Небо можно сравнить с роскошным садом, в котором на отдельных грядах размещено множество растений на разных степенях развития. Для нас это выгодно: мы получаем возможность обнять своей мыслью громаднейшие промежутки времени… Допустим, что перед нашими глазами - одно только растение. Придётся изучать его развитие последовательно; понадобится много времени, чтобы познакомиться с прорастанием, появлением листьев, цветением, плодоношением, увяданием, высыханием и разложением растения. Иное дело, когда перед нами - масса экземпляров разных возрастов. Тогда мы получаем возможность созерцать все моменты развития одновременно.
Кому принадлежит эта плодотворная мысль, позволившая по наблюдениям отдельных космических объектов изучать их эволюцию?
5.17. Иммануил Кант в 1755 году в предисловии к своей книге "Всеобщая естественная история и теория неба" написал, что он ставит целью "открыть устройство, которое соединяет великие элементы творения во всём своём протяжении вплоть до бесконечности, и вывести из первоначального состояния природы, с помощью механических законов, образование небесных тел и происхождение их движений". Решил ли Кант поставленные им задачи?
5.18. Иммануил Кант в книге "Всеобщая естественная история и теория неба" отметил:
Легче выяснить образование светил, причины их движений, словом, происхождение всего строя вселенной, чем свести к ясным механическим причинам историю развития одного только листа, одной только гусеницы.
Что представляется более сложным: устройство и эволюция биологических объектов или объектов мегамира?
5.19. Из стихов Джордано Бруно (1548–1600):
Кристалл небес мне не преграда боле,
Но, вскрывши их, подъемлюсь в бесконечность.
О каком кристалле небес упоминает Бруно? Почему за этой преградой находится бесконечность?
5.20. Известно высказывание Дж. Бруно:
Итак, я провозглашаю существование бесчисленных отдельных миров, подобных миру этой Земли. Вместе с Пифагором я считаю её светилом, подобным Луне, другим планетам, другим звёздам, число которых бесконечно. Все эти небесные тела составляют бесчисленные миры. Они образуют бесконечную Вселенную в бесконечном пространстве. Это называется бесконечностью Вселенной, в которой находятся бесчисленные миры.
С каких позиций - материалистических или идеалистических - обосновывал Бруно бесконечность Вселенной?
5.21. Джордано Бруно так излагал собственные воззрения:
Земля - маленький шар, сплюснутый у полюсов; вместе с другими планетами она кружится в пространстве около Солнца. Это исполинское огненное светило медленно поворачивается около оси и также сплюснуто у полюсов. Но весь солнечный мир - не более как атом, затерянный в пустынях пространства. Оно наполнено миллионами миллионов миров. Каждая звезда - оолнце. Около этих оолнц плавно носятся по кругам и эллипсам стаи серебряных планет. На них обитают существа выше и совершеннее, чем мы. Миры имеют свою историю развития: одни возникают, другие погибают; вечной остаётся только творческая энергия, лежащая в их основе. Вселенная бесконечна. Мирам нет числа. Сознание, жизнь и красота разлиты всюду…
(Клейн, 1898).
Со всеми ли представлениями Дж. Бруно о строении Вселенной вы согласны?
5.22. И. Кеплер утверждал:
"Если… проткнуть в стене булавочное отверстие так, чтобы через него проникал солнечный свет, то яркость луча всё равно будет превосходить яркость свечения всех звёзд на безоблачном небе".
По мнению Кеплера, этот эксперимент подтверждает положение Солнца "в центре Мира", и тем самым - справедливость гелиоцентрической системы мира Коперника. Найдите методическую ошибку в рассуждениях Кеплера.
5.23. Галилей писал в "Звёздном вестнике":
Достойно удивления то, что звёзды, как неподвижные, так и блуждающие, при рассмотрении в зрительную трубу никак не кажутся увеличившими свои размеры в той же пропорции, в какой получаются приращения у других предметов и даже у Луны. На звёздах такое увеличение оказывается гораздо меньшим, так что зрительная труба, которая остальные предметы увеличивает, скажем, во сто раз, может сделать большими звёзды лишь в четырёх- или пятикратном отношении, чему еле поверишь.
Объясните это явление, верно подмеченное Галилеем.
5.24. Вечером 11 ноября 1572 г., возвращаясь из своей алхимической лаборатории, где он в который уже раз безуспешно пытался получить золото, знаменитый астроном Тихо Браге по давней привычке обвёл взглядом небосвод и, поражённый, замер: знакомые очертания Кассиопеи изменились! Вместо легко узнаваемой фигуры, похожей на букву W, Тихо увидел совсем иное: левее знакомого зигзага из ярких звёзд, в это время года скорее напоминающего букву М, рядом со слабой звездой к Кассиопеи, расположенной как раз между ножек М, на небе сияло новое яркое светило! Откуда оно взялось? Тихо прекрасно знал, что Кассиопея - незодиакальное созвездие, а значит, в нём не бывает ярких планет.
