Материалы по истории астрономии

Заключение

Хотя имя Коперника давно стало символом передового в науке, церковь еще долго боролась с распространением его учения. Только после 1822 г, «De Revolutionibus» перестало упоминаться в ватиканском «Списке запрещенных книг» — через сотни лет после открытий Кеплера, Галилея и Ньютона, подтвердивших и развивших новое учение, после открытия прямых физических доказательств орбитального и суточного вращений Земли.

Последнее испытание на долю теории Коперника выпало уже в наше время, после установления принципа относительности. В самом деле, революционным нововведением Коперника был переход от системы отсчета с началом в центре Земли к системе отсчета с началом (в трактовке Ньютона) в центре инерции Солнечной системы. А так как согласно принципу относительности безразлично, к какой системе отсчета следует относить наблюдаемое движение, стали раздаваться голоса о том, что с точки зрения выбора начала отсчета системы Коперника и Птолемея вполне равноправны. Появились даже высказывания, что результаты известного опыта Майкельсона, поставленного с целью измерения влияния движения Земли на скорость света и не обнаружившего этого влияния, следует считать доказательством неподвижности Земли.

Дело в том, что теорема Кориолиса (согласно которой при движении тела во вращающейся системе отсчета действует дополнительная сила инерции и на основании которой выводятся дифференциальные уравнения относительного движения) с точки зрения кинематики применима ко всяким системам отсчета. Но в области динамики к возможным системам отсчета предъявляются некоторые вполне определенные дополнительные требования.

Вернемся к начальным стадиям развития механики, когда были в ходу представления о «естественном» и «насильственном» движении. Естественными движениями назывались те, которые не требовали приложения силы — совершались по инерции. Системы отсчета, к которым эти движения относились, должны были иметь три, а с учетом времени даже четыре координатные оси и двигаться таким образом, чтобы их точки перемещались кратчайшим путем, по так называемым геодезическим кривым. Если наблюдаемые тела перемещались по таким кривым и притом в кратчайшие промежутки времени, то никаких посторонних воздействий (сил) не требовалось: тело совершало естественное движение и соответствующая система отсчета могла быть выбрана в качестве основной и считаться неподвижной.

Рассмотрим с этой точки зрения системы Птолемея и Коперника. Естественным движением «надлунного мира», т. е. небесных тел, как в древности, так и во времена Коперника считалось равномерное круговое движение. Если рассматривать движения планет по отношению к Солнцу, то наблюдения покажут, что вокруг неподвижного Солнца планеты (в первом приближении) будут двигаться по круговым орбитам с постоянной скоростью, иными словами, движения планет будут совпадать с естественными движениями в рассматриваемой системе отсчета. Если же движения планет относить к «неподвижной» Земле, то они будут изображаться при помощи эксцентров и эпициклов, т. е. их нельзя будет рассматривать как естественные. Отсюда следует, что Солнце можно рассматривать как неподвижное, а Землю — нет и, следовательно, в качестве начала системы отсчета должно быть выбрано Солнце. Конечно, нельзя сказать, что Коперник рассуждал именно так, но с пашей точки зрения его рассуждения должны были сводиться к этому.

Кроме круговых, к естественным в древности также относили движения, совершавшиеся по вертикальной прямой, например падение тяжелых тел. Но со времен Галилей стало известно, что эти движения совершаются равноускоренно и под действием силы тяжести — если устранить силу тяжести, то движение станет равномерным и сможет совершаться не только по вертикали, но и по любой прямой. Эти соображения привели Ньютона (а еще до него Декарта) к представлению о том, что движения материальной точки, совершающиеся без воздействия сил, должны быть прямолинейными и равномерными; тем самым определялись и требования, которым должна была удовлетворять основная система отсчета: она должна совершать поступательное равномерное и прямолинейное движение. Таких систем отсчета могло быть бесконечное множество, но только их можно было рассматривать как инерционные: требование абсолютной неподвижности системы отсчета отпадало (таким образом устранялись и возражения, выдвинутые Гюйгенсом против аксиом движения Ньютона).

Дальнейшее развитие этой проблемы осуществлялось следующим образом. Требование равномерности и прямолинейности инерционного движения материальной точки давало определение понятию силы: сила есть то, что изменяет это движение, сообщает точке ускорение. Так сложилась классическая механика Ньютона, в которой переход от одной возможной инерционной системы отсчета к другой совершался при помощи так называемых галилеевых преобразований уравнений координат: к трем координатам аналитической геометрии прибавлялось требование одинаковости течения времени.

Механика Ньютона не вызывала никаких возражений до конца XIX в. Впервые ей был нанесен удар результатом опыта Майкельсона; галилеевы преобразования уравнений координат пришлось заменить преобразованиями Лоренца, в которых вводилось четвертое уравнение, связывающее времена в обеих координатных системах: радиус-вектор трех координат превратился в четырехмерный вектор. Когда была создана релятивистская механика, появилось новое определение силы, характеризующее ее действие свойствами пространственно-временной совокупности, в которой движутся материальные точки. Но так как классическая механика Ньютона сохранила свое значение в некоторых, достаточно широких, пределах величин скоростей, а также размеров движущихся тел, вместе с ней сохранила свое значение и теория Коперника.

* * *

В марте 1973 г. исполнилось 430 лет со дня выхода в свет книги Коперника «О вращениях небесных сфер», а за месяц до этого, 19 февраля 1973 г., — 500 лет со дня рождения ее автора. Немного примеров в истории человечества можно привести, когда чествование памяти ученого приобретало бы столь широкий размах. Международными организациями 1973 год объявлен Годом Коперника, а на родине ученого в Польше — Годом польской науки.

Среди многочисленных мероприятий, посвященных его памяти в юбилейном году, есть одно, имеющее символический смысл. Весной 1973 г. в Советском Союзе запущен спутник под названием «Интер-космос-Коперник-500». Коперник решил проблему кинематической связи Земли и Солнца. Носящий его имя космический корабль должен помочь в решении важных вопросов астрофизической связи между явлениями, происходящими на Солнце и на Земле, в проверке предположений, которые еще недавно считались «еретическими». Но поиск истины был смыслом жизни Коперника, и это — девиз современной науки.

Предыдущая страница К оглавлению Следующая страница
«Кабинетъ» — История астрономии. Все права на тексты книг принадлежат их авторам!
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку