Относительность: для старших школьников и младших студентов

Решим попутно задачу, описывающую невидимое движение Солнца.

Вопрос 1.12. В какое время года, зимой или летом, можно увидеть на небе созвездие Льва?

Ответ. Период времени «Лев» относится к лету. В это время Солнце проходит по этому созвездию. Следовательно, лишь зимой Солнце достаточно удалится от этого созвездия, и «Лев» можно увидеть ночью.

Рис.1.14. Годовое движение Солнца через созвездия

Прав ли был Галилей? Крутится ли она?

Календарь был первой, но примитивной моделью движения Солнца. Более научная же теория была создана через две тысячи лет после создания пирамид египетским ученым Птолемеем.

Вопрос. На рис.1.15 изображены две картины движения планет. Какая из них – более правильная? Как это доказать?

Ответ 1.13. Считается, что с точки зрения математического описания – они обе дают правильные предсказания положений планет и Солнца. За неимением места, переадресуем читателя к другим книгам.

Согласно теории Птолемея, в центре Мира находится Земля, а вокруг нее вращаются Луна, планеты, Солнце и сфера звезд (на рис. не показана). Небесные тела совершают очень сложные движения. Во-первых, вся система совершает оборот вокруг Земли в течении суток. Во-вторых, все они, за исключением звезд, совершают вращение по большим окружностям, которые он назвал деферентам. В-третьих, планеты Венера, Марс и другие двигаются по окружностям меньшего радиуса, называемыми эпициклами. Далее предусматривалось, что и эпициклы вращаются по своим эпициклам. Получался очень сложный механизм со множеством своеобразных шестеренок.

Рис.1.15.

Системы Мира Птолемея (а) и Коперника (б)

Теория Птолемея оказалась научной, то есть достаточно точной. Она использовалась мореплавателями для ориентации по солнцу и звездам более 1500 лет. Эта «геоцентрическая» модель Вселенной, в которой Земля покоилась, а небесные светила двигались, была закреплена в христианской религии. Особенность любого верования – незыблемость принятых догматов. В отличие от науки, религия не доказывает, а принимает принципы.

Однако еще до Птолемея, в древней Греции, Элладе, существовала альтернативная теория гелиоцентризма, по которой Земля движется вокруг Солнца и одновременно вращается вокруг своей оси.

Рис. 1.16. Николай Коперник, польско-немецкий ученый; портрет создан учеными путем реконструкции по черепу

И вот, в конце 16-го века, в Европе возник конфликт между рядом свободолюбивых философов и консервативной церковью. В начале 17-го века Николаем Коперником была создана теория, по которой в центре Мироздания не Земля, а Солнце. Все планеты, включая Землю, совершают движение по идеальным окружностям вокруг Солнца.

Николай Коперник был одним из государственных деятелей Германии. Не зря Коперник опасался публиковать свою теорию. Она сразу же была запрещена церковью, потому что свободолюбивые философы Европы воспользовались ею, чтобы ослабить влияние Церкви. Дело в том, что принцип «Земля – центр Вселенной», утвержденный учениками Аристотеля, подрывала основу христианского Мироздания. Ее активный защитник Джордано Бруно – сожжен на костре.

Галилео Галилей, защищавший теорию Коперника, был репрессирован церковной инквизицией. За оскорбление его должны были сжечь на костре, как Джордано Бруно. Он спасся тем, что принял покаяние и поклялся более нигде и никогда не упоминать кощунственную теорию о движении Земли. Согласно легенде, после этой процедуры он бодро топнул ногой и заявил. «А все-таки она вертится!» Но это, конечно, вряд ли

Теперь во всех учебниках астрономии говорится, что движение Солнца по небу – кажущееся, относительное. На самом деле – это Земля крутится! Но все же, можно ли убедиться, основываясь на реальных фактах, а не с помощью запутанной теории, что это так? Об этом – следующий раздел, посвященный неинерциальным системам отсчета.

Рис. 1.17. Джордано Бруно, 1548-1600 гг, итальянский монах-доминиканец, поэт, философ. Пропагандировал гелиоцентрическую теорию Н. Коперника. Объявил о множественности Миров. Обвинен римской инквизицией в ереси, сожжен на костре

Нам трудно представить, потому что мы не ценим зачастую блага Госметеоцентра. А в те времена лишь жрецы знали, почему и как движется Ра. От предсказаний жрецов зависела жизнь народа Египта.

При этом обе теории фактически равноправны с точки зрения теории относительности.

Так все-таки, стоило ли ученым вести войну с церковью? Земля вертится или покоится?

Если смотреть движется вперед оль горизонтали (взгляд «х»), то телега кажется стоящей, а шарик падает с ускорением сверху вниз. Если смотреть сверху, то шарик и конструкция едут ВМЕСТЕ.