Небесные сферы — Celestial spheres
В небесной сфере , или небесные шары , были фундаментальные сущностями этих космологических моделей , разработанных Платоном , Евдокс , Аристотель , Птолемей , Коперник и другими. В этих небесных моделях очевидные движения этих неподвижных звезд и планет учитываются путем обработки их в качестве встроенных во вращающихся сфер , сделанные из прозрачного aetherial, пятый элемент ( квинтэссенции ), как драгоценные камни , установленные в шары. Поскольку считалось, что неподвижные звезды не меняют своего положения относительно друг друга, утверждалось, что они должны находиться на поверхности одной звездной сферы.
В современной мысли орбиты планет рассматриваются как пути этих планет в основном через пустое пространство. Однако древние и средневековые мыслители считали небесные шары толстыми сферами из разреженной материи, вложенными одна в другую, каждая из которых полностью контактирует со сферой над ней и сферой внизу. Когда ученые применили эпициклы Птолемея , они предположили, что каждая планетная сфера была достаточно толстой, чтобы вместить их. Объединив эту модель вложенной сферы с астрономическими наблюдениями, ученые вычислили общепринятые в то время значения расстояний до Солнца: около 4 миллионов миль (6,4 миллиона километров), до других планет и до края Вселенной: около 73 миллионов миль (117 миллионов километров). Расстояния модели вложенных сфер до Солнца и планет значительно отличаются от современных измерений расстояний, и теперь известно , что размер Вселенной невероятно велик и постоянно расширяется .
Альберт Ван Хелден предположил, что примерно с 1250 года до 17 века практически все образованные европейцы были знакомы с птолемеевой моделью «гнездовых сфер и вытекающих из нее космических измерений». Даже после принятия гелиоцентрической модели Вселенной Коперника были введены новые версии модели небесной сферы, в которой планетные сферы следовали этой последовательности от центрального Солнца: Меркурий, Венера, Земля-Луна, Марс, Юпитер и Сатурн.
Общепринятая вера в теорию небесных сфер не пережила Научную революцию . В начале 1600-х годов Кеплер продолжал обсуждать небесные сферы, хотя он не считал, что планеты переносятся сферами, но считал, что они движутся по эллиптическим траекториям, описываемым законами движения планет Кеплера . В конце 1600 — х годов, греческие и средневековые теории о движении земных и небесных объектов были заменены закон Ньютона всемирного тяготения и ньютоновской механики , которые объясняют , как законы Кеплера возникают из — за гравитационного притяжения между телами.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Ранние идеи сфер и кругов
В греческой античности идеи небесных сфер и колец впервые появились в космологии Анаксимандра в начале VI века до нашей эры. В его космологии и Солнце, и Луна представляют собой круглые отверстия в трубчатых огненных кольцах, заключенных в трубки из сжатого воздуха; эти кольца представляют собой обода вращающихся колес, подобных колесницам, вращающихся на Земле в их центре. Неподвижные звезды также являются открытыми отверстиями в ободах таких колес, но таких колес для звезд так много, что их смежные обода вместе образуют непрерывную сферическую оболочку, охватывающую Землю. Все эти обода колес изначально были сформированы из первоначальной огненной сферы, полностью охватывающей Землю, которая распалась на множество отдельных колец. Следовательно, в космогонии Анаксимандера вначале была сфера, из которой были образованы небесные кольца, из некоторых из которых, в свою очередь, была составлена звездная сфера. Если смотреть с Земли, кольцо Солнца было самым высоким, кольцо Луны — ниже, а сфера звезд — самым низким.
Вслед за Анаксимандром его ученик Анаксимен (ок. 585–528 / 4) считал, что звезды, Солнце, Луна и планеты созданы из огня. Но в то время как звезды прикреплены к вращающейся кристаллической сфере, подобной гвоздям или гвоздикам, Солнце, Луна и планеты, а также Земля из-за своей ширины просто летают по воздуху, как листья. И в то время как неподвижные звезды переносятся по полному кругу звездной сферой, Солнце, Луна и планеты не вращаются под Землей между заходом и восходом, как звезды, а, скорее, при заходе они движутся вбок вокруг Земли, как шапка поворачивается наполовину вокруг головы, пока они снова не поднимутся. И, в отличие от Анаксимандра, он отнес неподвижные звезды к наиболее удаленной от Земли области. Самой устойчивой особенностью космоса Анаксимена была его концепция звезд, закрепленных на кристаллической сфере как в жестком каркасе, которая стала фундаментальным принципом космологии вплоть до Коперника и Кеплера.
