W tych miejscach na Ziemi, z których powstały najstarsze cywilizacje, zachowało się wiele dokumentów pisanych, z których jasno wynika, że wraz z nadejściem pisma zaczęła się rozwijać astronomia. Obecność pisma pozwoliła astronomom pewniej zachować swoje obserwacje i wiedzę o otaczającym ich świecie. Pisemna historia astronomii sięga III-II tysiąclecia p.n.e. mi.
Początkowo rozwinęła się astronomia obserwacyjna, którą uważano za część astrologii. Aby uzyskać dokładniejsze informacje o ruchach ciał niebieskich, człowiek wynalazł gnomon i kalendarz astronomiczny. Ponadto do najstarszych instrumentów astronomicznych należą goniometry – np. pion z ruchomą linijką. Zostali wysłani do Słońca, aby określić odległość kątową od zenitu.
Nagromadzenie obserwacji i informacji o prawidłowościach zjawisk niebieskich doprowadziło do rozwoju nowej nauki, aw różnych krajach zwrócono uwagę na różne zjawiska astronomiczne. Ludzie rozwiązywali te same problemy, opisywali ruchy gwiazd. Ale najważniejsza była wciąż różnica społeczno-ekonomiczna, inny sposób życia w społeczeństwie. Największe państwa (Babilon, Egipt, Chiny) rozwinęły więzi handlowe i państwowe. Z tego powodu mieli wzajemny wpływ w dziedzinie nauki.
Państwo Babilon powstało na brzegach Eufratu około II tysiąclecia p.n.e. mi. Według źródeł pisanych Babilończycy już w tym czasie systematycznie obserwowali niebo. Początkowo po prostu rejestrowali zjawiska niebieskie, które postrzegali jako bóstwa astralne. I dopiero w VII wieku p.n.e. mi. Rozkwitała babilońska astronomia matematyczna. Sen, używając niezwykłych modeli i metod, opisał ruch gwiazd. Przede wszystkim Babilończycy wyróżnili Księżyc na niebie (jako głównego boga Nanny), następnie Syriusza, Oriona i Plejady. Wszystkie te gwiazdy są opisane na glinianych tabliczkach datowanych na II tysiąclecie p.n.e. mi. W tym samym czasie w Babilonie pojawiło się oficjalne stanowisko nadwornego astronoma. Sn obserwował i rejestrował najważniejsze zmiany i zjawiska na niebie. Usystematyzując wszystkie zapisy astronomiczne, Babilończycy wymyślili kalendarz księżycowy. Nieco później został poprawiony. Kalendarz miał 12 synodycznych miesięcy księżycowych po 29 i 30 dni, rok był równy dniom 354. Babilończycy znali również rok słoneczny. Aby zharmonizować kalendarz księżycowy z tym rokiem, od czasu do czasu wstawiano 13. miesiąc.
Począwszy od 763 pne. mi. Babilończycy sporządzili prawie kompletną listę zaćmień. Następnie zapisy te zostały wykorzystane przez Ptolemeusza. Wpisy w kalendarzu, przewidywania zaćmień i inne potrzeby: - wszystko to wymagało rozwoju matematyki. Osiągnięcia Babilończyków w matematyce były bardzo wysokie. Znali stereometrię na długo przed sformułowaniem przez Greków twierdzenia, które obecnie nazywa się „twierdzeniem Pitagorasa”. W IV wieku p.n.e. mi. w Babilonie wynaleziono ekliptyczny układ współrzędnych niebieskich. W tym samym miejscu astronomowie skompilowali tabele: efemerydy księżycowe, dokładnie pokazujące położenie księżyca:.
Stan Egiptu, jak uważają historycy, istniał już w IV tysiącleciu p.n.e. mi. Motywem zainteresowania Egipcjan badaniem nieba było najprawdopodobniej rolnictwo, które było całkowicie uzależnione od wylewów Nilu. Wycieki: występowały ściśle okresowo, w określonym sezonie, a Egipcjanie natychmiast zauważyli ich związek z południową wysokością Słońca. Dlatego zaczęli czcić Słońce jako głównego boga Ra.
W Egipcie ustanowiono władzę faraonów, którą ubóstwiali zwykli ludzie. Faraonowie: ustanowili stanowisko nadwornego astronoma i uważnie śledzili rozwój tej nauki, która miała cele nie tylko użytkowe, ale także gospodarcze i społeczno-polityczne. Ponadto astronomią zajmowali się księża i specjalni urzędnicy, którzy prowadzili ewidencję.
Według egipskiego mitu Słońce powstało z kwiatu lotosu, który z kolei powstał z pierwotnego chaosu wodnego. Niemal od samego początku narodzin narodu Egipcjanie mieli religijno-mitologiczny obraz świata, który miał podstawy astronomiczne. Ich zdaniem Ziemia jest centrum wszechświata, wokół którego krążą wszystkie gwiazdy. Merkury i Wenus również krążą wokół Słońca.
Późna astronomia odziedziczyła po Egipcjanach kalendarz 365-dniowy bez wstawek. Był używany przez europejskich astronomów do XVI wieku.
Astronomia jako nauka znana była również w Chinach. Około tysiąclecia pne. mi. Chińscy astronomowie podzielili niebo na 28 sekcji konstelacji, w których poruszało się Słońce, Księżyc i planety: Następnie wyróżnili Drogę Mleczną, nazywając ją zjawiskiem o nieznanej naturze:. Najwcześniejszy katalog gwiazd, zawierający ponad 800 gwiazd, został opracowany przez Gan Gong i Shi Shen około 355 pne. mi. To około sto lat wcześniej niż Timocharis i Aristillus w Grecji. Nieco później słynny chiński astronom Zhang Heng podzielił niebo na 124 konstelacje i zarejestrował około 2,5 tysiąca widocznych gwiazd.
Od III wieku p.n.e. mi. w Chinach ludzie używali zegarów słonecznych i wodnych. Wszystkie obserwacje astronomiczne były prowadzone ze specjalnych miejsc-obserwatorium.
Podobnie jak inne ludy starożytności, ogólne idee Chińczyków na temat wszechświata miały podstawy mitologiczne. Uważali, że Imperium Chińskie („Niebiańskie lub Środkowe Imperium”) jest centrum świata. Ogólnie rzecz biorąc, historia kosmogonicznych idei starożytnych Chińczyków sprowadza się do współczesności w kronikach dynastii i zaczyna się od ery dzieciństwa Pang-Yin. W tym czasie powstała doktryna pięciu ziemskich pierwiastków-pierwiastków. Są to woda, ogień, metal, drewno, ziemia. Liczba pierwiastków związana jest ze starożytnym podziałem na pięć punktów kardynalnych, a także odpowiada liczbie poruszających się gwiazd planetarnych. Symbolicznie można to przedstawić w kombinacjach: woda - Merkury - północ, ogień - Mars - południe, metal - Wenus - zachód, drzewo - Jowisz - wschód, ziemia - Saturn - środek. Oprócz tego był też szósty element – qi (powietrze, eter). 
W VETI-VEI wieki pne. mi. powstała idea ogólnej zmiany natury i narodzin samego wszechświata. Uważano, że pojawił się w wyniku walki: dwie przeciwstawne zasady - pozytywna, lekka, aktywna, męska (yang) i negatywna, ciemna, pasywna, kobieca (yin).
W związku z tym, że Chiny ostatecznie stały się krajem zamkniętym, rozwój nauk, w tym astronomii, uległ spowolnieniu.
Nie mniej interesujące są Indie. Najstarsze źródła, które opowiadają o badaniach astronomicznych starożytnych Indian, to pieczęcie z wizerunkami o kosmogonicznych motywach mitologicznych (które sięgają III tysiąclecia p.n.e.). Krótkie napisy na nich nie zostały do dziś odczytane. Pieczęcie należą do cywilizacji Kindan, której głównymi miastami były Harappa, Mkhenjo-Daro, Kalibangan. W XVII-XVI wieku ośrodki kultury indyjskiej zostały znacznie osłabione przez trzęsienia ziemi i wewnętrzne sprzeczności, a następnie ostatecznie zniszczone przez plemiona aryjskie i indoirańskojęzyczne, co dało początek obecnej populacji Indii.
Istnieje bardzo niewiele dokumentów dotyczących obserwacji astronomicznych z okresu kultury Indusu, ale z nich wciąż można zrozumieć, jak rozwinęły się idee starożytnych Hindusów na temat Wszechświata. Pierwszymi obiektami badań były Słońce i Księżyc. Podobnie jak inne starożytne ludy, księża zajmowali się badaniami astronomicznymi, które następnie opracowały kalendarz. W nim od VI wieku pne. mi. w nazwach dni siedmiodniowego tygodnia użyto nazw siedmiu ruchomych luminarzy: pierwszego dnia Księżyca, drugiego - Marsa, trzeciego - Merkurego, czwartego - Jowisza, piątego - Wenus, szósty - Saturna, siódmy - Słońca. Pewne podobieństwo do kalendarza egipskiego nadawał podział miesiąca na dwie połowy. W starożytnej indyjskiej astronomii były to jasne i ciemne połówki.
Najstarsze zabytki cywilizacji na terytorium Grecji należą do III-2 tysiąclecia p.n.e. mi. W tym czasie istniały już osady, a nawet miasta, których mieszkańcy zajmowali się handlem morskim.
Na pomysł starożytnych Greków o wszechświecie duży wpływ miały wcześniejsze kultury: egipska, sumero-babilońska i prawdopodobnie starożytna indyjska. Grecja miała powiązania z Egiptem, Babilonem, z państwami Bliskiego Wschodu.
Wielu greckich filozofów i astronomów zajmowało się obserwacjami astronomicznymi. Z wierszy Hezjoda i Homera wiadomo, że starożytni Grecy znali wiele konstelacji. O niemal każdym z nich stworzyli nawet własną legendę.
Wielka Niedźwiedzica. Według Hezjoda była córką Likaona i mieszkała w Arkadii. Ale wkrótce Callisto znudziło się jej rodzinne miasto i przeniosła się w góry, gdzie spędzała czas na polowaniu z Artemidą. Tam zobaczył ją Zeus, najwyższy bóg. Uderzyło go piękno dziewczyny i uwiódł ją. Łowca długo ukrywał swoją pozycję, ale nadszedł czas na poród i Artemida domyśliła się, co się z nią stało. Rozgniewana bogini zamieniła ją w niedźwiedzia. Tak więc już w postaci zwierzęcia 1 Callisto urodziła syna i nazwała go Arkad.
Okres dalszego rozwoju idei astrologicznych w starożytnym Rzymie
(I–V wiek n.e.)
W przerwie między dwiema epokami: hellenistyczną i augustowską starożytna świadomość uległa znaczącym zmianom: jeśli diadochi nadal wierzyli w nieprzewidywalność ludzkiego losu, uosobionego w Tycho, to August wierzył już w nieuchronność losu. Tak więc, pomimo oporu Carneadesa i innych przeciwników astrologii, idee astrologiczne nadal zawładnęły umysłami ludzi.
Grecka astrologia wkroczyła do Rzymu w tym samym czasie co kultura grecka: nawet sam fakt wypędzenia z Włoch przez rzymskiego pretora Knidusa Korneliusza Hispalusa w 139 roku p.n.e. wszystkich greckich astrologów, który nadawał im swoistą aurę męczeństwa, służył bardziej do astrologii poglądy, niż je podważać.
Energiczna działalność astrologów spowodowała pojawienie się licznych prac w tej dziedzinie, które swoje uogólnienie znalazły w badaniach słynnego aleksandryjskiego matematyka, geografa, astronoma i astrologa Klaudiusza Ptolemeusza „Tetrabiblosa” (ok. 150 n.e.). Dzieło Ptolemeusza, przedstawiciela astrologii naukowej, ostatecznie zapewniło zwycięstwo zaproponowanego przez niego systemu geocentrycznego świata nad systemem heliocentrycznym odkrytym przez Arystarcha z Samos około 270 roku p.n.e.
„Tetrabiblos” zawiera cztery księgi: pierwsza – „Podstawy astrologii”, druga – „Stosunek gwiazd z ludami”, trzecia i czwarta księga nosiły tytuł „Przeznaczenie gwiazd w stosunku do niektórych osób”. Jako jeden z argumentów przemawiających za astrologią Ptolemeusz wysunął czynnik pneumatologiczny, zgodnie z którym wiedza o przyszłości dostarczana przez astrologię ratuje człowieka od afektywnego postrzegania ciosów losu i prowadzi do wewnętrznego wyzwolenia porównywalnego z buddyjskim. nirwana.
