A heliocentrizmus egy fizikai elmélet, amely ellenzi azt a geocentrikus helyzetet, amely a Napot (és nem a Földet) helyezi az univerzum középpontjába . A modernebb változatok szerint a Nap már nem az Univerzum középpontja, hanem relatív pont, amely körül saját Naprendszerünk szerveződik . Bár ennek az állításnak az jelentése az első heliocentrikus elméletek óta változott, ez a modell továbbra is globálisan elfogadott a Naprendszer leírására.
Az az elképzelés, hogy a Nap csak a naprendszer központja, és hogy az Univerzum hiányzik tőle, már 1584-ben megjelenik Giordano Bruno szerzetes írásaiban . A modern kozmológia két okból hagyja jóvá: egyrészt maga a Nap forog a galaktikus középpont körül, és maguk a galaxisok is mozgásban vannak, másrészt úgy véli, hogy az Univerzum nem képes befogadni egy központot, sőt egy kiváltságos pontot sem - ezt az elvet Kopernikuszi elvnek nevezték .
Bár néhány előfutár, például Szamosz Arisztarkhosz (Kr. E. 280 körül ) elképzelte a Föld Nap körüli mozgását, Nicolas Copernicus javasolta először, 1513 körül egy heliocentrikus modellt, beleértve a Földet és az összes ismert bolygót . az idő. Johannes Kepler 1609 körül létrehozta a Naprendszer pontosabb modelljét, amely különösen a már nem kör alakú, hanem elliptikus bolygókerék bevezetésével tűnik ki , a Napot befogadva egyik központjukként. Tartozunk a Galileo a csillagászati megfigyelések és az első mechanikus elvek igazoló heliocentrikus világkép.
A heliocentrikus elmélet szembeszállt a geocentrikus elmélettel, amikor a Ptolemeo-Copernican vita a XVI . Század vége és a XVIII . Század eleje között : a heliocentrizmus vallási tiltások tárgya volt, először a protestánsoktól ( Luther elítélte Copernicust), majd egy a katolikus egyház érdeklődése 1616 -ban . Galileit 1633-ban visszavonásra ítélték a Párbeszéd a világ két nagy rendszeréről című könyvéért . A tilalmak feloldott 1741 és 1757 által Benedict XIV .
Végül 1687- ben Isaac Newton javaslatot tett a gravitáció és a mechanikai törvények matematikai megfogalmazására, amelyek lehetővé tették Kepler empirikus törvényeinek bemutatását. A XVII . Századtól kezdve a heliocentrizmus fokozatosan a Nyugaton általánosan elfogadott világ képviseletévé vált . A XVIII . Század elején a megfigyelések véglegesen megerősítették Newton gravitációs elméletét, pontosan megmagyarázva az akkor megfigyelt csillagászati jelenségeket. Már Newton elméletében a Napnak a Naprendszerben rögzített pontként elfoglalt helyzete a határ, amelyet úgy kapunk, hogy figyelembe vesszük, hogy a bolygók tömege elhanyagolható a Naphoz képest, hogy egyszerűsítsük a számításokat és leküzdhessük az értékelés problémáit a tömegeket. A kapott korrekció azonban annyira gyenge, hogy a Nap rögzítettnek tekintésének tényét nem tartják hamisnak.
A 2004–2012 közötti időszakban végzett különböző felmérések azonban azt mutatják, hogy a heliocentrizmus elvét a lakosság nagy része még nem érti: az európaiak 34% -a, az indiánok 30% -a, a malájok 28% -a, az amerikaiak 26% -a vagy a dél-koreaiak 14% -a gondolja, hogy a Nap forog a Föld körül.
A közhiedelemmel ellentétben Kopernikusz nem találta ki a heliocentrizmust. Ez a hipotézis sokkal régebbi, de azért nehezen terjedt el Nyugaton, mert egyrészt ellentmondani látszott számos megfigyeléssel, például a Nap látszólagos mozgásával az égen, vagy azzal, hogy minden látszólag vonzotta a Föld , másrészt ellenezte bizonyos vallási dogmákat .
