Aristarchus från Samos | |
---|---|
annan grekisk Ἀρίσταρχος ὁ Σάμιος | |
Monument till Aristarchus från Samos vid Aristotelian University , Thessaloniki | |
Födelsedatum | OK. 310 f.Kr e. |
Födelseort | Ön Samos |
Dödsdatum | OK. 230 f.Kr e. (ca 80 år) |
En plats för döden | |
Land | |
Vetenskaplig sfär | astronomi, matematik |
Känd som | skaparen av världens heliocentriska system |
Mediafiler på Wikimedia Commons |
Aristarchus av Samos ( forngrekiska Ἀρίσταρχος ὁ Σάμιος ; ca 310 f.Kr. , Samos - ca 230 f.Kr. ) var en forntida grekisk astronom , matematiker och filosof från 300-talet f.Kr. e. , som först föreslog världens heliocentriska system och utvecklade en vetenskaplig metod för att bestämma avstånden till solen och månen och deras storlekar.
Information om Aristarchus liv, liksom de flesta andra antikens astronomer , är extremt knapphändig. Det är känt att han föddes på ön Samos . Levnadsår är inte exakt kända; period ca. 310 f.Kr e. - Okej. 230 f.Kr t.ex., vanligtvis angivet i litteraturen, fastställs på grundval av indirekta data [1] . Enligt Ptolemaios [2] , år 280 f.Kr. e. Aristarchos gjorde en observation av solståndet ; detta är det enda pålitliga datumet i hans biografi. Aristarchus lärare var en enastående filosof, en representant för den peripatetiska skolan, Straton of Lampsacus . Det kan antas att Aristarchus under en lång tid arbetade i Alexandria , hellenismens vetenskapliga centrum [3] . Som ett resultat av främjandet av det heliocentriska systemet i världen , anklagades han för gudlöshet och ogudaktighet av poeten och filosofen Cleanf , men konsekvenserna av denna anklagelse är okända.
Av alla skrifter av Aristarchus från Samos har bara en kommit ner till oss, "Om solens och månens storlek och avstånd" [4] , där han för första gången i vetenskapens historia försöker fastställa avstånden till dessa himlakroppar och deras storlekar. Forntida grekiska vetenskapsmän från den tidigare eran talade upprepade gånger om dessa ämnen: till exempel trodde Anaxagoras från Klazomen att solen var större än Peloponnesos [5] . Men alla dessa bedömningar hade ingen vetenskaplig motivering: avstånden och storlekarna på solen och månen beräknades inte på grundval av några astronomiska observationer, utan uppfanns helt enkelt [6] . Däremot använde Aristarchus den vetenskapliga metoden baserad på observation av månförmörkelser och månfaser .
År 270 f.Kr. e. Aristarchus från Samos beräknade avståndet till månen från varaktigheten av en månförmörkelse . Hans logik var följande: den maximala varaktigheten av en månförmörkelse ( när månen passerar genom mitten av jordens skugga ) är 3,5 timmar (t, varaktigheten av partiella faser), under vilken tid månen passerar jordens skugga, diametern är lika med jordens diameter (2r, där r är jordens radie), och månen gör ett varv runt jorden på 27,3 dagar (T) längs omkretsen av omloppsbanan 2πR, där R är avstånd från jorden till månen. Aristarchos accepterade månens hastighet i dess bana som konstant (samma i alla dess punkter). Således fick han ekvationen 2r/t = 2πR/T och vidare: R/r = T/πt = 27,3/(3,14*0,146) = 59,6. [7] [8] Detta nummer stämmer mycket överens med modern kunskap. I beräkningarna av Aristarchus användes en förenkling att jordens skugga inte är en kon , utan en cylinder , som om solen är en punktkälla för ljus, i verkligheten är diametern på jordens skugga i omloppsbanan av jorden. Månen är 25 % mindre än vår planets storlek.