W Tetrabiblos Ptolemeusz podjął próbę rozwinięcia podstaw astroetnografii, której początki sięgają Babilonii, gdzie ciała niebieskie były kojarzone z krajami i narodami. To właśnie miał na myśli Mojżesz, tłumacząc Izraelitom zakaz kultu gwiazd tym, że ich Bóg, Jahwe, dał gwiazdy wszystkim narodom znajdującym się we wszystkich częściach świata. Jako przykład astrogeografii w języku greckim możemy przytoczyć tekst, który powstał w czasach panowania Persji, w którym każdy kraj był związany z pewnym znakiem zodiaku, oraz listę otwierającą się od panującego w Persji Barana. Ptolemeusz zastosował inną zasadę i podzielił Oikoumene - cały znany Grekom świat - na cztery trójkąty zwrócone do siebie. Te trygony, odpowiadające trygonom zodiaku (cztery żywioły), obejmują należące do nich planety, kraje i ludy. Próba rozwoju astroetnografii przez Ptolemeusza nie jest jedyna: poprzedziły ją badania Hipparcha i Maniliusza.
Astrologia zawsze rozważała związek pewnych okresów ludzkiego życia z siedmioma planetami. Siedem grzechów głównych odpowiadało także siedmiu planetom, co znalazło odzwierciedlenie u Horacego: Saturn – lenistwo, Mars – gniew, Wenus – zmysłowość, Merkury – chciwość, Jowisz – ambitność, Słońce – obżarstwo, Księżyc – zawiść.
Słońce
Mars
Saturn
Rtęć
Jowisz
Według Swetoniusza przy narodzinach Oktawiana senator doświadczony w astrologii Nigidiusz Figulus przepowiedział wielką przyszłość przyszłemu cesarzowi. Przed narodzinami dziecka Liwia konsultowała się także z astrologiem Skryboniuszem w sprawie losu jej syna (Tyberiusza).
Według kronik Swetoniusza, kiedyś Oktawian August i Agryppa skonsultowali się z astrologiem Teogenesem. Agryppa, przyszły mąż Julii, mniej niezdecydowany i bardziej niecierpliwy niż siostrzeniec Cezara, zażądał, aby najpierw zabrano jego horoskop. Theogen zapowiedział mu niesamowite szanse na przyszłość. Oktawian, zazdrosny o tak szczęśliwy los, obawiając się, że odpowiedź dotycząca jego własnej przyszłości okaże się mniej korzystna, kategorycznie odmówił wyznania Teogenesowi swoich urodzin, nie wiedząc, że nie sposób zrobić horoskopu. Astrolog nalegał. W końcu zwyciężyła ciekawość i Oktawian wyznaczył datę. Słysząc odpowiedź młodzieńca, Teogen rzucił się do stóp Oktawiana, witając w nim przyszłego cesarza. Astrologowi natychmiast udało się odczytać los, jaki czekał Oktawiana z gwiazd. Od tego momentu Oktawian wierzył w moc astrologii, a na pamiątkę szczęśliwego wpływu znaku zodiaku (Panna), pod którym się urodził, po dojściu do władzy kazał wybić medale z wizerunkiem ten znak.
Jednak już w czasie triumwiratu Oktawiana, Antoniusza i Lepidusa astrolodzy, według Tacyta, zostali wypędzeni z Rzymu, a księgi prorocze, greckie i łacińskie, spłonęły, w wyniku czego zginęło ponad dwa tysiące ksiąg.
Tyberiusz, który studiował astrologię na Rodos, zakazał prywatnych praktyk astrologicznych i wypędził astrologów z Rzymu. W tym samym czasie jeden z astrologów, Pituanius, został wyrzucony z Kapitolu, a drugi, Marcius, został ukarany zgodnie ze starożytnym zwyczajem za Bramami Eskwilinu. Nie oznaczało to jednak, że cesarze odmawiali astrologii kredytu, wręcz przeciwnie, starali się wykorzystać ją tylko do własnych celów, pozostawiając swoich podwładnych w ciemności. Nero na przykład zabronił studiowania filozofii pod pretekstem, że jej studiowanie daje powód do przewidywania przyszłości. Ale w tym samym czasie komnaty Poppei, żony Nerona, według Tacyta, były pełne astrologów, którzy udzielali jej rad, a jeden z przywiązanych do domu wróżbitów przepowiedział nawet Otto, że zostanie cesarzem po wyprawa do Hiszpanii. I rzeczywiście, dlaczego poddani mieliby znać przyszłość, często ukrytą nawet przed władcą? Któż może być pewien, że tego rodzaju ciekawość nie dotrze do tego, by dowiedzieć się daty śmierci cesarza i pośpieszyć z konspiracją?
Według Juvenala nawet astrologowie, którzy cieszyli się nieograniczonym zaufaniem na dworze, byli często prześladowani, tym bardziej, im bardziej nieudane okazywało się to czy tamto przedsięwzięcie, którego możliwy wynik czytały gwiazdy. Tak więc Septymiusz Sewer wziął za żonę pewną Julię tylko dlatego, że miała zostać żoną cesarza; Alexander Sever patronował także astrologom, a nawet założył dział astrologii.
Upadek kulturowych i moralnych fundamentów Rzymian w ostatnich latach cesarstwa przyczynił się do wzrostu prestiżu astrologii. Po śmierci Marka Aureliusza astrolodzy znacznie umocnili swoją pozycję na dworze cesarza. I dopiero w wyniku upadku całej kultury rzymskiej i przekształcenia chrześcijaństwa w religię państwową astrologia została wyparta i poddana prześladowaniom, podobnie jak inne kulty pogańskie, prześladowane i niszczone przez Kościół chrześcijański.
Astronom to osoba, która interesuje się procesami i zjawiskami kosmicznymi. Co to znaczy być astronomem? Kto pierwszy zadał pytania o tajemnice nieba? Dowiedz się o pierwszych i wielkich astronomach z naszego artykułu.
Astronom to...
Ludzi zawsze interesowało, co kryje się wysoko za chmurami i jak tam wszystko działa, w przestrzeni międzygwiezdnej. Astronom to osoba, której zadaniem jest nie tylko zadanie tych pytań, ale także udzielenie na nie odpowiedzi. To specjalista od astronomii - nauki o Wszechświecie, wszystkich procesach i zależnościach, które w nim zachodzą. A do tego niezbędna jest cierpliwość, obserwacja, a co najważniejsze - znacząca wiedza z różnych dziedzin nauki. Astronom jest więc przede wszystkim naukowcem.
Zawodowi astronomowie muszą posiadać wiedzę z zakresu fizyki, matematyki, a czasem chemii. Pracują w ośrodkach badawczych i obserwatoriach, analizując informacje o ciałach kosmicznych, ich ruchach i innych zjawiskach, które otrzymują z własnych obserwacji, danych satelitarnych, za pomocą różnych instrumentów. Zawód ten obejmuje węższe specjalizacje, np. planetolog, astrofizyk, astrochemik, kosmolog.
Pierwsi astronomowie
Obserwując nocne niebo, ludzie zauważyli, że wzór na nim zmienia się w zależności od pór roku. Wtedy zdali sobie sprawę, że procesy ziemskie i niebiańskie są ze sobą powiązane i zaczęli odkrywać ich tajemnicę. Pierwszymi znanymi astronomami byli Sumerowie i Babilończycy. Nauczyli się przewidywać zaćmienia Księżyca i mierzyć trajektorie planet, zapisując obserwacje na glinianych tabliczkach.
Egipcjanie w IV wieku pne mi. zaczął dzielić niebo na konstelacje i odgadywać przez ciała niebieskie. W starożytnych Chinach pilnie odnotowywano wszystkie niesamowite zjawiska, takie jak komety, zaćmienia, meteory, nowe gwiazdy. Pierwsza wzmianka o komecie pochodzi z 631 rpne. W starożytnych Indiach było niewiele sukcesów, chociaż w V wieku indyjski astronom ustalił, że planety obracają się wokół własnej osi.
Inkowie, Majowie, celtyccy druidzi i starożytni Grecy zajmowali się obserwowaniem gwiazd i planet. Ten ostatni wylał zarówno poprawne, jak i śmieszne teorie i założenia. Na przykład biegun Ziemi był daleko od Gwiazdy Północnej, a Wenus rano i wieczorem uważano za różne gwiazdy. Chociaż niektóre były dość dokładne, na przykład wierzył, że Słońce jest większe niż Ziemia i wierzył w heliocentryzm. Eratostenes zmierzył obwód Ziemi i nachylenie ekliptyki do równika.
rewolucja kopernikańska
Mikołaj Kopernik – astronom uważany za jednego z pionierów Przed nim, w średniowieczu, astronomowie w zasadzie dostosowali swoje obserwacje do przyjętego kościoła i społeczeństwa Ptolemeusza. Chociaż jednostki, jak Mikołaj z Kuzy czy Georg Purbach, stawiają mimo to wartościowe hipotezy i kalkulacje, rozumowanie naukowe miało raczej abstrakcyjny charakter.
W opublikowanym w 1543 roku O obrotach sfer niebieskich Kopernik proponuje model heliocentryczny. Zgodnie z tym, Słońce jest gwiazdą, wokół której porusza się Ziemia i inne planety. Ta hipoteza została poparta nawet w starożytnej Grecji, ale wszystko to były tylko przypuszczenia.
Kopernik w swojej pracy przedstawił jasne argumenty i logiczne wnioski. Jego pomysł był dalej rozwijany przez wielu wielkich astronomów, takich jak Giordano Bruno, Galileo Galilei, Kepler, Newton. Nie wszystkie jego myśli były poprawne. Kopernik wierzył więc, że orbity planet są kołowe, Wszechświat jest ograniczony Układem Słonecznym, ale jego praca wywróciła dotychczasowe naukowe idee świata do góry nogami.
Galileo Galilei
Nieoceniony wkład w astronomię wniósł Galileo Galilei, włoski astronom, fizyk, matematyk i filozof. Jednym z jego najsłynniejszych osiągnięć jest wynalezienie teleskopu. Naukowiec stworzył pierwsze na świecie urządzenie optyczne z soczewkami do obserwacji nieba.
Dzięki teleskopowi fizyk-astronom ustalił, że powierzchnia księżyca nie jest gładka, jak wcześniej sądzono. Odkrył, że na Słońcu są plamy, obłoki Drogi Mlecznej to liczne słabe gwiazdy, a kilka planet krąży wokół Jowisza.
Galileusz był gorącym zwolennikiem teorii Kopernika. Był przekonany, że Ziemia krąży nie tylko wokół Słońca, ale także wokół własnej osi, co powoduje przypływy i odpływy oceanu. To było przyczyną wieloletnich zmagań z Kościołem.
Teleskop uznano za wadliwy, a bluźniercze idee za błędne. Przed inkwizycją Galileusz został zmuszony do wycofania swoich argumentów. To jemu przypisuje się słynne zdanie, które rzekomo wypowiedział później: „A jednak się kręci!”
Johannes Kepler
Astronom Johannes Kepler uważał, że astronomia jest odpowiedzią na tajemnicę tajemnego związku między kosmosem a człowiekiem. Swoją wiedzę wykorzystywał do przewidywania pogody i plonów. Popierał także idee Kopernika, dzięki czemu mógł posunąć się jeszcze dalej w dorobku naukowym.
Kepler był w stanie wyjaśnić pozorną nierównomierność ruchu planet, opierając się na trzech prawach, które wyprowadził. Wprowadził pojęcie orbit, których kształt określił jako elipsę. Naukowiec wyprowadził również równanie, które pozwala obliczyć położenie ciał niebieskich.
Wszystkie naukowe poglądy Keplera łączyły się z mistycyzmem. Podobnie jak pitagorejczycy, był zdania, że w ruchu ciał kosmicznych istnieje szczególna harmonia i starał się znaleźć jej wartość liczbową. Uniesiony tajemnym znaczeniem, skompromitował nieco swoje osiągnięcia naukowe, które ostatecznie okazały się bardzo trafne.
Astronomia starożytnej Grecji
Astronomia starożytnej Grecji- wiedza astronomiczna i poglądy tych ludzi, którzy pisali w starożytnej grece, niezależnie od regionu geograficznego: samej Hellady, zhellenizowanych monarchii Wschodu, Rzymu czy wczesnego Bizancjum. Obejmuje okres od VI wieku pne. h. do V wieku naszej ery mi. Astronomia starożytnej Grecji jest jednym z najważniejszych etapów rozwoju nie tylko astronomii jako takiej, ale także nauki w ogóle. W pracach starożytnych greckich naukowców zrodziło się wiele idei, które leżą u podstaw nauki współczesności. Między nowoczesną a starożytną astronomią grecką istnieje związek bezpośredniej sukcesji, podczas gdy nauka innych starożytnych cywilizacji wpłynęła na współczesność jedynie za pośrednictwem Greków.
