Хто винайшов телескоп?

Реферат на тему:

Хто винайшов телескоп?

З моменту винаходу людиною знарядь праці почалася нова ера в історії розвитку людства. Нехай навіть перші знаряддя і були примітивно виконані, але погляд людини постійно піднімався до неба, де міріади зір уже цілі тисячоліття мерехтять, згоряють, ваблять. Людина влаштована так, що недоступне і таємниче їй хочеться вивчити. Сказати, що таких маловивчених об'єктів мало на Землі, але все-таки загадкове й недоступне небо, якого, на відміну від землі, не можна торкнутися, блакиті якого не можна ані вдихнути, ані випити, людина не бажала сприймати як «недоступну висоту». Бажання просто розглянути його ближче змусило людину придумати нехай навіть примітивні, але все-таки оптичні прилади. Підтвердженням тому є знахідка, виявлена більше ста років тому. При розкопках пагорба Гіссарлік, під яким були знайдені руїни давньої Трої, Г. Шліман на чималий власний подив серед різних знахідок знайшов і чудово виготовлені лінзи з кришталю. Природно виникло запитання: хто їх виготовив і з якою метою?

Давно вже багатьох дослідників хвилює питання: які наукові знання мали древні? Після прочитання літератури, присвяченої історії розвитку науки, нерідко створюється враження, що уявлення античних учених про оптику і, відповідно, астрономію були, м’яко кажучи, досить примітивними. Але навряд чи це відповідає дійсності. Так, В. А. Гуріков у статті «Історія створення телескопа» пише, що перша зорова труба з’явилася в Нідерландах на початку XVII століття, «незважаючи на те, що лінзи були відомі ще за 2500 років до н. е.». Скляні лінзи з різним збільшенням, датовані 600−400 pp. до н. е., знайдені й у Месопотамії. «Запальна» дія лінз відома з глибокої давнини, але при цьому окуляри ввійшли у вжиток наприкінці ХШ століття, а зорова труба — лише в XVIII столітті! В. А. Гуріков пояснює це так: «Взаємозв'язку між наукою й практикою в області оптики у давніх греків і римлян, по суті, не існувало» і, відповідно, «оптики античності… оптичних приладів як таких не створили». Чи правильний такий висновок?

Для того, щоб почати обговорення цієї теми, необхідно згадати як мінімум два важливі факти. По-перше, із давніх часів деякі наукові знання поширювалися тільки у вузькому колі посвячених (жерців, чаклунів і т. ін.), які передавали свої знання з покоління в покоління і, як правило, в усній формі. По-друге, достовірних відомостей або записів про давні знання до нашого часу майже не збереглося. Так, П. А. Старцев у «Нарисах історії астрономії у Китаю" — посилаючись на книгу «Шуньдянь», зазначає, що вже в часи легендарного імператора Шуня (2257−2208 pp. до н. є.) для спостереження небесних світил застосовувалися армілярні сфери й інші інструменти, відомості про які не дійшли до наших днів.

Ф. Даннеман у «Історії природознавства» підкреслює, що Галілео Галілей у своїй науковій діяльності спирався на праці Евкліда, Аполлонія, Архімеда. Він наводить слова Галілея: «Керуючи законами діоптрики, мені вдалося виготовити підзорну трубу». С. І. Вавилов додає, що Галілеєві була відома книга Кеплера, двома важливими теоремами з якої він скористався. У першій ідеться про дальність видимості, що залежить від властивостей об'єктива й окуляра, у другій — про довжину труб телескопа й мікроскопа.

Ю. А. Бєлий у книзі «Йоганн Кеплер» повідомляє, що Кеплер був знайомий з роботами Евкліда, Аполлонія, Арістотеля, Альхазена й Вітелло. Вже в 1604 р. Кеплер у своїх працях розглянув хід променів в оптичній системі, що складається з двоопуклої і двовигнутої лінз.

С. Л. Соболь констатує, що в 1647 році вийшла друком книга І. Гевелія «Селенографія», у якій вперше описувалися підзорні труби, геліоскоп, полемоскоп (попередник перископа у вигляді колінчатої труби з об'єктивом і окуляром) і мікроскопи. Розповідаючи про заломлення світла в лінзах, Гевелій посилався на Альхазена й Вітелло як на своїх попьредників.

С. І. Вавилов зазначає, що Ньютон добре знав роботи Евкліда, Декарта і Барроу.

Таким чином, Галілей Кешіер, Гевелій, Ньютон і Гюйгенс у своїх дослідженнях і відкриттях в області оптики спиралися на знання давніх учених. Утім, це природно, тому шо будь-які відкриття завжди грунтуються на тій базі, що має та або інша наука.

Л. В. Жигалова («Питання історії природознавства і техніки») пише, що в компілятивній роботі «Премудрості Соломона» говорилося про чотири супутники Юпітера й кільця Сатурна, відкриті Галілеєм у 1610 році. Однак у примітках до статті Жигалової наведене твердження О. І. Соболевського, що названа компіляція складена «не пізніше кінця XVI ст. на підставі джерел грецького походження».

Безпосередні попередники «офіційних» винахідників оптичних приладів також широко користувалися античними джерелами. Ф. Даннеман повідомляє, що Порта у своїй «Природній магії» дає опис поліпшеної камери-обскури. Він вставив в отвір прозору сочевицю, від чого значно підвищилася різкість зображення. Але Порта написав також «Пневматику», яка сягає корінням «Пневматики» Геронаце дозволяє припустити, що і поліпшення камери-обскури Порта міг запозичити в того ж Герона або якого-небудь іншого давнього автора.

У коментарях В. П. Зубова до книги Леонардо да Вінчі «Вибрані природни-чонаукові твори» говориться, що оптика Леонардо виникла не на порожньому місці: він добре був ознайомлений із творами Евкліда, Арістарха, Альхазена, Вітелло, Д. Пекхема і Р Бекона.

Розглядаючи історію розвитку астрономії, відродженої Миколою Кузансь-ким і Тосканеллі, Ф. Даннеман зауважує, що Г. Пурбах (1423−1461) знову підняв її на таку висоту, на якій вона стояла в олександрійську епоху. Європейські вчені до Пурбаха знайомилися з «Альмагестом» винятково через арабівастрономічні твори Птолемея і багато інших робіт були доставлені в Італію з Константинополя лише в XV столітті. Пурбах звернув увагу на грецький рукопис, який потім переклав Регіомонтан (1436−1476). Для астрономічних вимірювань Пурбах застосовував діоптр — візир із двома отворами або зоровою трубою. Він використовував «геометричний квадрат», у куті якого була прикріплена одним кінцем лінійка з діоптрами, а сторони розділені на 120 частин кожнатому можна було досить точно обчислити тангенси кута, що спостерігається. Природно виникає питання: звідкіля в Пурбаха могла з’явитися інформація про «геометричний квадрат» із діоптрами? Можна припустити, що ці відомості він отримав із грецького рукопису, перекладеного Регіомонтаном.

У ХШ столітті інтерес до оптики знову зріс. Про це свідчать трактати англійців Р Бекона і Д. Пекхема, а також тюрингенського поляка Вітелло. Але в усьому, Що стосується оптики, ці автори в основному просто переказують Евкліда, Птолемея й Альхазена. Бекон при написанні своєї «Природної історії» користувався роботами грецьких учених — Арістотеля, Евкліда, Птолемея, римських — Плінія, Ьоеція, Кассіодора, а також розробками арабських учених. Бекон добре знав оптику і, очевидно, був знайомий із влаштуванням телескопа. З яких джерел він одержав це знання? За словами Бекона, наведеними А. Беррі, телескоп був відомий уже Юлієві Цезарю (100−44 р. до н. е.), який перед набігом на Британію оглядав нові землі з Галлії (із протилежного берега Ла-Маншу) за допомогою телескопа.

Ф. Даннеман пише, що Вітелло у творі «Перспектива» викладав вчення Альхазена, який, у свою чергу, був знайомий з роботами Евкліда і Птолемея. У творі «Про запальне дзеркало по конічних перетинах» Альхазен згадує про спостереження древніх: дзеркала, що мають форму параболоїда обертання, з'єднують усі промені в одній точці й мають сильнішу дію, ніж інші дзеркала. Відкриття це приписується Діоклу (350 р. до н. е.).

Таким чином, усі попередники «офіційних» винахідників підзорної труби — Порта, Леонардо да Вінчі, Пурбах, Вітелло, Бекон і Альхазен — у своїх роботах з оптики спиралися на праці античних учених.