После Анаксимена Пифагор , Ксенофан и Парменид считали Вселенную сферической. А намного позже, в четвертом веке до нашей эры, Платоновский « Тимей» предположил, что тело космоса имело наиболее совершенную и однородную форму — форму сферы, содержащей неподвижные звезды. Но он утверждал, что планеты были сферическими телами, образованными вращающимися лентами или кольцами, а не ободами колес, как в космологии Анаксимандра.
Возникновение планетных сфер
Ученик Платона Евдокс разработал планетную модель вместо полос, используя концентрические сферы для всех планет, по три сферы каждая для своих моделей Луны и Солнца и по четыре каждой для моделей других пяти планет, таким образом, всего получилось 26 сфер. . Каллипп модифицировал эту систему, используя пять сфер для своих моделей Солнца, Луны, Меркурия, Венеры и Марса и сохранив четыре сферы для моделей Юпитера и Сатурна, таким образом, создав всего 33 сферы. Каждая планета привязана к самому внутреннему из своего особого набора сфер. Хотя модели Евдокса и Каллиппа качественно описывают основные особенности движения планет, они не учитывают точно эти движения и, следовательно, не могут обеспечить количественные предсказания. Хотя историки греческой науки традиционно считали эти модели просто геометрическими представлениями, недавние исследования предположили, что они также должны были быть физически реальными, или воздержались от суждений, отметив ограниченные доказательства для решения вопроса.
В его метафизике , Аристотель разработал физическую космологию сфер, на основе математических моделей Евдокс. В полностью разработанной астрономической модели Аристотеля сферическая Земля находится в центре Вселенной, а планеты перемещаются посредством 47 или 55 взаимосвязанных сфер, которые образуют единую планетную систему, тогда как в моделях Евдокса и Каллиппа каждая планета представляет собой индивидуальный набор сфер. не были связаны с обитателями следующей планеты. Аристотель говорит, что точное количество сфер и, следовательно, количество движущихся объектов должно быть определено астрономическими исследованиями, но он добавил дополнительные сферы к тем, которые были предложены Евдоксом и Каллиппом, чтобы противодействовать движению внешних сфер. Аристотель считает, что эти сферы состоят из неизменного пятого элемента — эфира . Каждая из этих концентрических сфер движется своим собственным богом — неизменным божественным неподвижным двигателем , который перемещает свою сферу просто потому, что он любит его.
В своем « Альмагесте» астроном Птолемей (около 150 г. н.э.) разработал геометрические модели прогнозирования движения звезд и планет и расширил их до единой физической модели космоса в своих планетных гипотезах . Используя эксцентрики и эпициклы , его геометрическая модель достигла большей математической детализации и точности прогнозов, чем были продемонстрированы более ранними концентрическими сферическими моделями космоса. В физической модели Птолемея каждая планета содержится в двух или более сферах, но в Книге 2 своих Планетарных Гипотез Птолемей изобразил толстые круглые срезы, а не сферы, как в Книге 1. Одна сфера / срез является отклоняющимся , с некоторым смещением центра. с Земли; другая сфера / срез — это эпицикл, внедренный в отклоняющий, с планетой, внедренной в эпициклическую сферу / срез. Модель гнездовых сфер Птолемея дала общие размеры космоса: наибольшее расстояние до Сатурна в 19865 раз больше радиуса Земли, а расстояние до неподвижных звезд составляет не менее 20 000 земных радиусов.
Планетарные сферы были расположены снаружи от сферической неподвижной Земли в центре Вселенной в следующем порядке: сферы Луны , Меркурия , Венеры , Солнца , Марса , Юпитера и Сатурна . В более детальных моделях семь планетных сфер содержали внутри себя другие вторичные сферы. За планетными сферами следовала звездная сфера, содержащая неподвижные звезды; другие ученые добавили девятую сферу для объяснения прецессии равноденствий , десятую для объяснения предполагаемого трепета равноденствий и даже одиннадцатую для учета изменения наклона эклиптики . В древности порядок нижних планет не был общепринятым. Платон и его последователи заказали им Луну, Солнце, Меркурий, Венеру, а затем следовали стандартной модели для верхних сфер. Другие не согласились с относительным местом сфер Меркурия и Венеры: Птолемей поместил их обе под Солнцем, а Венера над Меркурием, но заметил, что другие поместили их обе над Солнцем; некоторые средневековые мыслители, такие как аль-Битруджи , помещали сферу Венеры над Солнцем, а сферу Меркурия — под ним.
