Ньютон на схилі років якось писав: «Якщо я бачив далі інших, те тільки тому, що стояв на плечах гігантів». Одним з цих гігантів був Коперник, син своєї епохи, перший астроном нашого часу.
Микола Коперник, молодший з усіх чотирьох дітей у сім'ї, побачив світ 2 лютого 1473 року в м. Торуні. Закінчивши курс в школі разом з братом Андрієм він відправився до Кракова для вступу до університету. Коперник надійшов на факультет вільних мистецтв і протягом трьох семестрів вивчав математику, астрономію, астрологію, фізику, теорію музики, поетику, риторику і класиків - Аристотеля, Сенеки, Цицерона та інших. Вже тут він пристрастився до астрономії, яку грунтовно вивчив під керівництвом професора Брудзевській. У 1404 році він залишив Краківський університет, не отримавши ніякої наукового ступеня. Після повернення в Торунь мали вирішити питання про подальшу кар'єру. На сімейній раді було вирішено обрати терені духовного, а для завершення освіти їхати до Італії. Саме там Коперник і задумав Реформу в Астрономії. Його вражала і обурювала надзвичайна складність і заплутаність панувала в той час птолемеевской системи з її незліченними колами, так званими «епіциклом» і «діферентамі». Дійсно, вже в епоху класичної старовини багато астрономів і філософи захищали або принаймні визнавали допустимої думка про обертання Землі і нерухомості Сонця. Коперник поставив перед собою завдання виключити протиріччя у спостереженнях. Гіпотеза Коперника була проста. Треба поміняти в старій птолемеевской системі Землю і Сонце місцями, залишивши тільки Місяць обертатися навколо Землі. Але ця проста гіпотеза була недоступна для розуміння більшості сучасників Коперника. Перший раз в історії науки спостерігач був позбавлений свого привілейованого становища, і обговорювалося питання про картину, яка спостерігається в інший (що рухається відносно спостерігача) системою. Такий крок був революційним не тільки з точки зору церкви - Земля і людина перестали бути головними у Всесвіті, - але і з точки зору механіки-ніколи ще відносність руху не використовувалася для вирішення конкретних завдань. Помістивши центр планетної системи на Сонці, Коперник відразу ж спростив її схему.
За схемою Коперника, добовий рух неба пояснювалося обертанням Землі навколо своєї осі, річне рух - зверненням її навколо Сонця. У цій геліоцентричної системи вперше з'явилася можливість розрахувати реальні пропорції Сонячної системи, користуючись радіусом земної орбіти як астрономічної одиницею. Коперник зрозумів, що якщо ми дивимося на планети, перебуваючи на рухомій Землі, то планети крім рухів по своїх орбітах отримують додаткове круговий рух. Із Землі воно буде видно у формі епіциклу. Розмір епіциклу дорівнює діаметру орбіти нашої планети. Отже, чим далі від нас планета, тим меншим буде здаватися епіцикл, і за його кутовим розмірам можна судити про її віддаленості.
Однак система Коперника не мала доказів. Робота його полягала, головним чином, в математичних обчисленнях. Власне спостереження його вироблялися за допомогою саморобних інструментів примітивних пристроїв.
Ще після кількох років спостереження в 1515 році Коперник пише невелике популярне твір латинською мовою, що містив короткий виклад його геліоцентричної вчення. Воно називається так: «Миколи Коперника малий коментар про гіпотези небесних рухів їм висунутих». Ця робота за життя Коперника не була надрукована. Зовсім випадково, вже в кінці XIX століття були знайдені дві добре збережені рукописні копії
У цьому творі, відомому під латинською назвою «Commentariolus», Коперник коротко описує стародавні пояснення рухів планет, після чого формулює основні положення геліоцентричної системи світу. В основу свого вчення Коперник кладе сім аксіом.
Перша аксіома: Не існує одного центра для всіх небесних орбіт або сфер.
Друга аксіома: Центр Землі не є центром світу, але тільки центром тяжіння і центром місячної орбіти.
Третя аксіома: Усі сфери рухаються навколо Сонця, розташованого як би в середині усього, так що біля Сонця знаходиться центр світу.
Четверта аксіома: Ставлення, яке відстань між Сонцем і Землею має до висоти небесної тверді, менше відносини радіуса Землі до її відстані від Сонця, так що в порівнянні з висотою тверді воно буде навіть невідчутним.
П'ята аксіома: Всі рухи, що помічаються у небесної тверді, належать не їй самої, але Землі. Саме з найближчими до неї стихіями все обертається в добовому русі навколо незмінних своїх полюсів, причому твердь і саме вище небо залишаються увесь час нерухомими.
