Открытие на кончике пера

Защита проекта "  Открытие на кончике пера."

Невозможно постичь тайны природы и оценить ее красоту, не понимая языка, на котором она говорит. А говорит она на языке математики, о чем писали еще Леонардо да Винчи и Галилео Галилей. Это язык формул и фигур. Он универсален и лаконичен.

Еще древние греки изучали связи математики с природой. Труды многих античных ученых только укрепляли веру людей в то, что в основе построения Вселенной лежат математические принципы и что именно законы математики — ключ к пониманию природы.

Математика всегда помогала развитию других наук и сама развивалась под их воздействием. В астрономии математика помогла сделать многие открытия. Новые алгоритмы, разработанные математиками, переходили на службу астрономам.

Поэтому, цель  моего исследования: доказать, что математика является основой познания мира.

В связи с выбранной темой передо мной встал ряд задач:

1. Изучить  освоение космоса с точки зрения математики.

2. Определить какие  математические объекты, понятия, средства, законы лежат в основе построения и исследования Вселенной.

3.Изучить  вклад учёных в познании мира.

При проведении исследования, я изучала  теоретический  материал, проводила его  анализ  и классификацию.

     В результате проделанной работы я  узнала,  что Ньютон вычислял форму Земли  и показал, что  она имеет форму шара, расширенного у экватора и сплюснутого у полюсов. Ньютон установил "сплющенность"  Земли, не выходя за дверь. Это открытие было сделано "на кончике пера" средствами математики.

Что значит выражение: «Открыть на кончике пера». Это значит предсказать что-то на основании расчетов или теоретических представлений. Многие открытия в природе были сделаны без сложных приборов и длительных экспериментов, только с помощью ручки и бумаги.

Эдмунд Галлей - английский астроном, один из руководителей обсерватории в Гринвиче, математик. Он был другом Ньютона, который, считал, что кометы движутся вокруг Солнца по параболическим орбитам в соответствии с законом всемирного тяготения ,Ньютон опубликовал методику расчета этих орбит, и, используя эту методику, Галлей рассчитал орбиты для большого числа комет, появление которых было зафиксировано к тому времени. В результате этих расчетов выяснилось, что орбиты трех комет, очень схожи между собой.

Из этого можно было сделать два вывода: либо допустить, что в пространстве по параболическим орбитам, очень близким друг к другу, движутся три кометы (поразительная случайность), либо предположить, что это появление одной и той же кометы.

И Галлей делает чрезвычайно смелое, необычное для того времени предположение,  что это одна и та  же планета

СЛАЙД "Довольно многое заставляет меня думать, - пишет он, - что комета 1531 г., которую наблюдал Аппиан, была тождественна с кометой 1607 г., описанной Кеплером, а также с той, которую я сам наблюдал в 1682 г.: все элементы сходятся в точности, а разность периодов не столь велика, чтобы ее нельзя было приписать каким-нибудь физическим причинам".

Определив среднюю величину периода для этой кометы, Галлей нашел, что она должна вернуться либо в конце 1758, либо в начале 1759 года. Удостовериться лично в этом ему не удалось, он умер в 1742 г.

Вся последующая история кометы Галлея и ее появление связана с именем выдающегося  математика  Франции Алексиса Клеро ,который  разработал первый математический метод численного исследования движения кометы в поле тяготения Солнца с учетом возмущений от двух больших планет - Юпитера и Сатурна.

В рождественскую (25 декабря) 1758 г ночь немецкому астроному-любителю посчастливилось поймать эту комету в объектив своего небольшого телескопа Таким образом, был установлен факт существования короткопериодических комет, которые являются членами Солнечной системы. Это открытие "на кончике пера" было названа  кометой Галлея.

В 1783г. русский ученый Лексель, изучая движение планеты Уран, обратил внимание на расхождение между расчетным и наблюдаемым движением Урана. СЛАЙД "Отчего не хочется Урану бежать по той дорожке, которая для него рассчитана. Может быть, на движение Урана влияет другая, неизвестная пока планета.

И вот английский астроном Адамс и французский астроном и математик Леверье решили проверить предположение русского ученого. Они рассчитали, каждый в отдельности, предполагаемое местонахождение этой все еще неизвестной планеты. Вычисления были очень сложны, заняли больше года, ведь выполнялись они вручную. О вычислениях на ЭВМ в те времена никто не слышал! Но труд ученых закончился блестящим успехом. Мир, рассчитанный на бумаге, был обнаружен и человеческим глазом.  23 сентября 1846 года немецкий астроном Берлинской обсерватории Иоганн Галле получил письмо от Леверье «...Направьте телескоп в созвездие Водолея , в точку эклиптики с долготой 326 °, и в пределах одного градуса от этого места Вы найдете новую планету. Она девятой звездной величины и имеет заметно различимый диск...» . В ту же ночь, Галле нашел на небе объект, отсутствующий на звездной карте. То была восьмая планета Солнечной системы, которую впоследствии за ее зелено-голубую окраску назвали в честь римского бога морей Нептуном. Леверье стал героем дня. Как сказал Араго, он открыл планету «на кончике пера». Открытие Нептуна было в развитии астрономии грандиозным шагом вперед. Это был триумф всех точных наук XIX в.

В наши дни с помощью математики предсказываются многие астрономические явления. Например, с помощью математики рассчитали, что в 1982 году состоится 4 солнечных затмения... Сегодня они все уже в каталоге затмений.

Поэтому я считаю, чтоматематика — инструмент познания мира. Она помогает понять мир вокруг нас, узнать больше о его законах. 

Язык, на котором говорит природа, мы успешно можем перевести на язык математики и осознать структуру взаимосвязей какого-либо явления.   Эйнштейн, в ответ на вопрос, где находится его лаборатория, улыбнулся и указал на карандаш и бумажный лист. Его формулы теории относительности стали важным этапом на пути познания Вселенной, в которой мы живем. И это произошло до того, как человек начал осваивать космос и только тогда экспериментально подтвердил правильность некоторых уравнений великого ученого!