Wstęp
Historiografia starożytnej greckiej astronomii
Poza kilkoma wyjątkami szczególne dzieła starożytnych astronomów nie sprowadzają się do nas, a ich dorobek możemy odtworzyć głównie na podstawie pism filozofów, którzy nie zawsze mieli adekwatne wyobrażenie o zawiłościach teorii naukowych i co więcej, nie zawsze byli współcześni z osiągnięciami naukowymi, o których piszą w swoich książkach. Często przy rekonstrukcji historii starożytnej astronomii wykorzystuje się prace astronomów średniowiecznych Indii, ponieważ, jak uważa większość współczesnych badaczy, indyjska średniowieczna astronomia w dużej mierze opiera się na astronomii greckiej z okresu przed Ptolemeuszem (a nawet przed Hipparchem) . Jednak współcześni historycy nie mają jeszcze jednoznacznego wyobrażenia o tym, jak przebiegał rozwój starożytnej greckiej astronomii.
Tradycyjna wersja starożytnej astronomii skupia się na wyjaśnieniu nieregularności ruchów planet w ramach geocentrycznego systemu świata. Uważa się, że ważną rolę w rozwoju astronomii odegrali Presokratycy, którzy sformułowali ideę natury jako niezależnego bytu, a tym samym dostarczyli filozoficznego uzasadnienia poszukiwania wewnętrznych praw życia przyrody. Jednak kluczową postacią w tym jest Platon (V-IV wiek pne), który postawił przed matematykami zadanie wyrażenia pozornie złożonych ruchów planet (w tym ruchów wstecz) w wyniku dodania kilku prostych ruchów, które zostały przedstawione jako równomierne ruchy po okręgu. Ważną rolę w uzasadnieniu tego programu odegrały nauki Arystotelesa. Pierwszą próbą rozwiązania „problemu Platona” była teoria sfer homocentrycznych Eudoksosa, a następnie teoria epicykli Apoloniusza z Pergi. Jednocześnie naukowcy nie tyle starali się wyjaśniać zjawiska niebieskie, ile uważali je za okazję do abstrakcyjnych problemów geometrycznych i filozoficznych spekulacji. W związku z tym astronomowie praktycznie nie byli zaangażowani w opracowywanie metod obserwacyjnych i tworzenie teorii zdolnych do przewidywania pewnych zjawisk niebieskich. Uważa się, że pod tym względem Grecy byli znacznie gorsi od Babilończyków, którzy od dawna badali prawa ruchu ciał niebieskich. Zgodnie z tym punktem widzenia, decydująca zmiana w starożytnej astronomii nastąpiła dopiero po tym, jak w ich ręce wpadły wyniki obserwacji babilońskich astronomów (co nastąpiło za sprawą podbojów Aleksandra Wielkiego). Dopiero wtedy Grecy zasmakowali w dokładnym obserwowaniu gwiaździstego nieba i stosowaniu geometrii do obliczania pozycji gwiazd. Uważa się, że Hipparch (druga połowa II wieku p.n.e.) był pierwszym, który wybrał tę drogę. W tym celu opracował nowy aparat matematyczny, trygonometrię. Zwieńczeniem starożytnej astronomii było powstanie ptolemejskiej teorii ruchu planet (II wiek n.e.).
Według alternatywnego punktu widzenia problem budowy teorii planetarnej wcale nie należał do głównych zadań starożytnych greckich astronomów. Według zwolenników tego podejścia, Grecy przez długi czas albo w ogóle nie wiedzieli o wstecznych ruchach planet, albo nie przywiązywali do tego większej wagi. Głównym zadaniem astronomów było opracowanie kalendarza i metod wyznaczania czasu z gwiazd. Fundamentalną rolę przypisuje się w tym Eudoksosowi, ale nie tyle jako twórcy teorii sfer homocentrycznych, ile jako twórcy koncepcji sfery niebieskiej. W porównaniu ze zwolennikami poprzedniego punktu widzenia rola Hipparcha, a zwłaszcza Ptolemeusza, okazuje się jeszcze bardziej fundamentalna, gdyż zadanie skonstruowania teorii widzialnych ruchów gwiazd na podstawie danych obserwacyjnych wiąże się właśnie z ci astronomowie.
Wreszcie istnieje trzeci punkt widzenia, który jest w pewnym sensie przeciwieństwem drugiego. Jej zwolennicy kojarzą rozwój astronomii matematycznej z pitagorejczykami, którym przypisuje się powstanie koncepcji sfery niebieskiej i sformułowanie problemu konstrukcji teorii ruchów wstecznych, a nawet pierwszej teorii epicykli. Zwolennicy tego punktu widzenia kwestionują tezę o nieempirycznym charakterze astronomii okresu przedhipparchowskiego, wskazując na dużą dokładność obserwacji astronomicznych astronomów III wieku p.n.e. mi. oraz wykorzystanie tych danych przez Hipparchus do budowania jego teorii ruchu Słońca i Księżyca, szerokie zastosowanie w kosmologii spekulacji na temat nieobserwowalności paralaks planet i gwiazd; niektóre wyniki obserwacji greckich astronomów były dostępne dla ich babilońskich odpowiedników. Podstawy trygonometrii jako matematycznego fundamentu astronomii położyli również astronomowie III wieku p.n.e. mi. Znaczącym bodźcem dla rozwoju starożytnej astronomii było powstanie w III wieku p.n.e. mi. Arystarch z Samos heliocentrycznego systemu świata i jego późniejszego rozwoju, w tym z punktu widzenia dynamiki planet. Jednocześnie heliocentryzm uważany jest za dobrze zakorzeniony w nauce starożytnej, a jego odrzucenie wiąże się z czynnikami pozanaukowymi, w szczególności religijnymi i politycznymi.
Metoda naukowa astronomii starożytnej Grecji
Za główne osiągnięcie astronomii starożytnych Greków należy uznać geometryzację wszechświata, która obejmuje nie tylko systematyczne wykorzystywanie konstrukcji geometrycznych do przedstawiania zjawisk niebieskich, ale także rygorystyczny logiczny dowód twierdzeń na wzór geometrii euklidesowej.
Dominującą metodologią w starożytnej astronomii była ideologia „ratowania zjawisk”: konieczne jest znalezienie takiej kombinacji jednostajnych ruchów okrężnych, za pomocą której można by modelować wszelkie nierówności w widzialnym ruchu opraw. „Ratowanie zjawisk” było postrzegane przez Greków jako problem czysto matematyczny i nie zakładano, że stwierdzona kombinacja jednostajnych ruchów kołowych ma jakikolwiek związek z rzeczywistością fizyczną. Za zadanie fizyki uznano poszukiwanie odpowiedzi na pytanie „dlaczego?”, czyli ustalenie prawdziwej natury ciał niebieskich i przyczyn ich ruchu w oparciu o rozważenie ich substancji i działających sił we wszechświecie; użycie matematyki w tym przypadku nie zostało uznane za konieczne.
periodyzacja
Historię starożytnej astronomii greckiej można z grubsza podzielić na cztery okresy związane z różnymi etapami rozwoju starożytnego społeczeństwa:
- Okres archaiczny (przednaukowy) (do VI wpne): kształtowanie się struktury polis w Helladzie;
- Okres klasyczny (VI-IV w. p.n.e.): rozkwit polityki antycznej Grecji;
- Okres hellenistyczny (III-II w. p.n.e.): rozkwit wielkich potęg monarchicznych, które powstały na ruinach imperium Aleksandra Wielkiego; z punktu widzenia nauki szczególną rolę odgrywa Egipt ptolemejski ze stolicą w Aleksandrii;
- Okres schyłkowy (I wiek pne - I wiek ne), związany ze stopniowym wymieraniem mocarstw hellenistycznych i umacnianiem się wpływów Rzymu;
- Okres cesarski (II-V wiek n.e.): zjednoczenie całego Morza Śródziemnego, w tym Grecji i Egiptu, pod panowaniem Cesarstwa Rzymskiego.
Ta periodyzacja jest dość schematyczna. W wielu przypadkach trudno jest ustalić przynależność tego lub innego osiągnięcia do tego lub innego okresu. Tak więc, chociaż ogólny charakter astronomii i nauki w ogóle w okresie klasycznym i hellenistycznym wygląda zupełnie inaczej, ogólnie rzecz biorąc, rozwój w VI-II wieku p.n.e. mi. wydaje się być mniej lub bardziej ciągły. Z drugiej strony szereg osiągnięć naukowych ostatniego, imperialnego okresu (zwłaszcza w zakresie oprzyrządowania astronomicznego i być może teorii) jest niczym innym jak powtórką sukcesów odniesionych przez astronomów epoki hellenistycznej.
Okres przednaukowy (do VI wieku p.n.e.)
Wiersze Homera i Hezjoda dają wyobrażenie o astronomicznej wiedzy Greków tego okresu: wymienia się tam szereg gwiazd i konstelacji, udziela praktycznych porad dotyczących wykorzystania ciał niebieskich do nawigacji i określania pór roku. rok. Idee kosmologiczne tego okresu zostały w całości zapożyczone z mitów: Ziemia jest uważana za płaską, a niebo jest solidną misą opartą na Ziemi.
Jednocześnie, według opinii niektórych historyków nauki, członkowie jednego z ówczesnych helleńskich związków religijno-filozoficznych (orfickich) znali również pewne szczególne pojęcia astronomiczne (na przykład idee dotyczące niektórych kręgów niebieskich). Jednak większość badaczy nie zgadza się z tą opinią.
Okres klasyczny (od VI do IV wieku p.n.e.)
Głównymi aktorami tego okresu są filozofowie, którzy intuicyjnie szukają czegoś, co później zostanie nazwane naukową metodą poznania. Jednocześnie prowadzone są pierwsze specjalistyczne obserwacje astronomiczne, rozwijana jest teoria i praktyka kalendarza; po raz pierwszy za podstawę astronomii przyjęto geometrię, wprowadzono szereg abstrakcyjnych pojęć astronomii matematycznej; podejmowane są próby znalezienia fizycznych wzorców w ruchu opraw. Szereg zjawisk astronomicznych zostało naukowo wyjaśnionych, udowodniono kulistość Ziemi. Jednocześnie związek między obserwacjami astronomicznymi a teorią jest wciąż niewystarczająco silny, odsetek spekulacji opartych na względach czysto estetycznych jest zbyt duży.
Źródła
Doszły do nas tylko dwie specjalistyczne prace astronomiczne z tego okresu, traktaty O obracającej się kuli oraz O wschodzie i zachodzie gwiazd Autolykos z Pitany - podręczniki geometrii sfery niebieskiej, napisane pod sam koniec tego okresu, około 310 p.n.e. mi. Towarzyszy im także wiersz zjawiska Arata z Sol (napisana jednak w I połowie III w. p.n.e.), która zawiera opis starożytnych gwiazdozbiorów greckich (poetycka transkrypcja dzieł Eudoksosa z Knidos, które do nas nie dotarły, IV w. p.n.e. ).
W pismach starożytnych filozofów greckich często poruszane są kwestie natury astronomicznej: niektóre dialogi Platona (zwłaszcza Timaeus, jak również Stan, Fedon, Prawa, Zaprawo), traktaty Arystotelesa (zwłaszcza O Niebie, jak również meteorologia, Fizyka, Metafizyka). Dzieła dawnych filozofów (przedsokratycznych) dotarły do nas jedynie w bardzo fragmentarycznej formie przez drugą, a nawet trzecią rękę.
Presokraci, Platon
W tym okresie w nauce, aw astronomii w szczególności, rozwinęły się dwa fundamentalnie różne podejścia filozoficzne. Pierwszy z nich powstał w Ionii i dlatego można go nazwać jońskim. Charakteryzuje się próbami znalezienia materialnej fundamentalnej zasady bytu, poprzez zmianę tego, co filozofowie mieli nadzieję wyjaśnić całą różnorodność przyrody. W ruchu ciał niebieskich filozofowie ci próbowali dostrzec przejawy tych samych sił, które działają na Ziemi. Początkowo kierunek joński reprezentowali filozofowie miasta Tales Miletu, Anaksymander i Anaksymenes. Takie podejście znalazło swoich zwolenników w innych częściach Hellady. Wśród Jonów jest Anaksagoras z Klazomenosa, który znaczną część życia spędził w Atenach, Empedokles z Akragas, w dużej mierze pochodzący z Sycylii. Podejście jońskie osiągnęło swój szczyt w pismach starożytnych atomistów: Leucypa (prawdopodobnie także z Miletu) i Demokryta z Abdery, którzy byli prekursorami filozofii mechanistycznej.
