Исторические модели Вселенной

Астрономия – наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и образованных ими систем. В XX веке астрономия разделилась на две главные ветви: теоретическую и наблюдательную. 2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009), где основной упор сделан на повышение общественной заинтересованности астрономией и ее понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы все еще могут играть активную роль, любительская астрономия привнесла большой вклад в ряд важных астрономических открытий. А изучение астрономических моделей играет существенное значение при формировании пространственно-временных структур в сознании человека, развивает внимание, память, логику, любознательность, математическую и физическую грамотность, способствует изучению механики, математики, формированию мировоззренческих понятий, способствует пониманию естественнонаучных концепций и законов.

Космогония (греч. kosmogonía, от kósmos - мир, Вселенная и gone, goneia - рождение) – изучает происхождение и развитие космических тел и их систем. Космология изучает структуру и изменения в современной Вселенной.

Со времен древнейших цивилизаций человек задумывался об устройстве окружающего его мира как единого целого, и в каждой культуре формировалось особое понимание происхождения Вселенной и Космоса, звезд и планет, вообще «всего вокруг себя». Доисторические культуры оставили немало астрономических артефактов, например: древнеегипетские монументы, изображения созвездий в гробницах фараонов, древнейшие мегалиты и Стоунхендж, который начали возводить более 4000 лет назад в Англии – одна из древнейших обсерваторий. А первые цивилизации вавилонян более 2500 лет назад, греков, китайцев, индийцев и майя уже проводили методические наблюдения ночного небосвода, следили за движением, восходом и заходом ярких звезд, составили карты звездного неба и различные календари, разделяли день и ночь на отрезки времени. Греки давали планетам имена богов, а созвездиям имена героев и мифических персонажей, эту традицию переняли римляне, сменив названия на латинские. Астрономия, и связанная с ней астрология, считается одной из древнейших наук.

Первые же более или менее научные предположения о структуре Вселенной, о материи из которой состоят пространство, тела и предметы, и ее свойствах, можно отнести к периоду Древней Греции. Там, среди философов родилось общее определение для «Вселенной», начиная с пифагорейцев, это было «τὸ πᾶν» - «Все», включавшее в себя как всю материю (τὸ ὅλον), так и весь космос (τὸ κενόν). Начиная с VI в. до н.э. от греков термин «Космос» (греч. kosmos - порядок, мир, все на свете) перешел в науку как синоним Вселенной, где Вселенная рассматривается как стройная организованная система в противоположность беспорядочному нагромождению материи – хаосу. Все это тесно переплеталось с мифами о происхождении мира, Земли и богов.

В русском языке слово «Вселенная» заимствовано из старославянского «въсєлена», что скопировано с древнегреческого слова «ойкумена» (οἰκουμένη), от глагола οἰκέω «населяю, обитаю» и обозначало лишь обитаемую часть мира. Поэтому русское слово «Вселенная» было родственно существительному «вселение» и лишь созвучно определительному местоимению «все».

К 300 г. до н.э. древние греки установили, что Земля шаровидная, а не плоская на черепахах. Эратосфен почти точно установил окружность Земли, кривизну и радиус. Аристарх Самосский ставил в центр Вселенной Солнце. Во II в. до н.э. Гиппарх составил звездный каталог и рассчитал расстояние между Землей и Луной. Через 300 лет Клавдий Птолемей, опираясь на труды предыдущих ученых философов и математиков-астрономов, построил геоцентрическую модель Вселенной и предложил первые законы движения всех небесных тел (рис. 1).

Концепция Пифагора-Аристотеля-Птолемея, более чем на 1000 лет стала наиболее распространенной, согласно ей в центре не имеющей начала во времени Вселенной (космоса) находится Земля, по орбитам вокруг которой вращаются планеты, включая Солнце. А на самом краю того, что для них было Вселенной, они помещали звезды, вращавшиеся точно так же вокруг Земли, как и планеты и Солнце. Учение Демокрита о бесконечности Вселенной и множественности обитаемых миров имело меньшую популярность. Однако, если в Старом Свете знания, передаваясь от одной цивилизации к другой, в целом накапливались, то в Новом Свете колонизация Америки европейцами уничтожила многие достижения древних культур.

Около 15 веков, до конца периода Средневековья, представления о мире как о едином целом почти не претерпевали существенных изменений. И тому две причины. Первая – сильное давление ортодоксальных богословов, характерное как для католической Европы, так и для исламского мира. Вторая – наследие прошлого, когда представления о мире строились из неких философских концепций.

Геоцентрическая Система Птолемея (не верная).	Гелиоцентрическая Система Коперника.
Рис. 1. Сравнение исторических моделей понимания Вселенной и мира.

Первый прорыв в сторону современных представлений о Вселенной совершил Николай Коперник (1473-1543), впервые предложивший гелиоцентрическую модель Вселенной с Солнцем в центре, затем Тихо Браге (1546-1601) пытался объединить системы Птолемея и Коперника. Звездное небо стало доступнее после изобретения Галилео Галилеем (1564-1642) телескопа, который увеличивал всего в 20-30 раз, однако Галилей первым провел телескопные астрономические наблюдения, открыв горы на Луне, фазы Венеры, четыре крупнейших спутника Юпитера.

Второй по величине вклад в изучение Солнечной системы (по тем понятиям Вселенной) внесли Иоганн Кеплер (1571-1630), сформулировавший математические законы движения планет, и Исаак Ньютон (1642-1727) – предложивший законы механики, объясняющие движение не только тел Солнечной системы, но и всего вокруг. Он утверждал, что планеты удерживаются притяжением Солнца, а Земля притягивает Луну. Используя законы Ньютона астрономы смогли рассчитать размеры Солнечной системы и составить точный график движения планет, их спутников и комет. Ньютон изобрел телескоп с зеркалами вместо линз. Рефлектор, в отличие от прежнего, Галилеевского рефрактора, позволял четче видеть далекие объекты, к этому типу относят и многие современные телескопы. За столетия улучшенные наблюдения и теории о силе тяжести, позволили Копернику и Ньютону создать гелиоцентрическую модель Вселенной, что помещала Землю на орбиту вокруг Солнца.

Но поистине революционные изменения в наших представлениях о Вселенной произошли лишь в XX веке.