История на науката: възникване на хелиоцентризма

[SAlexandrov]

Доста време си мислих къде да я пусна тази новина. В космически науки - ами не, това не е за космически полети. Не е точно за  астрономия. Доста по-близко до историята е. Но ето - тема за хелиоцентризма:

История на науката: как човечеството открива, че Земята обикаля около Слънцето

Хелиоцентричният модел на Николай Коперник

22 август 2017 г. 16:23 ч.

Светослав Александров. Повечето съвременници имат в главите си твърде опростена версия за научната революция и откриването на основните факти за устройството на света. Те смятат, че в продължение на хилядолетия хората са си мислили, че Земята е в центъра на Вселената, но после се появил един Николай Коперник, който почнал да учи обратното. Тесногръдите попове не му повярвали и го репресирали. После се появил и Галилео, който е учил хората, че Земята се върти, поради което църквата го подложила на инквизиция. Накрая след като получил присъда казал: "И все пак тя се върти!". Дълги години неграмотните свещеници оспорвали научните факти, но накрая учените победили.

Но това е доста неточна представа за историята на науката. В днешната статия ще ви разкажа защо е отнело толкова хилядолетия на човечеството да разбере, че Земята е тази, която се върти около Слънцето, а не обратното.

Противно на това, което може би си мислите, хелиоцентричният модел не е бил чужд на човечеството още от дълбока древност. Вярно е, че влиятелните гръцки философи Платон и Аристотел са били геоцентрици. В Аристотеловата вселена сферичната Земя се намира в центъра, докато другите небесни тела обикалят около нея в рамките на своите небесните сфери. Аристотел е вярвал, че Луната се намира върху най-вътрешната сфера и съприкосновението й с обсега на Земята е причината за нейните тъмни петна. Устройството на системата е било обяснявано посредством свойствата на петте елемента: земя, вода, въздух, огън и звезден етер. Аристотел е постулирал, че Земята е най-тежкият елемент, а водата се разполага в кръг около нея. Огънят и въздухът имат свойства да вървят нагоре, като огънят е по-лекият от двата елемента и съответно най-външен. Отвъд сферата на огъня се намират твърдите сфери от етер, където са вградени небесните тела. Аристотел е бил на мнение, че планетите и останалите тела са изградени изцяло от етер.

Но друг гръцки философ на име Аристарх (310-230 г. пр. н.е.) е бил хелиоцентрик. Той пръв предложил, че Земята се върти около Слънцето. Тогава защо древният свят е възприел възгледите на Аристотел, а не на Аристарх, още повече, че тогава не е имало репресираща църква? Истината е, че хелиоцентричният модел е имал много проблеми, които трудно могли да бъдат разрешени с технологиите отпреди 1500-тната година след Христа. Аргументите на Аристарх били отхвърлени от останалите философи поради три причини:

1. Ако Земята обикаля около Слънцето, това означава, че тя е в движение. Но преди откриването на законите на Исак Нютон (1642-1727 г.) от класическата механика е било много трудно да си представи човек, че даден обект може да се движи, без да бъде усетен със сетивата. Как може Земята да се движи, без да чувстваме нищо?

2. Ако Земята обикаля около Слънцето, тогава би следвало да можем да наблюдаваме изместването на звездите - т.нар. паралакс (термин, който характеризира видимото изместване на положението на един наблюдаван обект, дължащо се на неговото наблюдение от две различни точки). Астрономите на древна Гърция не са знаели, че звездите се намират на огромни разстояния. Поради недостатъчното развитие на технологиите първият паралакс е бил открит чак през 1838 година от Фридрих Бесел. На базата на паралакса Бесел пръв успял да измери точно разстоянието от Слънцето до друга звезда.

3. Геоцентричната идея е изглеждала по-привлекателна и естествена за философите ^{(източник)}.