Chęć przyczynowego wyjaśnienia zjawisk naturalnych była siłą Jonów. W obecnym stanie świata widzieli rezultat działania sił fizycznych, a nie mitycznych bogów i potworów. Jonowie uważali ciała niebieskie za przedmioty w zasadzie o tej samej naturze co kamienie ziemskie, których ruch jest kontrolowany przez te same siły, które działają na Ziemię. Uważali, że codzienna rotacja firmamentu jest reliktem pierwotnego ruchu wirowego, obejmującego całą materię Wszechświata. Filozofowie jońscy jako pierwsi zostali nazwani fizykami. Jednak mankamentem nauk jońskich filozofów przyrody była próba stworzenia fizyki bez matematyki. Jonowie nie widzieli geometrycznej podstawy Kosmosu.
Drugi kierunek wczesnej filozofii greckiej można nazwać włoskim, ponieważ początkowo rozwinął się w greckich koloniach półwyspu włoskiego. Jej założyciel Pitagoras założył słynną unię religijno-filozoficzną, której przedstawiciele, w przeciwieństwie do Jonów, upatrywali podstawy świata w harmonii matematycznej, a dokładniej w harmonii liczb, dążąc do jedności nauki i religii. Uważali ciała niebieskie za bogów. Uzasadniano to w następujący sposób: bogowie są doskonałym umysłem, charakteryzują się najdoskonalszym rodzajem ruchu; jest to ruch obwodowy, ponieważ jest wieczny, nie ma początku ani końca i zawsze przechodzi w siebie. Jak pokazują obserwacje astronomiczne, ciała niebieskie poruszają się po okręgu, dlatego są bogami. Spadkobiercą pitagorejczyków był wielki ateński filozof Platon, który wierzył, że cały kosmos został stworzony przez idealne bóstwo na swój obraz i podobieństwo. Chociaż pitagorejczycy i Platon wierzyli w boskość ciał niebieskich, nie cechowała ich wiara w astrologię: znana jest skrajnie sceptyczna ocena jej autorstwa Eudoksosa, ucznia Platona i wyznawcy filozofii pitagorejczyków.
Siłą Włochów była chęć poszukiwania wzorców matematycznych w przyrodzie. Charakterystyczna dla Włochów pasja do idealnych figur geometrycznych pozwoliła im jako pierwsi zasugerować, że Ziemia i ciała niebieskie są kuliste i otwierają drogę do zastosowania metod matematycznych do poznania przyrody. Jednak wierząc, że ciała niebieskie są bóstwami, prawie całkowicie wypędzili siły fizyczne z nieba.
Arystoteles
Mocne strony tych dwóch programów badawczych, jońskiego i pitagorejskiego, uzupełniały się wzajemnie. Próbę ich syntezy można uznać za naukę Arystotelesa ze Stagiry. Arystoteles podzielił wszechświat na dwie radykalnie różne części, dolną i górną (odpowiednio regiony podksiężycowe i ponadksiężycowe). Region podksiężycowy (czyli bliżej środka wszechświata) przypomina konstrukcje filozofów jońskich z okresu przedatomistycznego: składa się z czterech elementów - ziemi, wody, powietrza, ognia. To obszar tego, co zmienne, nietrwałe, przemijające – to, czego nie da się opisać językiem matematyki. Wręcz przeciwnie, obszar ponadksiężycowy jest obszarem wieczności i niezmienności, na ogół odpowiadający pitagorejsko-platońskiemu ideałowi doskonałej harmonii. Składa się z eteru - specjalnego rodzaju materii, której nie ma na Ziemi.
Choć Arystoteles nie nazywał ciał niebieskich bogami, uważał je za boskie, gdyż tworzący je element, eter, charakteryzuje się jednostajnym ruchem po okręgu wokół środka świata; ruch ten jest wieczny, ponieważ na okręgu nie ma punktów granicznych.
Astronomia praktyczna
Doszły do nas jedynie fragmentaryczne informacje o metodach i wynikach obserwacji astronomów okresu klasycznego. Na podstawie dostępnych źródeł można przypuszczać, że jednym z głównych obiektów ich uwagi były wschody gwiazd, gdyż wyniki takich obserwacji można było wykorzystać do określenia pory nocnej. Traktat zawierający dane z takich obserwacji został opracowany przez Eudoksosa z Knidos (druga połowa IV wieku p.n.e.); poeta Arat z Sol ubrał traktat Eudoksosa w poetycką formę.
Prawie nic nie wiadomo o instrumentach astronomicznych Greków okresu klasycznego. O Anaksymanderze z Miletu doniesiono, że do rozpoznawania równonocy i przesileń używał gnomonu, najstarszego instrumentu astronomicznego, który jest pionowo umieszczoną pałką. Eudoxusowi przypisuje się również wynalezienie „pająka” – głównego elementu konstrukcyjnego astrolabium.
Sferyczny zegar słoneczny
Najwyraźniej do obliczania czasu w ciągu dnia często używano zegara słonecznego. Najpierw jako najprostsze wynaleziono sferyczne zegary słoneczne (skafe). Eudoxusowi przypisuje się również ulepszenia w projektowaniu zegarów słonecznych. Był to prawdopodobnie wynalazek jednej z odmian płaskich zegarów słonecznych.
Filozofowie jońscy wierzyli, że ruch ciał niebieskich jest kontrolowany przez siły podobne do tych, które działają w skali ziemskiej. Tak więc Empedokles, Anaksagoras, Demokryt wierzyli, że ciała niebieskie nie spadają na Ziemię, ponieważ są utrzymywane przez siłę odśrodkową. Włosi (Pitagorejczycy i Platon) wierzyli, że luminarze, będąc bogami, poruszają się same, jak żywe istoty.
Między filozofami panuje spora różnica zdań na temat tego, co znajduje się poza Kosmosem. Niektórzy filozofowie wierzyli, że istnieje nieskończona pusta przestrzeń; według Arystotelesa poza Kosmosem nie ma nic, nawet przestrzeni; atomiści Leucippus, Demokryt i ich zwolennicy wierzyli, że za naszym światem (ograniczonym sferą gwiazd stałych) są inne światy. Najbliżej współczesnym były poglądy Heraklida Pontusa, według których gwiazdy stałe to inne światy znajdujące się w nieskończonej przestrzeni.
Wyjaśnienie zjawisk astronomicznych i natury ciał niebieskich
Okres klasyczny charakteryzuje się powszechnymi spekulacjami na temat natury ciał niebieskich. Anaksagoras z Klazomen (V wiek p.n.e.) jako pierwszy zasugerował, że Księżyc świeci odbitym światłem Słońca i na tej podstawie po raz pierwszy w historii podał poprawne wyjaśnienie natury faz księżycowych i zaćmienia Słońca i Księżyca. Anaksagoras uważał słońce za gigantyczny kamień (wielkości Peloponezu), rozgrzany przez tarcie o powietrze (za co filozof omal nie poniósł kary śmierci, ponieważ ta hipoteza została uznana za sprzeczną z religią państwową). Empedokles uważał Słońce nie za samodzielny obiekt, ale odbicie na firmamencie Ziemi, oświetlone niebiańskim ogniem. Pitagorejczyk Filolaos wierzył, że Słońce jest przezroczystym kulistym ciałem, świetlistym, ponieważ załamuje światło niebiańskiego ognia; to, co widzimy jako światło dzienne, to obraz wytworzony w atmosferze ziemskiej. Niektórzy filozofowie (Parmenides, Empedokles) uważali, że jasność nieba w ciągu dnia wynika z faktu, że firmament składa się z dwóch półkul, jasnej i ciemnej, których okres rewolucji wokół Ziemi jest dniem, podobnie jak okres rewolucji słońca. Arystoteles uważał, że promieniowanie, które otrzymujemy od ciał niebieskich, nie jest generowane przez nie same, ale przez ogrzewane przez nie powietrze (część świata podksiężycowego).
Komety cieszyły się dużym zainteresowaniem greckich naukowców. Pitagorejczycy uważali je za rodzaj planet. Tę samą opinię podzielał Hipokrates z Chios, który również uważał, że ogon nie należy do samej komety, ale czasami jest nabywany podczas jej wędrówek w kosmosie. Opinie te zostały odrzucone przez Arystotelesa, który uważał komety (takie jak meteory) za zapłon powietrza w górnej części świata podksiężycowego. Przyczyną tych zapłonów jest niejednorodność powietrza otaczającego Ziemię, obecność w nim łatwopalnych wtrąceń, które rozpalają się w wyniku przenoszenia ciepła z eteru wirującego nad światem podksiężycowym.
Według Arystotelesa Droga Mleczna ma tę samą naturę; jedyną różnicą jest to, że w przypadku komet i meteorów poświata powstaje w wyniku ogrzania powietrza przez jedną konkretną gwiazdę, podczas gdy Droga Mleczna powstaje w wyniku ogrzania powietrza przez cały obszar ponadksiężycowy. Niektórzy pitagorejczycy, wraz z Enopides z Chios, uważali Drogę Mleczną za wypaloną trajektorię, wzdłuż której kiedyś krążyło Słońce. Anaksagoras uważał Drogę Mleczną za pozorną gromadę gwiazd, położoną w miejscu, gdzie cień ziemi pada na niebo. Absolutnie słuszny punkt widzenia wyraził Demokryt, który uważał, że Droga Mleczna jest wspólnym blaskiem wielu pobliskich gwiazd.
astronomia matematyczna
Głównym osiągnięciem astronomii matematycznej omawianego okresu jest koncepcja sfery niebieskiej. Prawdopodobnie początkowo był to pomysł czysto spekulacyjny, oparty na rozważaniach estetycznych. Jednak później okazało się, że zjawiska wschodów i zachodów słońca opraw, ich kulminacje rzeczywiście zachodzą tak, jakby gwiazdy były sztywno przymocowane do sferycznego firmamentu, obracającego się wokół osi nachylonej do powierzchni Ziemi. W ten sposób wyjaśniono w naturalny sposób główne cechy ruchów gwiazd: każda gwiazda zawsze wznosi się w tym samym punkcie na horyzoncie, różne gwiazdy przechodzą na niebie w tym samym czasie różne łuki, a im bliżej bieguna gwiazdy znajduje się gwiazda. mniejszy łuk, który przechodzi w tym samym czasie. Niezbędnym etapem w pracach nad stworzeniem tej teorii powinno być uświadomienie sobie, że wielkość Ziemi jest niezmiernie mała w porównaniu z wielkością sfery niebieskiej, co pozwoliło pominąć dobowe paralaksy gwiazd. Nazwiska ludzi, którzy dokonali tej najważniejszej rewolucji intelektualnej, nie dotarły do nas; najprawdopodobniej należeli do szkoły pitagorejskiej. Najwcześniejszy podręcznik astronomii sferycznej, jaki do nas dotarł, należy do Autolykosa z Pitany (ok. 310 p.n.e.). Udowodniono tam w szczególności, że punkty wirującej kuli, które nie leżą na jej osi, podczas jednostajnego obrotu zakreślają równoległe okręgi prostopadłe do osi, a jednocześnie wszystkie punkty powierzchni zakreślają podobne łuki.
Innym ważnym osiągnięciem astronomii matematycznej w klasycznej Grecji jest wprowadzenie pojęcia ekliptyki - dużego koła nachylonego względem równika niebieskiego, wzdłuż którego Słońce porusza się wśród gwiazd. Pomysł ten został prawdopodobnie wprowadzony przez słynnego geometra Enopides z Chios, który również podjął pierwszą próbę zmierzenia nachylenia ekliptyki do równika (24°).
System czterech koncentrycznych sfer służących do modelowania ruchu planet w teorii Eudoksji. Liczby wskazują sfery odpowiedzialne za dzienny obrót nieba (1), za ruch po ekliptyce (2), za ruch wsteczny planety (3 i 4). T - Ziemia, linia przerywana reprezentuje ekliptykę (równik drugiej sfery).
