- сила передмови
- Коперник проти Птолемея
- Шлях до астрономії
- знак долі
- острів астрономії
- теоретичні праці
- Альтернативна історія астрономії
- Кінець шляху
Данська астроном Тихо Браге увійшов в історію науки перш за все як винятковий майстер прецизійних спостережень, без яких не було б кеплерівських законів.
У першій половині XVI століття Микола Коперник позбавив Землю статусу центру світобудови і скинув до рівня звичайної околосолнечной планети. На початку XVII століття Іоганн Кеплер визначив справжню форму планетних орбіт і встановив математичний зв'язок між їх геометричними параметрами і періодами планетних рухів. Роботи цих учених ознаменували початок і завершення великого перетворення теоретичних основ астрономічної науки, яке тепер називають коперниканской революцією. Але при всій своїй геніальності Кеплер мало що міг би зробити, якби не було у нього результатів астрономічних спостережень, які довгі роки з безпрецедентною точністю виконував його старший сучасник Тихо Браге. І до того ж саме йому Кеплер зобов'язаний посадою при дворі імператора Священної Римської імперії Рудольфа II, на якій він зміг присвятити себе обробці та осмисленню дісталися від Бразі архівів. Не буде перебільшенням сказати, що без первинних даних Тихо Браге не було б кеплерівських законів - точніше, їх відкрив би хто-небудь інший (або інші), причому набагато пізніше.
У XVI столітті аристократи якщо і цікавилися наукою, то рідко і лише на дозвіллі. Тихо Браге, нащадок давнього роду, мав усі шанси піти шляхом предків і стати дипломатом, військовим, а то і королівським радником. Але він став професійним астрономом найвищого класу і створив перший в історії Європи дослідний центр. На ілюстрації - робота з Harmonia Macrocosmica ( «Гармонія макрокосмосі») -звездного атласу голландсько-німецького математика, інженера, картографа і астронома Андреаса Целлариуса (видання 1708 року). Малюнок зображує геоцентричну картину світу, з Землею в центрі, як її описав Тихо Браге. П'ять відомих в той час планет - Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн - зверталися в моделі Бразі навколо Сонця (як і в моделі Коперника), а саме Сонце і Місяць - навколо Землі (як у Птолемея). Схему, показану на тлі астрономів і їх інструментів, оточують знаки зодіакальних сузір'їв.
сила передмови
Революційні ідеї, висловлені Коперником у праці «Про обертання небесних сфер», були сприйняті сучасниками без особливого ажіотажу. Цьому сильно посприяло передмову, автором якого не була Коперник, а лютеранський проповідник Андреас Осіандера. Він знав про рішучий неприйняття гелиоцентризма протестантською церквою і тому захотів нейтралізувати культурний шок від публікації книги. Більш того, він придумав для неї назву, яке суперечило коперниканской моделі світу, але було співзвучно прийнятої церквою космології Птолемея. Осіандера також запевнив читачів, що теорія Коперника зовсім не претендує на опис справжніх рухів небесних тіл, а лише пропонує формальні гіпотези, що спрощують астрономічні обчислення. До того ж книга Коперника була буквально нафарширована математикою, і тому прочитати і зрозуміти її могли не всі.
Сонячна система в поданні Тихо Браге представляла собою гібрид геоцентричної і геліоцентричної моделей. Планети оберталися навколо Сонця, але саме Сонце разом з Місяцем зверталося навколо Землі.
Після смерті Коперника його ідеї визнав лише один видатний астроном, професор математики Віттенбергського Еразм Рейнгольд. Він склав і опублікував у 1551 році перші таблиці планетних рухів, заснованих на коперниканской моделі, які увійшли в історію астрономії під назвою «Прусських», оскільки видання оплатив герцог Пруссії Альбрехт I. Рейнгольд також написав докладний коментар до книги Коперника, який повинен був очистити її від інтерпретації Осіандера. Однак в 1553 році він помер від чуми, а текст підготовленого до друку коментаря виявився втраченим. В результаті традиційне прочитання книги Коперника зберігалося протягом усього XVI століття, і вона практично не вплинула на університетські курси астрономії, де продовжували панувати Птолемєєвськая ідеї.