Безспорно човекът, който изиграва решаваща роля за утвърждаването на геоцентричния, а не на хелиоцентричния модел, това е римският математик, астроном, географ и астролог Клавдий Птолемей (100-170 г. сл. н.е.). Птолемей за пръв път облича геоцентризма в сериозна математика. Нещо повече - той написва сериозен научен трактат, който носи името "Алмагест" и е разделен на 13 книги. Птолемеевият труд е най-сериозният енциклопедичен труд, обхващащ столетни познания на древни гърци и римляни и именно това достойнство го прави толкова решаващ, за да определи облика на астрономията за хилядолетия наред. Въпреки че голямата библиотека в Александрия е опожарена през 272 година сл. хр., трудът на Клавдий Птолемей оцелява. Църквата асимилира неговия модел заедно с космологията на Аристотел и определя натрупаните астрономически знания до тогавашния момент за доктрина.

Ето как изглежда нашата Слънчева система според Птолемей: Земята е в близост до центъра на Вселената, а самият център е една точка в съседство до нея (противно на названието геоцентризъм), която се нарича ексцентрика и около която обикалят Луната, Меркурий, Венера, Слънцето, Марс, Юпитер и Сатурн. Геоцентризмът има една много сериозна трудност: като правило планетите се движат в източна посока върху нощното небе, но от време на време се връщат на запад, преди отново да поемат на изток. Това се нарича ретроградно движение ^{(източник)}. Как бихме могли да обясним явлението?

Решението на Клавдий Птолемей е да разработи система от кръгове. Те се наричат епицикли и деференти. Главната орбита е деферент, малката е епицикъл. Системата е доста сложна - нужни са 28 епицикли, за да се обяснят движенията на съответната планета. Как е могъл Птолемей да възприеме такова комплексно обяснение? Изглежда, че той е бил наясно, че планетите са доста по-близо до Земята от неподвижните звезди, но е вярвал в постулираното от древногръцките философи предположение за наличието на кристални сфери, към които са приковани небесните тела. Птолемей е предположил, че отвъд сферта на неподвижните звезди се намират други сфери, които приключват с primum mobile - "двигател", който задвижва цялата Вселена.

Основните елементи от Птолемеевата астрономия, която показва планета върху епицикъл (малък пунктиран кръг), деферент (голям пунктиран кръг), ексцентрика ( X ) и еквант (•)

Моделът е доста сложен, но въпреки всичко представлява първото в историята на човечеството сериозно математическо обяснение на структурата на света. Църквата го възприема в продължение на повече от хилядолетие. Тук трябва да подчертаем, че макар и да изглежда архаичен за съвременната наука, птолемеевият модел може да описва доста точно планетарните движения и да помага за изготвянето на звездни карти.

В началото на 16-ти век Николай Коперник публикува своя първи хелиоцентричен модел, базирайки се на Аристарх и на някои философи от ислямския свят. Към 1514 година той разпраща своите първи съчинения до близки астрономи и учени. Първата му публикация е доста кратка - 40 страници, в които са описани общите принципи на хелиоцентризма: В центъра на Земята лежи центърът на лунната сфера, останалите сфери се въртят около Слънцето, разстоянието между Земята и Слънцето е много по-малко от това между Слънцето и останалите звезди, звездите са неподвижни и отдалечени, поради което паралакс не се наблюдава. Oт 1532 година нататък Коперник събира материали за своя голям труд De revolutionibus orbium coelestium, но се въздържа да го публикува до 1542 година, защото се страхува да не бъде отречен от църквата.