Starożytni greccy astronomowie postawili u podstaw geometrycznych teorii ruchu ciał niebieskich następującą zasadę: ruch każdej planety, Słońca i Księżyca jest kombinacją jednostajnych ruchów kołowych. Ta zasada, zaproponowana przez Platona, a nawet pitagorejczyków, wywodzi się z idei ciał niebieskich jako bóstw, które mogą mieć tylko najdoskonalszy rodzaj ruchu – ruch jednostajny po okręgu. Uważa się, że pierwszą teorię ruchu ciał niebieskich opartą na tej zasadzie przedstawił Eudoksos z Knidos. Była to teoria sfer homocentrycznych - rodzaj geocentrycznego systemu świata, w którym ciała niebieskie uważa się za sztywno połączone z kombinacją sztywnych sfer połączonych wspólnym środkiem. Teoria ta została udoskonalona przez Kallippa z Cyzikosa, a Arystoteles umieścił ją u podstaw swojego systemu kosmologicznego. Teoria sfer homocentrycznych została następnie porzucona, ponieważ zakłada niezmienność odległości opraw od Ziemi (każda z opraw porusza się po sferze, której środek pokrywa się ze środkiem Ziemi). Jednak pod koniec okresu klasycznego zgromadzono już znaczną ilość dowodów na to, że odległości ciał niebieskich od Ziemi faktycznie się zmieniają: znaczne zmiany jasności niektórych planet, zmienność średnicy kątowej Księżyca, obecność całkowitych i obrączkowych zaćmień Słońca.
Okres hellenistyczny (III-II wiek pne)
Najważniejszą rolę organizacyjną w nauce tego okresu odgrywa Biblioteka Aleksandryjska i Museion. Chociaż na początku okresu hellenistycznego powstały dwie nowe szkoły filozoficzne, stoików i epikurejczyków, astronomia naukowa osiągnęła już poziom, który pozwolił jej rozwinąć się praktycznie bez wpływu pewnych doktryn filozoficznych (możliwe jednak, że uprzedzenia religijne związane z filozofią stoicyzmu miały negatywny wpływ na propagowanie systemu heliocentrycznego (patrz przykład Cleanfa poniżej).
Astronomia staje się nauką ścisłą. Najważniejszymi zadaniami astronomów są: (1) ustalanie skali świata na podstawie twierdzeń geometrii i danych z obserwacji astronomicznych, a także (2) budowanie predykcyjnych teorii geometrycznych ruchu ciał niebieskich. Technika obserwacji astronomicznych osiąga wysoki poziom. Zjednoczenie starożytnego świata przez Aleksandra Wielkiego umożliwia wzbogacenie greckiej astronomii dzięki osiągnięciom babilońskich astronomów. Jednocześnie pogłębia się przepaść między celami astronomii i fizyki, co nie było tak oczywiste w poprzednim okresie.
Przez większość okresu hellenistycznego Grecy nie śledzą wpływu astrologii na rozwój astronomii.
Źródła
Dotarło do nas sześć prac astronomów tego okresu:
Dorobek tego okresu stanowi podstawę dwóch podstawowych podręczników astronomii, Geminusa (I wiek p.n.e.) i Kleomedesa (czas życia nieznany, prawdopodobnie między I wiekiem p.n.e. a II wiekiem n.e.), znanych jako Wprowadzenie do zjawisk. Klaudiusz Ptolemeusz opowiada o twórczości Hipparcha w swoim podstawowym dziele – Almagest (2. poł. II w. n.e.). Ponadto różne aspekty astronomii i kosmologii okresu hellenistycznego zostały omówione w wielu pracach komentatorskich z późniejszych okresów.
Filozoficzne podstawy astronomii
Okres hellenistyczny odznaczył się pojawieniem się nowych szkół filozoficznych, z których dwie (epikurejczycy i stoicy) odegrały znaczącą rolę w rozwoju kosmologii.
Aby ulepszyć kalendarz, naukowcy epoki hellenistycznej przeprowadzili obserwacje przesileń i równonocy: długość roku tropikalnego jest równa odstępowi czasu między dwoma przesileniami lub równonocą, podzielonej przez całkowitą liczbę lat. Zrozumieli, że dokładność obliczeń jest tym większa, im większa jest przerwa między zastosowanymi zdarzeniami. Takich obserwacji dokonali w szczególności Arystarch z Samos, Archimedes z Syrakuz, Hipparch z Nicei i wielu innych astronomów, których nazwiska nie są znane.
Jednak odkrycie precesji przypisuje się zwykle Hipparchowi, który pokazał ruch równonocy między gwiazdami w wyniku porównania współrzędnych niektórych gwiazd zmierzonych przez Timocharisa i jego samego. Według Hipparcha prędkość kątowa równonocy wynosi 1° na wiek. Ta sama wartość wynika z wartości roku syderycznego i tropikalnego według Arystarcha, przywróconych z rękopisów watykańskich (w rzeczywistości wielkość precesji wynosi 1 ° na 72 lata).
W drugiej połowie III wieku p.n.e. mi. Astronomowie aleksandryjscy prowadzili również obserwacje pozycji planet. Wśród nich byli Timocharis i astronomowie, których nazwisk nie znamy (wiemy o nich tylko tyle, że do datowania swoich obserwacji używali kalendarza zodiaku Dionizego). Motywy obserwacji aleksandryjskich nie są do końca jasne.
W celu określenia szerokości geograficznej w różnych miastach wykonano obserwacje wysokości Słońca podczas przesileń. W tym przypadku osiągnięto dokładność rzędu kilku minut kątowych, maksymalną osiągalną gołym okiem. Do określenia długości geograficznej wykorzystano obserwacje zaćmień Księżyca (różnica długości geograficznej między dwoma punktami jest równa różnicy czasu lokalnego, w którym nastąpiło zaćmienie).
pierścień równikowy.
instrumenty astronomiczne. Prawdopodobnie do obserwacji pozycji nocnych opraw używano dioptrii, a do obserwacji Słońca używano koła południowego; wysoce prawdopodobne jest również użycie astrolabium (którego wynalazek przypisuje się czasami Hipparchowi) oraz sfery armilarnej. Według Ptolemeusza Hipparch użył pierścienia równikowego do określenia momentów równonocy.
Kosmologia
Po otrzymaniu wsparcia od stoików, system geocentryczny świata nadal był głównym systemem kosmologicznym w okresie hellenistycznym. Esej o astronomii sferycznej napisany przez Euklidesa na początku III wieku p.n.e. e., opiera się również na geocentrycznym punkcie widzenia. Jednak w pierwszej połowie tego stulecia Arystarch z Samos zaproponował alternatywny, heliocentryczny system świata, według którego
- Słońce i gwiazdy są nieruchome
- Słońce jest w centrum świata
- Ziemia krąży wokół Słońca w ciągu roku, a wokół własnej osi w ciągu dnia.
Opierając się na systemie heliocentrycznym i nieobserwowalności rocznych paralaks gwiazd, Arystarch doszedł do pionierskiego wniosku, że odległość Ziemi od Słońca jest pomijalnie mała w porównaniu z odległością Słońca od gwiazd. Ten wniosek z wystarczającym stopniem współczucia podaje Archimedes w swoim eseju Rachunek ziaren piasku(jedno z głównych źródeł naszych informacji o hipotezie Arystarcha), którą można uznać za pośrednie rozpoznanie heliocentrycznej kosmologii przez syrakuskiego naukowca. Być może w innych swoich pracach Archimedes opracował inny model budowy Wszechświata, w którym Merkury i Wenus, a także Mars krążą wokół Słońca, które z kolei porusza się wokół Ziemi (podczas gdy droga Marsa wokół Słońca obejmuje Ziemię).
Większość historyków nauki uważa, że hipoteza heliocentryczna nie uzyskała żadnego znaczącego poparcia ze strony współczesnych Arystarchowi i późniejszych astronomów. Niektórzy badacze dostarczają jednak szereg pośrednich dowodów na powszechne poparcie dla heliocentryzmu przez starożytnych astronomów. Znane jest jednak nazwisko tylko jednego zwolennika systemu heliocentrycznego: babilońskiego Seleukosa, I połowa II wieku p.n.e. mi.
Istnieją powody, by sądzić, że inni astronomowie również oszacowali odległości do ciał niebieskich na podstawie nieobserwowalności ich dziennych paralaks; należy też przypomnieć wniosek Arystarcha o ogromnym oddaleniu gwiazd, dokonany na podstawie układu heliocentrycznego i nieobserwowalności rocznych paralaks gwiazd.
Apoloniusz z Pergi i Archimedes byli również zaangażowani w określanie odległości do ciał niebieskich, ale nic nie wiadomo o metodach, którymi się posługiwali. Jedna z ostatnich prób rekonstrukcji pracy Archimedesa wykazała, że jego odległość do Księżyca wynosiła około 62 promienie Ziemi i dość dokładnie zmierzyła względne odległości od Słońca do planet Merkurego, Wenus i Marsa (w oparciu o model, w którym te planety krążą wokół Słońce i wraz z nim - wokół Ziemi).
Do tego należy dodać określenie promienia Ziemi przez Eratostenesa. W tym celu zmierzył odległość zenitalną Słońca w południe w dniu przesilenia letniego w Aleksandrii, uzyskując wynik 1/50 pełnego koła. Co więcej, Eratostenes wiedział, że w mieście Siena w tym dniu Słońce znajduje się dokładnie w zenicie, to znaczy Siena jest w tropiku. Zakładając, że miasta te leżą dokładnie na tym samym południku i przyjmując odległość między nimi równą 5 000 stadionów, a także biorąc pod uwagę równoległe promienie Słońca, Eratostenes uzyskał obwód ziemi równy 250 000 stadionów. Następnie Eratostenes podwyższył tę wartość do 252 000 stadionów, co jest wygodniejsze dla praktycznych obliczeń. Dokładność wyniku Eratostenesa jest trudna do oceny, ponieważ wielkość użytego przez niego stada jest nieznana. W większości nowoczesnych dzieł etapy Eratostenesa są przyjmowane na 157,5 metra lub 185 metrów. Wtedy jego wynik dla długości obwodu ziemi, wyrażony współczesnymi jednostkami miary, będzie równy odpowiednio 39690 km (tylko 0,7% mniej niż prawdziwa wartość) lub 46620 km (17% więcej niż prawdziwa wartość ).
Teorie ruchu ciał niebieskich
W omawianym okresie powstały nowe teorie geometryczne ruchu Słońca, Księżyca i planet, które opierały się na zasadzie, że ruch wszystkich ciał niebieskich jest kombinacją jednostajnych ruchów kołowych. Zasada ta działała jednak nie w formie teorii sfer homocentrycznych, jak w nauce z poprzedniego okresu, ale w formie teorii epicykli, zgodnie z którą sama oprawa wykonuje jednostajny ruch w małym kole ( epicykl), którego środek porusza się równomiernie wokół Ziemi po dużym okręgu (deferent). Uważa się, że podwaliny tej teorii położył Apoloniusz z Pergi, który żył pod koniec III - początek II wieku p.n.e. mi.
Hipparch zbudował wiele teorii ruchu Słońca i Księżyca. Zgodnie z jego teorią Słońca okresy ruchu wzdłuż epicyklu i deferentu są takie same i równe jednemu rokowi, ich kierunki są przeciwne, w wyniku czego Słońce jednolicie opisuje okrąg (ekscenter) w przestrzeni, którego środek nie pokrywa się ze środkiem Ziemi. Umożliwiło to wyjaśnienie niejednorodności pozornego ruchu Słońca wzdłuż ekliptyki. Parametry teorii (stosunek odległości między środkami Ziemi a mimośrodem, kierunek linii apsyd) wyznaczono na podstawie obserwacji. Podobną teorię stworzono jednak dla Księżyca, przy założeniu, że prędkości Księżyca wzdłuż deferentu i epicyklu nie zgadzają się. Teorie te umożliwiły przewidywanie zaćmień z dokładnością niedostępną wcześniejszym astronomom.
Inni astronomowie byli zaangażowani w tworzenie teorii ruchu planet. Trudność polegała na tym, że w ruchu planet występowały dwa rodzaje nieprawidłowości:
- nierówność względem Słońca: dla planet zewnętrznych - obecność ruchów wstecznych, gdy planeta jest obserwowana w pobliżu opozycji do Słońca; dla planet wewnętrznych - ruchy wsteczne i "przyczepienie" tych planet do Słońca;
- nierówność zodiakalna: zależność wielkości łuków ruchów wstecz i odległości między łukami od znaku zodiaku.
