Астрономические модели Вселенной

Первые астрономические модели Вселенной были созданы вскоре после астрономии вавилонскими астрономами, которые видели Землю как плоский диск, плавающий в океане, создавая тем самым условия для создания ранних греческих карт мира Анаксимандром и Гекатаем Милетским.

Позднее греческие философы наблюдали движение небесных тел и стремились создать модели Вселенной, основанные на более глубоких эмпирических данных.

Согласно модели Евдокса Книдского , пространство и время бесконечны и вечны, Земля круглая и неподвижная, а все остальное ограничено вращением полых концентрических сфер, в центре которых находится неподвижная

Земля, центром которой является центр всех сфер. Эта модель была доведена до совершенства греческих астрономов Kalippa и Аристотель , и приведена в почти полное согласие с астрономическими наблюдениями Птолемея.

Модель с твердой Землей в середине совпадает с непосредственным человеческим опытом, и греки были убеждены, что только круговое движение может длиться вечно.

Однако не все греческие ученые приняли геоцентрическую модель Вселенной. Пифагорейский философ Филолаос предположил, что в центре Вселенной находится «центр огня», вокруг которого Земля , Солнце , Луна и планеты вращаются в равномерном круговом движении.

Греческий астроном Аристарх Самосский был первым известным астрономом, который разработал гелиоцентрическую модель Вселенной. Хотя его оригинальная работа была утеряна, ссылка в книге АрхимедаОн описывает гелиоцентрическую теорию подсчета песка Аристарха.

Архимед писал: Однако Аристарх из Самуса опубликовал своего рода книгу под названием «Гипотезия», в которой он предполагает, что Вселенная во много раз больше, чем указано выше.

Предполагается, что многолетние растения и Солнце остаются неподвижными, затем Земля вращается по кругу вокруг Солнца, которое находится в середине орбиты, что сфера сфер, распределенных вокруг того же центра, что и Солнце, имеет такой размер, что это расстояние между константами в том же соотношении, что и центр сферы до поверхности. Это, конечно, невозможно.

Поскольку центр сферы не имеет размера, следует предполагать, что он не пропорционален поверхности сферы.

Однако следует признать, что Аристарх думал следующим образом: как только мы предположим, что Земля подобна центру Вселенной, здесь, в той пропорции, в которой Земля находится к тому, что мы называем Вселенной, будет сфера, в которой есть круг, в котором: как он предполагает, Земля вращается вокруг сферы многолетних растений.

Потому что он адаптирует свидетельства явлений к этому предположению, и, в частности, он, кажется, считает, что размер сферы, в которой он позволяет Земле двигаться, такой же, как то, что мы называем Вселенной ».

Аристарх также считал, что звезды должны быть очень далеко, потому что у них нет видимого параллакса , и поэтому невозможно наблюдать движение звезд относительно друг друга, например движение Земли вокруг Солнца. Звезды находятся на гораздо большем расстоянии от Земли, чем предполагалось в древние времена, поэтому звездный параллакс не мог быть обнаружен телескопами до начала 19 века, о чем древние астрономы не могли догадаться.

По их словам, геоцентрическая модель с планетарным параллаксом объяснила, почему звездный параллакс нельзя наблюдать.

Отвержение гелиоцентрической точки зрения было явно очень сильным, как показывает следующий отрывок из работы Плутарха : ... Клеанф Ассский , современник Аристарха и представитель стоицизма, был убежден, что греки обязаны обвинять Аристарха Сэма в нечестии за то, что он затронул сердце вселенной (то есть Землю) ... и что он предполагал, что небеса находятся внутри в состоянии покоя Земля вращается по наклонной окружности и в то же время вращается вокруг своей оси. 

Это также первый задокументированный судебный процесс против ученого, придерживающегося иной точки зрения.

Модель Вселенной Коперника из книги Томаса Диггеса от 1576 года, в которой звезды больше не находятся в сфере вокруг Солнца, а равномерно распределены в пространстве вокруг Единственным другим известным астрономом древности, который поддерживал гелиоцентрическую модель Вселенной Аристарха, был Селевк Вавилонский, эллинский астроном, живший через сто лет после Аристарха. Согласно Плутарху, Селевк был первым астрономом, который попытался доказать гелиоцентрическую систему рациональными рассуждениями, но его аргументы неизвестны, вероятно, связаны с явлением прилива и отлива .

Согласно Страбону , Селевк был первым, кто высказал идею о том, что приливы вызваны притяжением Луны, и что высота прилива зависит от положения Луны относительно Солнца.

В средние века индийский астроном Арьябхат придумал гелиоцентрическую модель Вселенной.и персидские астрономы Альбумасар и Ас-Сиджи Модель Аристотеля и Птолемея была принята в западном мире примерно за два тысячелетия до того, как Коперник возродил теорию Аристарха о том, что астрономические данные можно было бы лучше интерпретировать, если бы Земля вращалась вокруг своей оси, а Солнце было в центре космоса. " Посреди всех (планет) стоит Солнце.

Кто в этом прекрасном храме поместит эту лампу в другом или лучшем месте, чем это, откуда они могут освещать все одновременно? "- Микулаш Коперник, Об обстоятельствах небесных сфер, 1543 г. Сам Коперник говорит, что представление о вращении Земли имеет очень древнее происхождение и может быть прослежено, по крайней мере, от Филолая (около 450 г. до н.э.) до Гераклита Понтийского (около 350 г. до н.э.) и Экфанта из Сиракуз. За сто лет до Коперника христианский ученый Николай Казинс написал в своей книге De docta ignorantia («Знание о неведении», 1440), что Земля вращается вокруг своей оси, как утверждали Арджабхата (476–550), Брахмагупта (598–668) и Альбумасар. Ас-Сиджи.

Первые эмпирические доказательства вращения Земли вокруг собственной оси, основанные на наблюдениях комет, были предоставлены азербайджанским астрономом Туси (1201–1274) и персидским астрономом.астроном Али Кушджи (1403–1474). Туси далее защищал геометрическую модель Вселенной Аристотеля, в то время как Кушджи отверг ее, поскольку Коперник позже защищал вращение Земли.

В 1528 году Аль-Бирджанди развил теорию «круговой инерции » для объяснения вращения Земли, которая была далее расширена Галилео Галилеем . Гелиоцентрическая модель звезд Вселенной Коперника помещена равномерно в бесконечную простоту планеты, такая как Томас Диггес в его книге Perfit Description of the Caelestiall Orbes, согласно наиболее точной доктрине пифагорейцев («Полное описание небесных орбит древней доктриной пифагорейцев») в 1576. Доминиканский монах Джордано Бруно также принял идею бесконечности пространства и считал, что во Вселенной существует много солнечных систем, подобных нашей, и за то, что он принял эту точку зрения, 17 февраля 1600 года он был сожжен на костре на Кампо деи Фьори в Риме как еретик. В 1627 году Иоганн Кеплер опубликовал Таблицы Рудольфина, содержащие каталог звезд и планет, измеренных Тихоном де Браге .

Эта концепция Вселенной была принята Исааком Ньютоном , Христианом Гюйгенсом и другими учеными, хотя она содержала несколько парадоксов, которые были разрешены только с развитием общей теории относительности. Во-первых, предполагалось, что пространство и время бесконечны, и что звезды во Вселенной по-прежнему излучают энергию, но звезда имеет конечную массу и, следовательно, не может излучать энергию вечно. Во-вторых, Эдмунд Галлей (1720) и Жан-Филипп де Шезо (1744) указали, что если бы бесконечное пространство было равномерно заполнено звездами, ночное небо должно было бы светить так же ярко, как Солнце днем (в 19 веке этот парадокс назывался Ольберсом) парадокс ) В-третьих, Ньютон указал, что бесконечное пространство, равномерно заполненное материей, вызовет бесконечные силы и нестабильность, так что материя должна быть раздавлена собственной гравитацией.

Эту трудность объяснили в 1902 г. критерием джинсовой неустойчивости. Одним из возможных решений последних двух парадоксов была вселенная Шарлье , в которой материя организована иерархически (системы вращающихся тел, которые вращаются вокруг более крупной системы, и так далее до бесконечности), так что Вселенная устроена фрактально и имеет пренебржимо низкую общую плотность.

Такая модель Вселенной была разработана еще в 1761 году Иоганном Генрихом Ламбертом . Значительным достижением в астрономии 18 века было то, что, например, Томас Райт и Иммануил Канти другие поняли, что звезды не распределены равномерно в пространстве, а группируются в галактики Современная эра космологии началась в 1917 году, когда Альберт Эйнштейн впервые применил свою общую теорию относительности для моделирования структуры и динамики Вселенной.

Эта теория и ее следствия описаны более подробно в следующем разделе.