История астрономии (Еремеева, Цицин) 1989 год - старые учебники

Раздел первый У ИСТОКОВ АСТРОНОМИИ 

Глава I. От космических мифов к науке 19 

§ 1. Человек и небо 19 

§ 2. Что такое «доисторическая астрономия?» Немного об археологии и фольклорной астрономии 20 

§ 3. Роль астрономического фольклора в истории науки. Картина мира 21 

§ 4. Стимулы зарождения и первые следствия астрономической деятельности. Практические цели наблюдений неба 22 

Глава II. Астрономическая деятельность и общие представления о Вселенной в различных регионах Древнего мира 

§ 1. Древнейшие очаги зарождения астрономии. Общее и особенное. 25 

§ 2. Астрономия Вавилона 27 

§ 3. Астрономия Древнего Египта 32 

§ 4. Астрономия Древнего Китая 37 

§ 5. Астрономия и астрономическая картина мира Древней Индии. 45 

§ 6. Астрономия и представления о Вселенной в древних цивилизациях 

Нового Света 52 

Раздел второй ВЗЛЕТ И ПАДЕНИЕ ПЕРВОГО ЕВРОПЕЙСКОГО ЦЕНТРА КУЛЬТУРЫ. 

ДРЕВНЯЯ ГРЕЦИЯ 

Глава I. Натурфилософские представления о космосе в Древней Греции античного периода (VII — IV вв.) 57 

§ 1. Историческая справка 57 

§ 2. Астрономическая деятельность в ранний античный период 58 

§ 3. Истоки древнегреческой натурфилософии. Ионийская школа и Гераклит Эфесский 60 

§ 4. Пифагорейцы и идея гармонии мира. Первые негеоцентристы 62 

4 5. Элеаты и первый парадокс на пути познания Вселенной 66 

§ 6. Рождение атомизма и космология Левкиппа и Демокрита 67 

§ 7. Платон и аналитический подход к исследованию Вселенной 72 

§ 8. Рождение теоретической астрономии. От Евдокса до Гераклита. Понтийского 75 

Глава II. Система природы Аристотеля 77 

§ 1. Идейные основы физики и научный метод Аристотеля 77 

§ 2. Механика Аристотеля 79 

§ 3. Критика прежних космологических концепций 79 

§ 4. Неизбежные издержки аристотелевской критики умозрительных идей 80 

§ 5. Система мира Аристотеля и ее отличие от предшествующих 81 

§ 6. Физические основы космологии Аристотеля 81 

§ 7. Отношение к учению Аристотеля в разные эпохи 83 

Глава III. Расцвет греческой астрономии в эпоху эллинизма 84 

§ 1. Идея гелиоцентризма. Аристарх Самосский 85 

§ 2. Достижения наблюдательной астрономии начала эпохи эллинизма 86 

§ 3. Астрономическая картина мира эпохи раннего эллинизма 87 

Глава IV. Теория движения небесных тел Гиппарха — Птолемея — вершина развития древнегреческой математической астрономии 88 

§ 1. Создание основ математической и точной наблюдательной астрономии. Аполлоний Пергский, Гиппарх. 88 

§ 2. От Гиппарха до Птолемея 91 

§ 3. Создание первой универсальной.математической модели мира на основе принципа геоцентризма. Птолемей 93 

Глава V. Конец «древнегреческого чуда». Последний оплот эллинизма — Александрия (III — VII вв.) 99 

§ 1. Эллинизм и христианство 99 

§ 2. Крушение эллинизма под ударами христианства. Гипатия 100 

Раздел третий 

КОНТРАСТЫ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ 

Глава I. Введение. Наука под властью религии 102 

Глава II. Астрономия Византии и ее культурного ареала (IV — XV вв.) ? 103 

§ 1. Судьба астрономии н астрономической картины мнра 103 

§ 2. Астрономические представления на Руси 

Глава III. Астрономия средневекового Востока 

§ 1. Астрономия и натурфилософия Индии 

§ 2. Астрономия и астрономическая картина мира средневекового Ближнего и Среднего Востока (VIII — XV вв.) 112 