Д. Д. Максутову «Астрономічній оптиці» вказує на те, що сучасникам Галілея була відома конструкція простого телескопа, що складається з одного увігнутого дзеркала, яка через півтора сторіччя одержала назву «система Гершеля». Але швидше за все, вона сягає корінням часів античності. Ф, Даннеман вказує, що Регіо-монтан побудував із металу параболічне запальне дзеркало діаметром у п’ять футів (1,52 м). Ф. Араго в «Загальнозрозумілій астрономії» повідомив, що Птолемей Евергет (146−116 р. до н. є.) встановив на вершині Олександрійського маяка увігнуте дзеркало, за допомогою якого можна було виявляти кораблі на досить далекій відстані.

Яким був науковий багаж астрономів античності? Основні праці Птолемея — це знаменитий «Альмагест» і трактат «Оптика». В «Оптиці» автор досліджує перспективу, фізичні основи зору й обумовлені ними оптичні обмани. Ця робота охоплює також і катоптрику: розглядаються різноманітні дзеркала. «Атьмагест», безсумнівно, грунтується на працях астрономів-попередників, особливо Гіппарха. Він зробив в астрономію воістину величезний внесок: значно вдосконалив тригонометрію, зробив багато точних спостережень, використовував старі (вавилонські) спостереження для порівняння з пізнішими.

Затвердженням Ф. Даннемана, Геронові належить твір «Про діоптр». Герон написав також «Катоптрику» (100 р. до и. е.). Пліній у своїй «Природній історії» неодноразово посилається на твір Цезаря під заголовком «Про зорі». І. А. Гейберг повідомляє, ця робота Аполлонія з катоптрики, у якій розглядається питання про запальні дзеркала, була почата під впливом досліджень Архімеда. Б. І. Спасський у «Історії фізики» підкреслює, що дзеркала входили до жрецьких атрибутів древніх, а в «Катоптриці» Архімеда пояснюється, чому зображення предметів в увігнутих дзеркалах видаються збільшеними.

Оптичний трактат Евкліда ґрунтується на цілком сформованих традиціях, а також на практиці й фактично щоденному досліді. Деякі учені вважають, що основоположником оптики й катоптрики можна вважати Евкліда. Ф. Даннеман пише, що робота Евкліда з оптики є першою спробою застосувати геометрію, щоб пояснити видиму величину фігури, використовувати для трактування відбиття світла й інших оптичних явищ. Зауважимо, що Евклід був уже знайомий з теорією переломлення світла. Роботи Евкліда залишалися протягом довгого часу основною допомогою з оптики аж до часів Кеплера, який значно просунув що область науки.

М. Борн і Е. Вольф у «Основах оптики» зазначають, що перші систематичні описи оптичних явищ належать грецьким філософам і математикам Емпедоклу (490−430 р. до н. є.) й Евкліду. С. Толанський зазначає, що методика простежування променя для знаходження зображення вперше серйозно вивчена в часи Піфагора, широко використовується й сьогодні.

На думку Ф. Даннемана, двоопукле скло, доводить, що майстерність шліфування досягла в древніх високого рівня. Товщина сочевиці складала 6 мм, фокусна відстань — 107 мм. Ймовірно, ця лінза була виготовлена не в єдиному екземплярі. Першим призначенням лінзи, звичайно ж, було добування вогню, але не виключено, що вони могли використовуватися й в оптичних інструментах. Слід звернути увагу на деякі джерела, знайдені Ф. Араго, де є згадки Цицерона про екземпляр «Іліади», написаний на пергаменті, що лежав у горіховій шкарлупі, про Мірмекіда з Мілета, який зробив зі слонової кістки колісницю, розміри якої дозволяли помістити її під крилами мухи. Араго не без підстави вважає, що без допомоги збільшувальних стекол виготовити подібні речі неможливо.

Давні китайські астрономи під час сонячних затемнень спостерігали й описували протуберанці, а також мали відомості про появу плям на Сонці. Давньогрецький філософ Теофраст з Афін також згадував про спостереження сонячних плям. У «Метаморфозах» Овідія описуються сонячні плями, які було видно на диску Сонця в рік смерті Юлія Цезаря. Як могли усі вони спостерігати ці явища без спеціальних приладів?

А. Паннекук в «Історії астрономії» нагадує, що в Плутарха є діалог «Про обличчя, видиме на диску Місяця», у якому Місяць описується подібним до Землі - із горами, що відкидають глибокі тіні. Дж. Хокінс і Дж. Уайт у книзі «Розгадка Стоунхенджа» пишуть: «Із цього острова Місяць видно так, ніби він близький до Землі, і око розрізняє на ньому такі ж височини, як на Землі». І. Д. Рожанський у «Розвитку природознавства в епоху античності» зазначає* що Демокріт за прикладом Анаксагора стверджував, що «Місяць має гори, рівнини й прірви».

Оскільки Галілей першим зміг побачити плями на Сонці й детально роздивитися поверхню Місяця лише через трубу з 30-кратним збільшенням, навряд чи можуть бути сумніви в тому, що давні вчені проводили астрономічні спостереження за допомогою подібних оптичних інструментів.

Безперечним видатним досягненням XIII століття був винахід окулярів в Італії. Бекон, Пекхем і Вітелло не знали про існування окулярів. Однак С. Толанський стверджує, що Р. Бекон у своїх творах уперше звернув увагу на дію увігнутої лінзи, що допомагала краще бачити далекозорим. Поліпшення зору настільки простим способом вважалося церквою «диявольською марою».

Цікавим є і твердження Плінія, що «Нерон дивився бої гладіаторів через смарагди». Ф. Араго, а разом із ним і С. Толанський вважають, що то були своєрідні окуляри від короткозорості. «Римські ювеліри того часу, — пише С Толанський, — часто надавали дорогоцінним каменям як опуклої, так і увігнутої форми». Отже, припущення, що «окуляри» були відомі вже в давнину, аж ніяк не безпідставне.

Загальноприйнятою є думка, що мікроскоп з’явився лише на початку XVII століття. Однак Л. Г. Титов у книзі «Мікроскопи, їхнє приладдя й застосування» висловлює обгрунтоване припущення, що схема мікроскопа була відома задовго до цього. У 1538 році у своїх працях італійський лікар Фракасторо говорить про комбінацію двох лінз, яка дозволяє розглядати різні дрібні предмети. А давні греки й римляни згадують про невидимі «живі порошини» як про першоджерело деяких хвороб, а для того, щоб їх роздивитися, все-таки потрібні мікроскопи.

Тут наведений далеко не повний перелік побічних доказів того, що древні непогано розбиралися в оптиці, виготовляли оптичні прилади і застосовували їх У повсякденній практиці. Залишається незрозумілим, чому в істориків відсутні більш прямі свідчення про цей факт, чому знання древніх про оптичні інструменти були втрачені. Це можна виправдати лише тим, що протягом століть через Різні культурологічні й релігійні причини наукова література, а також й інструменти, що нас цікавлять, знищувалися як «чужорідна» наука або як один з елементів «підступу диявола».

На закінчення хотілося б сказати, що сьогодні на основі, знову ж таки, давніх знань, сучасних відкриттів, науково-технічного прогресу спостереження зір, планет, нових утворень ведуться за допомогою рефракторів невеликого або середнього розміру і великих дзеркальних телескопів, у яких більша частина оптики нерухома, а, наприклад, сонячні промені можна спрямувати всередину горизонтальної або баштової установки телескопа за допомогою одного або двох рухомих дзеркал. Для спостереження Сонця створено спеціальний тип сонячного телескопа — поза затемнений коронограф. Усередині коронографа здійснюється затемнення Сонця спеціальним непрозорим екраном, тому з’являється можливість побачити зовнішні шари атмосфери Сонця. Сонячні телескопи часто забезпечуються вузькополосними світлофільтрами, що дозволяють вести спостереження у світлі однієї спектральної лінії. Створені також нейтральні світлофільтри з перемінною прозорістю у радіусі, які дозволяють спостерігати сонячну корону на відстані декількох радіусів Сонця. Зазвичай великі сонячні телескопи забезпечуються потужними спектрографами з фотографічною або фотоелектричною фіксацією спектрів. Необхідність усунути перешкоджаючу дію земної атмосфери, а також дослідження випромінювання Сонця в ультрафіолетовій, інфрачервоній і деяких інших областях спектра, що поглинаються в атмосфері Землі, призвели до створення орбітальних обсерваторій за межами атмосфери, які дозволяють одержувати спектри Сонця й окремих утворень на його поверхні поза земною атмосферою. Сучасні досягнення на цьому не закінчуються, та й учені не зупиняються, ще безліч відкриттів в оптичному приладобудуванні чекають свого часу.