Шоста аксіома: всі помічаються нами в Сонця руху не властиві йому, але належать Землі і нашій сфері, разом з якою ми обертаємося навколо Сонця, як і всяка інша планета; таким чином, Земля має кілька рухів.
Сьома аксіома: Уявні прямі і назадній руху планет належать не їм, але Землі. Таким чином, одне це її рух достатньо для пояснення великого числа видимих у небі нерівномірностей.
Сім основних аксіом «Малого коментарів» підсумовують сутність вчення Коперника, основні положення нової астрономії.
Так само Коперник побудував вічний каталог нерухомих зірок, положення яких розраховувалося за екліптичних координат - довготі і широті, причому положення зірки по довготі визначалося інший, що відраховується від великого кола, що проходить через полюси екліптики і зірку, що з'являється перша з усіх зірок Овна. У цьому полягає суттєва відмінність від зоряного каталогу Птолемея. Добовий рух неба замінювалося тепер добовим обертанням Землі навколо осі проходить через Північний і Південний полюси.
Нагромаджені дослідження необхідно було систематизувати. Коперник довго не міг приступити до видання своєї книги, але нарешті, наважився. Ця робота називалася «Про обертання небесних сфер». У першій книзі викладається загальний погляд на небесну механіку з точки зору нерухомості Сонця і обертання Землі. Найбільш суттєвою, капітальний пункт цієї книги - пояснення руху планет.
Друга книга, у якій розглядаються кола сфери, сходження, кульмінація і заходження зірок, накопичення земної орбіти до екватору та інше, є власне трактат з сферичної тригонометрії і не представляє чого-небудь нового.
Третя книга присвячена річного руху Землі і пояснення так званого попереджання рівнодення, яке, як показали спостереження Коперника, залежить від переміщення земної осі по відношенню до полюса світу: одне з найважливіших відкриттів в історії астрономії.
У четвертій книзі розглядаються руху Місяця, п'ята і шоста присвячені планет.
Виправлення календаря.
Вселенський Латеранський собор (1514г.) поставив питання про виправлення Юліанського календаря. Папа Лев X звернувся 21 липня 1514 до імператора, королям і університетам, зокрема до польського короля Сигізмунда I, з проханням прислати богословів і астрономів на Вселенський собор для виправлення календаря. Але питання не наважився. У своїй присвяті Папи Павла III Коперник пише, що протягом довгого часу займався спостереженнями. Їм у Фромборке був проведений повний цикл спостережень руху Сонця за 1 рік: 11 березня 1515 наболюдалось весняне рівнодення, 26 квітня Сонце знаходилося в середині Тельця, а 29 липня - у середині Лева; 14 вересня спостерігалося осіннє рівнодення; 29 жовтня Сонце знаходилося в середині Скорпіона, 26 січня 1516 - у середині Водолія. І, нарешті 11 березня 1516, визначалося весняне рівнодення. Ці спостереження дозволили встановити величину тропічного року. А якщо додати до них і більш ранні визначення рівнодення, можна було з'ясувати переміщення точки весняного рівнодення. Крім того, Коперник прийшов до переконання, що «більш правильно буде визначати однаковість сонячного року щодо сфери нерухомих зірок ...»
Галілео Галілей - засновник сучасної спостережної дослідної науки, був стали їхніх п'ятьох дітей Вінченцо і Юлії Галілео, народився 18 лютого 1564 року в Італійському місті Пізі. У дитинстві починав вивчати церковну латинь. До 18 років Галілей абсолютно не знав математики. Пізніше, як і батько, став займатися музикою, любив малювання. Шкільний період життя великої людини наближався до кінця. Галілей в той час, може бути ще не відчував свого покликання, а може бути і не хотів засмучувати батька непослухом, а тому погодився на його бажання і поступив в 1853 році в Пізанський університет з наміром вивчати медицину. На щастя, в таїнства цієї науки або чи мистецтва присвячували не відразу, а треба було прослухати до цього підготовчого курс арістотелівської або періпатіческой філософії, що складається з метафізики і математики. І остання жваво привернула до себе увагу Галілея. Він став брати додаткові уроки. Чисто літературні та художні освіта, отримана Галілеєм в Юності, а потім посилене заняття математикою з метою надолужити втрачений час, анітрохи не позбавило його спостережливості і не відволікало його уваги від дійсного світу. Ще в період свого учнівства Галілей зробив важливе відкриття ізохронізма хитання маятника. Будучи в Пізанського соборі під час архієрейського богослужіння Галілей звернув увагу на коливання люстри, які не припинялися довгий час. Вважаючи удари свого пульсу, так як годин тоді не існувало, він зауважив, що на кожне своє коливання люстра вживає однаковий час. Як відомо, в цьому полягає один із законів руху маятника, суворо справедливий для граничних, тобто нескінченно малих коливань. Це було перше відкриття Галілея. Він одразу ж збагнув, що цією властивістю коливного тіла можна скористатися для вимірювання часу. У 1633 році він застосував це властивість мятніков до пристрою годин. При першому ж своєму знайомстві з Архімедом Галілей влаштував гідростатичні ваги. Ці винаходи і послужили початком його популярності.
Мало-помалу Галілей зовсім залишив пе толемееву систему устрою світу, з нерухомою Землею і рухомими навколо світилами, і рішуче став на бік Коперника, зробившись першим бійцем і першим же мучеником нового вчення. З першого кроку своєї діяльності як викладача і вченого Галілей стає, таким чином, у різке протиріччя з панівними поглядами, повстаючи проти найбільших авторитетів Арістотеля і Птолемея.
Досліди з падінням тіл скоро привели Галілея до відкриття іншого, більш важливого закону падіння тіл. Він переконався, що подолану падаючим тілом відстань прямо пропорційно квадрату часу, употребляемому їм на це. Приблизно в цей же час Галілей влаштував відомий креслярський прилад - пропорційний циркуль.
Незабаром, після свого переїзду до Падуї Галілей винаходить термометр, або термоскоп, хоча розширення тіл від теплоти, на якому був заснований цей прилад було вже відомо, вивчено членами Флорентійської академії.
Ще через деякий час Галілей займається властивостями природних магнітів і знайшов засіб збільшувати їхню силу, надаючи їм штучні оправи.
З 1609 року починається ряд прекрасних відкриттів Галілея в галузі астрономії, майже безперервно йдуть одне за іншим. У цьому році в Італії почали поширюватися чутки, що якийсь голландець представив графу Моріцу Нассауським чудовий оптичний прилад, який представляв віддалені предмети близькими. Галілей звернув увагу на цей предмет і незабаром влаштував перший телескоп, заснований на принципі поєднання між собою опуклих і увігнутих стекол. Влаштована Галілеєм труба була вкрай не досконала. Спочатку вона збільшувала тільки від 4 до 7 разів, і після всіх удосконалень Галілею вдалося довести збільшення лише до 30 разів. Природно, цій трубі знайшлося гідне застосування.
Йому першому з земножітелей судилося побачити місячні гори і прірви. Він дізнався, що місячні гори порівняно вище земних; він дізнався так само, що Місяць завжди звернена до нас однією і тією ж стороною. Ще, наслідком його спостережень стало виявлення легкого погойдування Місяця, або либрация, завдяки чому ми можемо бачити невелику частину протилежної півкулі. За допомогою телескопа Галілеєм був виявлений Чумацький шлях, який, як виявилося складався з незліченної скупчення зірок. Незабаром він відкрив нові планети й тим самим спростував оману, що існує тільки сім рухомих світил, або планет. Чотири відкриті нові планети виявилися супутниками Юпітера. За цим відкриттям було нове. У власне винайдений телескоп Галілей побачив далеку і останню тоді планету Сонячного світу - Сатурн подовженим, як би з двома додатками за його сторонам, які робили з планети щось на подобі трійчатки. Відразу ж він оголосив про це вченому світі в анаграмме, де повідомив: «віддалену планету я спостерігав потрійну». У менш сильну трубу Сатурн представлявся довгастим. У такому вигляді представлявся Галілею кільце Сатурна.
У тому ж 1610 році Галілей помітив фази Венери. Зроблені відкриття безсумнівним чином доводили кулястість цієї планети, а так само і те, що вона не володіє власним світлом і подібна до Місяці.
З інших відкриттів Галілея, зроблених близько того ж часу потрібно згадати про відкриття попелястого світла, що помічається на Місяці незабаром після молодика, який дозволяє бачити в телескоп неосвітлену частина місячної поверхні; Галілей правильно пояснив, що це явище відбувається від відображення на Місяць сонячного світла Землею.
Безперервно слідували один за одним відкриття та гаряче бажання пояснити їх значення публіці, розмовляти з нею з приводу їх змусили Галілея зробити щось на зразок періодичного видання, це був «Зоряний Вісник» - Nuncius Sidereus.
Таким чином він був засновником нового типу світогляду, нової науки. Він почав створювати її математичне та дослідне природознавство. Він довів, що для формулювання чітких суджень щодо природи вченим належить враховувати тільки об'єктивні, піддаються точному виміру властивості (розмір, форма, кількість, вага, рух), тоді як властивості, просто доступні сприйняттю (колір, звук, смак, дотик), слід залишити без уваги як суб'єктивні і ефемерні. Лише з допомогою кількісного аналізу наука може отримати правильні значення про світ. А щоб глибше проникнути в математичні закони і осягнути справжній характер природи Галілей удосконалив і винайшов безліч технічних приладів - лінзу, телескоп, мікроскоп, магніт, повітряний термометр, барометр і ін
Дуже значними були відкриття Галілея не тільки в астрономії та математики, але й в області механіки і фізики. Отримавши місце професора в Пізанського університету, Галілей став викладати фізику, але дуже скоро він прийшов до переконання, що всі міркування про рух у Арістотеля зовсім невірні. Одним з перших звернув на себе увагу питання про падіння тел. Галілей відкрив і довів, що швидкість падіння тіл зовсім не залежить від їх ваги, як це випливало за Аристотелем. Для досвідченого докази цього закону Галілей скористався похилій пізанською вежею, примушуючи падати з неї тіла різної ваги, причому незначне уповільнення в часі падіння легких тіл, тобто тіл з малою питомою вагою, правильно пояснював впливом опору повітря.
Галілей створив свою програму будівництва природознавства на основі критики арістотелівської фізики. Галілей спростував перипатетической (арістотелівський вчення про природні і насильницьких рухах). Він показав, що якщо середовищем руху є не повітря, а вода, то деякі важкі тіла (скажімо, колода) стають легкими, так як рухаються вгору. Отже, рух тіла вгору і вниз залежать від їх питомої ваги по відношенню до середовища, а не від їх призначення.
Так само Галілей сформулював закон постійного прискорення для руху падаючих тіл - руху, зовсім незалежного від ваги або складу даних тел. Крім цього він проаналізував метальна рух і прийшов до ідеї інерції, хоча ще не сформульованої точно, але зіграла у подальшому розвитку природознавства величезну роль.
На відміну від Аристотеля, Галілей вважав, що рухаються тіла прагнуть перебувати в постійному русі якщо тільки яка-небудь зовнішня причина не зупинить його або не відхилить від напрямку його руху. Так було спростовано одне з головних заперечень послідовників Арістотеля проти теорії планетарної Землі. Галілей доводив, що перебуває в русі Земля автоматично передає сої власний рух усім, хто знаходиться на неї предметів або ж метальних снарядів і, отже, загальний інерційний рух залишається непомітним спостерігачу, так само знаходиться на Землі.
За часів Галілея біліше чи менш розробленим розділом фізики була статика - наука про рівновагу тіл під дією прикладених до нього сил. Засновником її був Архімед, якого Галілей вважав своїм вчителем. Сам Галілей розробив динаміку - науку про рух тіл під дією прикладених сил. Він сформулював перші закони вільного падіння тіла, дав сувору формулювання понять швидкості і прискорення, усвідомив вирішальне значення властивості руху тіл, в майбутньому названого інерцією. Тіло знаходиться або в стані спокою, або рухається, не змінюючи напрямку і швидкості свого руху, якщо на нього не проводиться будь-якого зовнішнього впливу. Дуже цінна була висловлена ним ідея відносності руху. Вона полягала в наступному. У всіх інерціальних системах відліку рух тіл відбувається за однаковими законами. Інерціальні називаються системи відліку, що рухаються один відносно одного рівномірно і прямолінійно. З принципу відносності випливає, що між спокоєм і рухом - якщо воно рівномірно і прямолінійно - немає ніякої принципової різниці. Різниця тільки в точці зору ...
Знаючи всі ці факти можна судити про те, наскільки результативно ці два учених: Коперник і Галілей проводили дослідження і спостереження. Хоча ці великі люди і чимало страждали через своїх наукових відкриттів, але ці досягнення людство використовує до сих пір і дякує за це.
Список літератури
Болдирєва Н.Ф. О.Ю. Данилова. «Бібліотека Флорентій Павленкова»: біографічні розповіді - Челябінськ.: З-во Урал, 1997р.
Грушевіцкая Т.Г. Садохін А.П. «Концепція сучасного природознавства»: навчальний посібник - Москва.: Вища школа, 1998р.
Кокін А.В. «Концепція сучасного природознавства»: навчальний посібник - Москва.: З-во Пріор, 1998р.