Развитие представлений о Мироздании

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя школа № 1 структурное подразделение №1

городской округ г.Бор

Проект по Естествознанию

на тему:

Выполнил:

ученик 5«е» класса

Гринин Олег

научный руководитель

Сиднева В.А.

учитель физики

2018г.

Содержание

Введение

1 Глава. Человек начинает познавать Вселенную

2 Глава. Философы античности и Мироздание

3 Глава. Вселенная Аристотеля и Птолемея

4 Глава. Построение научной картины мира

5 Глава. Астрономия эпохи Возрождения

6 Глава. Небесная механика

Заключение

Список литературы

Цель моего проекта – познакомиться с существовавшими теориями о строении мира.

Для осуществления данной цели мной были поставлены следующие задачи:

1. Изучение жизни учёных, занимавшихся созданием теорий о строении мира.

2. Раскрытие сущности каждой из теорий.

…пора чудес пришла, и нам

Подыскивать приходится причины

Всему, что совершается на свете

Вильям Шекспир

Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему зажигаются звезды? Сколько их сияет в ночи? Далеко ли они от нас? Есть ли границы у звездной Вселенной? С глубокой древности человек задумывался над этими и многими другими вопросами, стремился понять и осмыслить устройство того большого мира, в котором мы живем. Прошли века и тысячелетия, прежде чем возникла и получила глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам удивительный порядок мироздания. Недаром еще в древней Греции Вселенную называли Космосом, а это слово первоначально означало “порядок” и “красота”.

Меня заинтересовал вопрос - как складывались и почему менялись представления о Мироздании, как возникло и утверждалось новое учение о мире, и какими же были люди, беззаветно служившие музе астрономии – Урании.

Система мира – это представления о расположении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезд и других небесных тел.

Человек начинает познавать Вселенную

Величественна картина звёздного неба. Тысячи звёзд, мерцая и переливаясь, манят к себе любознательные умы.

Человек пытался и пытается осмыслить, какое место он занимает во Вселенной, что такое этот мир, как он устроен, всегда ли существовал и если нет, то возник ли сам или создан богами. Одно из древнейших представлений о мире было связано с культом бога Солнца – Гелиоса

Старше всех вещей – Бог, ибо он не рожден.
Прекраснее всего – Космос, ибо он не творение Бога.
Быстрее всего – Мысль, ибо она бежит без остановки.
Больше всего – Пространство, ибо оно вмещает все.
Мудрее всего – Время, ибо оно обнаруживает все.
Ищи одну Мудрость. Выбирай одно Благо.

Постижение звёздного мира бесконечно, но начало познания неба просто, потому, что большинство небесных явлений повторяется совершенно одинаково несчётное количество раз. Однообразно повторяются суточный путь Солнца, порядок восхода и захода созвездий, лунные фазы, изменения на небе, связанные с временами года. Эти небесные явления настолько срослись с жизнью, что ими пользуются люди, животные и растения.

Астрономическое ориентирование вырабатывалось живыми организмами бессознательно, в процессе эволюции. Когда же появился человек разумный, он стал осознанно ориентироваться во времени и пространстве и ради жизни, и ради трудовой деятельности, которая тогда занимала почти всё его время.

Именно практические потребности - ориентирование в пространстве и времени - привлекли внимание людей к небесным явлениям, к наблюдениям за перемещением Солнца, Луны, к суточному движению звёзд.

Сначала люди думали, что звёзды находятся только над плоской Землёй.

Несмотря на высокий уровень астрономических сведений народов древнего Востока, их взгляды на строение мира ограничивались непосредственными зрительными ощущениями. Поэтому в Вавилоне сложились взгляды, согласно которым Земля имеет вид выпуклого острова, окруженного океаном. Внутри Земли будто бы находится «царство мертвых». Небо - это твердый купол, опирающийся на земную поверхность и отделяющий «нижние воды» (океан, обтекающий земной остров) от «верхних» (дождевых) вод. На этом куполе прикреплены небесные светила, над небом будто бы живут боги. Солнце восходит утром, выходя из восточных ворот, и заходит через западные ворота, а ночью оно движется под Землей.