§ 3. Астрономия и картина мнра в Китае (V — XVII вв.) 116 

Глава IV. Астрономия и астрономическая картина мира в средневековой Западной Европе (V — начало XVI в.) 119 

§ 1. Ученики греков и арабов (VII — XII вв.) 119 

§ 2. Космология на основе геометрической оптики и атомистики. Роберт Гроссетет, Роджер Бэкон 123 

§ 3. Сомнения в неподвижности Земли и геоцентризме. Жаи Буридан. 125 

§ 4. Возрождение идеи эволюционного нециклического развития Вселенной. Николай Орем 125 

§ 5. Западноевропейская астрономия на заре эпохи Возрождения. От Николая Кузанского до Леонардо да Винчи (XV — начало XVI в.) 127 

Глава V. Итоги «многорегионного» этапа развития астрономии и астрономической картины мира 134 

§ 1. Особенности Средневековья — два мира в науке: Восток и Запад 134 

§ 2. Появление новых экономических н социальных стимулов развития астрономии. Переход от региональной к мировой науке 

Раздел четвертый 

ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ НОВОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ 

Глава I. Возрождение гелиоцентризма и начало первой великой научной революции в естествознании. Коперник 137 

§ 1. Путь к познанию 137 

§ 2. Рождение новой системы мира 138 

§ 3. Старые и новые иллюзии в восприятии системы Коперника 140 

§ 4. Замыслы и результаты 141 

§ 5. Система Коперника и ее роль в универсальной научной революции конца XVI — начала XVII в 144 

Глава II. Эпоха «бури и натиска» в развитии астрономической картины мира 148 

§ 1. Последняя попытка спасти геоцентризм и фактическое создание предпосылок для торжества гелиоцентризма. Тихо Браге 148 

§ 2. Первый прорыв за пределы абсолютного гелиоцентризма Коперника к идее множественности гелиоцентрических систем в бесконечной 

Вселенной. Джордано Бруно 151 

§ 3. Разрушение аристотелевой системы физики как следствие революции Коперника в астрономии и первое наблюдательное обоснование гелиоцентризма. Галилей 153 

Глава III. Революция в представлениях о механике неба и новая гармония мира. Кеплер 160 

§ 1. Кеплер в истории науки 160 

§ 2. Против «одержимости округленностью 162 

§ 3. От небесной геометрии к небесной физике 163 

§ 4. Научный метод Кеплера. Новая гармония мира 167 

Глава IV. Возрождение эволюционной вихревой модели Вселенной на основе гелиоцентризма 172 

§ 1. Космология н космогония Декарта 172 

§ 2. Появление идеи островной иерархической вселенной на основе картезианской физической картины мира. Сведенборг 178 

Глава V. Завершение первой фундаментальной научной революции. Ньютон 179 

§ 1. Революция Коперника и ускорение научного прогресса 179 

§ 2. Количественно-феноменологическое направление ньютоновой физики и астрономии 180 

§ 3. Создание системы классической математической физики (механики) Ньютоном и открытие закона всемирного тяготения 181 

§ 4. Ньютон и создание основ небесной динамики 182 

§ 5. Ньютон и создание новой базы наблюдательной астрономии 183 

§ 6. Вселенная Ньютона 184 

§ 7. Ньютон и ньютонианская картина мира 185 

Раздел пятый РАЗВИТИЕ АСТРОНОМИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ МИРА НА ОСНОВЕ классической НЬЮТОНОВОЙ ФИЗИКИ (МЕХАНИКИ) 

Глава I. Новые открытия за пределами Солнечной системы 187 

§ 1. Представления о мире звезд к началу XVIII в 187 

§ 2. Первые фотометрические оценки межзвездных расстояний. Гюйгенс 188 

§ 3. Открытие собственных движений звезд. Галлей 189 

§ 4. Первые шаги в мире туманностей. От Гевелня до Дерхема 190 

Глава II. Модели звездной Вселенной как экстраполяция принципа Солнечной системы. Возрождение идеи эволюции Вселенной.. 192 

§ 1. Зарождение концепции островных вселенных на основе идей гравитации. Райт 192 

§ 2. Возрождение идеи «естественной истории» природы в космогон Бюффона 195 

§ 3. Первая модель развивающейся иерархической звездной Вселенной и новая космогония Солнечной системы. Кант 197 

