Как развивалась наука о вселенной. Астрономия в древности


Астрономия — древнейшая наука. Она возникла, как указывал один из великих основоположников научного коммунизма Фридрих Энгельс, в связи с практическими потребностями людей еще в глубокой древности.

Основным занятием древнейших народов было скотоводство и земледелие. Поэтому им нужно было иметь представление о явлениях природы, об их связи с временами года. Людям было известно, что смена дня и ночи обусловлена явлениями восхода и захода Солнца. Уже в древнейших государствах: Древнем Египте, Вавилонии, Китае, Индии и др. — земледелие и скотоводство регулировались такими сезонными (т. е. повторяющимися в одни и те же времена года) явлениями природы, как разливы больших рек, наступление дождей, смена теплой и холодной погоды и т. д. Давние наблюдения неба привели к открытию связи между сменой времен года и такими небесными явлениями, как изменение полуденной высоты Солнца в течение года, появление на небе с наступлением вечерней темноты легко заметных ярких звезд.

Старинная индийская обсерватория в городе Дели. Справа — гигантские солнечные часы. Сзади виден так называемый «Мисра Янтра» — комбинация из пяти астрономических инструментов
Старинная индийская обсерватория в городе Дели. Справа — гигантские солнечные часы. Сзади виден так называемый «Мисра Янтра» — комбинация из пяти астрономических инструментов

Таким образом, еще в глубокой древности были заложены основы календаря, в котором основной мерой для счета времени стали сутки (смена дня и ночи), месяц (промежуток между двумя новолуниями) и год (время кажущегося полного оборота Солнца по небу среди звезд). Календарь был необходим в первую очередь для того, чтобы с известной точностью рассчитывать время начала полевых работ. Еще в седой древности была установлена приблизительная продолжительность года—365 ¼ суток. На самом деле продолжительность года (т.е. периода обращения Земли вокруг Солнца) составляет 365 дней 5 часов 48 минут 46 секунд — на 11 минут 14 секунд меньше, чем 365 ¼ суток. Эта «приблизительность» давала себя знать — с течением времени календарь «расходился» с природой, ожидаемые сезонные явления наступали несколько раньше, чем это должно было быть по календарю. С каждым годом расхождение увеличивалось.

Нужны были наблюдения неба и земных явлений, чтобы постоянно уточнять календарь, «сближать» его с природой. Такие наблюдения велись уже в некоторых странах Древнего Востока.

С течением времени было также обнаружено, что, кроме Солнца и Луны, есть еще пять светил, которые постоянно перемещаются по небу среди звезд. Эти «блуждающие» светила стали называться планетами и впоследствии получили хорошо знакомые нам названия — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Древние наблюдения позволили подметить на небе очертания наиболее характерных созвездий и установить периодичность наступления таких явлений, как солнечные и лунные затмения.

Наблюдая небесные явления, люди еще не знали вызывающих их причин. Звезды и планеты они видели как светящиеся точки на небе, но об их действительной природе, так же как и о природе Солнца и Луны, ничего не было известно. Не понимая природы небесных светил, не зная законов развития человеческого общества и истинной причины войн и болезней, люди обожествляли светила, приписывая им влияние на судьбы людей и народов. Так возникла лженаука — астрология, пытавшаяся предсказывать судьбы людей по движениям небесных светил.

Подлинная наука давно уже опровергла выдумки астрологии. Тем не менее в капиталистических странах и теперь имеется большое количество астрологов, обманывающих доверчивых людей.

Наука и религия глубоко враждебны друг другу. Наука открывает законы природы и помогает людям использовать природу в своих интересах. Религия, наоборот, всегда внушала людям чувство беспомощности и страха перед природой. Во все времена религия, опираясь на недостаточность знаний, на суеверия и предрассудки, мешала развитию науки. В древности, когда люди не знали законов природы, влияние религии и ее служителей—жрецов было особенно сильно. Жрецы играли большую роль в хозяйственной и политической жизни древневосточных государств. Они были заинтересованы в астрономических наблюдениях, потому что календарь был им необходим для установления дат различных религиозных праздников.

Аристотель. (Рисунок В. И. Таубера.)
Аристотель. (Рисунок В. И. Таубера.)

Хозяйственный уклад древних государств с их примитивным земледелием, скотоводством и ремеслом, основанный на ручном труде рабов, не требовал еще сколько-нибудь высокого развития науки и техники. Поэтому астрономические наблюдения, проводившиеся в государствах Древнего Востока на протяжении многовековой истории, не могли привести к созданию астрономии как науки, способной объяснить устройство Вселенной.

В числе других государств Древнего Востока значительных успехов достигли астрономические наблюдения в Китае, где, кроме жрецов, издавна были астрономы, специально занимавшиеся наблюдениями неба. Китайские астрономы не только научились предсказывать наступление затмений, но и впервые наблюдали солнечные пятна. И позднее астрономия в Китае продолжала развиваться. В IV в. до н. э. китайские астрономы впервые составили так называемый звездный каталог — список 800 наиболее ярких звезд с указанием их положения на небе.