Представление древних людей о Мироздании

Согласно представлениям древних египтян, Вселенная имеет вид большой долины, вытянутой с севера на юг, в центре ее находится Египет. Небо уподоблялось большой железной крыше, которая поддерживается на столбах, на ней в виде светильников подвешены звезды.

В Древнем Китае существовало представление, согласно которому Земля имеет форму плоского прямоугольника, над которым на столбах поддерживается круглое выпуклое небо. Разъяренный дракон будто бы согнул центральный столб, вследствие чего Земля наклонилась к востоку. Поэтому все реки в Китае текут на восток. Небо же наклонилось на запад, поэтому все небесные светила движутся с востока на запад.

И лишь в греческих колониях на западных берегах Малой Азии, на юге Италии и в Сицилии в четвертом веке до нашей эры началось бурное развитие науки, в частности, философии, как учения о природе. Именно здесь на смену простому созерцанию явлений природы и их наивному толкованию приходят попытки научно объяснить эти явления, разгадать их истинные причины.

Астрономические знания, накопленные в Египте и Вавилонии, особенно в VI-V вв. до н. э., заимствовали древние греки. Именно ученые Древней Греции начали становление астрономии как науки. Древнегреческие астрономы были обладавшими большой свободой творчества учеными-универсалами: математиками, физиками, философами. Они пытались доказать, что Вселенная существует без участия божественных сил. Не ограничиваясь практическим применением астрономических знаний, они пытались объяснять механизм небесных явлений, впервые задумались о физической природе небесных тел и создали сложнейшие для Древнего мира космологические теории. Наблюдая за ночным небом, они заметили, они заметили, что некоторые светила периодически изменяют свое положение на звездном небосводе и назвали их «блуждающими». Позднее было установлено, что «блуждающие» светила – не что иное, как планеты.

Философы античности и Мироздание

Именно в Древней Греции появились первые философы, мнения которых о мире, как о целом, о Вселенной, о Космосе послужили основой для создания научного метода познания.

Греческий философ Фалес из Милета в VI в. до н. э. учил, что все существующее в природе - и Земля и небо - возникло из одного "первоначального" элемента - воды. Большую пользу астрономии Фалес принес как математик. Он первым пришел к мысли, что все наблюдения нужно доказывать математически, что “не знающий математики да не входит в храм астрономии”. Фалес самостоятельно разработал теорию солнечных и лунных затмений, открыл сарос. Об истинной (сферической) форме Земли древнегреческие астрономы догадались именно на основе наблюдений формы земной тени во время лунных затмений.

Представитель школы Фалеса Анаксимандр (610-547 гг. до н.э.) отказался от единой первоосновы всего сущего. Этот древнегреческий мыслитель допускал наличие бесчисленного множества непрерывно рождающихся и гибнущих миров в замкнутой шарообразной Вселенной, центром которой является Земля; ему приписывалось изобретение небесной сферы, некоторых других астрономических инструментов и первых географических карт.

Система мира Анаксимандра.

1. плоская земля,

2- планеты,

3- Луна,

4- Солнце,

5 –звезды,

6- внешний огонь.

Анаксимандр полагал, что плоская Земля, окруженная воздушной оболочкой, свободно парит в пространстве. Одинаково удаленная от каждой точки небесной сферы, она не может ни упасть, ни взлететь, поэтому остается в равновесии в центре всего мира.

В конце VI в. до н, э. Пифагор впервые высказал предположение, что Земля - тело не плоское, а шарообразное. Именно Пифагор назвал Вселенную «космосом» - «порядком». Все ранние теории о неподвижности Земли принадлежат именно пифагорейцам. Последователи Пифагора поставили в центр мира шарообразную Землю, которая вращалась вокруг невидимой оси. Все небесные тела были прикреплены к хрустальным невидимым сферам, вращающимися с разной скоростью. На внешней все звезды, на ближайшей к Земле – Луна, остальные планеты и Солнце на промежуточных сферах. В эти времена шло бурное развитие науки и выдвигалось много разных гипотез.

Вот как представлял мироздание другой ученик Пифагора Филолай.

В целом последователи школы Пифагора представляли строение мира таким образом: Вероятная система пифагорейцев: 1 – Центральный огонь; 2 – Земля; 3 – Антиземля;4 – Луна; 5 - Солнце – зеркало; 6 – планеты; 7 – небо.

