Колин Стюарт - Вселенная на ладони

• Название: Вселенная на ладони
• Автор: Колин Стюарт
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-04-099305-5

Перед вами путеводитель по Вселенной! Совершите невероятное путешествие через все основные астрономические открытия, от древних цивилизаций до современных наблюдений за гравитационными волнами, предсказанными Эйнштейном более 100 лет назад. Интересный увлекательный рассказ о нашей Вселенной через основные астрономические законы и открытия.

---

В Европе этих непосед называли Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном по имени участников пантеона римских богов. Наряду с Солнцем и Луной они составляют семь небесных тел, которые очевидно нарушают общий порядок и движутся, невзирая ни на какие созвездия. Наши древние предшественники дали их имена семи дням недели (см. таблицу 1). Тот факт, что отдаленные друг от друга цивилизации независимо друг от друга пришли к идее семи дней в неделе, предполагает, что они могли наблюдать семь небесных тел, движущихся очень близко к эклиптике. Ведь все остальные временные периоды и сезоны года тоже были так или иначе связаны с небесными явлениями.

Планеты Уран и Нептун также движутся вдоль эклиптики, но они оставались неизвестными в древности, поскольку находятся на слишком большом расстоянии от Солнца и из-за слабой освещенности не видны невооруженным глазом, без телескопа. Кажется удивительным, но если предположить, что у людей развились бы более крупные глаза и у нас появилась бы возможность увидеть Уран и Нептун невооруженным глазом, мы, возможно, жили бы сегодня в мире, где в неделе десять дней.

Таблица 1

* Английские названия для этих дней произошли от имен норвежско-англо-саксонских богов, поэтому они не совпадают с римскими названиями планет.

Если бы вам пришлось наблюдать за планетами в течение месяцев и лет, вы заметили бы, что с ними происходит что-то странное. Во-первых, они движутся вдоль эклиптики лишь для того, чтобы остановиться, тут же изменить направление и вернуться туда, откуда они пришли. Такое движение известно как ретроградное движение. Каждый, кто считает себя знатоком небесной механики, должен быть способным объяснить такое необычное поведение планет.

Птолемей и геоцентрическая модель мира

Все цивилизации прошлого, и прежде всего древнегреческая, пытались собрать все имевшиеся у них на тот момент знания о небе, чтобы создать единую модель Вселенной. Они знали, что Земля имеет сферическую форму и что Солнце и звезды раз в день совершают круговой оборот по небосклону. Их обыденный опыт подсказывал, что Земля не движется – и действительно, они не ощущали, что она движется. Отсюда они естественным образом пришли к заключению, что мы живем на неподвижной Земле, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звезды. Такая концепция центрального положения Земли известна как геоцентрическая модель мира.

Большинство моделей устройства Вселенной того времени изображали Землю, окруженную серией колес, на которых размещались Солнце, Луна, планеты и звезды. Поскольку Луна движется по небу быстрее всех, она естественно была на первом колесе. За ней следовали Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. За пределами Сатурна кружились колеса, обозначавшие неподвижные звезды, никогда не выходившие за границы своих созвездий.

В древности астрономы верили в геоцентрическую Вселенную, в которой Солнце вращается вокруг Земли; такая модель изображена на приведенном выше рисунке 1687 года

Но эта модель создавала одну очень серьезную проблему – она не позволяла объяснить ретроградное движение планет. Почему некоторые колеса внезапно останавливались, чтобы развернуться и начать движение в обратном направлении? Решение проблемы нашел древнегреческий математик Клавдий Птолемей, и оно получило известность как геоцентрическая модель Птолемея. Согласно ему планеты движутся в малом круге, получившем название эпицикл, и, как считал Птолемей, он вращается вокруг Земли на еще большем круге или колесе, названном им деферентом.

Птолемей изобрел деференты и эпициклы, чтобы объяснить ретроградное движение планет

Когда движение планет совпадает по направлению с движением деферента, мы видим, что планеты движутся в одном направлении вдоль эклиптики. Но когда они движутся вокруг эпицикла против направления деферента, они будто меняют направление на противоположное. Это описание было настолько логичным и так ясно объясняло движение небесных тел, что оставалось незыблемой догмой, не подвергавшейся никакой критике и сомнению на протяжении более тысячи лет.

КЛАВДИЙ ПТОЛЕМЕЙ (ОКОЛО 100 – ОКОЛО 170 ГГ. Н. Э.)