§ 4. Вторая модель иерархической развивающейся звездной Вселенной. Ламберт 203 

Глава III. Первый выход за пределы механической картины мира. Петербургские «астрофизики» XVIII в 205 

§ 1. Картина Вселенной по Ломоносову. Открытие атмосферы Венеры 205 

§ 2. Эволюционные идеи о Луне и кометах — начало формирования космогеологического аспекта картины мира. Эпинус 208 

Глава IV. Создание наблюдательно обоснованной картины структуры и эволюции Вселенной звезд и туманностей 211 

§ 1. Открытие Галактики и крупномасштабной структурности мира туманностей. В. Гершель 211 

§ 2. Идеи В. Гершеля об эволюции космической материи и его звездно-космогоническая гипотеза 216 

§ 3. Новые идеи и открытия в мире звезд н туманностей 218 

§ 4. Проблема структурности мнра туманностей во второй половине XIX — начале XX в. От Р. Проктора до К Шарлье 223 

Глава V. Рождение научной метеоритики. Подсистема малых тел 225 

§ 1. Космическая концепция аэролитов Хладни и ее следствия 225 

§ 2. Открытие малых планет и регулярных метеорных потоков в Солнечной системе. Пиацци, Ольберс; Олмстэд, Араго 230 

Глава VI. Триумф ньютонианской астрономической картины мира и первое «облачко» на ее горизонте 233 

§ 1. Создание классической небесной механики возмущенного движения и ее важнейшие следствия. Лаплас 233 

§ 2. Планетная космогоническая гипотеза Лапласа 235 

§ 3. Открытие Нептуна и загадка Меркурия 238 

Раздел шестой 

РАЗВИТИЕ астрономической картины МИРА НА ОСНОВЕ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ XIX — НАЧАЛА XX В. 

Глава 1. Новая физика и Вселенная. Космологические парадоксы и попытки их решения 240 

§ 1. Возникновение и содержание космологических парадоксов. /.. 240 

§ 2. Фотометрический парадокс 241 

§ 3. Гравитационный парадокс 242 

§ 4. Парадокс «тепловой смерти» Вселенной 243 

Глава II. Формирование астрофизической картины мира (XIX — XX вв.) 

§ 1. Создание физического фундамента 245 

§ 2. Первые астрофизические проблемы астрономии 247 

§ 3. Проблема звездной эволюции и идея гравитационного источника энергии звезд. Гельмгольц, В. Томсон, Локьер, Рессел 249 

§ 4. Подходы к решению проблемы источников звездной энергии и эволюции звезд на базе фундаментальных открытий физики конца XIX — начала XX в. Джинс, Эддингтон, Рассел 251 

§ 5. Развитие представлений об эволюции звезд на основе теории термоядерных источников звездной энергии 254 

Глава III. Космогонический аспект картины мира в конце XIX — XX в. 

§ 1. Два направления в планетной космогонии. Закономерность или случайность возникновения планетной системы 260 

§ 2. Вихревая гипотеза Фая как возрождение идей вихревой Вселенной Анаксагора — Декарта и ее развитие В. Г. Фесенковым.. 260 

§ 3. Планетезимальная гипотеза Чемберлена — Мультона 262 

§ 4. Приливная гипотеза Джинса — Джеффриса 263 

§ 5. Кризис механической и формирование новой планетной космогонии на базе астрофизики, космохимии, метеоритики, геологии 264 

§ 6. Звездная космогония на основе идеи гравитационного скапливания диффузной материи. От В. Гершеля до наших дней 266 

§ 7. Дезинтеграционная звездная космогония Амбарцумяна 268 

§ 8. Современный этап общей звездно-планетной космогонии как синтез классических и новых идей 270 

Раздел седьмой 

ОТ КЛАССИЧЕСКОЙ к релятивистской космологической картине мира 

Глава I. Вторая фундаментальная революция в естествознании. Эйнштейн 273 

§ 1. Кризис классической космофизической картины мира на рубеже XIX — XX вв 273 

§ 2. Научная революция в физике и космологии. Эйнштейн 275 

Глава II. Концепция нестационарной Вселенной Фридмана — Леметра как углубление эйнштейновской революции в космологии 276 