Aby wyjaśnić te nierówności, hellenistyczni astronomowie wykorzystali kombinację ruchów w ekscentrycznych kręgach i epicyklach. Próby te skrytykował Hipparch, który jednak nie zaproponował żadnej alternatywy, ograniczając się do usystematyzowania dostępnych w swoim czasie danych obserwacyjnych.
Trójkąt prostokątny Arystarcha: względne położenie Słońca, Księżyca i Ziemi podczas kwadratury
Główne postępy w rozwoju aparatu matematycznego astronomii hellenistycznej były związane z rozwojem trygonometrii. Konieczność opracowania trygonometrii na samolocie wiązała się z koniecznością rozwiązania dwóch rodzajów problemów astronomicznych:
- Wyznaczanie odległości do ciał niebieskich (zaczynając przynajmniej od Arystarcha z Samos, który zajmował się problemem wyznaczania odległości i rozmiarów Słońca i Księżyca),
- Wyznaczenie parametrów układu epicykli i/lub ekscentrów reprezentujących ruch oprawy w przestrzeni (według powszechnej opinii problem ten jako pierwszy sformułował i rozwiązał Hipparch przy wyznaczaniu elementów orbit Słońca i Księżyca; być może astronomowie z wcześniejszych czasów zajmowali się podobnymi zadaniami, ale wyniki ich prac nie dotarły do nas).
W obu przypadkach astronomowie musieli obliczyć boki trójkątów prostokątnych biorąc pod uwagę znane wartości dwóch jego boków i jednego z zaczepów (określone z obserwacji astronomicznych na powierzchni Ziemi). Pierwszą pracą, która do nas dotarła, w której postawiono i rozwiązano ten matematyczny problem, był traktat Arystarcha z Samos O wielkościach i odległościach słońca i księżyca. W trójkącie prostokątnym utworzonym przez Słońce, Księżyc i Ziemię podczas kwadratury należało obliczyć wartość przeciwprostokątnej (odległość od Ziemi do Słońca) przez nogę (odległość od Ziemi do Księżyca). ) o znanej wartości kąta rozwarcia (87°), co jest równoważne obliczeniu wartości sin 3°. Według Arystarcha wartość ta mieści się w przedziale od 1/20 do 1/18. Po drodze udowodnił, we współczesnym ujęciu, nierówność (zawartą również w Rachunek ziaren piasku Archimedesa).
Historycy nie osiągnęli konsensusu co do tego, w jakim stopniu astronomowie okresu hellenistycznego opracowali geometrię sfery niebieskiej. Niektórzy uczeni twierdzą, że przynajmniej w czasach Hipparcha do rejestrowania wyników obserwacji astronomicznych używano układu współrzędnych ekliptycznych lub równikowych. Być może wtedy znane były pewne twierdzenia z trygonometrii sferycznej, które można wykorzystać do tworzenia katalogów gwiazd oraz w geodezji.
Praca Hipparcha zawiera również ślady znajomości projekcji stereograficznej stosowanej w konstrukcji astrolabiów. Odkrycie projekcji stereograficznej przypisuje się Apoloniuszowi z Pergi; w każdym razie udowodnił ważne twierdzenie leżące u jego podstaw.
Okres schyłkowy (I wiek pne - I wiek ne)
W tym okresie aktywność w dziedzinie astronomii jest bliska zeru, ale astrologia wywodząca się z Babilonu jest w pełnym rozkwicie. Jak dowodzą liczne papirusy hellenistycznego Egiptu tego okresu, horoskopy zostały sporządzone nie na podstawie teorii geometrycznych opracowanych przez greckich astronomów z poprzedniego okresu, ale na podstawie znacznie bardziej prymitywnych schematów arytmetycznych astronomów babilońskich. . W II wieku. PNE. powstała syntetyczna doktryna, która obejmowała astrologię babilońską, fizykę Arystotelesa i stoicką doktrynę o sympatycznym połączeniu wszystkich rzeczy, rozwiniętą przez Posidoniusza z Apamei. Częścią tego była idea warunkowości zjawisk ziemskich przez rotację sfer niebieskich: skoro świat „podksiężycowy” jest stale w stanie wiecznego stawania się, podczas gdy świat „nadksiężycowy” jest w stanie niezmienionym, drugi jest źródłem wszystkich zmian zachodzących w pierwszym.
Mimo braku rozwoju nauki, nie dochodzi również do znacznej degradacji, o czym świadczą jakościowe podręczniki, które do nas dotarły. Wprowadzenie do zjawisk Bliźnięta (I wiek p.n.e.) i Spherica Teodozjusz z Bitynii (II lub I wiek p.n.e.). Ten ostatni jest na poziomie pośrednim między podobnymi dziełami wczesnych autorów (Autolykos i Euklides) a późniejszym traktatem Menelaosa „Sfera” (I wiek n.e.). Doszły do nas także jeszcze dwa małe dzieła Teodozjusza: O mieszkaniach, który opisuje gwiaździste niebo z punktu widzenia obserwatorów znajdujących się na różnych szerokościach geograficznych, oraz O dniach i nocach gdzie rozważany jest ruch Słońca wzdłuż ekliptyki. Zachowana została również technologia związana z astronomią, na podstawie której powstał mechanizm z Antykithiry – kalkulator zjawisk astronomicznych, powstały w I wieku p.n.e. mi.
Okres cesarski (II-V wiek n.e.)
Astronomia stopniowo odradza się, ale z wyczuwalną domieszką astrologii. W tym okresie powstało szereg uogólniających prac astronomicznych. Jednak nowy rozkwit szybko zostaje zastąpiony stagnacją, a następnie nowym kryzysem, tym razem jeszcze głębszym, związanym z ogólnym upadkiem kultury podczas upadku Cesarstwa Rzymskiego, a także radykalną rewizją wartości antycznych. cywilizacja, wytworzona przez wczesne chrześcijaństwo.
Źródła
Zagadnienia astronomiczne poruszane są również w wielu komentarzach powstałych w tym okresie (autorzy: Theon ze Smyrny, II wne, Simplicius, V wne, Censorinus, III wne, Pappus Aleksandryjski, III lub IV wne, Teon z Aleksandria, IV wiek n.e., Proclus, V wiek n.e. itd.). Niektóre zagadnienia astronomiczne poruszane są także w pracach encyklopedysty Pliniusza Starszego, filozofów Cycerona, Seneki, Lukrecjusza, architekta Witruwiusza, geografa Strabona, astrologów Maniliusa i Vettiusa Walensa, mechanika Czapli z Aleksandrii, teologa Synezjusza z Cyreny .
Astronomia praktyczna
Triquetrum Klaudiusza Ptolemeusza (z księgi 1544)
Zadaniem obserwacji planetarnych rozważanego okresu jest dostarczenie materiału liczbowego do teorii ruchu planet, Słońca i Księżyca. W tym celu swoje obserwacje przeprowadzili Menelaos z Aleksandrii, Klaudiusz Ptolemeusz i inni astronomowie (istnieje napięta dyskusja na temat autentyczności obserwacji Ptolemeusza). W przypadku Słońca główne wysiłki astronomów nadal były skierowane na dokładne ustalenie momentów równonocy i przesileń. W przypadku Księżyca zaobserwowano zaćmienia (zarejestrowano dokładny moment największej fazy i położenie Księżyca wśród gwiazd), a także momenty kwadraturowe. W przypadku planet wewnętrznych (Merkurego i Wenus) największe wydłużenia były przedmiotem zainteresowania, gdy planety te znajdują się w największej odległości kątowej od Słońca. W przypadku planet zewnętrznych szczególny nacisk położono na ustalanie momentów opozycji do Słońca i ich obserwację w pośrednich momentach czasu, a także na badanie ich ruchów wstecznych. Astronomowie zwracali również dużą uwagę na tak rzadkie zjawiska, jak koniunkcje planet z Księżycem, gwiazdami i ze sobą.
Dokonano również obserwacji współrzędnych gwiazd. Ptolemeusz cytuje katalog gwiazd w Almagest, gdzie według niego obserwował każdą gwiazdę niezależnie. Możliwe jednak, że katalog ten jest prawie w całości katalogiem Hipparcha ze współrzędnymi gwiazd przeliczonymi z powodu precesji.
Ostatnich obserwacji astronomicznych w starożytności dokonali pod koniec V wieku Proklos i jego uczniowie Heliodor i Ammoniusz.
Aparat matematyczny astronomii
Trwał rozwój trygonometrii. Menelaos z Aleksandrii (ok. 100 n.e.) napisał monografię Spherica w trzech książkach. W pierwszej księdze nakreślił teorię trójkątów sferycznych, podobną do teorii trójkątów płaskich Euklidesa, przedstawionej w księdze I. Rozpoczęła się. Ponadto Menelaos udowodnił twierdzenie, dla którego nie ma odpowiednika euklidesowego: dwa trójkąty sferyczne są przystające (kompatybilne), jeśli odpowiadające im kąty są równe. Inne jego twierdzenie mówi, że suma kątów trójkąta sferycznego jest zawsze większa niż 180°. Druga książka Kule wyjaśnia zastosowanie geometrii sferycznej w astronomii. Trzecia księga zawiera „twierdzenie Menelaosa”, znane również jako „zasada sześciu wielkości”.
Najważniejszym dziełem trygonometrycznym starożytności jest Ptolemeusz Almagest. Książka zawiera nowe tabele akordów. Do ich obliczenia akordy posłużyły się (w rozdziale X) twierdzeniem Ptolemeusza (znanym jednak Archimedesowi), które mówi: suma iloczynów długości przeciwległych boków czworoboku wypukłego wpisanego w okrąg jest równa iloczynowi długości przekątnych. Z tego twierdzenia łatwo wyprowadzić dwa wzory na sinus i cosinus sumy kątów i jeszcze dwa wzory na sinus i cosinus różnicy kątów. Później Ptolemeusz podaje analogię wzoru na sinus półkąta dla akordów.
Parametry ruchu planet po epicyklach i deferentach zostały określone na podstawie obserwacji (choć nadal nie jest jasne, czy obserwacje te zostały sfałszowane). Dokładność modelu Ptolemeusza wynosi: dla Saturna - około 1/2°, Jowisza - około 10", Marsa - ponad 1°, Wenus, a zwłaszcza Merkurego - do kilku stopni.
Kosmologia i fizyka nieba
W teorii Ptolemeusza przyjęto następującą kolejność opraw wraz ze wzrostem odległości od Ziemi: Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz, Saturn, gwiazdy stałe. Jednocześnie średnia odległość od Ziemi rosła wraz ze wzrostem okresu rewolucji wśród gwiazd; nadal nierozwiązany pozostał problem Merkurego i Wenus, w którym ten okres jest równy słonecznemu (Ptolemeusz nie podaje wystarczająco przekonujących argumentów, dlaczego umieszcza te problemy „pod” Słońcem, powołując się po prostu na opinię naukowców z wcześniejszego okresu) . Uznano, że wszystkie gwiazdy znajdują się na tej samej sferze - sferze gwiazd stałych. Aby wyjaśnić precesję, był zmuszony dodać kolejną sferę, która znajduje się nad sferą gwiazd stałych.
Epicykl i deferent według teorii sfer zagnieżdżonych.
W teorii epicykli, w tym Ptolemeusza, odległość planet od Ziemi była zróżnicowana. Fizyczny obraz, który może kryć się za tą teorią, opisał Theon ze Smyrny (koniec I - początek II wieku n.e.) w dziele, które do nas dotarło Pojęcia matematyczne przydatne do czytania Platona. Jest to teoria sfer zagnieżdżonych, której główne postanowienia są następujące. Wyobraź sobie dwie koncentryczne kule wykonane z solidnego materiału, pomiędzy którymi umieszczona jest mała kula. Średnia arytmetyczna promieni dużych kul to promień deferentu, a promień małej kuli to promień epicyklu. Obracanie dwóch dużych kul spowoduje obrót małej kuli między nimi. Jeśli planeta zostanie umieszczona na równiku małej kuli, to jej ruch będzie dokładnie taki sam, jak w teorii epicykli; zatem epicykl jest równikiem mniejszej sfery.
Tę teorię, z pewnymi modyfikacjami, wyznawał również Ptolemeusz. Jest to opisane w jego pracy Hipotezy planetarne. Zauważa w szczególności, że maksymalna odległość do każdej z planet jest równa minimalnej odległości do planety następującej po niej, czyli maksymalna odległość do Księżyca jest równa minimalnej odległości do Merkurego itd. Ptolemeusz był w stanie oszacować maksymalną odległość do Księżyca metodą zbliżoną do metody Arystarcha: 64 promienie Ziemi. To dało mu skalę całego wszechświata. W rezultacie okazało się, że gwiazdy znajdują się w odległości około 20 tysięcy promieni Ziemi. Ptolemeusz podjął również próbę oszacowania wielkości planet. W wyniku przypadkowej kompensacji wielu błędów, Ziemia okazała się średniej wielkości ciałem Wszechświata, a gwiazdy były w przybliżeniu tej samej wielkości co Słońce.