För att bestämma avståndet till solen gjorde Aristarchus antaganden att månen har formen av en boll och lånar ljus från solen. Därför, om månen är i kvadratur , det vill säga den ser ut att vara halverad, då är vinkeln Jord - Måne - Sol rätt. Nu räcker det att mäta vinkeln mellan månen och solen α och, "lösa" en rätvinklig triangel, fastställa förhållandet mellan avstånden från jorden till månen och från månen till solen : . Enligt Aristarchos mått, α = 87°, härifrån får vi att solen är cirka 19 gånger längre än månen. Sant, vid tiden för Aristarchos fanns det inga trigonometriska funktioner ännu (i själva verket lade han själv grunden för trigonometri i samma verk "Om solens och månens storlek och avstånd" [9] ). Därför, för att beräkna detta avstånd, var han tvungen att använda ganska komplicerade beräkningar, beskrivna i detalj i den nämnda avhandlingen.
Vidare drog Aristarchus på en del information om solförmörkelser : genom att tydligt föreställa sig att de inträffar när månen blockerar solen från oss, indikerade Aristarchus att vinkeldimensionerna för båda armaturerna på himlen är ungefär desamma. Därför är solen lika många gånger större än månen som den är längre bort, det vill säga (enligt Aristarchus) är förhållandet mellan solens och månens radier ungefär 20.
Nästa steg var att mäta förhållandet mellan storleken på solen och månen och jordens storlek. Den här gången använder Aristarchus analysen av månförmörkelser . Orsaken till förmörkelser är ganska tydlig för honom: de inträffar när månen går in i konen av jordens skugga. Enligt hans uppskattningar, i området för månbanan, är bredden på denna kon 2 gånger månens diameter. Genom att känna till detta värde drar Aristarchus, med hjälp av ganska geniala konstruktioner och det tidigare härledda förhållandet mellan solens och månens storlekar, slutsatsen att förhållandet mellan solens och jordens radier är mer än 19 till 3, men mindre än 43 till 6. Månens radie uppskattades också: enligt Aristarchos är den ungefär tre gånger mindre än jordens radie, vilket inte är alltför långt från det korrekta värdet (0,273 av jordens radie).
Aristarchus underskattade avståndet till solen med cirka 20 gånger. Orsaken till felet var att månens kvadraturmoment endast kan fastställas med en mycket stor osäkerhet, vilket leder till en osäkerhet i värdet på vinkeln α och följaktligen till en osäkerhet i avståndet till solen. Således var Aristarchus metod ganska ofullkomlig, instabil mot fel. Men detta var den enda metoden som fanns tillgänglig under antiken.
I motsats till titeln på sitt arbete, beräknar Aristarchos inte avståndet till månen och solen, även om han naturligtvis lätt skulle kunna göra detta med kännedom om deras vinkel- och linjära dimensioner. Avhandlingen säger att månens vinkeldiameter är 1/15 av zodiakens tecken, det vill säga 2 °, vilket är 4 gånger det verkliga värdet. Det följer att avståndet till månen är ungefär 19 jordradier. Det är konstigt att Arkimedes i sitt arbete " Kalkyl av sandkorn " (" Psammit ") noterar att det var Aristarchus som först fick det korrekta värdet på 1/2 °. I detta avseende anser den moderna vetenskapshistorikern Dennis Rawlins (Dennis Rawlins) att författaren till avhandlingen "Om solens och månens magnituder och avstånd" inte var Aristarchus själv, utan en av hans anhängare, och värdet av 1 /15 av zodiaken uppstod av misstag av denna elev, som felaktigt kopierade motsvarande betydelse från sin lärares originalskrift [10] . Om vi gör lämpliga beräkningar med ett värde på 1/2 ° får vi ett värde för avståndet till månen på cirka 80 jordradier, vilket är mer än det korrekta värdet med cirka 20 jordradier. Detta beror ytterst på det faktum att Aristarchus uppskattning av bredden på jordens skugga i området för månbanan (2 gånger månens diameter) är underskattad. Det korrekta värdet är cirka 2,6. Detta värde användes ett och ett halvt sekel senare av Hipparchus av Nicaea [11] (och möjligen Aristarchus yngre samtida Archimedes [12] ), på grund av vilket det slogs fast att avståndet till Månen är cirka 60 jordradier, enl. moderna uppskattningar.