§ 1. Нестационарные модели и философия Вселенной. Фридман 276 

§ 2. Наблюдательное подтверждение концепции расширяющейся Вселенной. В. Слайфер, В. де Сигтер, Э. Хаббл 279 

§ 3. Проблема начала и возраста наблюдаемой Вселенной 279 

Глава III. Идеи релятивистской космологии 282 

§ 1. Концепция «Большого Взрыва». От Леметра до Гамова у 282 

§ 2. Подтверждение теории Большого Взрыва 283 

§ 3. Концепция крупномасштабной ячеистой структуры Вселенной в XX в. От Ф. Цвикки до наших дней 286 

Глава IV. Изменение картины Вселенной во второй половине XX в. 

§ 1. Открытие радио вселенной 291 

§ 2. Новые проблемы и перспективы развития астрономической картины мира на основе всеволновой и корпускулярной астрономии 293 

Заключение 296 

§ 1. О перспективах развития астрономической картины мира 296 

§ 2. Об отношении к истории науки 297 

§ 3. Смена проблем н сквозные проблемы н идеи в истории астрономии 298 

Литература 302 

Хронологняастрономин 307 

Авторы и пропагандисты фундаментальных идей, формировавших астрономическую картину мира на разных этапах ее развития 329 

Именной указатель 335

Освещаются длительные этапы количественного накопления новых астрономических данных н эпохи революционных преобразований астрономической картины мира. Подробно рассматриваются астрономия древних цивилизаций (Двуречья, Египта, Китая, Индии, Древней Греции, Центральной Америки), эпохи эллинизма, средних веков, великая коперниканская революция в астрономии, развитие астрономии под знаком господства ньютонианской гравитационной картины мира. Изложение охватывает вторую революцию в астрономии в 20-е гг. XX в. н доведено до современного периода, когда проявляются признаки назревания новой революции в астрономической картине мира. 

Наука всегда усваивается полнее, когда она рассматривается в состоянии рождения. 

Максвелл 

Для чего необходимо изучать историю науки? Чтобы иметь возможность подняться к истокам современных фундаментальных идей, проследить их эволюцию, а порой и сложную судьбу — путь через отрицание и возрождение, понять закономерность этого процесса; узнать, как шло человечество к раскрытию тайн Вселенной, какие препятствия преодолевало на этом пути; понять, что ускоряло, а что тормозило научный процесс в отдельные эпохи н на протяжении всей истории человечества. Знание истории науки позволяет специалисту в той или иной ее области выйти за пределы «трехмерного мира» своей современности и, проникнув в четвертое измерение — в глубь времен, увидеть современные представления в их развитии. Изучение истории науки помогает лучше ориентироваться и в современных событиях, и в тенденциях развития знаний, т. е. видеть перспективы науки. 

Как всякий предмет научного исследования, история науки требует не только накопления фактического материала, его систематического изложения, но и теоретического анализа для выявления закономерностей развития науке. Для нашего времени и даже шире — для всей второй половины XX в. — характерным становится именно такой, аналитический подход к истории науки. На этом пути уже появилась обширная исследовательская литература и выделились крупные теоретики-науковеды. Оформились две основные концепции развития знаний. Согласно одной — эволюционной — процесс развития науке состоит в непрерывном прирастании, расширении и углублении знаний — в открытии новых фактов, явлений, закономерностей и в непрерывном совершенствовании теории путем расширения, углубления, обобщения прежних теорий. Другая концепция — революционная, — утверждает, что в развитии науке периоды накопления, количественного роста знаний (эволюционные периоды) чередуются с этапами качественной перестройки фундаментальных теорий и общих представлений в той или иной области, когда старые идеи отбрасываются и заменяются новыми, несовместимыми с ними, когда происходит смена всей картины мира либо по крайней мере ее существенных частей. Такие этапы получили название научных революций. Ко второй концепции примыкают и авторы настоящей книги. 