A V -én század ie. J. - C. , Philolaos of Crotone az első görög gondolkodó, aki megerősítette, hogy a Föld nem állt az Univerzum középpontjában. Bolygónkat egy nap alatt forogja a "központi tűz" körül. Mivel egy nap alatt önmagába is bekapcsol, ez a központi tűz láthatatlan számunkra, és csak a Nap által visszatükrözött fényét érzékeljük.
Heraclides du Pont , Platón és Arisztotelész tanítványa Kr.e. 340 körül javasolja. AD a heliocentrikus elmélet a Vénusz és a Merkúr pályájára , miközben megtartja a Földre vonatkozó geocentrizmus elvét. Támogatja azt a tételt is, hogy a Föld forog önmagában, hogy megmagyarázza a csillagok látszólagos mozgását az éjszaka folyamán.
A csillagász és matematikus, Aristarchus of Samos (Kr. E. 310-230) tovább tolja Héraklidész érvelését. Értékelve az átmérője a Nap bocsát ki a III -én század ie. J. - C. a feltételezés, hogy mivel ennek átmérője jóval nagyobb, mint a Földé, a többi bolygónak körülötte kell fordulnia . Annak tudatában, hogy egy ilyen elméletnek parallaxot kell felfedeznie a csillagok megfigyelésében, a rögzített csillagok gömbjét nagyon nagy távolságra helyezi a Naptól. Ezt az elméletet különösen a kritikusok tudják, hogy Archimedes valójában és a heliocentrikus hipotézist az ókorban a tudósok többsége elutasította.
A Heraclides du Pont elméletét azonban az ókori tankönyvek általában kifejtették, ezt mutatja az a tény, hogy hét évszázaddal a megjelenése után még mindig a Martianus Capella enciklopédikus kézikönyve, a 420 körül írt enciklopédikus kézikönyv mutatja be a filológia és a higany házasságát . Ezt a rendkívül népszerű művet a középkor folyamán Kopernikusz ismerte, mivel utóbbi a De revolutionibus orbium coelestium-ban említi (I, 10). Ezenkívül minden jelzi, hogy Kopernikusz is ismerte Aristarchus elméletét, de szándékosan kitörölte végleges kéziratából az erre vonatkozó utalást, amelyet az egyik tervezetében talált.
Egyes történészek szerint, a heliocentrikus gondolta egyik találná nyomok néhány indiai csillagászok, mint Árjabhata a VI -én vagy Bhaskara II a XII -én .
Āryabhaṭīya című könyvében Âryabhata bemutatja a Földet, amely megfordul, de bolygómodellje továbbra is geocentrikus. Azonban a bolygók periódusaira vonatkozó számítása, Bartel Leendert van der Waerden tudománytörténész számára, arra utal, hogy az Aryabhata modellt heliocentrikus módon gondolnák. Még gondolatgyûjtést is tervez Aristarchustól Aryabhatáig. Ez a matematikus az első, aki alátámasztja ezt a hipotézist, de sok történész bírálja.
A XII -én Bhaskara II közzé Siddhanta-Shiromani , csillagászati értekezést, amelyben mélyíti munkáját Árjabhata.
A 15. században , a csillagászati iskola Kerala , pontosabban a csillagász Nilakantha Somayaji című értekezésében Tantrasamgraha (in) , bemutatja a planetáris rendszer, amelyben az öt bolygó a Merkúr, a Vénusz, a Mars, a Jupiter és a Szaturnusz körül keringenek a Nap, amely forog a föld körül.
Az arab csillagászok bolygómodelljei főleg geocentrikus jellegűek, de úgy tűnik, hogy tisztában voltak a heliocentrikus elméletekkel.
Így Van Waerden a diákmunka perzsa csillagász Abu Ma'shar ( IX th század ) írásain keresztül csillagászok al-Biruni és al-Sijzi hiszem kimutatható a vizsgálati periódusban a bolygók, hogy megtanulta a heliocentrikus gondolat. Elmondása szerint, a modell sokkal primitívebb, mint a Árjabhata de úgy tűnik, hogy ebből egy heliocentrikus elmélet, amely megtalálja a forrást a Zij-i Shah a Sassanids .
