В астрономии геоцентрическая модель (также известная как геоцентризм , часто иллюстрируемая системой Птолемея ) представляет собой замененное описание Вселенной с Землей в центре. Согласно большинству геоцентрических моделей, Солнце , Луна , звезды и планеты вращаются вокруг Земли . Геоцентрическая модель была преобладающим описанием космоса во многих древних европейских цивилизациях, таких как цивилизации Аристотеля в классической Греции и Птолемея в римском Египте, а также во время Золотого века ислама .
Два наблюдения подтвердили идею о том, что Земля является центром Вселенной. Во-первых, из любой точки Земли кажется, что Солнце совершает оборот вокруг Земли один раз в день . Хотя Луна и планеты имеют свое собственное движение, они также, по-видимому, вращаются вокруг Земли примерно один раз в день. Звезды, казалось, были зафиксированы на небесной сфере , вращающейся один раз в день вокруг оси, проходящей через географические полюса Земли. [1] Во-вторых, Земля кажется неподвижной с точки зрения земного наблюдателя; он кажется твердым, стабильным и неподвижным.
Древнегреческие , древнеримские и средневековые философы обычно сочетали геоцентрическую модель со сферической Землей , в отличие от более старой модели плоской Земли , подразумеваемой в некоторой мифологии . Однако греческий астроном и математик Аристарх Самосский ( ок. 310 – ок. 230 до н. э. ) разработал гелиоцентрическую модель , разместив все известные тогда планеты в правильном порядке вокруг Солнца. Древние греки считали, что движения планет были круговыми , и эта точка зрения не оспаривалась в западной культуре до 17 века, когда Иоганн Кеплер постулировал, что орбиты гелиоцентрические и эллиптические ( первый закон движения планет Кеплера ). В 1687 году Ньютон показал, что эллиптические орбиты можно вывести из его законов гравитации.
Астрономические предсказания геоцентрической модели Птолемея, разработанной во II веке нашей эры, служили основой для составления астрологических и астрономических карт на протяжении более 1500 лет. Геоцентрическая модель господствовала до начала Нового времени, но с конца XVI века ее постепенно вытеснила гелиоцентрическая модель Коперника (1473–1543), Галилея (1564–1642) и Кеплера (1571–1630). Переход между этими двумя теориями встретил большое сопротивление. Некоторые считали, что новая, неизвестная теория не сможет подорвать общепринятый консенсус в отношении геоцентризма.
Геоцентрическая модель рано вошла в греческую астрономию и философию; его можно найти в досократической философии . В VI веке до нашей эры Анаксимандр предложил космологию Земли в форме части колонны (цилиндра), находящейся высоко в центре всего сущего. Солнце, Луна и планеты были дырами в невидимых колесах, окружающих Землю; через отверстия люди могли видеть скрытый огонь. Примерно в то же время Пифагор думал, что Земля представляет собой сферу (в соответствии с наблюдениями за затмениями), но не в центре; он считал, что оно движется вокруг невидимого огня. Позже эти взгляды были объединены, поэтому большинство образованных греков IV века до нашей эры считали, что Земля представляет собой сферу в центре Вселенной. [2]
В IV веке до нашей эры два влиятельных греческих философа, Платон и его ученик Аристотель , написали работы, основанные на геоцентрической модели. Согласно Платону, Земля представляла собой сферу, неподвижную в центре Вселенной. Звезды и планеты переносились вокруг Земли на сферах или кругах , расположенных в следующем порядке (наружу от центра): Луна, Солнце, Венера, Меркурий, Марс, Юпитер, Сатурн, неподвижные звезды, причем неподвижные звезды располагались на небесном своде. сфера. В своем « Мифе об Эре », разделе «Республики» , Платон описывает космос как Веретено Необходимости , сопровождаемое Сиренами и вращаемое тремя Судьбами . Евдокс Книдский , который работал с Платоном, разработал менее мифическое, более математическое объяснение движения планет, основанное на изречении Платона о том, что все явления на небесах можно объяснить равномерным круговым движением. Аристотель развил систему Евдокса.
В полностью развитой аристотелевской системе сферическая Земля находится в центре Вселенной, а все остальные небесные тела прикреплены к 47–55 прозрачным вращающимся сферам, окружающим Землю, и все они концентричны ей. (Это число настолько велико, потому что для каждой планеты необходимо несколько сфер.) Эти сферы, известные как кристаллические сферы, все двигались с разной одинаковой скоростью, создавая вращение тел вокруг Земли. Они состояли из нетленной субстанции, называемой эфиром . Аристотель считал, что Луна находится во внутренней сфере и поэтому соприкасается с царством Земли, вызывая темные пятна ( макулу ) и способность проходить лунные фазы . Далее он описал свою систему, объяснив естественные тенденции земных элементов: Земли, воды, огня, воздуха, а также небесного эфира. Его система считала, что Земля была самым тяжелым элементом с самым сильным движением к центру, поэтому вода образовывала слой, окружающий сферу Земли. С другой стороны, воздух и огонь имели тенденцию двигаться вверх, от центра, причем огонь легче воздуха. За слоем огня находились твердые сферы эфира, в которых были заключены небесные тела. Сами они также полностью состояли из эфира.