Den historiska betydelsen av Aristarchus arbete är enorm: det är från honom som astronomernas offensiv på den "tredje koordinaten" börjar, under vilken skalorna för solsystemet , Vintergatan , universum etablerades [13] .
Aristarchos antog för första gången (i alla fall offentligt) att alla planeterna kretsar runt solen, och att jorden är en av dem, som gör ett varv runt dagsljuset på ett år, samtidigt som de roterar runt axeln med en period av ett dag ( världens heliocentriska system ). Aristarchus själv skrifter om detta ämne har inte kommit ner till oss, men vi känner till dem från andra författares verk: Aetius (pseudo-Plutarchus), Plutarchus , Sextus Empiricus och, viktigast av allt, Archimedes [14] . Så Plutarchus noterar det i sin uppsats "On the Face Visible on the Disk of the Moon".
denna man [Aristarchus från Samos] försökte förklara de himmelska fenomenen med antagandet att himlen är orörlig och att jorden rör sig längs en lutande cirkel [ekliptika], medan den roterar runt sin egen axel.
Och här är vad Arkimedes skriver i sin uppsats " Beräkning av kornen " (" Psammit "):
Aristarchus från Samos i sina "Antaganden" ... tror att fixstjärnorna och solen inte ändrar sin plats i rymden, att jorden rör sig i en cirkel runt solen, som är i dess centrum, och att mitten av sfär av fixstjärnor sammanfaller med solens mitt [15] .
Skälen som tvingade Aristarchos att lägga fram det heliocentriska systemet är oklara. Kanske, efter att ha konstaterat att solen är mycket större än jorden, kom Aristarchos till slutsatsen att det är orimligt att betrakta en större kropp (solen) som rör sig runt en mindre (jorden), som hans stora föregångare Eudoxus från Cnidus , Callippus och Aristoteles trodde . Det är också oklart hur detaljerat han och hans elever underbyggde den heliocentriska hypotesen; i synnerhet om han använde det för att förklara planeternas bakåtrörelser [16] . Men tack vare Archimedes vet vi om en av de viktigaste slutsatserna av Aristarchus:
Storleken på denna sfär [sfären av fixstjärnorna] är sådan att cirkeln som jorden beskrev, enligt honom, är till fixstjärnornas avstånd i samma förhållande som bollens centrum är till dess yta [ 15] .
Således drog Aristarchus slutsatsen att stjärnornas enorma avstånd följer av hans teori (uppenbarligen på grund av att deras årliga parallaxer inte kan observeras ). I sig måste denna slutsats erkännas som en annan enastående prestation av Aristarchus från Samos.
Det är svårt att säga hur utbredda dessa synpunkter var. Ett antal författare (inklusive Ptolemaios i Almagest ) nämner Aristarchus skola, utan att dock ge några detaljer [17] . Bland anhängarna till Aristarchus anger Plutarchus den babyloniska Seleucus . Vissa astronomihistoriker ger bevis på den utbredda heliocentrismen bland forntida grekiska vetenskapsmän [18] , men de flesta forskare delar inte denna åsikt.