Астрономические познания, накопленные в Древнем Египте и Вавилонии, были заимствованы древними греками. В Древней Греции были более благоприятные условия для развития науки, чем в Китае, Египте и Вавилонии. К VI в. до н. э. греки установили постоянные связи со многими странами.

Уже первые греческие ученые в это время пытались доказать, что Вселенная существует без участия божественных сил. Греческий философ Фалес учил, что вез существующее в природе — и Земля и небо — возникло из одного «первоначального» элемента — воды. Другие ученые считали таким «первоначальным» элементом огонь или воздух. В том же VI в. дон. э. греческий философ Гераклит высказал гениальную мысль, что Вселенная никогда никем не была создана, она всегда была, есть и будет, что в ней нет ничего неизменного — все движется, изменяется, развивается. Эта замечательная мысль, высказанная Гераклитом, впоследствии легла в основу современной науки, задачей которой является изучение законов развития природы и человеческого общества.

Древняя китайская обсерватория. Наблюдения над звездами астрономы вели при помощи угломерных инструментов. (Рисунок В. И. Таубера.)
Древняя китайская обсерватория. Наблюдения над звездами астрономы вели при помощи угломерных инструментов. (Рисунок В. И. Таубера.)

Многие греческие ученые, однако, наивно считали, что Земля является самым крупным телом во Вселенной п находится в ее центре. При этом они думали, что Земля — неподвижное плоское тело, вокруг которого обращаются Солнце, Луна и планеты. Только позднее, систематически наблюдая природу, ученые могли прийти к выводу, что устройство Вселенной и Земли, на которой мы живем, гораздо сложнее, чем оно представляется неискушенному наблюдателю. В начале VI в. до н. э. Пифагор впервые высказал предположение, что Земля не плоское тело, а имеет шарообразную форму.

Крупным достижением науки было учение греческих философов Левкиппа и Демокрита, утверждавших, что все существующее состоит из мельчайших частиц материи — атомов и что все явления природы совершаются без всякого участия богов и других сверхъестественных сил.

Позднее, в IV в. до н. э., с изложением своих взглядов на устройство Вселенной выступил философ Аристотель. При помощи остроумных соображений он доказал шарообразность Земли. Аристотель утверждал, что лунные затмения происходят, когда Луна попадает в тень, отбрасываемую Землей. На диске Луны мы видим край земной тени всегда круглым. И сама Луна имеет выпуклую, скорее всего шарообразную форму. Таким путем Аристотель пришел к выводу, что Земля, безусловно, шарообразна и что шарообразны, по-видимому, все небесные тела.

Аристотель считал, что Земля — центр Вселенной, вокруг которого обращаются все небесные тела. Вселенная, по мнению Аристотеля, имеет конечные размеры — ее как бы замыкает сфера звезд. Своим учением Аристотель закрепил на много веков ложное мнение, что Земля — неподвижный центр Вселенной. Это мнение, соответствующее учению греческой религии, разделяли и позднейшие греческие ученые. В дальнейшем его приняла как непреложную истину христианская церковь.

Великий русский ученый М. В. Ломоносов, всю жизнь страстно боровшийся за торжество науки над суеверием, писал, что в течение многих веков «идолопоклонническое суеверие держало астрономическую Землю в своих челюстях, не давая ей двигаться».

Однако и в Греции после Аристотеля некоторые передовые ученые высказывали смелые и правильные догадки об устройстве Вселенной.

Живший в III в. до н. э. Аристарх Самосский считал, что Земля обращается вокруг Солнца. Расстояние от Земли до Солнца он определил в 600 диаметров Земли. На самом деле это расстояние в 20 раз меньше действительного, но по тому времени и оно казалось невообразимо огромным. Однако это расстояние Аристарх считал ничтожным по сравнению с расстоянием от Земли до звезд. Эти гениальные мысли Аристарха, через много веков подтвержденные открытием Коперника, не были поняты современниками. Сам Аристарх был обвинен в безбожии и осужден на изгнание, а его пророческие догадки были забыты.

В конце IV в. до н. э. после походов и завоеваний Александра Македонского греческая культура проникла во все страны Ближнего Востока. Возникший в Египте город Александрия стал крупнейшим культурным центром (в самой Греции в это время начался упадок культуры). В Александрийской академии, объединявшей ученых того времени, в течение нескольких веков велись астрономические наблюдения уже при помощи угломерных инструментов. Александрийские астрономы достигли большой точности в своих наблюдениях и внесли много нового в астрономию.

В III в. до н. э. александрийский ученый Эратосфен впервые определил размеры земного шара (см. том 1 ДЭ).

Система мира по Птолемею
Система мира по Птолемею.