Приверженность геоцентрической модели во многом обусловлена несколькими важными наблюдениями. Прежде всего, если бы Земля действительно двигалась, то можно было бы наблюдать смещение неподвижных звезд из-за звездного параллакса . Короче говоря, если бы Земля двигалась, формы созвездий должны были бы значительно меняться в течение года. Если кажется, что они не движутся, то звезды либо находятся намного дальше, чем Солнце и планеты, чем предполагалось ранее, что делает их движение незаметным, либо на самом деле они вообще не движутся. Поскольку звезды на самом деле находились гораздо дальше, чем предполагали греческие астрономы (что делало движение чрезвычайно тонким), звездный параллакс не был обнаружен до 19 века . Поэтому греки из двух объяснений выбрали более простое. Еще одним наблюдением, использованным в то время в пользу геоцентрической модели, было кажущееся постоянство светимости Венеры, что означает, что она обычно находится примерно на одном и том же расстоянии от Земли, что, в свою очередь, больше соответствует геоцентризму, чем гелиоцентризму (фактически, Венера постоянство света обусловлено тем, что любая потеря света, вызванная его фазами, компенсируется увеличением видимого размера, вызванным изменением его расстояния от Земли). Противники гелиоцентризма отмечали, что земные тела естественным образом стремятся остановиться как можно ближе к центру Земли. Кроме того, исключая возможность упасть ближе к центру, земные тела имеют тенденцию не двигаться, если их не принуждает внешний объект или они не преобразуются в другой элемент под действием тепла или влаги.
Предпочтение отдавалось атмосферным объяснениям многих явлений, поскольку модель Евдоксана-Аристотеля, основанная на идеально концентрических сферах, не предназначалась для объяснения изменений яркости планет из-за изменения расстояния. [3] В конце концов, от идеально концентрических сфер отказались, поскольку было невозможно разработать достаточно точную модель в соответствии с этим идеалом. Однако, давая аналогичные объяснения, более поздняя модель деферента и эпицикла была достаточно гибкой, чтобы учесть наблюдения на протяжении многих столетий.
Хотя основные положения греческого геоцентризма были установлены ко времени Аристотеля, детали его системы не стали стандартными. Система Птолемея, разработанная эллинистическим астрономом Клавдием Птолемеем во 2 веке нашей эры, окончательно стандартизировала геоцентризм. Его главный астрономический труд « Альмагест » стал кульминацией многовековой работы эллинистических , эллинистических и вавилонских астрономов. На протяжении более тысячелетия европейские и исламские астрономы полагали, что это правильная космологическая модель. Из-за ее влияния люди иногда ошибочно полагают, что система Птолемея идентична геоцентрической модели .
Птолемей утверждал, что Земля представляет собой сферу в центре Вселенной, исходя из простого наблюдения, что половина звезд находится над горизонтом, а половина - под горизонтом в любой момент времени (звезды на вращающейся звездной сфере), а также предположения, что звезды все они находились на некотором умеренном расстоянии от центра Вселенной. Если бы Земля была существенно смещена от центра, это разделение на видимые и невидимые звезды не было бы равноправным. [n 1]
_Ex_Libris_rare_-_Mario_Taddei.JPG/1280px-1550_SACROBOSCO_Tractatus_de_Sphaera_-_(16)_Ex_Libris_rare_-_Mario_Taddei.JPG)
В системе Птолемея каждая планета приводится в движение системой двух сфер: одна называется ее защищающей; другой — его эпицикл . Деферент — это круг, центральная точка которого, называемая эксцентриком и отмеченная на схеме знаком X, находится далеко от Земли. Первоначальная цель эксцентрика состояла в том, чтобы объяснить разницу в продолжительности времен года (северная осень в этот период времени была примерно на пять дней короче весны) путем размещения Земли вдали от центра вращения остальной части Вселенной. Другая сфера, эпицикл, встроена внутрь другой сферы и представлена меньшей пунктирной линией справа. Затем данная планета движется вокруг эпицикла, в то время как эпицикл движется по пути, отмеченному деферентом. Эти комбинированные движения заставляют данную планету приближаться к Земле и удаляться от нее в разных точках ее орбиты и объясняют наблюдение, что планеты замедлялись, останавливались и двигались назад в ретроградном движении , а затем снова поворачивались вспять, чтобы вернуться в нормальное состояние. или прогрессировать, движение.
Модель деферента и эпицикла использовалась греческими астрономами на протяжении веков вместе с идеей эксцентрика (деферента, центр которого находится немного дальше от Земли), которая была еще старше. На иллюстрации центром деферента является не Земля, а точка, отмеченная буквой X, что делает ее эксцентричной (от греческого ἐκ ec – «от» и κέντρον kentron – «центр»), от чего это пятно и получило свое название. . К сожалению, система, имевшаяся во времена Птолемея, не совсем соответствовала наблюдениям , хотя и была усовершенствована по сравнению с системой Гиппарха. Наиболее заметно, что размер ретроградной петли планеты (особенно Марса) будет меньше, а иногда и больше, чем ожидалось, что приведет к ошибкам позиционирования до 30 градусов. Чтобы облегчить проблему, Птолемей разработал эквант . Эквантом называлась точка вблизи центра орбиты планеты, и, если бы вы стояли там и смотрели, казалось бы, что центр эпицикла планеты всегда движется с одинаковой скоростью; во всех других местах скорость будет неравномерной, как на Земле. Используя эквант, Птолемей утверждал, что сохраняет равномерное и круговое движение, хотя это и отходило от идеала Платона о равномерном круговом движении . Получившаяся в результате система, которая в конечном итоге получила широкое признание на Западе, кажется современным астрономам громоздкой; Для каждой планеты требовался эпицикл, вращающийся на деференте, компенсируемом эквантом, который был разным для каждой планеты. Он предсказывал различные небесные движения, включая начало и конец ретроградного движения, с точностью до 10 градусов, что значительно лучше, чем без экванта.
Модель с эпициклами на самом деле является очень хорошей моделью эллиптической орбиты с низким эксцентриситетом. Хорошо известная форма эллипса не проявляется в заметной степени, когда эксцентриситет меньше 5%, но расстояние смещения «центра» (фактически фокуса, занимаемого Солнцем) очень заметно даже при низких эксцентриситетах, которыми обладает планеты.
Подводя итог, Птолемей разработал систему, которая была совместима с философией Аристотеля и сумела отслеживать фактические наблюдения и предсказывать будущее движение, главным образом, в пределах следующих 1000 лет наблюдений. Наблюдаемые движения и механизмы их объяснения включают:
Геоцентрическая модель со временем была заменена гелиоцентрической моделью . Коперниканский гелиоцентризм мог бы исключить эпициклы Птолемея, потому что ретроградное движение можно было рассматривать как результат комбинации движения и скоростей Земли и планет. Коперник был твердо убежден, что экванты являются нарушением аристотелевской чистоты, и доказал, что замена экванта парой новых эпициклов полностью эквивалентна. Астрономы часто продолжали использовать экванты вместо эпициклов, потому что первый было легче рассчитать и он давал тот же результат.
Это было определено [ кем? Фактически , модели Коперника, Птолемея и даже Тихона давали идентичные результаты при одинаковых входных данных. Они вычислительно эквивалентны. Только когда Кеплер продемонстрировал физическое наблюдение, которое могло бы показать, что физическое Солнце напрямую участвует в определении орбиты, потребовалась новая модель.
Птолемеев порядок сфер от Земли наружу таков: [5]
Птолемей не изобретал и не разрабатывал этот порядок, который соответствует древней религиозной космологии Семи Небес , общей для основных евразийских религиозных традиций. Это также следует за уменьшением орбитальных периодов Луны, Солнца, планет и звезд.
Мусульманские астрономы в целом приняли систему Птолемея и геоцентрическую модель, [6] но к X веку стали регулярно появляться тексты, предметом которых были сомнения относительно Птолемея ( шукук ). [7] Некоторые мусульманские ученые поставили под сомнение кажущуюся неподвижность Земли [8] [9] и ее центральное положение во Вселенной. [10] Некоторые мусульманские астрономы считали, что Земля вращается вокруг своей оси , например Абу Саид аль-Сиджи (ум. около 1020 г.). [11] [12] Согласно аль-Бируни , Сиджзи изобрел астролябию под названием аз-Зураки, основываясь на убеждении некоторых из его современников, «что движение, которое мы видим, обусловлено движением Земли, а не движением неба. " [12] [13] Распространенность этой точки зрения дополнительно подтверждается ссылкой из 13 века, в которой говорится:
По мнению геометров [или инженеров] ( мухандисин ), Земля находится в постоянном круговом движении, и то, что кажется движением небес, на самом деле происходит из-за движения Земли, а не звезд. [12]
В начале XI века Альхазен написал резкую критику модели Птолемея в своих « Сомнениях в отношении Птолемея » ( ок. 1028 ), которую некоторые интерпретировали как подразумевающую, что он критиковал геоцентризм Птолемея, [14] но большинство согласны с тем, что он на самом деле критиковал модель Птолемея. детали модели Птолемея, а не его геоцентризм. [15]
В XII веке Арзашель отошел от древнегреческой идеи о равномерных круговых движениях , выдвинув гипотезу о том, что планета Меркурий движется по эллиптической орбите , [16] [17], в то время как Альпетрагий предложил планетарную модель, отказавшуюся от эквантного , эпициклического и эксцентрического механизмов, [18] , хотя это привело к созданию системы, которая была математически менее точной. [19] Альпетрагий также объявил систему Птолемея воображаемой моделью, которая успешно предсказывала положение планет, но не была реальной или физической. Его альтернативная система распространилась по большей части Европы в 13 веке. [20]
Фахр ад-Дин ар-Рази (1149–1209), рассматривая свою концепцию физики и физического мира в своем «Маталибе» , отвергает аристотелевское и авиценнианское представление о центральном положении Земли во Вселенной, но вместо этого утверждает, что существуют « тысячи тысяч миров ( альфа альфи 'авалим ) за пределами этого мира, так что каждый из этих миров будет больше и массивнее, чем этот мир, а также иметь нечто подобное тому, что есть в этом мире». В поддержку своего богословского аргумента он цитирует аят Корана : «Вся хвала принадлежит Богу, Господу миров», подчеркивая термин «Миры». [10]