Вывод: Фалес Милетский самостоятельно разработал теорию солнечных и лунных затмений.

Анаксимандр учил о бесчисленном множестве непрерывно рождающихся и гибнущих миров в замкнутой шарообразной Вселенной, центром которой является Земля; ему приписывалось изобретение небесной сферы, некоторых других астрономических инструментов и первых географических карт.

Пифагор поставил в центр мира шарообразную Землю, которая вращалась вокруг невидимой оси. Все небесные тела были прикреплены к хрустальным невидимым сферам, вращающимися с разной скоростью.

Филолай в центре Мироздания поместил Центральный огонь, вокруг которого вращается планета-экран, Земля и другие планеты. Солнце – в стороне от них.

Вселенная Аристотеля и Птолемея

Позднее, в IV в. до н. э., с изложением своих взглядов на устройство Вселенной выступил Аристотель - величайший из ученых и философов Древней Греции. “Человек, остановивший Землю”- так называли великого древнегреческого ученого. Аристотель является создателем первой универсальной картины (а не системы) мира. Так как уровень знаний в то время не позволял сделать математическое описание того, что видит человек, наблюдая окружающий мир, ученый предложил именно картину мира.

Первой основополагающей идеей Аристотеля было предположение о том, что Вселенная единственная. Она вечна: никогда не возникала и неуничтожима.

Второй идеей Аристотеля стала идея о том, что во Вселенной есть особая точка – центр, к которому в силу своей природы стремились тяжелые элементы, земля и вода. Из-за стремления элементов к центру мира Земля получила форму шара. Признавая шарообразность Земли, Луны и небесных тел, Аристотель поместил в центр Вселенной Землю и сделал ее неподвижной, ведь обитель людей должна покоится в центре Вселенной. Вокруг нее по своим сферам вращались Луна, затем Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Вселенная, по мнению Аристотеля, имеет конечные размеры - ее как бы замыкает сфера звезд.

Благодаря высокому научному авторитету Аристотеля его учение на много веков закрепило ложное мнение, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Это мнение разделяли многие греческие ученые и позднее.

Однако и после Аристотеля некоторые ученые высказывали смелые и правильные догадки об устройстве Вселенной. Живший в III в. до н. э. Аристарх Самосский, задолго до Птолемея считал, что Земля обращается вокруг Солнца. Он рассчитал, что Солнце - одна, ближайшая из звезд. Именно Аристарх первым создал гелиоцентрическую систему мира, которая, к сожалению, не была детально разработана.

Эти гениальные мысли Аристарха, через много веков подтвержденные открытием Николая Коперника, не были поняты современниками. Аристарха обвинили в безбожии и осудили на изгнание, а его правильные догадки были забыты.

Клавдия Птолемея называют создателем теории неба. Этот человек жил в пригороде Александрии, целиком посвятив себя занятиям наукой. Точные годы его жизни не известны, зато точно известны даты (и даже часы) его астрономических наблюдений. Птолемей обобщил достижения астрономов античного мира во II веке до н.э. и развил их.

Как же выглядела геоцентрическая система мира, созданная Птолемеем?

В центре Вселенной находится Земля. Поэтому такую систему назвали геоцентрической. Эта теория в большей степени объясняла наблюдения, и церковь приняла это учение. Вокруг Земли, по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд правильное круговое, то движение планет гораздо сложнее.

В отличие от Аристотеля Птолемей утверждал, что планеты, двигаясь по своим орбитам, совершали еще движение вокруг некоторой точки. Наблюдая за планетой, человек замечает, что она, двигаясь с запада на восток относительно звезд, через некоторое время возвращается назад, совершая попятное движение. Затем движение опять продолжается вперед. Если наблюдатель с Земли отодвинется на некоторое расстояние, то траектория планеты будет примерно такой, какой представлена на рисунке.

Таким образом, ему удалось объяснить петлеобразное движение планет.

Происходит это, по мнению Птолемея потому, что каждая из планет, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по окружности, в центре которой находится Земля. Малый круг, по которому движется планета, Птолемей назвал эпициклом, а большой круг, по которому движется центр эпицикла, - деферентом.

Построение научной картины мира

Во всех странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея.