Средний возраст
Астрономические дискуссии
Ряд астрономов, начиная с мусульманского астронома аль-Фаргани , использовали птолемеевскую модель гнездовых сфер для вычисления расстояний до звезд и планетных сфер. Расстояние Аль-Фаргани до звезд составляло 20110 земных радиусов, что, если предположить, что радиус Земли составляет 3250 миль (5230 километров), составляет 65 357 500 миль (105 182 700 километров). Введение в Альмагест Птолемея , « Ташил аль-Маджисти» , которое , как считается, было написано Табитом ибн Куррой , представило незначительные вариации расстояний Птолемея до небесных сфер. В своем Zij , Al-Баттани представлены независимые расчеты расстояний до планет на модели вложенности сфер, по его мнению , должен был ученым , пишущих после Птолемея. Его расчеты дали расстояние до звезд 19 000 радиусов Земли.
На рубеже тысячелетий арабский астроном и эрудит Ибн аль-Хайтам (Альхасен) представил разработку геоцентрических моделей Птолемея в терминах вложенных сфер. Несмотря на сходство этой концепции с планетными гипотезами Птолемея , представление аль-Хайтама отличается в достаточной степени детализации, что, как утверждается, отражает независимое развитие концепции. В главах 15–16 своей Книги оптики Ибн аль-Хайтам также сказал, что небесные сферы не состоят из твердого вещества.
Ближе к концу двенадцатого века испанский мусульманский астроном аль-Битруджи (Альпетрагиус) попытался объяснить сложные движения планет без эпициклов и эксцентриков Птолемея, используя аристотелевскую структуру чисто концентрических сфер, которые двигались с разной скоростью с востока на запад. . Эта модель была гораздо менее точной, чем предсказательная астрономическая модель, но ее обсуждали более поздние европейские астрономы и философы.
В тринадцатом веке астроном аль-Урди предложил радикально изменить систему гнездовых сфер Птолемея. В своем « Китаб аль-Хайя» он пересчитал расстояние до планет, используя параметры, которые он заново определил. Считая расстояние до Солнца равным 1266 земным радиусам, он был вынужден поместить сферу Венеры над сферой Солнца; в качестве дальнейшего уточнения он добавил диаметры планет к толщине их сфер. Как следствие, его версия модели гнездовых сфер имела сферу звезд на расстоянии 140 177 земных радиусов.
Примерно в то же время ученые европейских университетов начали рассматривать последствия заново открытой философии Аристотеля и астрономии Птолемея. И ученые-астрономы, и популярные писатели рассматривали последствия модели вложенных сфер для измерений Вселенной. Кампанно Новар вводного астрономического текста «s, в planetarum теорикона , использовал модель вложенности сфер для вычисления расстояния различных планет от Земли, которое он дал в 22,612 земных радиусах или 73,387,747 +100 / 660 миль. В своем Opus Majus , Роджер Бэкон привел расстояние Аль-Farghānī по звездам 20,110 радиусов Земли, или 65,357,700 миль, от которого он вычислил окружность вселенной быть 410,818,517 3 / 7 миль. Явным доказательством того, что эта модель, как считалось, представляет физическую реальность, являются отчеты из Opus Majus Бэкона о времени, необходимом для прогулки на Луну, и в популярной среднеанглийской южноанглийской легендарной книге о том , что для достижения высочайшего звездного неба потребуется 8000 лет. . Общее понимание размеров Вселенной, полученное из модели вложенных сфер, достигло более широкой аудитории благодаря выступлениям на иврите Моисея Маймонида , на французском языке Госсуина из Меца и на итальянском языке Данте Алигьери .
Философские и богословские дискуссии
Философов меньше интересовали такие математические вычисления, чем природа небесных сфер, их отношение к раскрытым описаниям сотворенной природы и причины их движения.