«Революция Мараги» относится к революции школы Мараги против астрономии Птолемея. «Школа Мараги» представляла собой астрономическую традицию, начавшуюся в Марагинской обсерватории и продолжавшуюся астрономами Дамасской мечети и Самаркандской обсерватории . Как и их андалузские предшественники, астрономы Мараги пытались решить проблему экванты (круг, по окружности которого планета или центр эпицикла должны были двигаться равномерно) и создать конфигурации, альтернативные модели Птолемея, не отказываясь при этом от геоцентризма. Они были более успешными, чем их андалузские предшественники, в создании нептолемеевских конфигураций, которые устраняли экванту и эксцентрику, были более точными, чем модель Птолемея, в численном предсказании положения планет и лучше согласовывались с эмпирическими наблюдениями. [21] Самыми важными астрономами Мараги были Моайедуддин Урди (умер в 1266 г.), Насир ад-Дин ат-Туси (1201–1274), Кутб ад-Дин аль-Ширази (1236–1311), Ибн аль-Шатир. (1304–1375), Али Кушджи ( ок. 1474 ), Аль-Бирджанди (умер в 1525 г.) и Шамс ад-Дин аль-Хафри (умер в 1550 г.). [22] Ибн аль-Шатир , дамасский астроном (1304–1375 гг. н.э.), работавший в мечети Омейядов , написал большую книгу под названием «Китаб Нихаят ас-Сул фи Таших аль-Усул» ( «Последнее исследование относительно исправления планетарной теории »). теория, которая во многом отходит от известной в то время системы Птолемея. В своей книге Ибн аль-Шатира, арабского астронома четырнадцатого века , Э.С. Кеннеди писал: «Однако наибольший интерес представляет то, что лунная теория Ибн аль-Шатира, за исключением тривиальных различий в параметрах, идентична теории Луны». Коперник (1473–1543 гг. н. э.)». Открытие того, что модели Ибн аль-Шатира математически идентичны моделям Коперника, предполагает возможную передачу этих моделей в Европу. [23] В Марагинской и Самаркандской обсерваториях вращение Земли обсуждали ат-Туси и Али Кушджи (род. 1403); аргументы и доказательства, которые они использовали, напоминают те, которые использовал Коперник для подтверждения движения Земли. [8] [9]
Однако школа Мараги так и не перешла к гелиоцентризму. [24] Влияние школы Мараги на Коперника остается спекулятивным, поскольку нет никаких документальных подтверждений этого. Возможность того, что Коперник независимо разработал пару Туси, остается открытой, поскольку ни один исследователь еще не продемонстрировал, что он знал о работе Туси или школе Мараги. [24] [25]
Не все греки согласились с геоцентрической моделью. Система Пифагора уже упоминалась; некоторые пифагорейцы считали Землю одной из нескольких планет, вращающихся вокруг центрального огня. [26] Хикет и Экфантус , два пифагорейца V века до нашей эры, и Гераклид Понтийский в IV веке до нашей эры считали, что Земля вращается вокруг своей оси, но остается в центре Вселенной. [27] Такая система по-прежнему считается геоцентрической. Его возродил в средние века Жан Буридан . Когда-то считалось, что Гераклид Понтийский предположил, что Венера и Меркурий вращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли, но теперь известно, что он этого не сделал. [28] Марсиан Капелла определенно вывел Меркурий и Венеру на орбиты вокруг Солнца. [29] Аристарх Самосский написал не сохранившийся труд о гелиоцентризме , в котором говорилось, что Солнце находится в центре Вселенной, а Земля и другие планеты вращаются вокруг него. [30] Его теория не пользовалась популярностью, и у него был один названный последователь, Селевк из Селевкии . [31] Эпикур был самым радикальным. Он правильно понял в IV веке до нашей эры, что Вселенная не имеет единого центра. Эта теория была широко принята более поздними эпикурейцами и особенно защищалась Лукрецием в его стихотворении De rerum natura . [32]
В 1543 году геоцентрическая система столкнулась со своим первым серьезным вызовом после публикации книги Коперника « De Revolutionibus orbium coelestium » ( «О вращении небесных сфер »), в которой утверждалось, что Земля и другие планеты вместо этого вращаются вокруг Солнца. Геоцентрическая система сохранялась еще много лет спустя, поскольку в то время система Коперника не предлагала лучших предсказаний, чем геоцентрическая система, и создавала проблемы как для естественной философии, так и для Священных Писаний. Система Коперника была не более точной, чем система Птолемея, поскольку в ней все еще использовались круговые орбиты. Это не было изменено до тех пор, пока Иоганн Кеплер не постулировал, что они имеют эллиптическую форму ( первый закон движения планет Кеплера ).
С изобретением телескопа в 1609 году наблюдения Галилео Галилея (например, о том, что у Юпитера есть спутники) поставили под сомнение некоторые принципы геоцентризма, но не поставили его под серьезную угрозу. Наблюдая на Луне темные «пятна», кратеры, он заметил, что Луна не является идеальным небесным телом, как считалось ранее. Это было первое детальное наблюдение с помощью телескопа несовершенства Луны, которое ранее Аристотель объяснял загрязнением Луны Землей и ее более тяжелыми элементами, в отличие от эфира высших сфер. Галилей также мог видеть спутники Юпитера, которые он посвятил Козимо II Медичи , и заявил, что они вращаются вокруг Юпитера, а не вокруг Земли. [33] Это было важное утверждение, поскольку оно означало не только то, что не все вращалось вокруг Земли, как указано в модели Птолемея, но также показывало, что вторичное небесное тело может вращаться вокруг движущегося небесного тела, усиливая гелиоцентрический аргумент о том, что движущаяся Земля может вращаться вокруг движущегося небесного тела. сохранить Луну. [34] Наблюдения Галилея были проверены другими астрономами того периода, которые быстро освоили использование телескопа, в том числе Кристофом Шайнером , Иоганном Кеплером и Джован Пауло Лембо. [35]
В декабре 1610 года Галилео Галилей с помощью своего телескопа заметил, что Венера , как и Луна , показывает все фазы . Он считал, что, хотя это наблюдение несовместимо с системой Птолемея, оно является естественным следствием гелиоцентрической системы.
