Астрономия и кинематический метод

Posted on Октябрь 1, 2008 - Filed Under Античная механика | Leave a Comment

Говоря о технике как источнике и стимуле развития античной механики, нельзя вместе с тем забывать еще об одной области – астрономии. Потребность объяснить сложные видимые движения планет (небесные явления, или феномены) приводила к необходимости разлагать их на более простые, представляя сложные движения как результат нескольких круговых. Эту задачу призвана была решить теория гомоцентрических сфер, предложенная Евдоксом Книдским (IV в. до н. э.). Евдокс предположил, что каждая планета неразрывно связана с равномерно вращающейся сферой. Ее объемлет другая, с ней концентрическая, ось которой расположена под известным углом к оси первой. Внутренняя вращающаяся сфера увлекается в своем движении объемляющей и т. д. В центре всех сфер находится Земля. Согласно теории Евдокса, у Луны и Солнца по три сферы, а у планет – по четыре.

С помощью этой гипотезы более или менее удовлетворительно удавалось описать движения наиболее удаленных планет (Сатурн и Юпитер). Евдокс ввел 27 сфер, Аристотель увеличил их число до 56. При пользовании теорией гомоцентрических сфер необходимо было уметь разбираться в довольно сложной кинематике небесных движений.

То же следует сказать о теории эпициклов и деферентов. Чтобы объяснить видимое движение планет, Гиппарх (160-125 гг. до н. э.) ввел предположение об эксцентрических кругах, центры которых не совпадают с центром Земли. Клавдий Птолемей (70-147 гг. н. э.) дополнил его гипотезой эпициклов – круговых движений вокруг точки, в свою очередь перемещающейся по эксцентрическому кругу, или так называемому «деференту» (т. е. кругу, переносящему или перемежающему эпицикл).

В сущности, вся теория гомоцентрических сфер, эксцентрических кругов и эпициклов покоилась на сложении равномерных круговых движений.

Несмотря на искусственность, теория эпициклов и деферентов сыграла положительную историческую роль в развитии научной астрономии.

Эти попытки дать кинематическую картину небесных движений были тесно связаны с общими успехами кинематического метода в математике. Известно, что древние математики пользовались кинематическим методом при исследовании кривых. Архит Тарентский конструировал для вычерчивания кривых специальные приборы. Гиппий Элидский, живший около IV в. до н. э., нашел новую кривую, известную под названием квадратрисы, сложением двух равномерных движений, а Никомед (II в. до н. э.) нашел аналогичным путем конхоиду.

Кинематический метод применялся также Архимедом. Вот его определение спирали: если прямая линия равномерно вращается в некоторой плоскости вокруг одного неподвижного конца и если одновременно некоторая точка равномерно движется по этой линии, начиная от неподвижного конца, то она описывает спираль.

Заметим, что кинематические расчеты применялись также при изготовлении различного рода автоматов (счетчики проходимых расстояний, часы и т. д.). Так, например, Архимед изготовил знаменитую модель небесной сферы, в которой автоматически воспроизводились видимые движения светил.