книги из ГПНТБ / Веселовский, И. Н. Николай Коперник, 1473 - 1543

торой не осталось бы места ни церковным, ни пери­ патетическим догмам. Церкви же этот процесс нанес непоправимый ущерб.

Предполагалось, что после процесса Галилей будет заключен в тюрьму, но впоследствии это Наказание было заменено домашним арестом под надзором агентов инквизиции, в присутствии которых он и умер в 1642 г.

После Кеплера и Галилея развитие естествозна­ ния и математики продолжалось со все возрастаю­ щей интенсивностью. В трудах многих ученых раз­ вивались основные положения механики, математики переменных величин, получила развитие высказы­ вавшаяся в самом общем виде еще Коперником идея тяготения. Но для дальнейшего развития гелиоцент­ рической теории особое значение имели работы зна­ менитого английского математика, физика, оптика, астронома и философа Исаака Ньютона (1643— 1727), родившегося через 100 лет после смерти Ко­ перника.

Обобщив результаты исследований Кеплера, Гали­ лея и других своих предшественников, Ньютон в 1687 г. в своем главном труде «Математические на­ чала натуральной философии» сформулировал основ­ ные понятия и принципы классической механики — закон инерции, закон изменения количества движе­ ния, закон равенства действия и противодействия — и применил их к теории движения тел. Здесь же он излагает свое учение о всемирном тяготении, доказывает, что любые два тела во Вселенной при­ тягиваются друг к другу с силой, прямо пропорцио­ нальной их массам и обратно пропорциональной квад­ рату расстояния между ними. С помощью зако­ на всемирного тяготения Ньютон дает динамический вывод законов движения планет Кеплера, показы­ вает, что траекториями движений небесных тел мо­ гут быть не только эллипсы, но и любые другие конические сечения, распространяет обобщенные за­ коны движения небесных тел на кометы. Закон все­ мирного тяготения позволил Ньютону не только вы­ вести законы Кеплера, но и объяснить основные от­ ступления от них, обнаруживающиеся при наблюде­ ниях: так, для Луны он смог объяснить явления

404

косвенного определения Звездного параллакса нз предположения, что более близкая из этих звезд будет иметь значительно больший параллакс, чем более удаленная, и разность параллаксов может быть обнаружена при измерении угловых расстоя­ ний между этими звездами, английский астроном Уильям Гершель в 1803 г., после исследований, про­ должавшихся четверть века, пришел к выводу, что в большинстве таких пар имеет место движение орбитального типа физически связанных между со­ бой звезд. Это подтвердило универсальность закона всемирного тяготения Ньютона.

И все же метод косвенного определения звездно­ го параллакса измерением угловых расстояний ярких звезд от слабых в конце концов привел к успеху: в конце 30-х годов XIX в. звездные параллаксы были обнаружены почти одновременно в трех местах.

таун) параллакс яркой звезды а Центавра в южном полушарии.

Наиболее близкой к нам оказалась а Центавра, по и ее уточненный параллакс равен всего 3At се­ кунды, что соответствует расстоянию, в 280 тысяч раз большему, чем расстояние от Земли до Солнца, свет от этой звезды идет до Земли 4,3 года!

Что касается доказательств суточного, т. е. осево­ го, движения Земли, то одно из них, предсказанное Ньютоном на основе законов механики — центробеж­ ная сила растягивает Землю по экватору и сплю­ щивает у полюсов,— было подтверждено во второй половине XVIII в. при измерениях длины градуса земного меридиана в северной части и близ эква­ тора, а второе, также предсказанное Ньютоном — от­ клонение падающих тел к востоку,— в 1791 г. в опы-

Памятник Копернику в Варшаве работы датского скульптора Торвальдсена (1830)

407

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хотя имя Коперника давно стало символом пере­ дового в науке, церковь еще долго боролась с рас­

тиканском «Списке запрещенных книг» — через сот­ ни лет после открытий Кеплера, Галилея и Ньюто­ на, подтвердивших и развивших новое учение, после открытия прямых физических доказательств орби­ тального и суточного вращений Земли.

Последнее испытание на долю теории Коперника выпало уже в наше время, после установления прин­ ципа относительности. В самом деле, революцион­ ным нововведением Коперника был переход от си­ стемы отсчета с началом в центре Земли к системе отсчета с началом (в трактовке Ньютона) в центре инерции Солнечной системы. А так как согласно принципу относительности безразлично, к какой си­ стеме отсчета следует относить наблюдаемое дви­ жение, стали раздаваться голоса о том, что с точки зрения выбора начала отсчета системы Коперника и Птолемея вполне равноправны. Появились даже высказывания, что результаты известного опыта Майкельсона, поставленного с целью измерения влияния движения Земли на скорость света и не обнаружившего этого влияния, следует считать дока­ зательством неподвижности Земли.