Однако Птолемей поместил деферент и эпицикл Венеры целиком внутри сферы Солнца (между Солнцем и Меркурием), но это было произвольно; с таким же успехом он мог бы поменять местами Венеру и Меркурий и поместить их на другую сторону Солнца или сделать любое другое расположение Венеры и Меркурия, при условии, что они всегда находились рядом с линией, проходящей от Земли через Солнце, например размещение центра эпицикла Венеры вблизи Солнца. В этом случае, если Солнце является источником всего света, согласно системе Птолемея:
Если Венера находится между Землей и Солнцем, фаза Венеры всегда должна быть серповидной или полностью темной. Если Венера находится за Солнцем, фаза Венеры всегда должна быть выпуклой или полной.
Но Галилей видел Венеру сначала маленькой и полной, а позже большой и серповидной.
Это показало, что согласно птолемеевской космологии эпицикл Венеры не может находиться ни полностью внутри, ни полностью вне орбиты Солнца. В результате Птолемеи отказались от идеи, что эпицикл Венеры полностью находился внутри Солнца, а позднее в 17 веке конкуренция между астрономическими космологиями сосредоточилась на вариациях Тихонической системы Тихо Браге ( в которой Земля все еще находилась в центре Солнца). Вселенная, и вокруг нее вращалось Солнце, но все остальные планеты вращались вокруг Солнца в одном массивном наборе эпициклов), или вариациях системы Коперника.
Иоганн Кеплер проанализировал знаменитые точные наблюдения Тихо Браге и впоследствии построил свои три закона в 1609 и 1619 годах, основанные на гелиоцентрической точке зрения, согласно которой планеты движутся по эллиптическим траекториям. Используя эти законы, он был первым астрономом, который успешно предсказал транзит Венеры в 1631 году. Переход от круговых орбит к эллиптическим траекториям планет резко повысил точность небесных наблюдений и предсказаний. Поскольку гелиоцентрическая модель, разработанная Коперником, была не более точной, чем система Птолемея, требовались новые наблюдения, чтобы убедить тех, кто все еще придерживался геоцентрической модели. Однако законы Кеплера, основанные на данных Браге, стали проблемой, которую геоцентристам было нелегко преодолеть.
В 1687 году Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения , описанный ранее как гипотеза Роберта Гука и других. Его главным достижением было математическое выведение законов движения планет Кеплера из закона гравитации, что помогло доказать последний. Это представило гравитацию как силу, которая заставляла Землю и планеты двигаться по Вселенной, а также удерживала атмосферу от улета. Теория гравитации позволила ученым быстро построить правдоподобную гелиоцентрическую модель Солнечной системы. В своих «Началах» Ньютон объяснил свою теорию о том, как гравитация, ранее считавшаяся загадочной, необъяснимой оккультной силой, направляла движения небесных тел и поддерживала нашу Солнечную систему в рабочем состоянии. Его описания центростремительной силы [36] были прорывом в научной мысли, используя недавно разработанную математическую дисциплину дифференциального исчисления , окончательно заменив предыдущие школы научной мысли, в которых доминировали Аристотель и Птолемей. Однако процесс был постепенным.
Между 1673 и 1738 годами постепенно стали доступны несколько эмпирических проверок теории Ньютона, объясняющих более длительный период колебаний маятника на экваторе и различный размер градуса широты. Кроме того, звездную аберрацию наблюдал Роберт Гук в 1674 году. и проверено Жаном Пикаром в серии наблюдений в течение десяти лет, закончившихся в 1680 году. Однако оно не было объяснено до 1729 года, когда Джеймс Брэдли дал приблизительное объяснение с точки зрения вращения Земли вокруг Солнца.
В 1838 году астроном Фридрих Вильгельм Бессель успешно измерил параллакс звезды 61 Лебедя и опроверг утверждение Птолемея о том, что параллаксного движения не существует. Это окончательно подтвердило предположения Коперника, обеспечив точные и надежные научные наблюдения и убедительно показав, насколько далеки звезды от Земли.
Геоцентрическая система координат полезна для многих повседневных действий и большинства лабораторных экспериментов, но является менее подходящим выбором для механики Солнечной системы и космических путешествий. Хотя в этих случаях наиболее полезна гелиоцентрическая система отсчета , галактическую и внегалактическую астрономию будет проще, если рассматривать Солнце не как неподвижное тело и не как центр Вселенной, а как вращающееся вокруг центра нашей галактики, в то время как наша галактика, в свою очередь, также не является покоятся на космическом фоне .