A XI . Században al-Biruni csillagász leltárt készített a csillagászat akkori fejlettségéről. Ismerkedett Aryabhata és Samos Aristarchus írásaival, és kíváncsi volt a föld mozgására. Ha sokat gondolkodott azon, hogy a föld hogyan forog önmagában, akkor nem kérdőjelezte meg a Ptolemaioszból örökölt geocentrikus modellt .
A XI . Századból fejlődik ki az arab világban a ptolemaioszi modell kritikája, hibákat azonosítanak, más modellek is rendelkezésre állnak, főleg az arab világ keleti részén, az úgynevezett Maragha iskolájában , a csillagászokkal. Például Nasir ad-Din at-Tusi és Ibn al-Shatir . De ezek a modellek megtartják a Föld körül forogó nap elvét. Azonban olyan eszközöket helyeztek el ( al-Tusi pár , az ibn al-Shatir mintája), amelyeket a Kopernikusz munkájában találunk.
A XIV . Században olyan szerzők, mint Jean Buridan és Nicole Oresme vitatták meg a Föld forgási mozgásának nappali lehetőségét.
Egy évszázaddal később a teológus és bíboros, Nicolas de Cues újra megvizsgálja ezt a munkát, és teológiai érvek alapján azt állítja, hogy a Világegyetem mérete nem véges, és hogy a Föld mozgó csillag, ugyanolyan természetű, mint a az ég.
Az ő Codex Leicester megjelent 1510-ben, a Leonardo da Vinci felfedezi, hogy a hamuszürke fény a Hold miatt visszhang a Földön. Feltételezése szerint a Föld ugyanolyan természetű csillag, mint a Hold.
A Kopernikusz által a XVI . Században kifejlesztett rendszer bejelenteni fogja az Univerzum modelljeként korábban használt geocentrikus rendszer fokozatos felhagyását .
A Copernicus rendszer egy elméleti rendszer, amelynek célja a csillagászati számítások egyszerűsítése. Három elven alapul:
A De revolutionibus (1543) című könyvében posztulátumok sorozatát fogalmazza meg:
Ezek a posztulátumok lehetővé teszik számára, hogy a különböző bolygókat a Naptól való távolságukhoz képest megfelelő sorrendbe helyezze. Ezért már nem szükséges epiciklusokhoz folyamodni a retrográd mozgások magyarázatához .
Köteles azonban bonyolítani modelljét, hogy figyelembe vegye a sebesség és a távolság változását a pályákon (valóban a valós pályák nem kör alakúak, hanem elliptikusak). Ezután felépíti a deferens és az epiciklusok összetett rendszerét .
Kopernikusz úgy gondolja, hogy a Föld pályájának középpontja (O t a diagramon) egy epiciklust ír le, amelynek középpontja excentrikusra kapcsol (szaggatott vonallal). Hasonlóképpen, a bolygók deferensének központja (O m a Marséhoz ) sem a Napon, sem a Földön nem található, hanem egy kicsit mellette. A bolygók egy epiciklus körül forognak, amelynek középpontjában a deferens áll. A Hold a maga részéről mindig a Föld körül forog (epiciklussal és tiszteletreméltó rendszerrel).
Ésszerűbbnek tűnik számára egy viszonylag kis test mozgatása, mint az olyan rendkívül nagy testek, mint a Nap vagy a csillagok gömbje.
Elméletének két fő előnye tehát a pályák egyszerűsége (relatív, mivel a körpályák választása okozta epiciklusok megőrzése), és különösen az a tény, hogy megmagyarázza, hogy miért marad a Vénusz és a Merkúr a Nap közelében.
Ezen hozzájárulások ellenére Kopernikusz modellje nagyrészt ellentmondott korának tudásának állapotával.
Teológiai ellentétekA De revolutionibus Orbium Coelestium című értekezése 1543-ban jelent meg . Barátja, Andreas Osiander írta előszavának óvatossága ellenére , amely kimondja, hogy a heliocentrikus rendszer egyszerű matematikai modell a számítások javítására , a munkát a vallási hatóságok nem fogadják jól. Református lelkész Luther hívja bolond, és azt állítja, hogy a Nap nem lehet rögzíteni, mert a könyve Józsué , amely része a Biblia , Joshua megrendeléseket a Nap megáll. A Szent Inkvizíció követte példáját, és Kopernikusz tételét összeegyeztethetetlennek nyilvánította a Szentírással. Nagyon tudományos munkásságának csak társai körében volt közönsége, 1616-tól került fel az Indexre .