Вот как сам Тихо позже вспоминал это событие:
Вечером, после захода Солнца, когда в соответствии с моим обычаем я созерцал звёзды в ясном небе, я заметил, что почти прямо над моей головой сияла новая и необыкновенная звезда, превосходившая по блеску все другие звёзды; и так как я почти с детства знал в совершенстве все звёзды небосвода (очень нетрудно достичь этого знания), мне было совершенно очевидно, что никогда в прошлом никакой звезды на этом месте неба, даже и маленькой, не было, не говоря уже о звезде, столь бросающейся в глаза своей яркостью, как эта. Я был настолько поражён этим зрелищем, что не постыдился подвергнуть сомнению то, что видели мои собственные глаза. Но когда я убедился, что и другие могли видеть на указываемом им месте звезду, у меня больше не оставалось сомнений. Не было ли это величайшим из чудес, которые случались когда‑либо со времён начала мира?
Тихо тотчас же измерил и записал угловые расстояния новой звезды от девяти звёзд Кассиопеи и от Полярной звезды, а также своё впечатление о цвете и яркости новой звезды. Как отметил сам Тихо и другие наблюдатели, она была намного ярче Сириуса и даже ярче Венеры. В последующие дни звезду можно было наблюдать и при дневном освещении. Однако, начиная с декабря 1572 г., блеск её стал уменьшаться, и вскоре новая звезда исчезла, проблистав семнадцать месяцев и не оставив никакого следа, видимого невооружённым глазом.
Имея в виду, что в то время Тихо жил в Дании, приблизительно на широте Москвы, и используя звёздную карту или электронную программу - планетарий, ответьте на следующие вопросы. Что за удивительную звезду наблюдал Тихо Браге? Какова была высота Новой Тихо над горизонтом в тёмное и светлое время суток? Был ли в ночное время виден Сириус и была ли видна в тот период Венера?
5.25. В произведениях русских писателей нередко описываются небесные явления. Так, у И. А. Бунина есть строки:
Сириус - дерзкий сапфир, синим горящий огнём,
Альдебарана рубин, алмазная цепь Ориона
И уходящий на юг призрак сребристый - Арго!
Какую астрономическую информацию несёт этот стихотворный отрывок?
5.26. В научно - фантастической повести К. Э. Циолковского "Вне Земли" (1916 г.) описывается наблюдение звёздного неба с борта космического корабля, обращающегося на околоземной орбите:
Открыли ставни. Более смелые подлетели к окнам.
Послышались восклицания:
- Небо‑то совершенно чёрное!..
- Никогда и сажа не бывает такой черноты!..
- Звёзд какое множество!
- Какие разноцветные!..
- Я вижу совершенно те же созвездия, но как много звёзд!.. И почему они так мертвенны? В них нет жизни; они как бы не испускают лучей, не мигают; это просто точки… Как ясно они видны!
Таким ли видят небо космонавты?
5.27. Известный французский философ Огюст Конт в 1842 г. писал:
Возможно, что мы сумеем определить форму, расстояние и величину небесных светил, что мы исследуем их движения; но никогда и ни в каком случае не удастся нам изучить их химический состав или минералогическое строение.
В 1856 г. Конт снова утверждал, что химический состав звёзд навсегда останется невыясненным. Когда были проведены первые спектральные наблюдения, доказавшие, что Солнце и звёзды состоят из тех же химических элементов, которые известны на Земле?
5.28. Агнесса Кларк - английский историк астрономии (конец XIX в. - начало XX в.) писала:
Ещё не далее, как в середине XIX столетия, астрономия, гордая тесным союзом с математикой, смотрела с равнодушием на остальные науки; ей довольно было телескопа и вычислений. Теперь же материал для её выводов даёт и химик, и специалист по электричеству, и исследователь самых глубоких тайн теории света или молекулярного строения вещества. Астрономия озабочена тем, что скажет геолог, что откроет метеоролог или даже биолог; она должна прислушиваться ко всякой новой истине, взвешивать и стараться использовать всякое открытие в естественных науках. Её величавое одинокое положение сменилось на полное общение, на постоянную взаимопомощь с другими науками. Астроном стал физиком в широчайшем значении этого слова; а физик принуждён быть теперь немного и астрономом… Едва ли будет преувеличением сказать, что родилась новая наука.