Skälen till att heliocentrism aldrig blev grunden för den antika grekiska vetenskapens fortsatta utveckling är inte helt klara. Enligt Plutarchus "trodde Cleanthes att grekerna skulle ställa [Aristarchus från Samos] inför domstol eftersom han verkade flytta världens härd", med hänvisning till jorden [19] ; Diogenes Laertius påpekar bland Cleanthes skrifter boken Against Aristarchos. Denne Cleanthes var en stoisk filosof , en representant för den antika filosofins religiösa trend [20] . Huruvida myndigheterna följde Cleanthes uppmaning är oklart, men de utbildade grekerna kände till ödet för Anaxagoras och Sokrates , som till stor del förföljdes på religiösa grunder: Anaxagoras fördrevs från Aten , Sokrates tvingades dricka gift . Därför var anklagelser av det slag som fördes mot Aristarchos av Cleanthes på intet sätt en tom fras, och astronomer och fysiker, även om de var anhängare av heliocentrism, försökte avstå från att offentliggöra sina åsikter, vilket kunde leda till att de glömdes bort. .
Det heliocentriska systemet utvecklades först efter nästan 1800 år i Copernicus och hans anhängares skrifter. I manuskriptet till sin bok On the Revolutions of the Celestial Spheres, nämnde Copernicus Aristarchus som en anhängare av "jordens rörlighet", men denna hänvisning försvann i den slutliga upplagan av boken [21] . Huruvida Copernicus kände till den antika grekiska astronomens heliocentriska system under skapandet av hans teori är fortfarande okänt [22] . Aristarchus prioritet i skapandet av det heliocentriska systemet erkändes av Copernicans Galileo och Kepler [23] .
Aristarchos hade ett betydande inflytande på utvecklingen av kalendern . 3:e århundradets författare e. Censorinus [24] indikerar att Aristarchus bestämde årets längd i dagar .
Dessutom introducerade Aristarchos ett kalenderintervall på 2434 år. Ett antal historiker påpekar att denna klyfta var en härledning av en dubbelt så lång period, 4868 år, det så kallade "Aristarchus stora år". Om vi tar längden på året som ligger bakom denna period som 365,25 dagar (Callippus-året), så är det stora året för Aristarchus lika med 270 saros [25] , eller synodiska månader , eller 1778037 dagar. Det förutnämnda värdet av det aristarkiska året (enligt Censorinus) är exakt dagar.
En av de mest exakta definitionerna av den synodiska månaden (medelperioden för månfaserna) i antiken var värdet (i det sexagesimala talsystemet som användes av forntida astronomer) av dagar [26] . Detta nummer var grunden för en av teorierna om månens rörelser skapade av de forntida babyloniska astronomerna (det så kallade System B). D. Rawlins [27] gav övertygande argument för det faktum att detta värde på månadens längd också beräknades av Aristarchos enligt schemat
dagar, där 1778037 är Aristarchus stora år, 270 är antalet saros under det stora året, 223 är antalet månader i saros. Det "babyloniska" värdet erhålls om vi antar att Aristarchus först dividerade 1778037 med 223, fick 7973 dagar 06 timmar 14,6 minuter, och avrundade resultatet till minuter och sedan dividerade 7973 dagar 06 timmar 15 minuter med 270. Som ett resultat av en sådan förfarande, detta är exakt vad som händer exakt antal dagar .
Mätningen av årets längd av Aristarchus nämns i ett av dokumenten i Vatikanens samling av antika grekiska manuskript . I det här dokumentet finns två listor över mätningar av årets längd av forntida astronomer, i en av vilka Aristarchus tilldelas värdet av årets längd i dagar , i den andra - dagar. I sig själva ser dessa poster, liksom de andra posterna på dessa listor, meningslösa ut. Tydligen gjorde den forntida skrivaren misstag när han kopierade äldre dokument. D. Rawlins [28] föreslog att dessa siffror i slutändan är resultatet av att expandera vissa kvantiteter till en fortsatt fraktion . Då är det första av dessa värden lika med
dagar
andra -
dagar.
