Относительность: для старших школьников и младших студентов - Игорь Николаевич Сачков Страница 5

Согласно теории Птолемея, в центре Мира находится Земля, а вокруг нее вращаются Луна, планеты, Солнце и сфера звезд (на рис. не показана). Небесные тела совершают очень сложные движения. Во-первых, вся система совершает оборот вокруг Земли в течении суток. Во-вторых, все они, за исключением звезд, совершают вращение по большим окружностям, которые он назвал деферентам. В-третьих, планеты Венера, Марс и другие двигаются по окружностям меньшего радиуса, называемыми эпициклами. Далее предусматривалось, что и эпициклы вращаются по своим эпициклам. Получался очень сложный механизм со множеством своеобразных шестеренок.

Теория Птолемея оказалась научной, то есть достаточно точной. Она использовалась мореплавателями для ориентации по солнцу и звездам более 1500 лет. Эта «геоцентрическая» модель Вселенной, в которой Земля покоилась, а небесные светила двигались, была закреплена в христианской религии. Особенность любого верования – незыблемость принятых догматов. В отличие от науки, религия не доказывает, а принимает принципы.

Правильность теории

Как известно, практика – критерий истины. Правильной можно считать такую теорию, которая

Парадокс относительности движения. Можно считать, что звезды и Солнце двигаются по небу.

Ответ. Согласно принципу относительности, оба утверждения правильны. Правда, имеется оговорка, обсуждаемая в следующей главе. Это возможно, если считать Землю инерциальной системой отсчета. Обратимся в следующей главе к рассмотрению эффектов, связанных с действием закон инерции и к его нарушениям.

Необъяснимое вечное движение нашего светила стало основой множества религий. Солнце называли Гелиосом – у греков, Аполлоном – у римлян, Ра – в древнем Египте. Фараон Египта был Сыном Солнца. Появление первой кинематики в Египте было вызвано необходимостью предсказать движение Солнца и звезд по небосклону. Зачем это оказалось нужным?

Оказывается, движение бога Солнца Ра по небу было очень важно для древних египтян. Жрецы открыли, что именно по воле бога Ра происходили разливы Нила, приходила засуха, менялись времена года. Поэтому первые ученые на земле, жрецы, создали первую кинематику – науку о движении Солнца и звезд по небосклону. Теперь грамотные люди говорили земледельцу, как поступать, чтобы не засохла взошедшая пшеница. Или не погибла при наводнении.

Рассмотрим проблему описания движения светил.

Рис. 1.12. Движение солнца по небосклону – реальность, или иллюзия?

Жрецы Египта объясняли смену дня и ночи тем, что бог Амон-Ра движется по небу на колеснице , рис.1.13. Днем она плывет по небесной реке с востока на запад, и солнце освещает землю. Обратный путь – с запада на восток – Ладья проделывает ночью: она плывет под землей через Загробный Мир, и солнце согревает своими лучами мумии, лежащие в саркофагах. На рассвете Ладья через пещеру в восточных скалах вновь выплывает на небосвод, и все повторяется сызнова.

Рис.1.13. Ладья Ра; виньетка из папируса; http://www.wands.ru/txt/lnk_002r.html

Для описания движения Солнца и его положений в небе зимой и летом, жрецы создали Календарь – одно из первых научных учений. Эту теорию можно считать научной, потому что она правильно предсказывала времена года. Календарь дал тогдашним ученым людям невиданное могущество. Они могли сказать, когда нужно бросить семя в землю, чтобы не умереть с голоду!

В этом и состояло одно из главных достижений египетской науки. Жрецы определили, что год длится 365 дней. Каждый год они разделили на три сезона. Первый, равный нашим четырем месяцам, назывался «ахет» (что в переводе с языка древних египтян означает «наводнение»). Он совпадал с разливом Нила. В то время, которое теперь протекает с июля по октябрь, река затопляла берега. Следующий сезон, длившийся тоже около четырёх наших месяцев, назывался «перет» (появление суши). Вода спадала, увлажнив землю и удобрив её илом; сезон начинался севом и заканчивался сбором урожая. С марта со стороны Сахары начинал дуть иссушающий ветер, и наступал последний сезон года, «шему» (отсутствие воды). Таким образом был создан КАЛЕНДАРЬ – одно из великих открытий человечества.

Следует отметить, что создание этого Календаря было делом очень сложным, потребовало сотен лет. При этом жрецы догадались, что звезды вращаются вокруг Земли с периодом 365 дней, а Солнце, в свою очередь, перемещается относительно этой Звездной сферы. И хотя звезд днем не было видно, но жрецы знали, в каком созвездии «гостит» Солнце, в созвездии Козерога, Водолея или других. Таким образом, течение года означало движение Солнца мимо невидимых в этот момент созвездий, рис. 1.14.

Кроме астрономии и Календаря, жрецы предложили и еще одну науку, астрологию. Они сделали вывод, что поскольку движение Солнца и звезд так сильно влияет на великую реку Нил, то уж на жизнь ничтожных отдельных людей – подавно должно влиять. Жизнь людей запутана и противоречива. Хорошее и плохое – перемешано. Удача и неудача столь же относительны, как явление движения. Поэтому астрология и сохранила свое влияние до наших дней.

Решим попутно задачу, описывающую невидимое движение Солнца.

Вопрос 1.12. В какое время года, зимой или летом, можно увидеть на небе созвездие Льва?

Ответ. Период времени «Лев» относится к лету. В это время Солнце проходит по этому созвездию. Следовательно, лишь зимой Солнце достаточно удалится от этого созвездия, и «Лев» можно увидеть ночью.

Рис.1.14. Годовое движение Солнца через созвездия

Прав ли был Галилей? Крутится ли она?

Календарь был первой, но примитивной моделью движения Солнца. Более научная же теория была создана через две тысячи лет после создания пирамид египетским ученым Птолемеем.

Вопрос. На рис.1.15 изображены две картины движения планет. Какая из них – более правильная? Как это доказать?

Ответ 1.13. Считается, что с точки зрения математического описания – они обе дают правильные предсказания положений планет и Солнца. За неимением места, переадресуем читателя к другим книгам.

Согласно теории Птолемея, в центре Мира находится Земля, а вокруг нее вращаются Луна, планеты, Солнце и сфера звезд (на рис. не показана). Небесные тела совершают очень сложные движения. Во-первых, вся система совершает оборот вокруг Земли в течении суток. Во-вторых, все они, за исключением звезд, совершают вращение по большим окружностям, которые он назвал деферентам. В-третьих, планеты Венера, Марс и другие двигаются по окружностям меньшего радиуса, называемыми эпициклами. Далее предусматривалось, что и эпициклы вращаются по своим эпициклам. Получался очень сложный механизм со множеством своеобразных шестеренок.

Рис.1.15.

Системы Мира Птолемея (а) и Коперника (б)

Теория Птолемея оказалась научной, то есть достаточно точной. Она использовалась мореплавателями для ориентации по солнцу и звездам