Ади Сетия описывает дебаты между исламскими учеными в XII веке, основываясь на комментарии Фахр ад-Дин ар-Рази о том, являются ли небесные сферы реальными, конкретными физическими телами или «просто абстрактными кругами в небе, начерченными . различные звезды и планеты «. Сетия указывает, что большинство ученых и астрономов говорили, что они были твердыми сферами, «на которых вращаются звезды… и этот взгляд ближе к очевидному смыслу стихов Корана относительно небесных орбит». Однако ар-Рази упоминает, что некоторые, например исламский ученый Даххак, считали их абстрактными. Сам ар-Рази не определился с ответом, он сказал: «По правде говоря, нет никакого способа установить характеристики небес, кроме как с помощью авторитета [божественного откровения или пророческих традиций]». Сетия заключает: «Таким образом, кажется, что для ар-Рази (и для других до и после него) астрономические модели, независимо от их полезности или отсутствия таковой для упорядочивания небес, не основаны на разумных рациональных доказательствах, и поэтому никакие интеллектуальные обязательства не могут быть перед ними в той мере, в какой это касается описания и объяснения небесных реалий «.
Христианские и мусульманские философы изменили систему Птолемея, включив в нее неподвижный крайний край, эмпиреи небес, которые стали идентифицировать как место обитания Бога и всех избранных. Средневековые христиане отождествляли звездную сферу с библейским небом и иногда помещали невидимый слой воды над небосводом в соответствии с Книгой Бытия . В некоторых источниках появляется внешняя сфера, населенная ангелами .
Эдвард Грант , историк науки, представил доказательства того, что средневековые философы-схоласты обычно считали небесные сферы твердыми в смысле трехмерных или непрерывных, но большинство не считало их твердыми в смысле твердости. По общему мнению, небесные сферы состоят из некой непрерывной жидкости.
Позже в этом веке мутакаллим Адуд ад-Дин аль-Иджи (1281–1355) отверг принцип равномерного и кругового движения, следуя доктрине атомизма Ашари , которая утверждала, что все физические эффекты были вызваны непосредственно волей Бога. чем по естественным причинам. Он утверждал, что небесные сферы были «воображаемыми вещами» и «более тонкими, чем паутина». Его взгляды были оспорены аль-Джурджани (1339–1413), который утверждал, что даже если небесные сферы «не имеют внешней реальности, все же они являются вещами, которые правильно вообразили и соответствуют тому, что [существует] в действительности».
Средневековые астрономы и философы разработали различные теории о причинах движения небесных сфер. Они пытались объяснить движения сфер с точки зрения материалов, из которых они, как считалось, были сделаны, внешних движителей, таких как небесные разумы, и внутренних движителей, таких как движущие души или впечатленные силы. Большинство из этих моделей были качественными, хотя некоторые включали количественный анализ, связанный со скоростью, движущей силой и сопротивлением. К концу средневековья, общее мнение в Европе , что небесные тела были перевезены внешними интеллектами, идентифицированных с ангелами из откровения . Самая внешняя движущаяся сфера , которая перемещалась с ежедневным движением, затрагивающим все подчиненные сферы, была перемещена неподвижным движителем , Первичным движителем , который отождествлялся с Богом. Каждая из нижних сфер двигалась подчиненным духовным двигателем (заменой множеству божественных двигателей Аристотеля), называемым разумом.
эпоха Возрождения
В начале шестнадцатого века Николай Коперник коренным образом реформировал модель астрономии, сместив Землю с ее центрального места в пользу Солнца, но все же он назвал свою великую работу De Revolutionibus orbium coelestium ( О вращении небесных сфер ). Хотя Коперник не рассматривает детально физическую природу сфер, его немногочисленные упоминания проясняют, что, как и многие его предшественники, он принимал нетвердые небесные сферы. Коперник отверг девятую и десятую сферы, поместил шар Луны вокруг Земли и переместил Солнце из его шара в центр вселенной . Планетарные шары вращались вокруг центра Вселенной в следующем порядке: Меркурий, Венера, большой шар, содержащий Землю и шар Луны, затем шары Марса, Юпитера и Сатурна. Наконец он сохранил восьмую сферу своих звезд , которые он держал быть неподвижными.
Английский составитель альманаха Томас Диггес очертил сферы новой космологической системы в своем « Совершенном описании сфер Келестиалла…» (1576 г.). Здесь он расположил «орбы» в новом порядке Коперника, расширяя одну сферу, чтобы нести «глобус смертности», Землю, четыре классических элемента и Луну, и бесконечно расширяя сферу звезд, чтобы охватить все звезды и также служить «судом Великого Бога, местом обитания избранных и целестиальных ангелов».