Коперник проти Птолемея
Звичайно, астрономи того часу зовсім не перебували в захваті від наявності двох альтернативних моделей Сонячної системи. Однак концепція нерухомої Землі відповідала фізичним уявленням епохи, і відмовитися від неї було нелегко. Однозначно довести, що Земля обертається навколо Сонця, було б можливо, якби вдалося побачити періодичні зміщення найближчих зірок щодо більш далеких сусідів по небосхилу - так званий річний паралакс (це розумів вже Арістотель), проте секстанти, квадранти і астролябії XVI століття не дозволяли цього зробити - їх точність в той час вимірювалася навіть не хвилинами, а градусами. А річний паралакс, вперше визначений для зірки 61 Лебедя німецьким астрономом Фрідріхом Бесселя, значно пізніше, в 1830-х, склав лише одну третину кутової секунди. Коперник просто прийняв, що зірки знаходяться настільки далеко від Землі і Сонця, що їх паралакс неможливо визначити, але ця гіпотеза була чисто логічним припущенням.
Великий квадрант Один з найбільших астрономічних інструментів свого часу - великий настінний квадрант Тихо Браге. Шкала квадранта була поділена на безліч дрібних поділок, що надавало можливість дуже точних на ті часи вимірювань висоти світил над горизонтом. Квадрант прикрашений портретом самого Бразі, що вказує рукою на щілину в стіні, через яку виробляються спостереження, а на задньому плані - розріз замку Ураніборг - з астрономічними інструментами на даху, конференц-залами та бібліотеками всередині і алхімічної лабораторією в підвалі. Зверніть увагу на методику вимірювань: спостерігачеві, заміряли висоту над горизонтом, допомагають два асистента - один засікає час, другий записує результати. Одним з основних інструментів для астрономічних вимірів був секстант - пристрій для визначення кутових відстаней між світилами. Завдяки точності своїх інструментів Тихо Браге зміг провести надзвичайно точні для свого часу астрономічні вимірювання.
Послекоперніковскіе астрономи, в общем-то, цілком розуміли назрілу необхідність в більш точних і численних спостереженнях небосхилу. Таку спробу зробив найясніший любитель науки про світила Вільгельм IV, ландграф німецького князівства Гессен-Кассель. У 1561 році він побудував у своїй столиці відмінну обсерваторію і разом з двома помічниками довгі роки вів спостереження за зірками. Вони з високою точністю визначили кутові координати багатьох зірок, але далі цього справа не пішла - в 1592 році Вільгельм помер, і обсерваторія закрилася. А оскільки вони не займалися планетами, їх результати не могли вплинути на долю спору між Птолемеєм і Коперником.
Шлях до астрономії
У XVI столітті Данія перебувала на вершині політичного й військової могутності. Данські королі носили корону Норвегії і володіли великими територіями Скандинавського півострова, які нині належать Швеції. У провінції Сканія (або Сконе), відокремленою протокою Ересунн від датського острова Зеландія, був розташований замок Кнудструп, яким володів Отте Бразі, батько майбутнього астронома.
14 грудня 1546 року в замку з'явився на світ хлопчик, якого назвали Тіге. У дворічному віці його взяв на виховання бездітний дядько по батьківській лінії Йорген Бразі, багатий землевласник і високопоставлений військовий, який чотирма роками пізніше був призначений комендантом замку Волдінгборг, морської фортеці на південному узбережжі Зеландії. Там хлопчик поступив в церковну школу, де ознайомився з усякого латинської граматики, арифметики і геометрії.
Слідуючи традиції, ще до тринадцятилітніх Тіге віддали в процвітаючий Копенгагенський університет, заснований в 1474 році. Там він вивчав право, риторику і філософію, що і було покладено школяру-аристократу. Однак влітку 1560 року його випадково дізнався, що на 21 серпня передбачено повне сонячне затемнення. В Європі смуга місячної тіні пройшла через Піренейський півострів, тому в Данії затемнення не спостерігалося. Однак юного студента до такої міри потрясла можливість передбачити настільки дивовижне небесне явище, що він став читати книги з астрономії та математики.
Тіге (або Тихо - латинська форма цього імені) Бразі провчився в Копенгагені три роки. За традицією йому належало продовжити класичну освіту за кордоном, а потім вступити на королівську службу. Дядько вирішив відправити юнака в Лейпцігський університет, один з кращих в Європі, де Тихо з 1562 по 1565 рік слухав лекції правознавців і знавців античної поезії, але для душі продовжував займатися астрономією. Він купив кілька кутомірних інструментів і з весни 1564 року розпочав вести щоденник спостережень небесних тіл. Потім він на рік повернувся в Копенгаген, звідки відправився в тривалу поїздку по університетських містах Німеччини і Швейцарії. У Ростоку на сабельной дуелі Тихо втратив кінчик носа і все життя був змушений приховувати настільки помітний дефект зовнішності під металевим ковпачком.
У 1569 році Тихо добрався до Аугсбурга, де провів майже два роки і подружився з освіченими купцями Йоганнесом і Паулем Хайнзелямі. Вони звели Тихо з кращими міськими майстрами і навіть оплатили замовлені їм інструменти. Тихо отримав великий квадрант для вимірювання висот небесних тіл над горизонтом і дуже якісний секстант для визначення кутових відстаней між світилами. Був також замовлений і п'ятифутової дерев'яний глобус, на який Тихо збирався наносити координати зірок. Незважаючи на молодість, він уже знайшов репутацію одного з найбільш обіцяють європейських астрономів.
В кінці 1570 року Тихо довелося терміново покинути гостинний Аугсбург за викликом, який занедужав батька. У травні 1571 року Отте Бразі помер, і Тихо разом з молодшим братом успадкував Кнудструп. Щоб розібратися з фамільної власністю, йому довелося повернутися в Сканію. Він оселився у який жив неподалік від Кнудструп брата матері, який заразив його інтересом до хімії (вірніше, алхімії). Тихо також допомагав дядькові в пристрої стеклодувной і папероробної майстерень - перше в Скандинавії. Тихо навіть встановив в дядькової садибі привезений з Аугсбурга секстант, проте, маючи багато інших справ, спостереженнями не займався.
знак долі
Однак доля не дозволила Тихо Браге забути про астрономію. Увечері 11 листопада 1571 року його помітив в сузір'ї Кассіопеї яскраву зірку, якої раніше ніколи не бачив. У подиві він кинувся до секстанті і проміряв кутові відстані між загадковим світилом і дев'ятьма сусідніми зірками. Забувши про тиглях і реторта, він стежив за зіркою аж до її згасання в березні 1574 року, відзначаючи зміни її блиску і намагаючись виміряти її паралакс і швидкість власного руху. Не виявивши ні того, ні іншого, він прийшов до висновку, що побачив новонароджену мешканку сфери нерухомих зірок, а не комету чи іншої світився підмісячного світу (в той час вважалося, що комети народжуються в атмосфері). Через місяць він настільки впевнився у своїх висновках, що написав про них декільком знайомим.
Ці спостереження остаточно зробили Тихо астрономом, оскільки друзі переконали його опублікувати отримані результати. Зважитися на таке було непросто- станові традиції не дозволяли аристократам виступати з науковими працями. Але любов до істини перемогла. Навесні 1573 року копенгагенський друкар Лоренц Бенедикт випустив 52-сторінкову працю De Nova Stella ( «онов зірці»), який прогримів по всій Європі (в 1945 році американський астроном Вальтер Бааде прийшов до висновку, що Браге спостерігав наднову типу Ia, а в 2008 році ці висновки підтвердили астрономи з ФРН і Японії).