Według Ptolemeusza całość sfer eterycznych należących do każdej z planet jest racjonalną ożywioną istotą, gdzie sama planeta pełni rolę ośrodka mózgowego; emanujące z niej impulsy (emanacje) wprawiają w ruch kule, które z kolei niosą planetę. Ptolemeusz podaje następującą analogię: mózg ptaka wysyła do ciała sygnały, które wprawiają w ruch skrzydła, unosząc ptaka w powietrzu. Jednocześnie Ptolemeusz odrzuca punkt widzenia Arystotelesa o Pierwotnym Poruszycielu jako przyczynie ruchu planet: sfery niebieskie poruszają się z własnej woli i tylko te najbardziej zewnętrzne są wprawiane w ruch przez Pierwotnego Poruszyciela.
W późnej starożytności (począwszy od II wne) nastąpił znaczny wzrost wpływów fizyki Arystotelesa. Opracowano szereg komentarzy do dzieł Arystotelesa (Sosigenes, II wne, Aleksander z Afrodyzji, koniec II - początek III wne, Simplicius, VI wne). Odradza się zainteresowanie teorią sfer homocentrycznych i próby pogodzenia teorii epicykli z fizyką Arystotelesa. Jednocześnie niektórzy filozofowie wyrażali dość krytyczny stosunek do niektórych postulatów Arystotelesa, zwłaszcza jego opinii o istnieniu piątego elementu - eteru (Ksenarch, I wne, Proklus Diadoch, V w., Jan Filopon, VI w.). . Proclus wysunął także szereg krytyki teorii epicykli.
Rozwinęły się również poglądy wykraczające poza geocentryzm. Tak więc Ptolemeusz dyskutuje z niektórymi naukowcami (bez wymieniania ich po imieniu), którzy zakładają dzienny obrót Ziemi. Autor łaciński z V wieku. n. mi. Marcian Capella na piśmie Małżeństwo Merkurego i Filologii opisuje system, w którym Słońce okrąża Ziemię, a Merkury i Wenus okrążają Słońce.
Wreszcie, w pismach wielu autorów z tamtej epoki opisane są idee, które antycypują idee naukowców New Age. Tak więc jeden z uczestników dialogu Plutarcha O twarzy widocznej na tarczy księżyca przekonuje, że Księżyc nie spada na Ziemię na skutek działania siły odśrodkowej (jak przedmioty zatopione w temblaku), „wszak każdy przedmiot unoszony jest przez swój naturalny ruch, jeśli nie jest odchylony na bok przez jakiś inne siły." W tym samym dialogu zauważa się, że grawitacja jest charakterystyczna nie tylko dla Ziemi, ale także ciał niebieskich, w tym Słońca. Motywem może być analogia między kształtem ciał niebieskich a Ziemią: wszystkie te obiekty mają kształt kuli, a ponieważ kulistość Ziemi wiąże się z jej własną grawitacją, logiczne jest założenie, że kulistość innych ciała we Wszechświecie są związane z tym samym powodem.
Arystarch (ok. 310-250 - III wiek p.n.e.) urodził się na wyspie Samos. Był uczniem fizyka Strato z Lampsak. Jego nauczyciel należał do szkoły Arystotelesa, a pod koniec życia prowadził nawet Liceum. Był jednym z założycieli słynnej Biblioteki Aleksandryjskiej i Museion, głównego ośrodka naukowego późnego antyku. Podobno tutaj, wśród pierwszego pokolenia naukowców Aleksandrii, studiował i pracował Arystarch.
Wszystko to jednak nie wyjaśnia osobowości Arystarcha, który zdaje się całkowicie odbiegać od jego epoki. Przed nim teorie nieba były konstruowane czysto spekulacyjnie, na podstawie argumentów filozoficznych. Nie mogło być inaczej, skoro niebo uważano za świat idealny, wieczny, boski. Arystarch próbował określić odległości do ciał niebieskich za pomocą obserwacji. Kiedy mu się to udało, zrobił drugi krok, na który ani jego współcześni, ani naukowcy wiele wieków później nie byli gotowi.
Jak Arystarch rozwiązał pierwszy problem, wiadomo na pewno. Jego jedyna zachowana książka „O rozmiarach Słońca i Księżyca oraz odległości od nich” jest poświęcona temu problemowi. Po pierwsze, Arystarch określił, ile razy Słońce jest dalej niż Księżyc. W tym celu zmierzył kąt między Księżycem, który był w fazie kwadransa, a Słońcem (można to zrobić o zachodzie lub wschodzie słońca, kiedy Księżyc jest czasem widoczny jednocześnie z nim). Jeśli, według Arystarcha, „Księżyc wydaje się nam przecięty na pół”, to kąt, pod którym znajduje się Księżyc jako jego wierzchołek, jest prawidłowy. Arystarch zmierzył kąt między Księżycem a Słońcem, na szczycie którego znajdowała się Ziemia. Okazało się, że jest równy 87 ° (faktycznie 89 ° 5 2 "). W trójkącie prostokątnym o takim kącie przeciwprostokątna (odległość od Ziemi do Słońca) jest 19 razy dłuższa niż noga (odległość do Księżyca Dla tych, którzy znają trygonometrię, zauważamy, że od 1/19 do cos 87 ° Na tym wniosku - Słońce jest 19 razy dalej niż Księżyc - Arystarch zatrzymał się.
W rzeczywistości Słońce jest 400 razy dalej, ale nie można było znaleźć właściwej wartości za pomocą ówczesnych narzędzi. Arystarch wiedział, że widoczne dyski Słońca i Księżyca są w przybliżeniu takie same. On sam zaobserwował zaćmienie Słońca, kiedy dysk Księżyca całkowicie pokrył dysk Słońca. Ale jeśli widoczne dyski są równe, a odległość do Słońca jest 19 razy większa niż odległość do Księżyca, to średnica Słońca jest 19 razy większa niż średnica Księżyca. Teraz najważniejsze pozostaje: porównać Słońce i Księżyc z samą Ziemią. Szczytem naukowej odwagi była wówczas idea, że Słońce jest bardzo duże, a może nawet prawie tak duże, jak cała Grecja. Obserwując zaćmienia Księżyca, gdy Księżyc przechodzi przez cień Ziemi, Arystarch odkrył, że średnica Księżyca jest o połowę mniejsza niż cień Ziemi. Za pomocą dość pomysłowego rozumowania udowodnił, że Księżyc jest 3 razy mniejszy od Ziemi. Ale Słońce jest 19 razy większe od Księżyca, co oznacza, że jego średnica jest ponad 6 razy większa niż Ziemi (w rzeczywistości 109 razy). Najważniejsze w pracy Arystarcha nie był wynik, ale sam fakt spełnienia, który dowiódł, że nieosiągalny świat ciał niebieskich można poznać za pomocą pomiarów i obliczeń.
Najwyraźniej wszystko to skłoniło Arystarcha do jego wielkiego odkrycia. Jego pomysł dotarł do nas dopiero w opowiadaniu Archimedesa. Arystarch domyślił się, że wielkie Słońce nie może krążyć wokół małej Ziemi. Tylko Księżyc krąży wokół Ziemi. Słońce jest centrum wszechświata. Planety również krążą wokół niego. Ta teoria nazywa się heliocentryczną. Arystarch wyjaśnił zmianę dnia i nocy na Ziemi faktem, że Ziemia obraca się wokół własnej osi. Jego heliocentryczny model wyjaśniał wiele rzeczy, takich jak zauważalna zmiana jasności Marsa. Sądząc po niektórych danych, Arystarch domyślił się również, że jego teoria w naturalny sposób wyjaśnia pętlowy ruch planet spowodowany obrotem Ziemi wokół Słońca.
Arystarch dobrze przemyślał swoje teorie. Wziął pod uwagę w szczególności fakt, że obserwator na poruszającej się Ziemi powinien zauważyć zmianę położenia gwiazd - przemieszczenie paralaktyczne. Arystarch wyjaśnił pozorny bezruch gwiazd tym, że są one bardzo daleko od Ziemi, a ich orbita jest nieskończenie mała w porównaniu z tą odległością. Teoria Arystarcha nie mogła być zaakceptowana przez współczesnych. Zbyt wiele rzeczy trzeba było zmienić. Nie można było uwierzyć, że nasze wsparcie nie jest w spoczynku, ale obraca się i porusza, i uświadomić sobie wszystkie konsekwencje faktu, że Ziemia jest również ciałem niebieskim, jak Wenus czy Mars. Rzeczywiście, w tym przypadku upadłaby tysiącletnia idea Nieba, majestatycznie spoglądającego na ziemski świat.
Współcześni Arystarchowi odrzucili heliocentryzm. Został oskarżony o bluźnierstwo i wydalony z Aleksandrii. Za kilka stuleci Klaudiusz Ptolemeusz znajdzie przekonujące argumenty teoretyczne obalające ruch Ziemi. Konieczna będzie zmiana epok, aby heliocentryzm mógł wejść do świadomości ludzi.
Arystarch porównuje odległość do Słońca i Księżyca
Platon twierdził, że Słońce jest dokładnie dwa razy dalej od Ziemi niż Księżyc. „Zobaczmy, czy tak jest”, pomyślał Arystarch i narysował trójkąt.
Obserwator spogląda z Ziemi T do słońca i księżyca. Księżyc jest w fazie pierwszej kwadry. Dzieje się tak, gdy kąt TLS prosty. Według Platona TS = 2TL, więc kąt TLS= 60°. Ale tak być nie może, ponieważ w fazie pierwszej kwadry Księżyc jest oddzielony od Słońca o około 90 °. A jeśli jest dokładny? Arystarch przymierzał TLS w czasie pierwszego kwartału i otrzymał kąt 87 °.
hipparch
 |
„Ten Hipparch, który nie może nie zasługiwać na wystarczającą pochwałę… bardziej niż ktokolwiek udowodnił związek człowieka z gwiazdami i że nasze dusze są częścią nieba… Zdecydował się na czyn odważny nawet dla
bogowie - aby przepisać gwiazdy dla potomności i policzyć luminarzy... Określił miejsca i jasność wielu gwiazd, aby można było rozpoznać, czy znikają, czy pojawiają się ponownie, czy się nie poruszają, czy zmieniają jasność .
Zostawił niebo swoim potomkom jako dziedzictwo, jeśli jest ktoś, kto zaakceptuje to dziedzictwo ”- napisał rzymski historyk i przyrodnik Pliniusz Starszy o największym astronomie starożytnej Grecji.
Nieznane są lata narodzin i śmierci Hipparcha. Wiadomo tylko, że urodził się w mieście Nicea w Azji Mniejszej.
Hipparch spędził większość swojego życia (1b0 - 125 pne) na wyspie Rodos na Morzu Egejskim. Tam zbudował obserwatorium.
Z dzieł Hipparcha prawie nic nie zachowało się. Do nas dotarła tylko jedna z jego prac – „Komentarze na temat Aratusa i Eudoksosa”. Inni zginęli wraz z Biblioteką Aleksandryjską. Istniał przez ponad trzy wieki - od końca IV wieku. pne mi. a wcześniej
47 pne e., kiedy wojska Juliusza Cezara zajęły Aleksandrię i splądrowały bibliotekę. W 391 AD mi. tłum chrześcijańskich fanatyków spalił większość rękopisów, które cudem ocalały podczas najazdu Rzymian. Całkowitego zniszczenia dokonali Arabowie. Kiedy w
641 wojska kalifa Omara zajęły Aleksandrię, kazał spalić wszystkie rękopisy. Ocalały tylko przypadkowo ukryte lub wcześniej przepisane rękopisy, które trafiły później do Bagdadu.
Hipparch był zaangażowany w systematyczne obserwacje ciał niebieskich. Jako pierwszy wprowadził siatkę współrzędnych geograficznych południków i równoleżników, która umożliwiła określenie szerokości i długości geograficznej miejsca na Ziemi w taki sam sposób, w jaki astronomowie wcześniej wyznaczali współrzędne gwiazdy (deklinacja i rektascensja) na wyimaginowanym sfera niebieska.