De a teológiai érveket a heliocentrizmus partizánjai is előterjesztik. Például Christoph Rothmann csillagász , hogy válaszoljon Tycho Brahe kifogására a csillagok távolságáról és nagyságáról, visszavágja neki, hogy ez a végtelen fenséget tekintve nem minősíthető abszurdnak. a Teremtőtől.
Csillagászati cáfolatokAz akkori kísérleti megfigyelések megmutatták a Mars vagy a Vénusz látszólagos méretét, amelyet az év során rögzíteni kell, ami ellentmond a Kopernikusz azon modelljének, amelyben a Föld és e bolygók közötti távolság változó.
A Földnek a Nap körüli forradalmának meg kell mutatnia az állandó csillagok megfigyelési szögének módosulását. Megmagyarázni hiányában parallaxis észrevehető Tycho Brahe megállapítja, hogy a heliocentrikus modell szerint helyezzük el a legközelebbi csillag, legalább 7000-szer a távolság a Nap-Föld . Ha ma már tudjuk, hogy az Alpha Centauri még 37 -szer távolabb van, akkor ez a távolság teljesen abszurdnak tűnt. Ezenkívül Tycho Brahe azt mutatja, hogy ha a csillagok olyan távol vannak, átmérőjüknek több százszorosa lesz a Napunkénál, hogy megmagyarázza a Földről látható látszólagos méretüket; akkor meg kell várni a XIX E század megérteni, hogy mi nem érzékeljük hű képet a csillagok, hanem egy világító tárcsa kibővült a jelenségek diffrakciós szemünk.
Fizikai cáfolatokHa a Föld önmagán forog, hogyan lehet, hogy az objektumok a felszínén maradnak, miközben "a por, amelyet az ember egy piruettre [egy tetejére] dob, miközben forog, nem maradhat ott, hanem minden oldalról visszadobják a levegőbe" ? És hogy van az, hogy a Hold elkíséri a Földet a Nap körüli forradalmi mozgásában?
Ha a Föld a Nap körül kering, akkor nagyon nagy sebességgel kell haladnia. Amikor azonban egy követ ledobnak a torony tetejéről, pontosan az aljára esik: jó, hogy a torony, és ezért a Föld, amelyhez kapcsolódik, rögzített maradt a kő leesése során.
Az ágyúgolyó pályája miért nem változik attól, hogy az egyik keletre vagy nyugatra lő, amikor a föld mozgásának egyik esetben szembe kell szállnia az ágyúgolyó mozgásával, a másikban pedig kísérnie kell?
Folyamatosan keleti szélnek kell lennie, mint a relatív szél, amelyet nagy sebességgel haladva érez.
A válasz erre az érvre kell fordítaniuk Galileo ő relativitás elve , amely magyarázza a nincs ilyen hatása. Később a newtoni mechanika fejlődése azt mutatja, hogy ha Galileo ellenérve helytálló, akkor viszont a forgási mozgás mérhető hatásokat okoz, ellentétben a transzlációs mozgással, és hogy ezért fiktív erőket kell bevezetni a megvalósításhoz.
Meg kell jegyezni, hogy az itt felhozott érv sokkal nagyobb hatást generálna, mint ezek a fiktív erők. Például a kő leeséséhez a torony lábával szembeni eltolása 40 000 km x [zuhanási idő] / 24 óra legyen. A Coriolis -erő eltérést okoz kelet felé , de sokkal gyengébb, mint az itt említettek, túl gyenge ahhoz, hogy a mindennapi életben érzékelhető legyen. Másrészt pontos kísérletek igazolták ezt az eltérést, amely így érvként szolgált a Föld forgásának bemutatására.
A heliocentrizmussal szembeni ellentétek tehát nemcsak vallási jellegűek voltak, hanem a tudományos közösség részéről is, amelyek rendkívül erős ellenérveket mutattak be az elméletnek a geocentrikus modellel szembeni előnyeivel szemben. A Copernicus támogatói által javasolt válaszok többsége csak eseti hipotézis (a légkör vagy a szabad esés tárgyai követik a Földet mozgásában, a csillagok rendkívül távol vannak ...), amelyeket kísérletileg lehetetlen megerősíteni.