Само понятие научной революции еще далеко не полностью осознано, оно интенсивно обсуждается (см., например, [4, 26, 134]). По крайней мере сейчас ясно, что история науки становится наукой в полном смысле этого слова лишь при аналитическом подходе на основе той или иной общей концепции, а ее летописный, хронологический аспект, безусловно важный и сам по себе, является своего рода экспериментальной базой для такого анализа, для выявления закономерностей развития науки. 

Насколько известно авторам, общих курсов истории астрономии, построенных по «аналитическому» принципу, пока еще нет, и настоящую книгу можно рассматривать как первую попытку такого рода. Аналитический подход к истории астрономии при ограниченности объема книги требует достаточно жесткого отбора исторического материала, выделения наиболее представительного аспекта истории науки. В предлагаемой книге в качестве такого аспекта, дающего возможность проследить главные закономерности развития познания Вселенной, взято развитие астрономической картины мира, которую можно определить как совокупность наиболее общих, целостных представлений о Вселенной. Основанием для такого выбора послужило то соображение, что понимание устройства Вселенной в целом и ее происхождения было конечной целью изучения неба во все века. 

Развитие астрономии рассматривается в книге как сложный, но закономерный эволюционно-революционный процесс, в котором астрономическая картина мира играла существенную роль как основная цель, результат и одновременно условие развития науки. С точки зрения авторов, астрономическая (вернее, космофизическая) картина мира сыграла определяющую роль в самом возникновении научного исследования окружающей действительности. 

Такая концепция развития науки, в частности астрономии, обосновывается необходимым фактическим материалом — историей ключевых открытий, изобретений, методов, углубляющих знания о Вселенной и одновременно создающих фундамент для нового, очередного выявления недостаточности существующей общепринятой астрономической картины мира. Это стимулирует выдвижение новых фундаментальных идей, которые в борьбе со старыми формируют новую картину мира. 

История науки (и астрономии в особенности) убедительно показывает, что развитие знаний закономерно и происходит в соответствии с общей диалектической теорией развития: периоды постепенного количественного роста на базе данного круга идей сменяются глубокими качественными изменениями фундаментальных представлений, порой протекающими весьма бурно и драматично. 

Понять объективные законы развития науки — значит избежать бесполезной траты сил на тупиковые споры, не быть глухим к нетрадиционному мнению и, оказавшись в преддверии новой эпохи, новой научной революции, не впасть в разочарование от мнимого бессилия человеческого разума... Если же научиться использовать опыт истории науки и в трудные переломные моменты обращаться к ее урокам и к великим мыслителям прошлого, — многие идеи которых были отброшены, а затем забыты лишь потому, что оказывались преждевременными для своей эпохи, — то индивидуальные силы современного исследователя могут возрасти за счет коллективного опыта человечества на его сложном пути познания. 

В осмыслении Вселенной как целого очень важен человеческий фактор — интеллект, а также эмоционально-психологическая сторона научного творчества, интуиция, воображение. Поэтому приходится сожалеть о том, что объем настоящей книги не позволил уделить достаточного внимания творческим портретам деятелей науки, с именами которых связаны крупнейшие прорывы в неизвестное, иногда — настоящие подвиги во имя научной истины. 

Чтобы в некоторой степени возместить вынужденную неполноту изложения фактического материала в основном тексте, в конце книги дан специальный раздел «Хронология астрономии». При его составлении авторы встретились с многочисленными случаями расхождений в датах, приводимых в различных источниках (чаще всего на 1 год из-за неучета нулевого года при счете лет нашей эры), и постарались устранить расхождения или же указывали обе даты, разделяя их косой чертой. 

Там же помещен хронологический список-указатель авторов фундаментальных идей, сыгравших существенную роль в развитии представлений о Вселенной. 

К книге прилагается также список рекомендуемой литературы в области истории и философско-методологических проблем астрономии. В работе над книгой использован более чем десятилетний опыт чтения одним из авторов (Ф. Ц.) традиционного для МГУ курса истории астрономии. 

Вместе с тем авторы отдают себе отчет в том, что их первый опыт составления аналитического курса истории астрономии далек от совершенства, а потому будут признательны за критические замечания. 