Обитель Урании Комплекс Ураніборг, побудований Тихо Браге на острові Гвен, представляв собою квадратний сад з замком в центрі, причому діагоналі квадрата були точно орієнтовані по сторонах світу. Крім комфортабельних житлових приміщень, замок надавав чудові можливості для астрономічних спостережень і алхімічних експериментів.
острів астрономії
1574 року Тихо Браге запросили до Копенгагенського університету прочитати невеликий курс астрономії (неминуче і астрології). Потім він близько року знову провів в подорожах, зокрема, відвідав Кассель, де дуже плідно спілкувався з Вільгельмом IV. А 1576 року доля послала йому королівський (у всіх сенсах слова) подарунок.
З подачі Вільгельма та інших впливових шанувальників таланту Тихо датський король Фредерік II вирішив створити для нього, як сказали б зараз, державний науковий центр. Бразі отримав в ленне володіння острівець Гвен в протоці Ересунн укупі з кількома бенефіціями, які гарантували великі доходи. Щедрість монарха дозволила йому побудувати на Гвен кращу в Європі обсерваторію зі своєю друкарнею, паперовою млином і інструментальними майстернями.
Новий господар Гвена діяв з розмахом. Головним будівлею комплексу (названого Ураніборг в честь давньогрецької музи астрономії Уранії) став чудовий замок, зведений в центрі острова посеред квадратного двору-саду, діагоналі якого були строго орієнтовані по чотирьох сторонах світу. Крім сверхкомфортабельних житлових приміщень (в спальнях був водопровід, якого не було навіть в Луврі!) В Ураніборг були кілька обсерваторій, добре оснащена лабораторія (Тихо продовжував захоплюватися алхімією) і багата бібліотека. У 1584 році неподалік звели ще одну обсерваторію, Стьернеборг ( «Зоряний замок»), з найбільшим і точним кутомірними інструментами (для захисту від негоди деякі з них встановили в спеціальні поглиблення).
За 21 рік, проведений на острові Гвен, Тихо Браге накопичив величезний архів спостережень зірок, планет, Місяця і Сонця, які за якістю і обсягом далеко перевершували всі раніше зроблену не тільки в Європі, але і в кращих обсерваторіях мусульманського Сходу. Середня помилка його спостережень становила 4 хвилини (а мінімальна - близько хвилини!) Проти 1-2 градусів, якими задовольнялися його попередники. Саме ці матеріали дозволили Кеплеру строго довести, що планети обертаються навколо Сонця по еліптичних орбітах.
теоретичні праці
Накопичивши величезний досвід астрономічних спостережень, Тихо вирішив спробувати себе в ролі теоретика. Він замахнувся на всеосяжний астрономічний трактат, що містить не тільки обсерваційні дані, але і повну теорію Сонячної системи. Цю гігантську програму він виконав лише частково. Перший том Astronomiae Instauratae Progymnasmata ( «Введення в нову астрономію») був частково завершений до 1590 року і тоді ж видрукуваний, але повністю його видав Кеплер лише через 12 років. Другу книгу, De Mundi Aetherii Recentioribus Phaenomenis ( «Про недавніх явищах в небесному світі»), Тихо в невеликому числі копій видрукував в Ураніборг в 1588 році і розіслав друзям і колегам (видання для широкої публіки вийшло в світ 15 років тому). Решта розділів цієї праці так ніколи і не були написані.
De Mundi Aetherii Recentioribus Phaenomenis в основному підводить підсумки спостереженням комети 1577 року викликала ажіотаж у всій Європі. Тихо виявив, що дистанція між нею і Землею як мінімум в три-чотири рази перевищує радіус місячної орбіти, і тим самим спростував загальноприйняту думку, що поява комет пов'язано з атмосферними явищами. У книзі містилися розділи про нову зірку, русі Місяця і методикою визначення позицій зірок, а також був опублікований нарис нової теорії Сонячної системи, до якої Тихо, судячи з усього, прийшов не пізніше 1583 року. Сонце у нього звертається навколо нерухомої Землі, а інші планети - навколо Сонця (причому всі орбіти кругові і, на відміну від теорії Коперника, не містять навіть малих епіциклів). Ця модель так і залишилася ескізом і в силу своєї очевидної штучності не викликало особливого інтересу у вчених.