Какая же?
5.29. Фридрих Вильгельм Бессель в 1844 году писал Гумбольдту:
Я держусь того мнения, что Процион и Сириус составляют каждый настоящую систему двойных звёзд, куда входят по одной видимой и одной невидимой звезде. Нет никакого основания предполагать, что способность испускать собственный свет представляет коренное, непременное свойство мировых тел. Тот факт, что мы видим бесчисленное множество ярко блистающих звёзд, не может ещё само по себе служить доводом для того, чтобы отрицать возможность существования бесчисленного множества тёмных, невидимых звёзд.
Подтвердилось ли предположение Бесселя, основанное на его наблюдениях собственного движения звёзд? Надо ли понимать под невидимыми звёздами чёрные дыры?
5.30. В "Истории математики" Монтюкла сказано:
Аристотель говорит, что Эмпедокл считал свет за беспрерывное истечение из светящих тел… [Оппоненты] говорили, что если свет Солнца состоит из истечения частичек из этого светила, то мы бы никогда не видели его на его истинном месте, потому что оно бы переместилось в промежуток времени, нужный частичке света для достижения до нашего глаза. Эмпедокл, не прибегая к мгновенности распространения света или к его необычайной скорости, говорил, что упомянутое возражение было бы справедливо, если бы самоё Солнце было бы в движении; но Земля, вертясь на своей оси, идёт навстречу лучу и видит светило в его продолжении.
О каком физическом эффекте интуитивно рассуждают здесь древние учёные? На какой угол смещается изображение Солнца в результате этого эффекта для земного наблюдателя?
5.31. Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824–1907), английский физик, один из основоположников термодинамики, так рассуждал о природе Солнца:
Либо признайте, что Солнце - тело чудесное, специально созданное для того, чтобы изливать свет и тепло вечно; либо нужно принять, что оно, как и всё другое, подчинено законам природы… Гораздо проще принять, что Солнце не может представлять исключение из общих законов природы; тогда для него, как и для всякого другого предмета природы, существует начало и конец того состояния, в каком мы видим его в настоящее время.
На какие принципы опирается У. Томсон в данном рассуждении?
5.32. Клавдий Птолемей писал в своей книге "Альмагест":
Так как мы поставили себе цель объяснить для пяти блуждающих звёзд все наблюдаемые у них неравенства, как для Луны и Солнца, при помощи круговых равномерных движений, которые по природе свойственны божественному, чуждому беспорядка и неравномерности, то хотя и следует высоко ценить окончательное и правильное достижение этого как истинную цель математической теории в философии, но всё‑таки эта задача представляет очень большие трудности и как следует ещё не была решена никем из предшествующих.
О каких блуждающих звёздах говорит Птолемей? О каких неравенствах в их движении идёт речь? Почему движение небесных тел, по Птолемею, может быть только круговым и равномерным? Почему построение теории наблюдаемых движений планет многие рассматривают как научный подвиг Птолемея?
Меркурий движется при помощи всего семи кругов, Венера - при помощи пяти, Земля - при помощи трёх, Луна вокруг них - при помощи четырёх, наконец, Марс, Юпитер и Сатурн - при помощи пяти кругов каждый. Таким образом, для Вселенной будет достаточно 34 кругов, при помощи которых можно объяснить весь механизм мира…
Кому из выдающихся астрономов принадлежит это высказывание?
5.34. Римский политик, философ и писатель Сенека (3 до н. э. - 65 н. э.) писал:
Важно было исследовать, мир ли вращается вокруг Земли, которая остаётся неподвижной, или Земля вертится, тогда как мир стоит… Эта задача достойна наших размышлений, ибо мы должны знать, в каком состоянии мы находимся: обрекла ли судьба нашу Землю на вечный покой или же, наоборот, она одарила Землю быстрым движением; заставили ли боги все небесные тела двигаться вокруг нас или же мы сами около них вращаемся?
Почему вопросы, сформулированные Сенекой, представлялись ему столь важными?
5.35. Французский астроном и физик Ф. Араго (1786–1853) описывает опыты с маятником:
… его можно вывести из вертикального положения, им занимаемого, … вправо или влево, вперёд или назад, и потом предоставить самому себе. Такой прибор, будучи приведён в движение, качается около вертикала и, первоначально, в плоскости, в которой он был выведен из отвесного положения. Но должен ли он оставаться в этой первоначальной плоскости? Члены флорентийской академии del Cimento сделали над маятником множество наблюдений, из которых дознали, что упомянутая плоскость качаний изменяется. Директор флорентийского естественно - исторического музея нашёл в рукописях Вивиани, что все маятники… отклоняются от первоначальной вертикальной плоскости постоянно в одном направлении… [Из приведённого в книге Араго рисунка видно, что плоскость качания маятника поворачивается по часовой стрелке при наблюдении сверху]
Если его выписки и доказывают, что члены академии del Ciment o и знали перемещение плоскости качаний маятника, то они отнюдь не убеждают, что упомянутые академики обратили внимание на зависимость таких перемещений от вращательного движения Земли.