Długoterminowe obserwacje ruchu światła dziennego pozwoliły Hipparchusowi zweryfikować twierdzenia Euktemona (V wiek pne) i Kalippa (IV wiek pne), że sezony astronomiczne nie trwają tak samo. Rozpoczynają się w dniu, a nawet w momencie równonocy lub przesilenia: wiosna - od równonocy wiosennej, lato - od przesilenia letniego itp.
Hipparch ustalił, że wiosna trwa około 94,5 dnia, lato 92,5 dnia, jesień 88 dni i wreszcie zima około 90 dni. Z tego wynikało, że Słońce porusza się nierównomiernie wzdłuż ekliptyki - wolniej latem i szybciej zimą. Musiało to być w jakiś sposób pogodzone ze starożytnymi wyobrażeniami o doskonałości ruchów niebieskich: Słońce powinno poruszać się równo i po okręgu.
Hipparch zasugerował, że Słońce krąży wokół Ziemi jednostajnie i po okręgu, ale Ziemia jest przesunięta od swojego środka. Hipparch nazwał taką orbitę ekscentrykiem, a wielkość przemieszczenia centrów (w stosunku do promienia) - ekscentryczność. Odkrył, że aby wyjaśnić różne długości pór roku, konieczne jest przyjęcie ekscentryczności równej 1/24. Punkt na orbicie, w którym Słońce jest najbliżej Ziemi, został nazwany przez Hipparchusa perygeum, a najbardziej odległy punkt - apogeum. Linia łącząca perygeum i apogeum nazywa się linia absyd(z greckiego „apsidos” - „sklepienie”, „łuk”).
W 133 pne. mi. w konstelacji Skorpiona rozbłysła nowa gwiazda. Według Pliniusza to wydarzenie skłoniło Hipparcha do sporządzenia katalogu gwiazd, w którym zarejestrowano zmiany w sferze „niezmiennych gwiazd”. Wyznaczył współrzędne 850 gwiazd względem ekliptyki - szerokość i długość ekliptyczną. W tym samym czasie Hipparch również oszacował jasność gwiazd, korzystając z wprowadzonej przez siebie koncepcji ogrom. Najjaśniejsze gwiazdy przypisał 1 magnitudo, a najsłabsze, ledwo widoczne, 6 magnitudo.
Porównując swoje wyniki ze współrzędnymi niektórych gwiazd zmierzonych przez Arystylosa i Timocharisa (współczesnych Arystarchowi z Samos), Hipparchus stwierdził, że długość ekliptyki wzrosła równomiernie, ale szerokości geograficzne nie uległy zmianie. Na tej podstawie wywnioskował, że sprawa nie leży w ruchu samych gwiazd, ale w powolnym przemieszczaniu się równika niebieskiego.
Hipparch odkrył więc, że sfera niebieska, oprócz codziennego ruchu, również bardzo powoli obraca się wokół bieguna ekliptyki względem równika (dokładny okres to 26 tysięcy lat). Nazwał to zjawisko precesja(przed równonocą).
 |
Hipparch stwierdził, że płaszczyzna orbity Księżyca wokół Ziemi jest nachylona do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 5 °. Dlatego Księżyc zmienia nie tylko szerokość ekliptyczną, ale także długość geograficzną. Orbita Księżyca przecina się z płaszczyzną ekliptyki w dwóch punktach - węzłach. Zaćmienia mogą wystąpić tylko wtedy, gdy Księżyc znajduje się w tych punktach na swojej orbicie. Po zaobserwowaniu kilku zaćmień Księżyca w ciągu swojego życia (występują one podczas pełni księżyca), Hipparch ustalił, że miesiąc synodyczny (czas między dwoma pełniami księżyca) trwa 29 dni, 12 godzin, 44 minuty i 2,5 sekundy. Ta wartość jest tylko o 0,5 s mniejsza od wartości prawdziwej.
Hipparch po raz pierwszy zaczął szeroko wykorzystywać starożytne obserwacje babilońskich astronomów. To pozwoliło mu bardzo dokładnie określić długość roku. W wyniku swoich badań nauczył się przewidywać zaćmienia Księżyca i Słońca z dokładnością do godziny. Po drodze skompilował pierwszą w historii tabelę trygonometryczną, w której podano wartości akordów odpowiadających współczesnym sinusom.
Hipparchowi, drugiemu po Arystarchu, udało się ustalić odległość do Księżyca, a także oszacować odległość do Słońca. Wiedział o tym podczas zaćmienia Słońca w 129 p.n.e. mi. była kompletna w regionie Hellespont (współczesne Dardanele). W Aleksandrii Księżyc pokrywał tylko 4/5 średnicy Słońca. Innymi słowy, widoczne położenie Księżyca nie pokrywało się w tych miastach o 0,1°. Znając odległość między miastami, Hipparch z łatwością określił odległość do Księżyca, korzystając z metody wprowadzonej przez Talesa. Obliczył, że odległość Ziemia-Księżyc wynosi około 60 promieni Ziemi (wynik bardzo zbliżony do rzeczywistości). Odległość Ziemia - Słońce, według Hipparcha, jest równa 2 tysiącom promieni Ziemi.
Hipparch odkrył, że obserwowane ruchy planet są bardzo złożone i nie da się ich opisać za pomocą prostych modeli geometrycznych. Tutaj po raz pierwszy zmierzył się z problemem, którego nie był w stanie rozwiązać. Dopiero trzy wieki później „niebiańskie dziedzictwo” wielkiego astronoma przyjął Ptolemeusz, który potrafił zbudować zgodny z obserwatorami system świata.
Klaudiusz Ptolemeusz. TWÓRCA TEORII NIEBA
 |
„Niech nikt, patrząc na niedoskonałość naszych ludzkich wynalazków, nie uważa proponowanych tu hipotez za zbyt sztuczne. Nie wolno nam porównywać człowieka z boskością... Zjawiska niebieskie nie mogą być rozpatrywane w kategoriach tego, co nazywamy prostymi i złożonymi. W końcu u nas wszystko jest arbitralne i zmienne, ale u istot niebieskich wszystko jest ścisłe i niezmienne.
Tymi słowami ostatni z wybitnych greckich naukowców, Klaudiusz Ptolemeusz, kończy swój traktat astronomiczny. Wydaje się, że podsumowują wyniki starożytnej nauki. Odzwierciedlają jej osiągnięcia i rozczarowania. Półtora tysiąclecia – przed Kopernikiem – zabrzmią w murach średniowiecznych uniwersytetów i powtórzą się w pracach naukowców.
Klaudiusz Ptolemeusz mieszkał i pracował w Aleksandrii, położonej u ujścia Nilu. Miasto zostało założone przez Aleksandra Wielkiego. Przez trzy wieki był stolicą państwa, którym rządzili królowie z dynastii Ptolemeuszy – następcy Aleksandra. W 30 pne. mi. Egipt został podbity przez Rzym i stał się częścią Cesarstwa Rzymskiego.
W Aleksandrii mieszkało i pracowało wielu wybitnych naukowców starożytności: matematycy Euklides, Eratostenes, Apoloniusz z Pergi, astronomowie Aristillus i Timocharis. W III wieku. pne mi. w mieście powstała słynna Biblioteka Aleksandryjska, w której zgromadzono wszystkie najważniejsze dzieła naukowe i literackie tamtej epoki - około 700 tysięcy zwojów papirusu. Z tej biblioteki stale korzystał Klaudiusz Ptolemeusz.
Mieszkał na przedmieściach Aleksandrii w Canope, całkowicie poświęcając się nauce. Astronom Ptolemeusz nie ma nic wspólnego z dynastią Ptolemeuszy, jest po prostu ich imiennikiem. Dokładne lata jego życia nie są znane, ale pośrednie dowody sugerują, że prawdopodobnie urodził się około 100 roku naszej ery. mi. i zmarł około 165 r. Ale dokładne daty (a nawet godziny) jego obserwacji astronomicznych, które prowadził przez 15 lat, są znane: od 127 do 141.
Ptolemeusz postawił sobie trudne zadanie skonstruowania teorii pozornego ruchu Słońca, Księżyca i pięciu znanych wówczas planet na firmamencie. Dokładność tej teorii powinna umożliwić obliczanie pozycji tych ciał niebieskich względem gwiazd przez wiele nadchodzących lat, aby przewidzieć początek zaćmień Słońca i Księżyca.
Aby to zrobić, konieczne było stworzenie podstawy do liczenia pozycji planet - katalogu pozycji gwiazd stałych. Takim katalogiem dysponował Ptolemeusz, sporządzony dwa i pół wieku wcześniej przez swego wybitnego poprzednika, starożytnego greckiego astronoma Hipparcha. W tym katalogu było około 850 gwiazdek.
Ptolemeusz zbudował specjalne instrumenty goniometryczne do obserwacji pozycji gwiazd i planet: astrolabium, sfera armilarna, triquetra i kilka innych. Z ich pomocą dokonał wielu obserwacji i uzupełnił katalog gwiazd Hipparchus, podnosząc liczbę gwiazd do 1022.
Wykorzystując obserwacje swoich poprzedników (od astronomów starożytnego Babilonu po Hipparcha), a także własne obserwacje, Ptolemeusz zbudował teorię ruchu Słońca, Księżyca i planet. W tej teorii założono, że wszystkie oprawy poruszają się po Ziemi, która jest centrum wszechświata i ma kulisty kształt. Aby wyjaśnić złożoną naturę ruchu planet, Ptolemeusz musiał wprowadzić kombinację dwóch lub więcej ruchów kołowych. W swoim systemie świata wokół Ziemi
wielkie koło - uprzejmy(z łac. deferens - „namiar”) - to nie sama planeta się porusza, ale środek jakiegoś innego koła zwanego epicykl(z greckiego „epi” - „powyżej”, „kyklos” - „koło”), a planeta już krąży wzdłuż niej. W rzeczywistości ruch wzdłuż epicyklu jest odzwierciedleniem rzeczywistego ruchu Ziemi wokół Słońca. Aby dokładniej odtworzyć nierównomierny ruch planet, na epicyklu zamontowano jeszcze mniejsze epicykle.
Ptolemeuszowi udało się dobrać takie rozmiary i prędkości obrotu wszystkich „kół” swojego Wszechświata, że opis ruchów planetarnych osiągnął dużą dokładność. Ta praca wymagała ogromnej intuicji matematycznej i ogromnej ilości obliczeń.
Nie był w pełni zadowolony ze swojej teorii. Odległość Ziemi od Księżyca zmieniła się dla niego bardzo (prawie dwukrotnie), co powinno doprowadzić do uderzających zmian wymiarów kątowych gwiazdy; silne wahania jasności Marsa itp. również nie były jasne, ale ani on, ani nawet jego zwolennicy nie mogli zaoferować lepszego. Wszystkie te problemy wydawały się Ptolemeuszowi mniejszym złem niż „absurdalne” założenie ruchu Ziemi.
 |
Po stworzeniu Almagestu Ptolemeusz napisał mały przewodnik po astrologii - Tetrabiblos (Quadbook), a następnie swoje drugie najważniejsze dzieło - Geografię. Podał w nim opisy wszystkich znanych wówczas krajów oraz współrzędne (szerokość i długość geograficzną) wielu miast. „Geografia” Ptolemeusza również została przetłumaczona na wiele języków i już w dobie druku doczekała się ponad 40 wydań.
Klaudiusz Ptolemeusz napisał także monografię optyki i książkę o teorii muzyki („Harmonia”). Widać, że był bardzo wszechstronnym naukowcem.
„Almagest” i „Geografia” należą do najważniejszych książek powstałych w historii nauki.
Sfera armilarna.
 |
W rezultacie wszystkie obiekty nie spoczywające na Ziemi powinny sprawiać wrażenie, że wykonują ten sam ruch w przeciwnym kierunku; ani chmury, ani inne latające lub unoszące się w powietrzu obiekty nigdy nie będą widziane poruszające się na wschód, ponieważ ruch Ziemi na wschód zawsze je rzuci... w przeciwnym kierunku.
Wybierając między ruchomą a nieruchomą Ziemią, Ptolemeusz, opierając się na fizyce Arystotelesa, wybrał nieruchomą. Z tego samego powodu prawdopodobnie przyjął geocentryczny system świata.
„Wiem, że jestem śmiertelna, wiem, że moje dni są policzone; ale kiedy w myślach niestrudzenie i łapczywie podążam ścieżkami gwiazd, wtedy nie dotykam ziemi stopami: na uczcie Zeusa cieszę się ambrozja, pokarm bogów”.
(Klaudiusz Ptolemeusz. Almagest.)