Изненадващото е, че въпреки страховете на Коперник, той не е заклеймен. Получава само умерено охулване от някои религиозни лидери ^{(източник)}. Причината за това сравнително "радушно" приемане е, че към това време хелиоцентричната теория продължава да звучи неубедително и се възприема като една от многото теории за устройството на света. Коперник все още се придържа към вижданията на Аристотел, че планетите се движат по кръгови орбити (докато в реалността те са елипси) и също се позовава на епицикли и деференти, за да обясни ретроградните движения. На практика хелиоцентризмът на Коперник е дори по-сложен за времето си от геоцентризма на Птолемей ^{(източник)}, поради което не може да бъде взет насериозно. Църквата към този момент още не проявява сериозен интерес. Коперник е уважаван астроном, е, хубаво, има си някои нестандартни виждания за времето си, но кому пречат? Едно поколение по-късно Йохан Кеплер (1571-1630) защитава Коперник не на базата на физиката и на математиката, а на богословието - той казва, че понеже синът на Бог е в центъра на християнската вяра, а не бог-Отец, така и Слънцето трябва да е в центъра на Вселената ^{(източник)}. Проблемите с църквата и главоболията за астрономите почват години след това - едва след наблюденията на Галилео.

Заслугите на Кеплер са за това, че се сеща пръв да използва елипси за орбитите на планетите и така елиминира нуждата да се използват епицикли. Той е ученик на Тихо Брахе, а Тихо Брахе (1546-1601) е първият астрономически наблюдател в съвременен смисъл - той построява Датската обсерватория, в която се използват секстанти, понеже телескопите все още не са измислени. С помощта на математически изчисления Брахе доказва, че Слънцето е по-далече от Луната.

И накрая стигаме до Галилео Галилей (1564-1642), с когото проблемите започват. Но в тази история има нюанси, които трудно се вписват в общите клиширани представи.

Започва се с откриването на телескопа. Галилео не е точно негов изобретател - още през късното лято на 1608 година започва разпространението на малки далекогледи в Европа ^{(източник)}. Тези далекогледи увеличават отдалечените обекти едва няколко пъти, но това е достатъчно за Галилео да стъпи върху дизайна и да го усъвършенства. Резултатът от съвременна гледна точка не е особено зашеметяващ - конструираният първи телескоп може да увеличава обектите до 10 пъти. С този телескоп Галилео започва да наблюдава Луната и това довежда до цялостна революция в астрономията.

Можете да си представите какъв е шокът, когато Галилео вижда, че Луната е (по неговите думи) "неравна, груба, пълна с дупки и хълмове"! Но това е само началото - на 7-ми януари 1610 година астрономът насочва своя нов и по-мощен телескоп, увеличаващ обектите до 30 пъти, към планетата Юпитер. Там намира три малки, ярки "звезди", за които днес знаем, че са луни (т.нар. Галилееви спътници). Едната е на запад, другите две - на изток, но всички подредени в права линия. На следващата вечер той отново наблюдава планетата и вижда трите звезди от западната част на планетата - но пак в права линия. Галилео публикува наблюденията си в малката книжка Sidereus Nuncius през същата 1610 година.

Така Галилео, който в началните етапи от кариерата си е геоцентрик, се обръща към хелиоцентризма, описан по-рано от Коперник. През 1615 година един доминикански монах подава писмено оплакване срещу Галилео, а друг се обръща лично към инквизицията. Монасите обвиняват учения, че вярванията му в хелиоцентризма противоречат на Библията, напр. на чудесата според библейската книга Исус Навин 10:12-13 ^{(източник)}.

Към този момент инквизицията започва за пръв път да се притеснява относно набиращото привърженици течение на хелиоцентризма. Свикан е съвет от богословски експерти, които разглеждат подробно хелиоцентричната идея и на 24-ти февруари 1616 година решават, че е погрешна от философска гледна точка и поради това еретична. На 26-ти февруари кардинал Робърт Белармин се среща тайно с Галилей и го предупреждава, че църквата има намерение да оповести хелиоцентризма за ерес и в такъв случай би било невъзможно той да бъде защитаван и подкрепян. Галилео се съобразява с църковните препоръки. През 1616 година църквата официално забранява книгата на Коперник.

Въпреки това след няколко поправки, които гарантират, че теорията за хелиоцентризма ще бъде представена просто като една от многото, а не като категорична истина, църквата дава благословия да публикува творбата на Коперник отново през 1620 година ^{(източник)}.