Альберт Эйнштейн и Леопольд Инфельд писали в «Эволюции физики» (1938): «Можем ли мы сформулировать физические законы так, чтобы они были справедливы для всех систем координат ( систем координат ), не только для тех, которые движутся равномерно, но и для тех, которые движутся совершенно произвольно, относительно каждой системы координат». Если это удастся сделать, наши трудности будут решены. Тогда мы сможем применять законы природы к любой системе координат. Борьба, столь жестокая в первые дни науки, между взглядами Птолемея и Коперника, тогда быть совершенно бессмысленным. Либо CS можно использовать с равным основанием. Два предложения: «Солнце покоится, а Земля движется» или «Солнце движется, а Земля покоится» — означали бы просто два разных соглашения, касающихся двух Можем ли мы построить настоящую релятивистскую физику, действительную во всех системах координат, физику, в которой не было бы места абсолютному, а только относительному движению? Это действительно возможно!" [37]
Несмотря на то, что теория относительности придает геоцентрическому взгляду большую респектабельность, чем ньютоновская физика, [38] она не является геоцентрической. Скорее, теория относительности утверждает, что Солнце, Земля, Луна, Юпитер или любая другая точка в этом отношении может быть выбрана в качестве центра Солнечной системы с равной достоверностью. [39]
Теория относительности согласуется с предсказаниями Ньютона о том, что независимо от того, выбрано ли Солнце или Земля произвольно в качестве центра системы координат, описывающей Солнечную систему, траектории планет образуют (примерно) эллипсы относительно Солнца, а не Земли. Что касается средней системы отсчета неподвижных звезд , планеты действительно движутся вокруг Солнца, которое из-за своей гораздо большей массы движется гораздо меньше, чем его собственный диаметр, и гравитация которого является доминирующей при определении орбит планет. (другими словами, центр масс Солнечной системы находится недалеко от центра Солнца). Земля и Луна гораздо ближе к двойной планете ; центр масс, вокруг которого они оба вращаются, все еще находится внутри Земли, но находится на расстоянии около 4624 км (2873 миль) или 72,6% радиуса Земли от центра Земли (таким образом, ближе к поверхности, чем к центру). [ нужна цитата ]
Принцип относительности указывает на то, что правильные математические вычисления могут быть сделаны независимо от выбранной системы отсчета, и все они будут согласовываться друг с другом в отношении предсказаний реальных движений тел относительно друг друга. Нет необходимости выбирать объект в Солнечной системе с наибольшим гравитационным полем в качестве центра системы координат, чтобы предсказывать движения планетных тел, хотя это может облегчить выполнение или интерпретацию вычислений. Геоцентрическая система координат может быть более удобной при работе только с телами, на которые больше всего влияет гравитация Земли (например, искусственные спутники и Луна ), или при расчете того, как будет выглядеть небо, если смотреть с Земли (в отличие от воображаемого объекта). наблюдатель, смотрящий на всю Солнечную систему, где другая система координат могла бы быть более удобной). [ нужна цитата ]
Птолемеевская модель Солнечной системы господствовала до начала Нового времени ; с конца 16 века оно постепенно было заменено в качестве общепринятого описания гелиоцентрической моделью . Однако геоцентризм как отдельная религиозная вера так и не вымер полностью. Например, в Соединенных Штатах между 1870 и 1920 годами различные члены Синода Лютеранской церкви и штата Миссури публиковали статьи, пренебрегающие коперниканской астрономией и пропагандирующие геоцентризм. [40] Однако в « Богословском ежеквартальном журнале» 1902 года А. Л. Гребнер заметил, что синод не имел доктринальной позиции по геоцентризму, гелиоцентризму или какой-либо научной модели, если только это не противоречило Священному Писанию. Он заявил, что любые возможные заявления геоцентристов внутри синода не определяют позицию церковного органа в целом. [41]
Статьи, утверждающие, что геоцентризм является библейской точкой зрения, появлялись в некоторых ранних информационных бюллетенях по науке о творении [ каких? ] указывая на некоторые отрывки в Библии , которые, если понимать их буквально, указывают на то, что ежедневные видимые движения Солнца и Луны происходят из-за их фактического движения вокруг Земли, а не из-за вращения Земли вокруг своей оси. Например, в Иисусе Навине 10:12 сказано, что Солнце и Луна останавливаются на небе, а в Псалмах мир описывается как неподвижный. [42] В Псалме 92:1 частично говорится: «Мир утверждён, твёрд и безопасен». В число современных защитников таких религиозных убеждений входит Роберт Сунгенис (автор книги 2006 года « Галилей был не прав» и псевдодокументального фильма 2014 года «Принцип »). [43] Эти люди придерживаются мнения, что простое чтение Библии содержит точное описание того, как была создана Вселенная, и требует геоцентрического мировоззрения. Большинство современных креационистских организаций отвергают подобные перспективы. [n 2]
Согласно отчету, опубликованному в 2014 году Национальным научным фондом , 26% опрошенных американцев считают, что Солнце вращается вокруг Земли. [45] Моррис Берман цитирует опрос 2006 года, который показывает, что в настоящее время около 20% населения США верят, что Солнце вращается вокруг Земли (геоцентризм), а не Земля вращается вокруг Солнца (гелиоцентризм), в то время как еще 9% утверждают, что не верят. знать. [46] Опросы, проведенные Gallup в 1990-х годах, показали, что 16% немцев, 18% американцев и 19% британцев считают, что Солнце вращается вокруг Земли. [47] Исследование, проведенное в 2005 году Джоном Д. Миллером из Северо-Западного университета , экспертом по общественному пониманию науки и техники, [48] показало, что около 20%, или каждый пятый, взрослых американцев верят, что Солнце вращается по орбите. Земля. [49] По данным опроса ВЦИОМ 2011 года, 32% россиян считают, что Солнце вращается вокруг Земли. [50]
Знаменитое дело Галилея противопоставило геоцентрическую модель утверждениям Галилея . Что касается богословской основы такого аргумента, два Папы обратились к вопросу о том, заставит ли использование феноменологического языка признать ошибку в Писании. Оба учили, что это не так. Папа Лев XIII (1878–1903) писал:
нам приходится бороться с теми, кто, злоупотребляя физической наукой, тщательно изучает Священную Книгу, чтобы обнаружить ошибку ее авторов и воспользоваться случаем, чтобы очернить ее содержание. ... Действительно, между богословом и физиком никогда не может быть никакого реального разногласия, пока каждый ограничивается своими собственными линиями и оба осторожны, как предупреждает нас Св. Августин, «не делать опрометчивых утверждений, или утверждать то, что неизвестно, как известное». Если между ними возникнет разногласие, вот правило, также установленное Св. Августином для богослова: «Все, что они действительно могут доказать в отношении физической природы, мы должны показать, что способны к примирению с нашими Писаниями; они утверждают в своих трактатах, что противоречит этим нашим Писаниям, то есть католической вере, мы должны либо доказать, насколько это возможно, как полную ложность, либо во всяком случае мы должны без малейшего колебания поверить в то, что это совершенно ложно. будь таким». Чтобы понять, насколько справедливо сформулированное здесь правило, мы должны помнить, во-первых, что священные писатели, или, точнее говоря, Святой Дух, «говоривший через них, не намеревался учить людей этим вещам (т. е. сущность вещей видимой вселенной), вещи, никоим образом не полезные для спасения». Следовательно, они не стремились проникнуть в тайны природы, а скорее описывали и рассматривали вещи более или менее образным языком или в терминах, которые обычно использовались в то время и которые во многих случаях используются ежедневно в наши дни. даже самыми выдающимися деятелями науки. Обычная речь прежде всего и правильно описывает то, что подпадает под чувства; и примерно таким же образом священные писатели - как напоминает нам и Ангельский Доктор - "исходили из того, что разумно являлось", или излагали то, что Бог, говоря к людям, означал, так, как люди могли понимать и к чему привыкли.