Авторы выражают искреннюю и глубокую благодарность первым читателям рукописи — профессору И. А. Климишину, сделавшему большое число ценных и стимулирующих замечаний; профессору К А. Бархатовой, а также коллективу кафедры астрономии н геодезии Уральского государственного университета, особенно доценту В. В. Сыровому, пожелания и замечания которых также были учтены при доработке рукописи. 

Решаясь на публикацию этой книги, авторы хотели бы в свое оправдание сослаться на древнеримского писателя Марциала, который в сходной ситуации, обращаясь к читателю, сказал: «Есть в моей книге хорошее. Кое-что слабо. Немало есть и плохого. Других книг не бывает, мой друг!» 

ХРОНОЛОГИЯ АСТРОНОМИИ 

I. Зарождение астрономии в древних очагах цивилизации (до 1 тыс. до и. 9.) 

4 тыс. до и. э. и ранее 

4713.1.1 — расчетная начальная дата юлианского периода (эра Скалигера).. 4 тыс. — начало астрономической деятельности шумеров (Месопотамия), египтян, майя; отождествление «вечерней» и «утренней» звезды (Венеры) как единого светила (шумеры); открытие совпадения разливов Нила с гелиакическими восходами Сириуса и возникновение культа Солнца. Ок. 3400 — сооружение пирамиды Хеопса с ориентацией по странам света (Др. Египет). 3113 — легендарное начало исторической хронология майя. 

3 тыс. до и. 9. 

Выделение созвездия Дракона (близ а Дракона располагался северный полюс мира) (шумеры); первое определение длины солнечного тропического года и Китае (366 дн.). 2770 — принятие готического календаря в Др. Египте. 2697 — древнейшее сообщение о солнечном затмении (Китай). 2637 — расчетное начало китайской циклической системы счета лет (гань чжи). Ок. 2500 — введение целочисленного гражданского календаря с длиной года в 365 дн. без вставок (Др. Египет). 2315 — 2287 — первые записи о кометах (Китай). 2137.22.Х — полное солнечное затмение в Китае (за не предсказание которого были, по легенде, казнены придворные астрономы Хо и Xu). XXI — XVIII вв. — разделение приэкваториальной зоны неба на 36 участков-созвездий (по 10° — «деканы», Др. Египет); открытие готического периода (1461) возвращения начала календарного года (по 365 дн.) к исходному взаимному расположению Солнца н Сириуса в день летнего солнцестояния. 3 — 2 тыс. — отмечено совпадение дня весеннего равноденствия с гелиакическим восходом Плеяд (доантичная Древняя Греция); учреждение должностей придворных чиновников-астрономов (Китай); символы мифологической космологии н космогонии на печатях доарийской (индской) культуры (Индия); изобретение гномона и первого угломерного инструмента для измерений зенитных расстояний (отвес с подвижной линейкой, направляемой на светило) (Вавилон, Др. Египет). 

2 тыс. до и. э. 

Наименование ярких звезд и созвездий (Сириус, Орион, Плеяды, — Вавилон); изобретение лунного календаря и 7-дневной недели (Вавилон); солнечных и водяных часов (Вавилон, позднее — Египет); древнейшая звездная карта (на камне — Китай). 1900 — 1600 — строительство культовой «обсерватории» Стоунхендж (Южная Англия). XVIII в. — возникновение астрологии в Китае и начало регистрации для ее целей комет, новых звезд, метеоров, болидов. XVIII — XIII вв. — границы сезонов по направлению ручки ковша Б. Медведицы (Китай). XVI — XI вв. — наиболее древние изображения созвездий северного неба (на крышке саркофага, Египет). XV в. — выделение ярких звезд и созвездий (Скорпион, Гидра, — Китай). 1478 (1168?) — легендарная старейшая находка железного метеорита (на горе Ида, остров Крит). XIII — XII вв. — зарождение астрологии в Др. Египте (предсказания по Луне и планетам). 1137 — первое сообщение о наблюдении лунного затмения (Китай). 1100 — основание Чжоугунской обсерватории (Китай). Ок. 1100 — наиболее раннее измерение наклона эклиптики к экватору е (Чу Конг, — Китай). 1058/1057 — первое сообщение о наблюдении кометы (Галлея, — Китай). 2 — 1 тыс. — разделение неба на 28 созвездий близ небесного экватора (Индия, Китай).