Теория К. Птолемея будет нерушимой, и только Н. Копернику удастся это изменить. После 30 лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических расчетов он доказал, что:

─ не Земля есть центр Вселенной;

─ не Солнце движется вокруг Земли, а Земля, как и все планеты, обращается вокруг Солнца и своей оси;

На пьедестале памятника Николаю Копернику в Варшаве высечены слова: “Остановивший Солнце, сдвинувший Землю”. В них вся суть открытия Коперника. Ему удалось убедить людей, что они живут не в надежном и неподвижном центре мира, а обитают на одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Нужно было обладать титаническим разумом и великой свободой мысли, чтобы сделать этот шаг.

Такая система мира получила название Гелиоцентрической.

Однако Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной, но не бесконечность ее. 

Великого астронома-наблюдателя, конструктора астрономических инструментов Тихо Браге называют “создателем небесного замка”. Ему было всего 16 лет, но он понял то, что до него не удалось понять профессиональным астрономам Европы – для утверждения любой астрономической теории, прежде всего, необходимы точные длительные наблюдения. А для этого нужны точные приборы.

Всю дальнейшую жизнь Тихо Браге посвятил выполнению этой задачи. Им было создано много измерительных приборов: квадрант (для измерения положения небесных тел), астролябия (определение небесных координат небесных светил), прибор для определения горизонтальных координат.

Он изготовил небесный глобус, составил множество астрономических таблиц. Учёный считал, что если проводить наблюдения сначала одним глазом, потом другим, можно заметить смещение предмета на фоне других предметов. Так же и звёзды должны сдвигаться при движении Земли вокруг Солнца. Поэтому в центре звёзд и Солнца – Земля, а другие планеты обращаются вокруг Солнца. Но это предположение не было принято в дальнейшем. Он был создателем смешанной системы мира.

Вывод: Николай Коперник стал одним из создателей новой астрономии и научного мировоззрения. В своем труде "О вращении небесных сфер" он изложил гелиоцентрическую теорию. Теория Коперника вскрыла важнейший принцип устройства Вселенной – подвижность, планетарность Земли, устраняла вековое представление об уникальности центра вращения Вселенной. На памятнике Н. Копернику в Варшаве высечена надпись: "Он остановил Солнце и сдвинул Землю".

Тихо Браге – великий датский астроном, последний из "титанов" дотелескопической эпохи. Главным делом жизни считал повышение точности астрономических наблюдений.

В 1584 году на подаренном королем острове Гвен у берегов Швеции он построил две обсерватории - Ураниенборг и Стьертенборг, в которых 21 год вел астрономические наблюдения при помощи созданных им металлических угломерных инструментов, повысив точность измерений положений небесных светил в 100 раз. Составил каталог 777 звезд.

Создал свою, компромиссную систему мира: вокруг неподвижной Земли в центре Вселенной вращалось Солнце, вокруг которого вращались планеты.

Астрономия эпохи Возрождения

Джордано Бруно создал свою естественно-философскую картину бесконечной изотропной Вселенной с множеством обитаемых планетных миров. Бруно высказал догадки, что и Солнце, и звезды вращаются вокруг своих осей, а в Солнечной системе, кроме известных уже планет существуют и другие, пока еще не открытые. Джордано Бруно активно боролся с католической церковью. На месте его сожжения в Риме на памятнике высечена надпись "От столетия, которое он предвидел".

Изобретение телескопа Галилео Галилеем в 1610 году открыло новую эру в астрономии: эру телескопических наблюдений и астрофизических исследований. Г. Галилей открыл горы, моря и кратеры на Луне, 4 наиболее крупных спутника Юпитера, наблюдал пятна на Солнце, фазы Венеры, кольца Сатурна, множество звезд во Млечном пути и даже Нептун.

Галилео Галилей - великий итальянский физик, механик и астроном (1564-1642).

За свою активную научную деятельность, пропаганду гелиоцентрической теории Коперника Галилей подвергался преследованиям со стороны церкви, вынудившей его под страхом смерти отречься от своих воззрений.

Телескоп Галилея.

Небесная механика

Одним из величайших астрономов был небесный механик, первым открывший законы движения небесных тел немецкий ученый Иоганн Кеплер -великий немецкий астроном (1571-1630).

