Бесконечность Вселенной

Следующий за Коперником крупный шаг в познании Мира сделал итальянский философ-пантеист Джордано Бруно (1548-1600). Развивая идеи Николая Кузанского и гелиоцентрическую космологию Николая Коперника, он выступил в своем сочинении “О бесконечности, Вселенной и мирах” с утверждением о том, что Вселенная бесконечна, что звезды – это далекие солнца, они заполняют всю Вселенную и вокруг них движутся планеты, на многих из которых возможна разумная жизнь (1584). Тем самым он предугадал грядущие научные открытия на столетия вперед. Он писал: “Небо... единое безмерное пространство, лоно которого содержит все, эфирная область, в которой все пробегает и движется. В нем – бесчисленные звезды, созвездия, шары, солнца и земли... разумом мы заключаем о бесконечном количестве других”; “Все они имеют свои собственные движения... они кружатся вокруг других”. Он утверждал, что не только Земля, но и никакое другое тело не может общим центром мира, так как Вселенная бесконечна и “центров” в ней бесконечное число. Он говорил об изменчивости тел во Вселенной (признавая их развитие), в частности, об изменчивости поверхности Земли, считая, что в течение огромных промежутков времени “моря превращаются в континенты, а континенты – в моря”.

Учение Бруно вскрывало убожество священного писания, опиравшегося на примитивные представления о существовании плоской Земли. Смелые идеи и выступления Бруно вызывали ненависть к ученому со стороны церкви. И когда в тоске по родине Джордано Бруно вернулся в Италию, он был выдан своим же учеником инквизиции. Его обвинили в богоотступничестве и после семилетнего заключения в тюрьме сожгли его на костре в Риме на площади Цветов. Теперь здесь стоит памятник с надписью: “9 июня, 1989 г. Джордано Бруно. От столетия, которое он предвидел, на том месте, где был зажжен костер”.

Галилео Галилей (1564-1642), один из основателей точного естествознания, вооружил астрономию своего времени телескопом, построив телескоп с 32-х кратным увеличением и открыл горы на Луне, 4 спутника Юпитера, фазы Венеры, пятна на Солнце. Заложил основы современной механики и выдвинул идею об относительности движения. Установил закон инерции, свободного падения. Активно защищал гелиоцентрическую систему, за что был предан суду инквизиции и вынужден был отречься от учения Н.Коперника (1633).

Иоганн Кеплер понял дефекты системы Коперника: планеты на самом деле должны двигаться не по окружностям, а по эллипсам; описание их движения “многими окружностями” не может быть ни простым, ни точным.

В Граце Кеплер написал и издал свою первую крупную работу “Тайна Вселенной” (1596), в которой он пытался построить гелиоцентрическую систему мира, устанавливая числовую зависимость между расстояниями планет от Солнца и размерами правильных многогранников. Свою книгу он послал Галилео Галилею и Тихо Браге, двум известным астрономам того времени. Оба ученых ответили незамедлительно.

После тяжелых испытаний в жизни, Кеплер работает совместно с Тихо Браге. Зимой 1601 года на основе точных для своего времени астрономических наблюдений Кеплер выводит один из законов движения планет, который впоследствии получает второго закона (“закон площадей”): радиус-вектор планеты описывает в равные промежутки времени равные площади. Или иначе: радиус-вектор планеты описывает площади, пропорциональные временам.

Свой первый закон Кеплер сформулировал в 1605 году: каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Оба закона Кеплера были опубликованы в его книге “Новая астрономия”, которая увидела свет в 1609 году в Гейдельберге. Третий закон был найден позднее, в 1618 году. Он приведен в книге Кеплера “Гармония Мира”, изданной в 1619 году.

Сейчас этот закон формулируется так: в невозмущенном эллиптическом движении двух материальных точек произведения квадратов времени обращения на суммы масс центральной и движущейся точек относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Если пренебречь массами планет по сравнению с массой Солнца, получим третий закон Кеплера в его первоначальном виде: квадраты времен обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит.

С выходом в свет работ Коперника, Галилея, Кеплера, с открытием законов небесной механики Ньютона, которые управляли движением небесных сфер, астрономия получила надежную теоретическую и практическую базу для своего развития. Астрономия начала свое стремительное развитие.