Морис Финоккьяро, автор книги о деле Галилея, отмечает, что это «взгляд на соотношение между библейской интерпретацией и научным исследованием, соответствующий тому, который выдвинут Галилеем в «Письме к великой княгине Кристине ». [51] Папа Пий XII (1939–1958) повторил учение своего предшественника:
Первой и величайшей заботой Льва XIII было изложить учение об истинности Священных книг и защитить его от нападок. Поэтому с серьезными словами он провозгласил, что нет никакой ошибки, если священный писатель, говоря о вещах физического порядка, «исходил из того, что разумно казалось», как говорит Ангельский Доктор, говоря либо «образным языком, либо в терминах, которые были широко используемые в то время и которые во многих случаях используются ежедневно даже среди самых выдающихся людей науки». Ибо «священные писатели, или, точнее говоря, – это слова св. Августина, – Дух Святой, говоривший через них, не намеревался учить людей этим вещам – в этом состоит сущность вещей вселенной – вещей никоим образом не полезно для спасения»; этот принцип «будет применяться к родственным наукам, и особенно к истории», то есть путем опровержения «несколько аналогичным образом заблуждений противников и защиты исторической истины Священного Писания от их нападок».
— Divino afflante Spiritu , 3
В 1664 году папа Александр VII переиздал Index Librorum Prohibitorum ( Список запрещенных книг ) и приложил к нему различные указы, связанные с этими книгами, в том числе касающиеся гелиоцентризма. В папской булле он заявил , что его цель заключалась в том, чтобы «можно было обнародовать последовательность действий, сделанных с самого начала [ quo rei ab initio gestae series innotescat ]». [52]
Позиция курии на протяжении веков медленно менялась в сторону разрешения гелиоцентрической точки зрения. В 1757 году, во время папства Бенедикта XIV, Конгрегация Индекса отозвала указ, запрещавший все книги, обучающие движению Земли, хотя « Диалог» и несколько других книг продолжали явно включаться. В 1820 году Конгрегация Святой Канцелярии с одобрения Папы постановила, что католическому астроному Джузеппе Сеттеле разрешено рассматривать движение Земли как установленный факт, и устранила все препятствия, которые католики могли придерживаться движения Земли:
Асессор Священной канцелярии передал просьбу Джузеппе Сеттеле, профессора оптики и астрономии Университета Ла Сапиенца, о разрешении опубликовать его работу «Элементы астрономии», в которой он поддерживает общее мнение астрономов нашего времени относительно ежедневного состояния Земли. и ежегодные предложения Его Святейшеству через Божественное Провидение Папе Пию VII. Ранее Его Святейшество передал эту просьбу на рассмотрение Высшей Священной Конгрегации и одновременно на рассмотрение Выдающегося и Высокопреосвященного Генерального Кардинала-Инквизитора. Его Святейшество постановил, что не существует никаких препятствий для тех, кто поддерживает утверждение Коперника о движении Земли в том виде, в каком оно утверждается сегодня, даже католическими авторами. Более того, он предложил внести в эту работу несколько примечаний, направленных на то, чтобы продемонстрировать, что вышеупомянутое утверждение [Коперника], как его стали понимать, не представляет никаких затруднений; трудности, существовавшие в прошлые времена, до последующих астрономических наблюдений, которые произошли сейчас. [Папа Пий VII] также рекомендовал, чтобы выполнение [этих решений] было поручено кардиналу-секретарю Верховной Священной Конгрегации и Мастеру Священного Апостольского дворца. Теперь ему поручено положить конец любым опасениям и критике по поводу печати этой книги и в то же время обеспечить, чтобы в будущем относительно публикации таких работ запрашивалось разрешение у кардинала-викария, чей подпись не будет дана без разрешения Настоятеля его Приказа. [53]
В 1822 году Конгрегация Святой Канцелярии сняла запрет на публикацию книг, посвященных движению Земли в соответствии с современной астрономией, и Папа Пий VII утвердил это решение:
Достопочтенные [кардиналы] постановили, что ни нынешние, ни будущие магистры Священного Апостольского дворца не должны отказывать в разрешении печатать и публиковать произведения, в которых говорится о подвижности Земли и о неподвижности Земли. солнце, по общему мнению современных астрономов, пока нет других противоположных указаний, на основании постановлений Священной Конгрегации Индекса 1757 года и этой Верховной [Святой Канцелярии] 1820 года; и что те, кто проявит нежелание или непослушание, должны быть подвергнуты наказанию по выбору [этой] Священной Конгрегации, с умалением [их] заявленных привилегий, где это необходимо. [54]