Однак сам Тихо вважав її чудовим досягненням і навіть вплутався в довголітній суперечка з перекладачем книги Коперника на німецьку мову Николаусом Реймерсом Бером, який претендував на пріоритет її винаходу (справедливості заради варто відзначити, що схема Бера була реалістичніше, оскільки допускала добове обертання Землі).
Альтернативна історія астрономії
Як відомо, історія НЕ знає умовно способу. Однак в науково-фантастічній літературі існує такий напрямок, як «альтернативна історія». Вона опісує что Було б, Якби деякі обставинних склалось не так, а немного інакше. Давайте Спробуємо Розглянуто, щоб Було б, Якби в історії астрономії НЕ Було б Тихо Браге и Кеплера.
Швідше за все, телескопіч все одно Прийшли б в астрономію 400 років тому, в 1609 году. Однако книга Кеплера «Нова астрономія», де вікладені перший и другий закони планетних рухів, природно, що не з'явилася б ні тоді (як це сталося в дійсності), ні пізніше.
Перші великі відкриття оптичної астрономії (супутники Юпітера, многозвездной Чумацького шляху, плями на Сонці) могли б збільшити довіру до системи Коперника, але ніяк не прискорили б відкриття законів, керуючих орбітальним рухом планет. Для цього треба було б зробити саме те, що зробив Тихо Браге - проміряти параметри планетних зсувів по небесній сфері з точністю до декількох кутових хвилин. Вперше настільки (і навіть більше) прецизійні вимірювання став робити англієць Вільям Гаскойн лише в кінці 1630-х років (коли Кеплера вже не було в живих). І ще ж треба було, щоб знайшовся теоретик екстра-класу, який осмислив б ці нові дані і зрозумів, як Земля і інші планети обертаються навколо Сонця. Хто знає, як довго довелося б чекати його появи?
Кінець шляху
У 1588 році король-меценат Фредерік II помер, залишивши престол 11-річному синові Християнові. Спочатку Тихо зберігав хороші відносини з регентським радою, але в 1596 році, після коронації Християна IV, позбувся субсидій і примудрився посваритися з молодим монархом. В результаті 29 квітня 1597 року Тихо разом з дружиною, дітьми і учнями був змушений назавжди покинути Гвен. Його унікальний науковий комплекс був розграбований, занепав і зруйнувався (недавно його частково відновили).
Після двох років мандрів по Німеччині Тихо знайшов нового патрона в особі імператора Священної Римської імперії Рудольфа II і в червні 1599 прибув до нього в Прагу. Це місто стало останнім притулком великого астронома. 24 листопада 1601 року помер і був похований в лютеранському Тиньском соборі. У Празі у Тихо не було ні обсерваторії, ні відповідного інструментарію, і якщо перефразувати вислів секретаря Паризької академії наук маркіза де Кондорсе у зв'язку зі смертю Леонарда Ейлера, він перестав спостерігати і жити.
В історію астрономії Бразі увійшов насамперед як винятковий майстер прецизійних спостережень. Він отримав найважливіші дані про рух Місяця, уточнив координати 788 зірок, заново визначив протяжність земного року, величину прецесії земної осі і більшість інших констант, відомих тодішнім астрономам. Саме він привів у велику науку Кеплера і забезпечив його даними про рухах планет. Цілком достатньо, щоб зайняти видатне місце в історії коперниканской революції.
Стаття опублікована в Журналі «Популярна механіка» ( №11, Січень 2009 ).
Хто знає, як довго довелося б чекати його появи?