В 1789 году основоположник звездной астрономии английский астроном Вильям Гершель (1738-1822) построил крупный по тому времени телескоп – 12-и метровый рефлектор с диаметром зеркала 122 см. В 1881 году он раздвигает границы Солнечной системы, открыв планету Уран. Гершель разработал новый метод изучения строения звездной системы, основанный на статистических подсчетах звезд в разных участках небосвода, и впервые установил, что все наблюдаемые звезды составляют огромную сплюснутую систему – Млечный Путь (или Галактику), к которому принадлежит и наше Солнце.

К 1802 году он открывает более 2 тысяч новых туманностей (в том числе около 200 двойных и кратных), а также сотни новых визуально-двойных звезд, которые вращаются относительно общего центра тяжести. Наконец, он на основе собранного им громадного фактического материала построил свою звездно-космогоническую теорию развития космической материи под действием сил тяготения – от разреженных, хаотических форм к сложно организованным – звездам и звездным системам. Наиболее старыми он считал шаровые скопления, которые в ходе дальнейшего сжатия, могли взрываться и давать начало новому циклу сжатия разлетевшейся материи.

На основе работ Гершеля астрономия получила мощнейший импульс своего развития. Немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель (1784-1846) и русский астроном В.Я Струве открывают возможности определения расстояний до звезд. Бессель предсказывает наличие спутников у Сириуса, предвосхищая открытие двойных звезд. Французский астроном У.Ж.Жозеф Леверье (1811-1877) по гравитационному возмущению Урана вычислил положение Нептуна (1846), а впоследствии немецкий астроном Галле обнаружил ее в точно указанном месте. Федор Александрович Бредихин (1831-1904) разрабатывает первую механическую теорию движения вещества в хвостах комет.

Рубеж 19 и 20 веков и 20 век весьма эффективны с точки зрения познания всей структуры Вселенной с вступлением на арену всеволновой радиоастрономии и достижений атомной физики и астрофизики.

Английский физик и астроном Джеймс Хопвуд Джинс (1877-1946) высказывает идею о внутриатомной природе источников звездной энергии, а в 1917 году он обратил внимание на то, что вещество в недрах звезд должно быть полностью ионизированным и потому совершенно однородным, близким к состоянию идеального “электронно-ядерного” газа.

Теорию внутреннего строения звезд создает Артур Стенли Эддингтон (1882-1944). Он рассчитывает диаметр нескольких красных гигантов, определяет плотность карликового спутника звезды Сириус. Американский астроном Харлоу Шепли (1885-1972) предложил метод для определения расстояний до удаленных звездных скоплений на основе наблюдения переменных звезд – цефеид.

Революционные исследования американского астронома Эдвина Паула Хаббла (1889-1953) позволяют определить расстояния до далеких туманностей и галактик. Он открыл явление разбегания галактик и создал основу для исследования расширяющейся Вселенной, вычислив коэффициент этого расширения (названный “постоянной Хаббла”).

Американский астроном Генри Норрис Рессел (1877-1957) и датский астроном Эйнар Герцшпрунг (1873-1967) на основе исследования светимости звезд различных классов установили зависимость (зависимость Герцшпрунга-Рессела), выражающую связь между светимостью и температурой звезд, что дало возможность наметить пути эволюции разных звезд и определить их последовательный характер изменения.

Практически одновременно исследуется концепция образования планет Солнечной системы. Теория Джинса, популярная в 20-30-х годах нашего столетия, объяснявшая это явление выбросом струи вещества из Солнца вследствие влияния пролетавшей мимо звезды, оказалась несостоятельной; это показали расчеты американского астронома Генри Рессела и русского астронома Н.Н.Парийского. Теория Отто Юльевича Шмидта (1891-1956) обосновывала “холодное” образование Земли и других планет Солнечной системы (в отличие от “горячего” происхождения по гипотезе Канта-Лапласа) из газово-пылевого облака, захваченного Солнцем. Василий Григорьевич Фесенков (1889-1972) показал, что Солнце и планеты вокруг него образовались одновременно из межзвездного газа. В пользу таких представлений имеются убедительные геохимические и космохимические аргументы.

Бурное развитие науки в познании макро- и мегамира стимулируется получением синтетических знаний о Природе на основе современных достижений в области всех естественных наук и технологий. Вывод на орбиту искусственных спутников Земли с различной астрономической и астрофизической аппаратурой (телескоп “Хаббл”), полет к другим планетам космических станций типа “пионеров”, “вояджеров”, “венер”, “марсов” и так далее, высадка на поверхность Венеры, Луны, Марса космических аппаратов, полет человека к Луне, комете Галлея – это вехи современного массированного изучения окружающего мира.