Дело в том, что теорема Кориолиса (согласно ко­ торой при движении тела во вращающейся системе отсчета действует дополнительная сила инерции и на основании которой выводятся дифференциальные уравнения относительного движения) с точки зре­ ния кинематики применима ко всяким системам от-

409

счета. Но в области динамики к возможным систе­ мам отсчета предъявляются некоторые вполне опре­ деленные дополнительные требования.

Вернемся к начальным стадиям развития механи­ ки, когда были в ходу представления о «естествен­ ном» и «насильственном» движении. Естественными движениями назывались те, которые не требовали приложения силы — совершались по инерции. Си­ стемы отсчета, к которым эти движения относились, должны были иметь три, а с учетом времени даже четыре координатные оси и двигаться таким образом, чтобы их точки перемещались кратчайшим путем, по так называемым геодезическим кривым. Если наблюдаемые тела перемещались по таким кривым и притом в кратчайшие промежутки времени, то ни­ каких посторонних воздействий (сил) не требова­ лось: тело совершало естественное движение и соот­ ветствующая система отсчета могла быть выбрана в качестве основной и считаться неподвижной.

Рассмотрим с этой точки зрения системы Птоле­ мея и Коперника. Естественным движением «над­ лунного мира», т. е. небесных тел, как в древности, так и во времена Коперника считалось равномерное круговое движение. Если рассматривать движения планет по отношению к Солнцу, то наблюдения по­

вым орбитам с постоянной скоростью, иными слова­ ми, движения планет будут совпадать с естествен­ ными движениями в рассматриваемой системе отсче­ та. Если же движения плапет относить к «непод­ вижной» Земле, то они будут изображаться при помощи эксцентров и эпициклов, т. е. их нельзя будет рассматривать как естественные. Отсюда сле­ дует, что Солнце можно рассматривать как непо­ движное, а Землю — нет и, следовательно, в качест­ ве начала системы отсчета должно быть выбрано Солнце. Конечно, нельзя сказать, что Коперник рас­ суждал именно так, но с нашей точки зрения его рассуждения должны были сводиться к этому.

Кроме круговых, к естественным в древности так­ же относили движения, совершавшиеся по верти­ кальной прямой, например падение тяжелых тел.

410

Но со времен Галилея стало Известно, что эти Дви­ жения совершаются равноускоренно и под дейст­ вием силы тяжести — если устранить силу тяжести, то движение станет равномерным и сможет совер­ шаться не только по вертикали, но и по любой пря­ мой. Эти соображения привели Ньютона (а еще до него Декарта) к представлению о том, что движе­ ния материальной точки, совершающиеся без воз­ действия сил, должны быть прямолинейными и рав­ номерными; тем самым определялись и требования, которым должна была удовлетворять основная си­ стема отсчета: она должна совершать поступатель­ ное равномерное и прямолинейное движение. Таких систем отсчета могло быть бесконечное множество, но только их можно было рассматривать как инер­ ционные: требование абсолютной неподвижности си­ стемы отсчета отпадало (таким образом устранялись

ивозражения, выдвинутые Гюйгенсом против аксиом движения Ньютона).

Дальнейшее развитие этой проблемы осуществля­ лось следующим образом. Требование равномерности

ипрямолинейности инерционного движения мате­ риальной толки давало определение понятию силы: сила есть то, что изменяет это движение, сообщает точке ускорение. Так сложилась классическая меха­ ника Ньютона, в которой переход от одной возмож­ ной инерционной системы отсчета к другой совер­ шался при помощи так называемых галилеевых пре­ образований уравнений координат; к трем коорди­ натам аналитической геометрии прибавлялось требование одинаковости течения времени.

Механика Ньютона не вызывала никаких возра­ жений до конца XIX в. Впервые ей был нанесен удар результатом опыта Майкельсона; галилеевы преобразования уравнений координат пришлось за­

менить преобразованиями Лоренца, в которых вво­ дилось четвертое уравнение, связывающее времена в обеих координатных системах: радиус-вектор трех координат превратился в четырехмерный вектор. Когда была создана релятивистская механика, по­ явилось новое определение силы, характеризующее ее действие свойствами пространственно-временной совокупности, в которой движутся материальные

411

ОСНОВНЫЕ ДАТЬ! ЖИЗНЙ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НИКОЛАЯ КОПЕРНИКА

413