Какой учёный провёл подробные наблюдения за изменением плоскости колебаний маятника и дал им качественное объяснение? В чём оно состоит? Какой учёный показал зависимость этого явления от географической широты места проведения опыта?
5.36. Древнегреческий писатель Плутарх (ок. 46 - ок. 127) утверждал:
Земля не обладает неподвижностью и не занимает средины круговращения. Она сама обращается около огня. Её нельзя считать ни первой, ни самой важной частью вселенной.
Можно ли полностью согласиться с мнением древнего мыслителя?
5.37. В сочинении одного знаменитого учёного описана гипотеза другого известного учёного о строении Вселенной:
Он предположил, что звёзды и Солнце неподвижны; что Земля вращается вокруг Солнца по окружности, с Солнцем в центре, и что сфера неподвижных звёзд, расположенная вокруг того же самого центра, так велика, что окружность, по которой обращается Земля, находится в таком отношении к расстоянию неподвижных звёзд, как центр сферы относится к её поверхности.
Кому принадлежит изложенная идея? Из какого научного труда взята эта цитата?
5.38. В XIII веке испанский король Альфонс Х, знаток и покровитель астрономии, произнёс слова, за которые он был обвинён в ереси:
"Если бы при сотворении мира создатель спросил моего совета, то я предложил бы ему более простой план устройства Вселенной".
Про какую модель мира так резко высказался король Альфонс?
5.39. Георг Лихтенберг (1742–1799) - немецкий физик - экспериментатор, изобретатель ксерокопирования, известный также как литератор, особенно своими афоризмами. Вот один из них:
Пока Земля тихо стояла, безмолвствовала и астрономия…
Но как только появился человек, приказавший стоять Солнцу,
Астрономия быстро сдвинулась с места.
О чём идёт речь в аллегорическом высказывании Лихтенберга?
5.40. Коперник в своём труде "Малый комментарий" (ок. 1512 г.) писал:
Я взялся за задачу, которая выглядела весьма трудной и едва ли разрешимой, но оказалось, в конце концов, что её можно решить совершенно иными путями, чем можно было предполагать заранее. Нужно было только… взять за основу несколько принципов.
Вот принципы, положенные Коперником в основу своей теории:
1) круги, по которым движутся небесные тела, не являются концентрическими;
2) центр Земли не есть центр мира, а только центр лунной орбиты;
3) траектории всех небесных тел огибают Солнце;
4) сфера неподвижных звёзд находится так далеко, что размеры планетной системы по сравнению с ней пренебрежимо малы;
5) не Солнце движется вокруг Земли, а напротив - Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца;
6) не сфера неподвижных звёзд обращается за 24 часа вокруг Земли, а Земля за это время совершает оборот вокруг своей оси;
7) планеты движутся не вокруг Земли, а вокруг Солнца; наблюдаемые движения планет есть результат их истинного движения вокруг Солнца, равно как и движения Земли вокруг Солнца.
Какие положения теории Коперника вполне справедливы, а какие являются лишь приближением к истине?
5.41. Николай Коперник писал:
Если кто‑либо сочтёт Землю движущейся, то он, конечно, скажет, что её движение естественное, а не вынужденное. Всё, что соответствует природе, производит противоположный эффект по сравнению с тем, что достигается вынужденно. Предметы, к которым приложена сила или вынуждающее действие, с необходимостью должны быть разрушены и не могут длительно существовать, в то время как созданные природой пребывают в согласии с ней и находятся в наилучшем расположении. Птолемей не имел оснований опасаться, что Земля и земные тела будут разрушены вращением, произведённым действием природы, весьма отличающимся от действий, вызванных искусством или промышленностью. Почему он не боялся ещё более быстрого движения мира, ведь небеса гораздо больше Земли?
Какое свойство физических систем здесь подмечено?
5.42. Н. Коперник писал:
… наконец, после многочисленных и продолжительных наблюдений обнаружил, что если с круговым движением Земли сравнить движения и остальных блуждающих светил и вычислить эти движения для периода обращения каждого светила, то получатся наблюдаемые у этих светил явления.