“Законодателем неба” называют Иоганна Кеплера. Законы движения планет, выведенные Кеплером, сокрушили тысячелетние догмы о кругах и сферах и открыли дорогу физическому пониманию небесных явлений.

Иоганн Кеплер, соглашаясь с теорией Коперника и используя расчёты Тихо Браге, открыл три закона, объясняющие движения небесных тел.

Гениальный английский ученый - математик, физик, астроном И. Ньютон много лет размышлял над вопросом: почему Луна все время обращается по своей орбите вокруг Земли, не падая на нее и не улетая от нее? Почему планеты, в том числе Земля, обращаются вокруг Солнца и также никуда не улетают? И пришел к выводу, что и в том и в другом случае действует одна и та же сила - взаимное притяжение тел, или тяготение. Исаак Ньютон уточнил закон Кеплера и открыл закон всемирного тяготения.

Младшим современником Ньютона был его соотечественник Эдмунд Галлей. Он обогатил астрономию рядом выдающихся открытий. Изучая по летописям и другим историческим документам появления комет в прошлые века, Галлей обнаружил, что кометы, появлявшиеся в 1531, 1607 и 1682 гг., приближались к Солнцу и потом удалялись от него по одним и тем же путям. Галлей сделал вывод, что во всех этих случаях появлялась одна и та же комета и что она обращается вокруг Солнца, совершая полный оборот за 75-76 лет.

В свете открытия Галлея стало ясно, что кометы - такие же члены Солнечной системы, спутники Солнца, как и планеты. В отношении кометы Галлея (так стала называться комета, движение которой он изучал) открытие было подтверждено очередным появлением ее в 1759 г.

Русская наука не осталась в стороне от великих открытий. М.В. Ломоносов смог объяснить природу полярных сияний и кометных хвостов, открыл атмосферу на планете Венера. Михаилу Васильевичу Ломоносову – великому русскому учёному принадлежат слова, которые идут, кажется, из глубины души каждого из нас, поднявших глаза на звёздное небо:

М. Ломоносов. Открылась бездна, звезд полна,
Звездам числа нет, бездне дна…

Вывод: Иоганн Кеплер, ученик Тихо Браге, первым открыл законы движения небесных тел. Он был горячим сторонником гелиоцентрической теории Н.Коперника.

И. Ньютон разработал стройную систему основных понятий механики и сформулировал основные законы динамики. В основе механики Ньютона лежит закон Всемирного тяготения.

Применение оптических устройств в комбинации с угломерными инструментами привело к открытию собственного движения звезд Э. Галлеем. Он доказал, что кометы - такие же члены Солнечной системы, спутники Солнца, как и планеты.

М.В. Ломоносов смог объяснить природу полярных сияний и кометных хвостов, открыл атмосферу на планете Венера.

Приложение

Литература:

1. Волков А.М. В поисках правды. - М.: 1980.

2. Вселенная. Малая Детская Энциклопедия/М: Русское Энциклопедическое товарищество, 2001 г.

3. Климишин И. А. Астрономия наших дней. - М.: «Наука».,1976. - 453 с.

4.  Космос: Сборник. Научно - популярная литература/ Сост. Ю. И. Коптев и С. А. Никитин; Вступ. ст. академика Ю. А. Осипьяна;  Оформл. и макет В. Итальянцева; Рис. Е. Азанова, Н. Котляровского, В. Цикоты. - Л.: Дет. лит.,1987. - 223 с., ил.

5. Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. - М.: 1993.

6. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная.- М.: 1988.

7. Томилин А. Н. Небо Земли. Очерки по истории астрономии/ Научный редактор и автор предисловия доктор физико-математических наук К. Ф. Огородников. Рис. Т. Оболенской и Б. Стародубцева. Л., «Дет. лит.», 1974. - 334 с., ил.

8. Хокинг С. От большого взрыва до черных дыр. - М.: 1990.

9. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - М.: 1980.

10. Энциклопедический словарь юного астронома/ Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-е изд., перераб. и  доп. - М.: Педагогика, 1986. - 336с., ил.

11. Материалы Интернет-ресурсов:

www.astronet.ru ;

www.college.ru ;

www.center.fio.ru ;

www.uraniya.ru ;

www.astrolab.ru ;

www.cosmoportal.org.ua