроном пришел к выводу, что сила, влияющая на движение планет, обратно пропорциональна расстоянию от Солнца. Однако дальнейшее развитие физики и создание И. Ньютоном механики показало, что этот вывод был ошибочным: сила тяжести, а именно ее природу пытался постичь И. Кеплер, обратно пропорциональна квадрату расстояний между объектами.

Дальнейшее физическое и математическое обоснование гелиоцентрическая система получила благодаря развитию физики. Особенно значителен был вклад Г. Галилея и И. Ньютона (2.3).