Uppkomsten i värdet av värdet av varaktigheten av det stora året av Aristarchus vittnar till förmån för riktigheten av denna rekonstruktion. Siffran 152 är också förknippad med Aristarchus: hans observation av solståndet (280 f.Kr.) ägde rum exakt 152 år efter en liknande observation av den atenske astronomen Meton . Värdet är ungefär lika med längden på det tropiska året (perioden för årstiderna, grunden för solkalendern). Värdet är mycket nära varaktigheten av det sideriska (stjärniga) året - perioden för jordens rotation runt solen. I Vatikanens listor är Aristarchus kronologiskt den första astronomen för vilken två olika längder av året anges. Dessa två typer av år, tropiska och sideriska, är inte lika med varandra på grund av jordens axels precession , enligt den traditionella åsikten som upptäcktes av Hipparchus ungefär ett och ett halvt sekel efter Aristarchus. Om rekonstruktionen av Vatikanlistorna enligt Rawlins är korrekt, så fastställdes distinktionen mellan tropiska och sideriska år först av Aristarchus, som i detta fall bör betraktas som precessionens upptäckare [29] .
Aristarchus är en av grundarna av trigonometrin . I essän "Om dimensioner och avstånd ..." bevisar han, i moderna termer, ojämlikheten
där α och β är två spetsiga vinklar som uppfyller olikheten β < α [30] .
Enligt Vitruvius förbättrade Aristarchos soluret (inklusive uppfinningen av ett platt solur) [31] . Aristarchus ägnade sig också åt optik , och trodde att färgen på föremål uppstår när ljus faller på dem , det vill säga att färger i mörkret inte har någon färg [32] . Man tror att han satte upp experiment för att bestämma det mänskliga ögats upplösningsförmåga [33] .
Samtida insåg den enastående betydelsen av verken av Aristarchus från Samos: hans namn namngavs undantagslöst bland de ledande matematikerna i Hellas, essän "Om solens och månens storlek och avstånd", skriven av honom eller en av hans elever, var inkluderade i den obligatoriska listan över verk som nybörjare astronomer skulle studera i antikens Grekland, hans verk citerades allmänt av Arkimedes , av allt att döma, den största vetenskapsmannen i Hellas (i avhandlingarna om Arkimedes som har kommit ner till oss, namnet på Aristarchus nämns oftare än namnet på någon annan vetenskapsman [34] ).
För att hedra Aristarchus namnges en månkrater , en asteroid ( (3999) Aristarchus ), samt en flygplats i hans hemland, ön Samos .
Avhandling av Aristarchus från Samos
Forntida referenser till Aristarchus heliocentriska system
Forskning
Alexandrias skola | |
---|---|
Vetenskapen | Mouseyon Bibliotek Apollonius av Perga Aristarchus från Samos Aristillus Herophilus Häger av Alexandria Euklid Claudius Ptolemaios Conon av Samos Nicomedes av Alexandria Timocharis Theon av Alexandria Erasistratus Eratosthenes av Cyrene |
Filosofi | School of Divinity Athanasius den store Gregorius underverkaren Didim den blinde Dionysius av Alexandria Herakles av Alexandria Cyril av Alexandria Clement av Alexandria Origen Panten Peter av Alexandria Pierius Theognost av Alexandria Philo av Alexandria Skola för neoplatonism Ammonius, son till Hermias Asclepius av Trall Heliodorus av Alexandria Hermias av Alexandria Hypatia David Anhacht John Philopon Nemesius Olympiodor den yngre Synesius av Cyrene Stefan av Bysans edesia |
Filologi | Filologi Aristarchos av Samothrace Aristofanes av Bysans Didim Halkenter Zenodotus från Efesos Eratosthenes av Cyrene Apollodorus av Aten Aristonikus av Alexandria |
Litteratur | Alexander av Aetolien Apollonius av Rhodos Arat Solsky Callimachus av Cyrene Lycophron av Chalcis Theocritus Filit Kossky |
Forntida grekisk astronomi | |
---|---|
Astronomer |
|
Vetenskapliga verk |
|
Verktyg |
|
Vetenskapliga begrepp | |
Relaterade ämnen |