Во II в. до н. э. великий александрийский астроном Гиппарх, используя уже накопленные наблюдения, составил каталог свыше 1000 звезд с довольно точным определением их положения на небе. Гиппарх разделил звезды на группы и к каждой из них отнес звезды примерно одинакового блеска. Звезды с наибольшим блеском он назвал звездами первой величины, звезды с несколько меньшим блеском— звездами второй величины и т. д. Гиппарх ошибочно думал, что все звезды находятся от нас на одинаковом расстоянии и что поэтому разница в их блеске зависит только от их размеров. В действительности дело обстоит иначе: звезды находятся на различных расстояниях от нас. Поэтому звезда огромных размеров, но находящаяся на очень большом расстоянии от нас будет по своему блеску казаться звездой далеко не первой величины. Наоборот, звезда первой величины может быть по своим размерам весьма скромной, но находиться сравнительно близко от нас. Однако Гиппарховы «величины» как обозначение видимого блеска звезд сохранились до нашего времени.

Гиппарх и другие астрономы той эпохи уделяли много внимания наблюдениям движений планет. Эти движения представлялись крайне запутанными. В самом деле, направление движения планет по небу как будто периодически меняется — планеты как бы описывают петли по небу. Эта кажущаяся сложность в движении планет в действительности вызывается движением Земли вокруг Солнца. Но древние астрономы, считавшие Землю неподвижной, думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.Гиппарх впервые определил размеры Луны и ее расстояние от нас и, сопоставляя результаты личных наблюдений и наблюдений своих предшественников, вывел продолжительность солнечного года с очень малой ошибкой (только на 6 минут). Позднее, в I в. до н. э., александрийские астрономы участвовали в реформе календаря, предпринятой римским диктатором Юлием Цезарем. Эта реформа привела к введению календаря, действовавшего в Западной Европе до XVI—XVIII вв., а в нашей стране — до Великой Октябрьской социалистической революции. Об этом читатель подробнее узнает из статьи «Счет времени, часы и календарь» (см. стр. 435).

Во II в. н. э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою «систему мира». Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.

Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными в сравнении с расстоянием до планет и тем более до звезд, Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля — неподвижный центр Вселенной.

Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической.

Вокруг Земли, по мнению Птолемея, движутся (в порядке возрастания расстояний) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды.

Но если движение Луны, Солнца, звезд правильное круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта, в свою очередь, движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли, — деферентом.

Бируна — выдающийся ученый из Хорезма. (Рисунок В. И. Таубера.)
Бируна — выдающийся ученый из Хорезма. (Рисунок В. И. Таубера.)

Трудно представить себе, чтобы в природе могли совершаться такие запутанные движения, да еще вокруг воображаемых точек. Такое искусственное построение потребовалось Птолемею, чтобы объяснить видимую сложность движения планет, исходя из ложного представления о неподвижности Земли, расположенной в центре Вселенной.

Система мира Аристотеля — Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время — это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Однако это была ложная система. Она не отражала действительного устройства Вселенной, так как Земля в действительности не находится в центре Вселенной. Тем не менее систему мира Птолемея признавали почти полторы тысячи лет.

Геоцентрическая система мира Птолемея появилась в то время, когда и Египет и Греция давно уже были завоеваны Римом. Огромная Римская империя клонилась к упадку, к которому ее привели изживший себя рабовладельческий строй, длительные войны и нашествие отсталых народов. Наряду с разрушением старинных городов истреблялись памятники греческой науки.

На смену рабовладельческому строю пришел феодальный строй. Христианская религия, распространившаяся к этому времени в странах Европы, признала геоцентрическую систему мира согласной со своим учением.

В основу своего миропонимания христианство положило библейскую легенду о сотворении мира богом за шесть дней. Согласно легенде, Земля является «средоточием» Вселенной, а небесные светила созданы для того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление от этих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля — Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, оказалась согласной с христианским вероучением. Впрочем, многие «отцы церкви» отказывались признавать именно те положения этой системы мира, которые были верными, например положение о шарообразности Земли. В христианских странах получило широкое распространение «учение» монаха Козьмы Индикоплова, считавшего Землю плоской, а небо как бы «крышкой» над ней. Это учение было возвращением к самым примитивным представлениям древнейших народов об устройстве Вселенной.

В эпоху средневековья восточные страны значительно обогнали Европу в развитии науки. В Индии, в Китае и в огромном государстве, основанном в VIII в. арабами, астрономия сделала большие успехи, превзойдя уровень, достигнутый в свое время греческой астрономией.

Но наибольшего развития в средние века астрономия достигла в странах Средней Азии и в Азербайджане. Великие среднеазиатские ученые Бируни, Омар Хайям и другие, а также азербайджанский г стропом Насярэддин Туей были самыми крупными астрономами средневековья. Их трудами в значительной степени был подготовлен революционный переворот в науке, совершенный в XVI в. великим польским ученым Коперником. Коперник доказал, что Земля и планеты движутся вокруг Солнца, и окончательно опроверг ложную систему мира Птолемея. Но об этом читатель узнает из других очерков.