Галилео Галилей мълчи до 1623 година, когато е избран нов папа - Урбан VIII. След близо десетилетие работа, през 1632 г. публикува съчинението "Диалог между две световни системи: птолемеева и коперникова". Аргументите в полза на хелиоцентризма са повече от тези в полза на геоцентризма, макар и да не може да се докаже категорично нито една от двете. Като заключение Галилео достига до извода, че движението на Земята е по-вероятно да е вярно. Книгата на Галилео е написана на умерен език, но през 1633 година инквизицията отново призовава учения на съдебен спор. Галилео е обявен за виновен "в подозрение за ерес", за това, че защитава движението на Земята и че отрича авторитета на Библията.

"Подозрение за ерес" е сравнително лека присъда. Ако е бил обвинен във "формална ерес", той е щял да бъде изгорен на клада. Галилео се отървава само с домашен арест и забрана на неговата книга.

Към момента на осъждането Галилео е вече 70-годишен и прекарва остатъка от живота си в удобна вила ^{(източник)}. Иначе се счита, че изразът "И все пак тя се върти" е легенда, възникнала в резултат на по-късни романтични представи. Няма данни, че Галилео наистина е изговарял подобни думи. В интерес на обективната истина можем да кажем, че през последващите столетия съдебните спорове срещу Галилео са били доста опростявани и раздухвани, най-вече под влиянието на късни просвещенски философи като Волтер. Модерни изследователи смятат, че спорът между Галилео и църквата не може да се сведе само до конфликт между попска ретроградност и научен прогрес, но в него са играели роля и дворцови интриги и философски издребнявания.

Истинската заслуга на Галилео е в неговите изобретения - телескопи, компаси, микроскопи. Те водят до цялостна революция в науката и дf последващо утвърждаване на откритието, че Земята се върти около Слънцето.

Век по-късно, през 1744 година, църквата отменя забраната за "Диалог между две световни системи: птолемеева и коперникова" и книгата отново излиза на бял свят. А през 20-ти век папа Пий XII, а после и Йоан Павел II официално излизат с изявление, че съжаляват за това как църквата се отнесла с Галилео.

Защо Галилео избягва съдбата на Джордано Бруно, който е изгорен на клада през 1600 година? Бруно е интересна историческа личност - считан е от някои съвременни популяризатори като Нийл деГрас Тайсън за основоположник на съвременната астрономия, понеже е харесвал схващанията на Коперник и е вярвал, че Вселената е безкрайна, както и че звездите са далечни слънца. И въпреки това той е осъден десет години преди изобретяването на галилеевия телескоп, който потвърждава хелиоцентричната теория.

Тук трябва да подчертаем, че Бруно не е първият мислител, който е считал, че космосът е безкраен. За пръв път идеята се появява в творбите на Николай Кузански век по-рано, който обаче ги публикува в рамките на католическия светоглед и поради това не е подложен на гонения. Бруно е описван предимно като човек с богословски интереси, докато неговите дарби в областта на физиката и астрономията са по-слаби. Това, че е вярвал в други населени светове, е само част от историята. Джордано Бруно е отричал божествеността на Христос, непорочното зачатие на Дева Мария, отричал е превръщането на символите на причастието, хляба и виното, в плът и кръв, и освен това (изненада!) е считал, че животните и другите предмети (включително Земята) притежават душа. Вярванията на Бруно за устройството на космоса са били плод на философските и религиозните му виждания, а не на измервания и изследвания. Можем да кажем, че Бруно е мъченик за религиозната свобода и за плурализма на мнения, но не и мъченик в името на астрономията. Нещо повече - другите астрономи като Кеплер и Галилео не са имали високо мнение за него, даже Кеплер е изразил становище, в което публично оборил идеите на Бруно ^{(източник)}.

Всичко това показва, че историята на науката е доста по-сложен предмет, отколкото си мислим, и трудно може да бъде опростена, особено до циркулиращите в съвремието легенди.

http://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/1879-2017-history-of-heliocentrism