В шестнадцатом веке ряд философов, теологов и астрономов, в том числе Франческо Патрици , Андреа Чизальпино, Питер Рамус , Роберт Беллармин , Джордано Бруно , Херонимо Муньос, Майкл Неандер , Жан Пена и Кристоф Ротманн, отказались от концепции небесного мира. сферы. На основании наблюдений за кометой 1585 года Ротманн утверждал, что отсутствие наблюдаемого параллакса указывает на то, что комета находилась за пределами Сатурна, в то время как отсутствие наблюдаемой рефракции указывало на то, что небесная область была из того же материала, что и воздух, следовательно, планетных сфер не было.
Tycho Браге «исследование s из серии комет от 1577 до 1585, чему обсуждения Ротманнов о комете 1585 и Мёстлин » s табличными расстоянием кометы 1577, которая прошла через планетарные шарах, во главе Tycho сделать вывод , что » структура небес была очень подвижной и простой «. Тихо противопоставил свои взгляды взглядам «очень многих современных философов», которые разделили небеса на «различные сферы, сделанные из твердой и непроницаемой материи». Эдвард Грант нашел относительно мало сторонников твердых небесных сфер до Коперника и пришел к выводу, что эта идея впервые стала распространенной в период между публикацией книги Коперника De Revolutionibus в 1542 году и публикацией Тихо Браге его исследования комет в 1588 году.
В начале своей Тайна мироздания , Иоганн Кеплер рассмотрел расстояние планет и последующие пробела , необходимых между планетарными сферами , вытекающих из системы Коперника, которая была отмечена его бывшим учителем Мёстлиным. Платоновская космология Кеплера заполнила большие пробелы пятью платоновыми многогранниками , которые составили измеренное астрономическое расстояние сфер. В зрелой астрономической физике Кеплера сферы рассматривались как чисто геометрические пространственные области, содержащие каждую планетарную орбиту, а не как вращающиеся физические шары ранней аристотелевской небесной физики. Эксцентриситет орбиты каждой планеты, таким образом, определил радиусы внутренней и внешней границ ее небесной сферы и, следовательно, ее толщину. В небесной механике Кеплера причиной движения планет стало вращающееся Солнце, которое само вращается своей собственной движущей душой. Однако неподвижная звездная сфера была долговременным остатком физических небесных сфер в космологии Кеплера.
Литературные и визуальные выражения
В Цицерон «s Сон Сципиона , старший Сципион Африкан описывает восхождение через небесные сферы, по сравнению с которой Земля и вырождаться Римская империя в незначительность. Комментарий римского писателя Макробия к « Сне Сципиона » , который включал обсуждение различных школ мысли о порядке сфер, во многом способствовал распространению идеи небесных сфер в раннем средневековье .
Некоторые деятели позднего средневековья отмечали, что физический порядок небесных сфер был обратным их порядку на духовном плане, где Бог был в центре, а Земля — на периферии. В начале четырнадцатого века Данте в Paradiso своей Божественной комедии описал Бога как свет в центре космоса. Здесь поэт поднимается за пределами физического существования к Empyrean Небесам, где он сталкивается лицом к лицу с Богом себя и предоставившее пониманием как божественного и человеческого характера. Позже в столетии, осветителя Николь Оресм «s Le Livre дю Ciel э дю Монд , перевод и комментарий Аристотеля De Caelo производится для патрона Оресм, в короля Карла V , занятого тот же мотив. Он нарисовал сферы в обычном порядке: Луна находилась ближе всего к Земле, а звезды располагались наверху, но сферы были вогнутыми вверх, с центром на Боге, а не вниз, с центром на Земле. Под этой фигурой Орем цитирует псалмы , в которых говорится : «Небеса возвещают Славу Божью, и твердь показывает дела Его рук».
Португальский эпос конца XVI века «Лузиады» ярко изображает небесные сферы как «великую машину вселенной», созданную Богом. Исследователю Васко да Гама показаны небесные сферы в виде механической модели. Вопреки представлению Цицерона, путешествие да Гамы по сферам начинается с Эмпирея, затем спускается внутрь, к Земле, завершаясь обзором владений и разделов земных царств, тем самым увеличивая важность человеческих деяний в божественном плане.
Источник