Календарь майя
Античная астрономия
Античная астрономия является очень важной страницей в истории науки, ведь именно в Древней Греции на протяжении почти восеми столетий закладывались фундаментальные основы мироздания и устройства Вселенной. Математические методы античных астрономов впоследствии использовались как средневековыми арабами, так и европейскими астрономами.
Выдающимся ученым IV столетия был Евдокс. Он был одним из виднейших математиков древности: он разработал общую теория пропорций и стал предшественником современного интегрального исчисления. С большой вероятностью именно Евдоксу принадлежат те доказательства о шарообразности Земли, которые приводил Аристотель, и даже Архимед упоминает вычисленное Евдоксом отношение расстояний до Луны и Солнца (1:12).
Нельзя не сказать об Аристотеле, авторитет которого в Средневековье по-настоящему сдерживал прогресс астрономии. Теория о том, что Земля является центром Вселенной, к которому стремятся все объекты, была очень популярна и принималась за незыблемую истину. Но в то же самое время именно в комбинации с этой теорией Аристотель в своей книге «О небе» доказал шарообразность Земли, используя в качестве аргументов затмения Луны и наблюдения за звездами.
Еще один античный ученый, который внес огромный вклад в науку, Эратосфен. Он впервые довольно точно измерил длину земной окружности, используя самодельный прибор скафис. Эратосфен заключил, что длина земной окружности составляет 39 690 километров. Если учитывать ненадежность исходных данных и грубость измерительных приборов, Эратосфен в действительности приблизился в цифре в 40 тысяч километров, равной длине окружности Земли.
Аристарха Самосского, жившего в III в. до н. э., по праву можно назвать Коперником античного мира, ведь он первым предложил и попытался доказать гелиоцентрическую модель устройства Солнечной системы. Он установил, что Луна обращается вокруг Земли, а Земля, помимо того что обращается вокруг своей оси, обращается еще и вокруг Солнца, и такое движение характерно для всех планет. Также Аристарх впервые заявил, что все звезды на ночном небе подвижны, и только из-за их удаленности нам кажется, что они неподвижны. Теория Аристарха не могла быть принята его современниками, слишко многое пришлось бы менять. Для ученых было невозможно поверить, что Земля тоже является небесным телом, подобным Марсу и Венере, ведь тогда бы рухнула тысячелетняя идея Неба. Отвергнув гелиоцентризм, современники ученого обвинили его в богохульстве и изгнали из Александрии. Почти через пять столетий Птолемей найдет доводы, опровергающие движение Земли. Потребуется несколько эпох, чтобы гелиоцентризм был принял людьми.
Николай Коперник
Николая Коперника по праву можно считать человеком, остановившим Солнце и сдвинувшим Землю, ведь он был первым в Европе, кто сформулировал и научно обосновал гелиоцентрическую систему мира.
Рано осиротев, Коперник получил образование в Италии. Во время учебы в университете Николай Коперник показал великолепные результаты по математике и богословию, но именно тогда он особо увлекся астрономией. А получив степень доктора канонического права, в 30 лет Коперник вернулся на родину в Польшу. Все свои записи Коперник делал на латыни или на немецком языке не известно ни одной бумаги, которую он бы сделал на польском языке. Коперник в совершенстве владел древнегреческим языком, более того, первый в истории перевод текста с древнегреческого на польский язык был сделан именно им.
Первые труды Коперника, раскрывающие механику небесных тел, распространялись свободно и даже вызывали восхищение в церковных кругах, однако как только Церковь поняла, что его работы «подрывают устои», книги были запрещены. Основные утверждения в гелиоцентрической системе Коперника были следующими: небесные сферы и орбиты не имеют общего центра, как утверждал Аристотель; центр Земли является лишь центром масс и центром орбиты Луны, а не центром Вселенной; расстояние между Землей и неподвижными звездами гораздо больше, чем расстояние между Землей и Солнцем, а все планеты движутся по орбитам, центрами которых является Солнце. Эти утверждения полностью противоречили господствовавшему на тот момент представлению об устройстве мироздания, согласно которому центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна, планеты и звезды. В 1616 г. при папе Павле V Католическая церковь официально запретила придерживаться теории Коперника и защищать гелиоцентрическую систему мира, поскольку такое истолкование противоречит Писанию, хотя гелиоцентрической моделью по-прежнему разрешалось пользоваться для математических расчетов движения планет. Также Коперник одним из первых высказал мысль о всемирном тяготении.