Kezdetben a Copernicus modellt ezért mindenekelőtt számítási eszköznek tekintik. Így például, hogy megalapozzák az ő Prutene asztalok , Erasmus Reinhold fogja használni a képleteket Kopernikusz egy geocentrikus rendszert. Felfedezések egész sora szükséges az elmélet érvényesítéséhez, majd finomításához. Ezeknek a felfedezéseknek mély következményei lesznek az ember lényének a világegyetemben való megjelenítésére.
A megfigyelések Tycho Brahe , Kepler (1571-1630) megerősíti Kopernikusz tézis is megjegyezte, hogy a síkok a bolygók pályái mind áthaladnak a Nap De nem tudja megtartani a körkörös mozgás gondolatát: a bolygók a Nap körül keringnek, elliptikus pályákat követve. Ezek Kepler törvényei .
Megfigyeléseinek köszönhetően Galilei (1564–1642) megmutatja a geocentrikus rendszer hibáit, és bizonyítja a heliocentrikus rendszer koherenciáját.
Törő teleszkóp segítségével számos kísérleti eredményt tekint át:
Kísérleteket hajt végre ferde síkokon, és bevezeti a tehetetlenség elvének fogalmát , amely megmagyarázza, hogy a testek miért esnek függőlegesen.
Robert Hooke, majd Isaac Newton a gravitációs erő elvének feltalálásával és kiaknázásával bizonyítja Kepler kísérleti törvényeinek érvényességét.
Ez az erő magyarázza, hogy az objektumok miért maradnak a Föld felszínén, annak ellenére, hogy a Nap körül forognak, és miért követi a Hold a Földet ebben a forradalomban.
Newton munkája után a heliocentrikus modell nagy belső konzisztenciát kap, de kísérletileg nem erősítik meg. Még mindig nincs olyan megfigyelés, amely igazolná, hogy a Föld mozgásban van a távoli csillagokkal kapcsolatban. A modell fő előrejelzése, a parallaxis okozta csillagok relatív mozgása még nem igazolható.
Ez köszönhető a kiadvány a munkája James Bradley az aberráció a fény a 1727 hogy felfedezzük az első kísérleti bizonyítékot a mozgás a Föld a Nap körül
A csillag parallaxisának első mérését csak egy évszázaddal később, 1838 -ban publikálta a német Friedrich Wilhelm Bessel .
A mozgása a Föld forgása saját maga fogja kísérletesen igazolták Foucault az 1851 , hála a kísérlet a Foucault-inga .
Newton egyenletei pontos megoldást kínálnak egy másik körül keringő elszigetelt test esetében, amelyet két test problémának neveznek . A Naprendszer számára ezek csak közelítő értékek, mivel elhanyagolják a bolygók kölcsönös kölcsönhatásait.
Az N-test problémájának megoldása szükséges a bolygók pályájának értékelésének finomításához. 1785-ben, a Theory of Jupiter és a Szaturnusz , Pierre-Simon Laplace de bevezette a számítás zavarások , amelynek hozzávetőleges alapuló módszer sorfejtés. Ez azt mutatja, hogy e két bolygó kölcsönös kölcsönhatása keringésük enyhe ingadozását eredményezi 80 év alatt.
1889-ben Henri Poincaré bebizonyította, hogy a probléma nem oldódik, és a Naprendszer kaotikus : a kezdeti viszonyokra való érzékenység lehetetlenné tette a bolygók pályájának hosszú távú előrejelzését.
Kopernikusz a Napot teszi nemcsak a Naprendszer, hanem az egész univerzum központjává. Elképzeli az állandó csillagok gömbjét is. Ezt a jövőképet kérdezi például Giordano Bruno , de az akkori kísérleti technikák nem tették lehetővé a csillagok természetéről szóló tudományos következtetések levonását.
A 1718 , a brit csillagász Edmond Halley megmutatta a megfelelő mozgás a csillagok összehasonlításával szögelfordulás α Canis Majoris (Sirius) és α Bootis (Arcturus). Ezért nincs állandó csillagok gömbje.
