До изобретения телескопа было еще далеко, не существовало еще и наилучших для дотелескопической астрономии инструментов Тихо Браге, с помощью которых точность астрономических наблюдений был а доведена до 1–2 минут. Наиболее известным прибором, которым пользовался Коперник, был трикветрум, параллактический инструмент. Второй прибор, употреблявшийся Коперником для определения угла наклона эклиптики – «гороскопий», солнечные часы, разновидность квадранта.
Несмотря на очевидные трудности, в «Малом комментарии», написанном приблизительно в 1516 году, Коперник уже дал предварительное изложение своего учения, вернее тогда еще своих гипотез. Он не счел нужным приводить в нем математические доказательства, поскольку они предназначались для более обширного сочинения.
На 1520-е годы приходится значительная часть астрономических результатов Коперника. Удалось провести многие наблюдения. Так, около 1523 года, наблюдая за планетами в момент противостояния, т. е. когда планета находится в противоположном Солнцу пункте небесной сферы, Коперник совершил важное открытие: он опроверг мнение, будто положение планетных орбит в пространстве остается неподвижным. Линия апсид – прямая, соединяющая точки орбиты, в которых планета наиболее близка к Солнцу и наиболее удалена от него, меняет свое положение по сравнению с наблюдавшимся за 1300 лет до того и зафиксированном в «Альмагесте» Птолемея.
Но главное, к началу 1530-х годов работа над созданием новой теории и ее оформлением в его труде «Об обращениях небесных сфер» была в основном закончена. К тому времени почти полтора тысячелетия просуществовала система устройства мира, предложенная древнегреческим ученым Клавдием Птолемеем. Она заключалась в том, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной, а Солнце и другие планеты вращаются вокруг нее. Теория Птолемея не позволяла объяснить многие явления, хорошо известные астрономам, в частности петлеобразное движение планет по видимому небосводу. Но ее положения считались незыблемыми, поскольку хорошо согласовались с учением католической церкви.
Задолго до Коперника древнегреческий ученый Аристарх Самосский утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Но он еще не мог экспериментально подтвердить свое учение.
Наблюдая движение небесных тел, Коперник пришел к выводу, что теория Птолемея неверна. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих наблюдений и сложных математических расчетов он убедительно доказал, что Земля – это только одна из планет и что все планеты обращаются вокруг Солнца. Правда, Коперник все же считал, что звезды неподвижны и находятся на поверхности огромной сферы, на огромном расстоянии от Земли. Это было связано с тем, что в то время еще не было таких мощных телескопов, с помощью которых можно наблюдать небо и звезды.
Открыв, что Земля и планеты – спутники Солнца, Коперник смог объяснить видимое движение Солнца по небосводу, странную запутанность в движении некоторых планет, а также видимое вращение небесного свода. Коперник считал, что мы воспринимаем движение небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении. Когда мы плывем в лодке по поверхности реки, то кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега плывут в обратном направлении. Точно так же наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что Земля неподвижна, а Солнце движется вокруг нее. На самом же деле это Земля движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите.
В те же 1520-е годы Коперник приобрел славу искусного врача. Знания, полученные им в Падуе, он пополнял в течение всей жизни, регулярно знакомясь с новинками медицинской литературы. Слава выдающегося медика была заслуженной – Копернику удалось многих пациентов избавить от тяжелых и трудноизлечимых недугов.
В мае 1542 года в Виттенберге выходит из печати книжка Коперника «О сторонах и углах треугольников как плоских, так и сферических» с приложением подробных таблиц синусов и косинусов.
Но ученый не дожил до того времени, когда книга «О обращениях небесных сфер» распространилась по всему свету. Коперник скончался 24 мая 1543 года.
Галилео Галилей
(1564–1642)
Итальянский ученый Галилео Галилей является одним из тех гигантов науки, на плечах которых уверенно стоял создатель классической физики Исаак Ньютон, по его собственному образному выражению.
Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 года в городе Пизе в знатной, но обедневшей семье. Его отец Винченцо Галилей был талантливым музыкантом и композитором, но искусство не давало средств к существованию, и Винченцо прирабатывал торговлей сукном.
В детские годы Галилео увлекался конструированием механических игрушек, мастерил действующие модели машин, мельниц и кораблей. До одиннадцати лет Галилей жил в Пизе и учился в обычной школе.
В семнадцать лет Галилей поступил в Пизанский университет и стал готовиться к профессии врача. Одновременно из любознательности он читал труды по математике и механике.
Из-за стесненного материального положения юноше пришлось бросить Пизанский университет и вернуться во Флоренцию. Дома Галилей самостоятельно занялся углубленным изучением математики и физики, которые его очень заинтересовали.
В 1586 году он написал свою первую научную работу «Маленькие гидростатические весы», которая принесла ему некоторую известность и позволила познакомиться с несколькими учеными. По протекции одного из них, автора «Учебника механики» Гвидо Убальдо дель Монте, Галилей в 1589 году получил кафедру математики в Пизанском университете. В двадцать пять лет он стал профессором там, где учился, но не завершил свое образование.
Галилей преподавал студентам математику и астрономию. Именно к этому времени относятся опыты, которые он ставил, бросая различные тела с наклонной Пизанской башни, чтобы проверить, падают ли они в соответствии с учением Аристотеля – тяжелые быстрее, чем легкие. Ответ получился отрицательный. В работе «О движении» (1590 год) Галилей подверг критике аристотелевское учение о падении тел.
Важнейшим достижением Галилея в динамике было создание принципа относительности, ставшего основой современной теории относительности. Решительно отказавшись от представлений Аристотеля о движении, Галилей пришел к выводу, что движение (имеются в виду только механические процессы) относительно, то есть нельзя говорить о движении, не уточнив, по отношению к какому «телу отсчета» оно происходит; законы же движения безотносительны, и поэтому, находясь в закрытой кабине (он образно писал «в закрытом помещении под палубой корабля»), нельзя никакими опытами установить, покоится ли эта кабина или же движется равномерно и прямолинейно.
Критика Галилеем физических представлений Аристотеля восстановила против него многочисленных сторонников древнегреческого ученого. Молодому профессору стало очень неуютно в Пизе, и он принял приглашение занять кафедру математики в известном Падуанском университете.