Вопреки распространенному мнению, Николая Коперника никто на костре не сжигал. Он прожил долгую жизнь, и в возрасте 70 лет скончался у себя дома. Могила великого ученого была обнаружена лишь в 2008 году, подлинность его останков подтвердил ДНК-тест.
Астрономия востока
Арабы, завоевав Аравийский полуостров, сформировали в VIIIX в. могучее государство Арабский халифат. Еще в VII в. в руки арабов попали сокровища античной науки, но полностью перевести и использовать эти рукописи удалось лишь к VIIIIX в. Несмотря на это арабские ученые писали много энциклопедических работ и сочинений. В 14171420 г., внук знаменитого среднеазиатского завоевателя Тамерлана, Улугбек построил самую знаменитую на Среднем и Ближнем Востоке обсерваторию. Работая в этой обсерватории, арабские ученые вместе с Улугбеком достигли значимых результатов, определив и измерив экваториальные и горизонтальные координаты светил, наклон эклиптики к экватору, положение точки весеннего равноденствия, звездные координаты; была создана специальная таблица для вычисления лунных затмений.
Иоганн Кеплер
Иоганн Кеплер родился в германской земле Штуттгарт 27 декабря 1571 г. в бедной протестантской семье. В возрасте шести лет в 1577 г. Кеплер впервые увидел комету, эту же комету наблюдал и описал датский астроном Тихо Браге. В 1589 г. Кеплер окончил школу при монастыре Маульбронн, и за выдающиеся способности практически во всех науках городские власти назначили ему стипендию для помощи в дальнейшем обучении, однако Иоганн был очень болезненным, недуги преследовали его всю жизнь.
В конце XVI в. во многих городах Европы было открытое противостояние групп людей, которые имели разные представления об устройстве Вселенной. И в 1600 г. оба изгнанника Кеплер и Браге встретились в Праге, но вскоре выяснилось, что то, как Кеплер представлял астрономию, Тихо Браге разделял только отчасти. Чтобы сохранить уже относительно неактуальную модель устройства мироздания, согласно которой центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля, Браге предложил компромиссную модель: все планеты, кроме Земли, вращаются вокруг Солнца, а Солнце вращается вокруг неподвижной Земли (гео-гелиоцентрическая система мира).
Сформированные Кеплером три закона движения планет дали ответы на многие вопросы, связанные с формой орбиты и скоростью движения планет.
Первый закон Кеплера (закон эллипсов): «Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце».
Второй закон Кеплера (закон площадей): «Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает собой равные площади». Простыми словами, Солнце находится не в центре эллипса, по которому движутся планеты, поэтому чем ближе планета к светилу, тем быстрее она движется по своей орбите. Так, например, скорость Земли при обращении вокруг Солнца меняется каждые полгода примерно на 4000 км/ч.
Третий закон Кеплера (гармонический закон): «Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет». Иными словами, когда планета приближается к Солнцу, радиус (полуось) ее орбиты уменьшается, но скорость, а следовательно, и время движения (период) увеличивается.
Только в 1609 г. с большими мучениями Кеплеру удалось опубликовать свои труды, в которых ученый объяснял не только новую астрономию и физику неба, но и впервые выяснил, что является причиной океанических приливов. Кеплер абсолютно точно доказал, что причиной приливов служит Луна. Также именно Кеплер ввел в физику термин «инерция» как прирожденное свойство тел сопротивляться приложенной внешней силе, сформировав в ясном виде первый закон механики: «Всякое тело, на которое не действуют иные тела, находится в покое или совершает равномерное прямолинейное движение».
Труды Иоганна Кеплера об оптических явлениях можно считать началом оптики как науки. В своих работах он изложил геометрическую и физиологическую оптику, описал общую теорию линз, преломление света, рефракцию и понятие оптического изображения. Также Кеплер впервые выяснил роль человеческого хрусталика, описав причины близорукости и дальнозоркости, а углубленное изучение оптических законов привело Кеплера к схеме телескопической подзорной трубы (телескоп Кеплера).