Это кажется странным, что о человеке, который оказал огромное влияние на астрономию – науку с тысячелетней историей, – известно так мало. О нем говорят только его работы. Птолемей жил в Александрии, в то время являвшейся частью Римской империи, а в настоящее время – частью Египта.

В своей книге «Планетарные гипотезы» он выдвинул собственную систему эпициклов, а также попытался вычислить размеры Вселенной. Ученый полагал, что расстояние до Солнца составляет 605-кратную длину диаметра Земли (эта цифра в действительности ближе к 12 000). По его расчетам расстояние до звезд равно 10 000‐кратной длине диаметра Земли (на самом деле эта цифра равна более чем 3 миллиардам). Его другая знаменитая работа по астрономии, «Альмагест», перечисляет сорок восемь созвездий (сейчас их восемьдесят восемь), многие из которых признаны и сведения о них продолжают использовать по сей день.

Он был завзятым астрологом, хотя, по некоторым источникам, признавал, что жизненные обстоятельства также играли роль в поведении людей и влияли на их личность. Помимо работ по астрономии, он занимался изучением музыки, выполнял работы в области оптики и географии. Так же, как и в случае с Эратосфеном, его имя присвоено одному из кратеров на Луне.

Коперник и гелиоцентрическая система мира

К началу шестнадцатого столетия геоцентрическая система Птолемея настолько укоренилась в западной культуре, что поставить ее под сомнение буквально означало подвергнуть свою жизнь реальной опасности. Со времен Древней Греции христианство охватило всю Европу и одно из его краеугольных учений состояло в том, что бог сотворил Вселенную за семь дней. Таким образом, представление о том, что Земля находится в центре мироздания, казалось естественным – почему бы не поместить свое творение в центр всего действия и не создавать этих проблем? Попытки оспаривать эту догму, намеки на то, что все на самом деле не совсем так, рассматривались как акт ереси. Ученые-мусульмане периода Средневековья не были столь жестко связаны с подобными догмами и уже в начале 1050 года нашей эры начали искать бреши в геоцентрической концепции Птолемея.

Тем временем в Европе уже в XVI веке польский математик по имени Николай Коперник начал осознавать, что для объяснения ретроградного движения планет нет никакой необходимости в эпициклах и деферентах. Все, что для этого нужно, – это поместить Солнце в центр всей системы, а Землю рассматривать всего лишь как одну из планет, вращающуюся вокруг него. Так появилась гелиоцентрическая модель Вселенной.

Объяснение ретроградного движения планет с точки зрения системы Птолемея и Коперника

Наблюдаемое ретроградное движение Марса тогда объяснялось бы как просто следствие того, что Земля «перекрывает» эту планету в нашем перемещении вокруг Солнца. При движении в направлении Марса будет казаться, что эта планета движется в одном направлении, но как только мы промчимся мимо нее, будет казаться, что она отдаляется от нас по мере того, как сами мы отлетаем от нее. В первом десятилетии XVI века Коперник начал излагать свои идеи письменно, тайно передавая копии трудов верным и надежным друзьям. К началу 1532 года он был уже уверен в правильности своих представлений, но не хотел выставлять труды на суд публики из-за страха перед возможным обвинением. Существует мнение (хотя оно является предметом жарких споров) что сам Коперник увидел рукопись своего законченного труда, только находясь на смертном одре. Согласно преданию, успокоенный заверениями о том, что его идеи наконец-то станут достоянием общества и гласности, он мирно скончался в 1543 году. Его труд – De revolutionibus orbium coelestium («О вращении небесных сфер») – вероятно, одна из самых важных книг, когда-либо написанных в истории человечества.

Книга Коперника стала источником кризиса в теологии. К концу шестнадцатого столетия интеллектуальную эстафету принял итальянский монах Джордано Бруно, который утверждал не только то, что Земля вращается вокруг Солнца, но и то, что звезды – это всего лишь отдаленные подобия нашего Солнца со своими планетами и, возможно, собственной жизнью. В 1600 году этот гений был сожжен у позорного столба, а некоторые историки предполагают, что его астрономические взгляды были лишь одним из его многочисленных «интеллектуальных преступлений».

Для решения этих споров, однако, не было необходимых доказательств, которые могли раз и навсегда подтвердить, живем мы в геоцентрической или гелиоцентрической Вселенной. Однако одному датскому астроному удалось сделать все возможное, чтобы найти выход из этого положения. Он предложил гибридную модель, сочетающую в себе обе системы.