В издании Католического списка запрещенных книг 1835 года «Диалог» впервые исключен из списка. [51] В своей папской энциклике 1921 года In praeclara summorum Папа Бенедикт XV заявил , что «хотя эта Земля, на которой мы живем , возможно, не является центром Вселенной, как когда-то считалось, она была сценой первоначального счастья». наших прапредков, свидетелей их несчастного падения, а также искупления человечества через Страсти и Смерть Иисуса Христа». [55] В 1965 году Второй Ватиканский Собор заявил: «Следовательно, мы не можем не сожалеть об определенных привычках ума, которые иногда встречаются и среди христиан, которые недостаточно заботятся о законной независимости науки и которые, судя по аргументам и противоречия, которые они вызывают, приводят многие умы к выводу, что вера и наука противоположны друг другу». [56] Сноска к этому заявлению адресована монсеньору. Пио Паскини, Vita e opere di Galileo Galilei , 2 тома, Vatican Press (1964). Папа Иоанн Павел II выразил сожаление по поводу обращения с Галилеем в своей речи перед Папской академией наук в 1992 году. Папа заявил, что инцидент основан на «трагическом взаимном непонимании». Далее он заявил:
Кардинал Пупар также напомнил нам, что приговор 1633 года не был необратимым и что дебаты, которые не прекращали развиваться и после этого, были завершены в 1820 году одобрением, данным работе каноника Сеттеле. ... Ошибка богословов того времени, когда они утверждали центральность Земли, заключалась в том, что они думали, что наше понимание структуры физического мира каким-то образом навязывалось буквальным смыслом Священного Писания. Вспомним знаменитое изречение, приписываемое Баронию: «Spiritui Sancto mentem fuisse nos docere quomodo ad coelum eatur, non quomodo coelum gradiatur». Фактически Библия не интересуется деталями физического мира, понимание которых зависит от человеческого опыта и рассуждений. Существуют две области знания: одна из них имеет источник в Откровении, а другая — которую разум может открыть своими собственными силами. К последним относятся особенно экспериментальные науки и философия. Различие между двумя сферами знания не следует понимать как противопоставление. [57]
Некоторые ортодоксальные еврейские лидеры придерживаются геоцентрической модели Вселенной, основанной на вышеупомянутых библейских стихах и интерпретации Маймонида о том, что он постановил, что вокруг Земли вращается Солнце. [58] [59] Любавичский Ребе также объяснил, что геоцентризм оправдан на основе теории относительности , которая устанавливает, что «когда два тела в пространстве движутся относительно друг друга, ... наука с абсолютной уверенностью заявляет, что из с научной точки зрения обе возможности одинаково действительны, а именно, что Земля вращается вокруг Солнца, или Солнце вращается вокруг Земли», хотя он также продолжал называть людей, которые верили в геоцентризм, «оставшимися в мире Коперника». . [60]
В «Зоаре» говорится: «Весь мир и те, что на нем, вращаются по кругу, как шар, как те, кто внизу шара, так и те, кто наверху. Все божьи создания, где бы они ни жили, на разных частях шара , выглядят по-разному (по цвету, по своим чертам), потому что воздух в каждом месте разный, но стоят они прямо, как и все остальные люди, поэтому есть на свете места, где, когда у одних свет, у других тьма; когда у одних день, у других ночь». [61]
Хотя геоцентризм важен в календарных расчетах Маймонида, [62] подавляющее большинство еврейских богословов, которые признают божественность Библии и принимают многие из его постановлений как юридически обязательные, не верят, что Библия или Маймонид требуют веры в геоцентризм. [59] [63]
После переводческого движения, возглавляемого мутазилитами , которое включало перевод Альмагеста с латыни на арабский, мусульмане приняли и усовершенствовали геоцентрическую модель Птолемея , которая, по их мнению, коррелировала с учением ислама. [64] [65] [66]
Яркие случаи современного геоцентризма очень изолированы. Очень немногие люди продвигали геоцентрический взгляд на Вселенную. Одним из них был Ахмед Раза Хан Барелви , суннитский ученый с Индийского субконтинента . Он отверг гелиоцентрическую модель и написал книгу [67] , объясняющую движение Солнца, Луны и других планет вокруг Земли.
Многие планетарии могут переключаться между гелиоцентрической и геоцентрической моделями. [68] [69] В частности, геоцентрическая модель до сих пор используется для проектирования небесной сферы и лунных фаз в образовании [70] , а иногда и для навигации.
Известно, что все исламские астрономы от Сабита ибн Курры в девятом веке до Ибн аш-Шатира в четырнадцатом, а также все натурфилософы от аль-Кинди до Аверроэса и позже принимали... греческую картину мира как состоящую из две сферы, из которых одна, небесная сфера... концентрически охватывает другую.