A 1783 , William Herschel elemezte az elmozdulás a Sun megfigyelésével megfelelő mozgását 14 csillag . Felfedezi, hogy a Nap 20 km / s sebességgel halad a csúcsa felé , amelyet a Herkules csillagképben talál. A Nap tehát nem áll meg az univerzumban. De Herschel még mindig a galaxis közepére helyezi.
Emellett Immanuel Kant lesz az első, aki azt spekulálja, hogy a Galaxis csak egy „univerzum-sziget” ( galaxis ) sok más mellett. Az 1910-es évekig a tudósok megállapodtak abban, hogy az Univerzumot galaxisunkra redukálják, amelynek a Nap lesz a középpontja. Harlow Shapley az elsők között állítja, hogy a Nap nem áll Galaxisunk középpontjában, ugyanakkor továbbra is egyetlen galaxisként tekinti az univerzumot. az 1920. április 26Ő nyilvánosan vitatja meg azt az Egyesült Államok Tudományos Akadémia a Heber Curtis , aki úgy véli, hogy a ködök extra-galaktikus.
Abban az időben a kísérleti adatok ellentmondásosak voltak, és a vita úgy zárult le, hogy Shapley és Curtis nem változtatták meg álláspontjukat. A galaxisok sokaságát a tudományos közösség csak akkor fogadja el véglegesen, ha Edwin Hubble 1924 -ben végzett méréseket végez . Az Univerzum központjának gondolata ma elvesztette értelmét az ősrobbanás kozmológiai modelljével .
Ma, ahol elfogadott, hogy nincs univerzum abszolút középpont , meg kell értenünk a Naprendszer középpontjának definícióját, mint egy adott modell konszenzusos választását , amelyet az adott probléma szempontjából a legrelevánsabbnak tartanak, mert a legegyszerűbb használat. Valójában a relativitás elve szerint a fizikai törvények nem függnek a választott referenciakerettől , csak matematikai kifejezésük lesz más.
A kinematikában , ha a térben a referenciakeret mindig szabadon választható, akkor önkényesen rögzíthetjük a Naprendszer közepét. Ez azt jelenti, hogy pontos számításokat lehet végezni, figyelembe véve, mint Tycho Brahe a XVI . Században, a Föld az univerzum középpontja, a nap és a hold körülötte forog, és minden más a Nap körül forog. Ez a két modell tehát ugyanolyan „valóságos”, mint a másik, és csak a pályák szabályszerűsége a heliocentrikus modellben ad neki erősebb igazságot a fizikusok szemében. Bizonyos konkrét esetekben (például űrszondák indításakor) a geocentrikus modellt is mindig használják, mert lehetővé teszi az egyenletek egyszerűsítését.
A dinamikában is az erők és gyorsulások kifejezésének összetettsége a választott referenciakerettől függ. Ez a kifejezés akkor lesz a legegyszerűbb, ha egy galilei referenciakeretet választunk . Az ilyen referenciakeret jó közelítését úgy lehet elérni, ha a Napot vesszük kezdetnek, és a tengelyeket távoli csillagok felé irányítjuk. Ilyen viszonyítási rendszerben a Föld a Nap körül kering. A Földhöz kapcsolódó referenciarendszerben lehetséges egy szerelő, de nehezebb lesz kifejezni, mert szükség van tehetetlenségi erők bevezetésére .
Másrészt, ha figyelembe vesszük a Naprendszer pályáját az univerzumban, akkor teljesen jogos annak tehetetlenségi központját figyelembe venni . A Naprendszerben nagyon közel van csillagunk tehetetlenségi középpontjához (átlagosan 20 éves periódussal mozog 2,2 napsugarak körében), de ez nem egyetemes: a többcsillagos rendszerekben ez a központ képes legyen bárhol.
Jean-François Stoffel a De revolutionibus ( 1543 ) néhány híres részletét elemezve megpróbálta megvizsgálni azt a részt, amely a napkultuszhoz tartozik Kopernikusz azon vágyában, hogy a nap csillagát "királyi trónra" helyezze, középen .. az őt körülvevő csillagok családjából. Arra törekedett, hogy feltárja a modern kozmológia hatását a hagyományos spirálimádásra. Két különböző értékelésre gondol: