Зв'язок математики і астрономії

Так, обчислення нескінченно малих - самий великий, мабуть, крок на шляху еволюції математичних понять і методів - було розвинене Ньютоном для розв’язання задач динаміки і, зокрема, проблем, що виникають при вивченні руху планет. Коронним досягненням Ньютона було виведення законів Кеплера з закону всесвітнього тяжіння.

Астрономія є однією з найдавніших наук, витоки якої відносяться до кам'яного віку (VI-III тисячоліття до н.е.). Астрономія вивчає рух, будову, походження і розвиток небесних тіл і їх систем. Людину завжди цікавило питання про те, як влаштований навколишній світ і яке місце він у ньому займає. У більшості народів ще на зорі цивілізації були складені особливі – космологічні міфи, що розповідають про те, як з початкового хаусу поступово виникає космос (порядок), з’являється все, що оточує людину – небо і земля, гори, моря і річки, рослини і тварини, а також сама людина. Протягом тисячоліть йшло поступове накопичення відомостей про явища, які відбувалися на небі. Виявилося, що внаслідок періодичних змін в земній природі прослідковуються відповідні їм зміни виду зоряного неба і видимого руху Сонця. Вирахувати настання певної пори року було необхідно для того, щоб у термін провести ті чи інші сільськогосподарські роботи: посів, полив, збирання врожаю.

 Але це можна було зробити лише при використанні календаря, складеного за багаторічними спостереженнями положення і руху Сонця і Місяця. Так необхідність регулярних спостережень за небесними світилами була обумовлена практичними потребами відліку часу. Строга періодичність, властива руху небесних світил, лежить в основі основних одиниць відліку часу, які використовуються до цих пір - добу, місяць, рік. Просте споглядання явищ, які відбуваються, їх наївне тлумачення поступово змінювалися спробами наукового пояснення причин явищ, що спостерігаються. Коли в Стародавній Греції (VI ст.до н.е.) почався бурхливий розвиток філософії як науки про природу, астрономічні знання стали невід'ємною частиною людської культури. Астрономія - єдина наука, яка отримала свою музу - покровительку - Уран. З найдавніших часів розвиток астрономії та математики були тісно пов'язані між собою.

Перший раз обчислення радіусу земної кулі були проведені ще в III ст. до н. е. на основі астрономічних спостережень за висотою Сонця опівдні. Незвичайне, але що стало звичним поділ кола на 360 ° має астрономічне походження: воно виникло тоді, коли вважалося, що тривалість року дорівнює 360 діб, а Сонце в своєму русі навколо Землі кожну добу робить один крок - градус.

Астрономічні спостереження здавна дозволяли людям орієнтуватися в незнайомій місцевості і на морі. Розвиток астрономічних методів визначення координат в XV-XVII століттях, значною мірою було обумовлено розвитком мореплавання і пошуками нових торговельних шляхів. Складання географічних карт, уточнення форми і розмірів Землі на довгий час стало одним з головних завдань, яке вирішувала практична астрономія. Мистецтво прокладати шлях, використовуючи спостереження за небесними світилами, що отримало назву навігація, використовується зараз не тільки в мореходній справі і авіації, але і в космонавтиці. Астрономічні спостереження за рухом небесних тіл і необхідність заздалегідь обчислювати їх розташування зіграли важливу роль у розвитку не тільки математики, але і дуже важливого для практичної діяльності людини розділу фізики - механіки. Виросли з єдиної колись науки про природу - філософії - астрономія, математика і фізика ніколи не втрачали тісного зв'язку між собою.

Взаємозв'язок цих наук знайшов безпосереднє відображення в діяльності багатьох вчених. Далеко не випадково, наприклад, що Галілео Галілей та Ісаак Ньютон відомі своїми роботами і з фізики, і з астрономії. До того ж Ньютон є одним із творців диференціального й інтегрального числень. Сформульований ним же в кінці XVII ст. закон всесвітнього тяжіння відкрив можливість застосування цих математичних методів для вивчення руху планет та інших тіл Сонячної системи. Постійне вдосконалення способів розрахунку протягом XVIII ст. вивело цю частину астрономії - небесну механіку - на перший план серед інших наук тієї епохи. Питання про становище Землі у Всесвіті, про те, нерухома вона чи рухається навколо Сонця, в XVI-XVII ст. набуло важливого значення як для астрономії, так і для світорозуміння.

Очевидно, що розвиток астрономії призвів до розвитку фізики та математики. Виникла потреба у вирішенні певних задач і питань, над якими працювало чимало науковців – у тому числі і математики.

Типовим прикладом повного панування математичного методу є небесна механіка, зокрема вчення про рух планет. Проте кожен результат, отриманий за допомогою математичного аналізу прийнятої схеми явища, з величезною точністю здійснюється в дійсності: логічно дуже проста схема добре відбиває обране коло явищ, і всі труднощі полягають у витяганні математичних наслідків з прийнятої схеми.