HISTORYCZNE MODELE WSZECHŚWIATA

Człowiek od zawsze próbował zgłębić tajemnice otaczającego go świata. Interesowało go zarówno najbliższe otoczenie, jak i odległe gwiazdy i planety.

Wszechświat praczłowieka miał rozmiary zamieszkanej przez niego jaskini. W miarę jak rosła ludzka świadomość, poszerzał się także i Kosmos.

MODEL GEOCENTRYCZNY

CYWILIZACJA BABILOŃSKA

Zdaniem astronomów babilońskich, Ziemia była nieruchomą półkulą przykrytą kloszem sklepienia niebieskiego. W jej wnętrzu znajdował się dom zmarłych i podziemny ocean. Słońce wędrowało w ciągu dnia po sklepieniu niebieskim, noc zaś spędzało w pałacu zmarłych. Rankiem wychodziło przez wrota wschodu (znajdujące się za wysokimi górami na wschodnim krańcu Ziemi), a wieczorem znikało za wrotami zachodu (znajdującymi się za wysokimi górami na zachodnim krańcu Ziemi).

CYWILIZACJA GRECKA

Tales z Miletu

W Grecji pierwszy usystematyzowany pogląd na temat wyglądu Wszechświata opracował na przełomie VII i VI wieku przed naszą erą Tales z Miletu. Zgodnie z jego wyobrażeniem, Ziemia miała być ogromną, okrągłą płytą pływającą po jeszcze większym oceanie. Wszystkie planety, gwiazdy, Słońce i Księżyc dokonywały codziennie obrotu dookoła niej, przechodząc przez, otaczający Ziemię, ocean.

Anaksymander z Miletu

Kolejnego opisu Wszechświata dokonał, mniej więcej w tym samym czasie, Anaksymander z Miletu. Według niego Ziemia była wielkim walcem, unoszącym się swobodnie w przestrzeni.

Demokryt z Abdery

Pogląd Anaksymandra z Miletu podzielał jeszcze sam Demokryt z Abdery, twórca atomistycznej koncepcji budowy świata. Przeczuwał on jednak, że Ziemia nie jest jedyną planetą we Wszechświecie. Przypuszczał, że w Kosmosie nieustannie giną stare i rodzą się nowe światy.

Pitagorejczycy

Prawdziwy przełom w starożytnej astronomii dokonał się jednak za sprawą Pitagorasa. Ten słynny matematyk, filozof i astronom zgromadził wokół siebie grono „wyznawców”, zwanych pitagorejczykami.

Największą zasługą pitagorejczyków było odkrycie kulistości Ziemi. Kształtu naszej planety domyślili się oni najprawdopodobniej obserwując cień ziemski podczas zaćmienia Księżyca.

Stworzony przez nich model Kosmosu zakładał, że Ziemia znajduje się w centrum Wszechświata. Do otaczających ją siedmiu sfer przymocowane były planety: Słońce i Księżyc. Na zewnętrznej, ósmej sferze znajdowały się natomiast gwiazdy. Wszystkie sfery okrążały Ziemię w ciągu doby. Pitagorejczycy żywili przekonanie, że odległości między kolejnymi sferami spełniają wobec siebie określone stosunki arytmetyczne (podobnie jak interwały muzyczne). Stąd też słynna pitagorejska teoria o doskonałej, niesłyszalnej dla ludzi, muzyce, która wypełnia cały Wszechświat.

Filolaos z Tarentu

Wśród, wyznających geocentryzm, pitagorejczyków znajdowali się jednak także myśliciele przekonani o obiegowym ruchu Ziemi. Jednym z nich był Filolaos z Tarentu. W środku Wszechświata umieścił on najczystszą z substancji – ogień. Wokół ognia krążyła Ziemia, Przeciwziemia, Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy stałe. Ogień centralny i tajemnicza Przeciwziemia były niewidoczne dla człowieka, ponieważ zamieszkana część naszej planety była od nich stale odwrócona. O istnieniu ognia centralnego świadczyły jednakże, odbijające jego światło, Słońce i Księżyc. Przeciwziemia pojawiła się w teorii Filolaosa tylko po to, by uzupełnić doskonały Wszechświat o brakujące, dziesiąte ciało niebieskie (najdoskonalszą liczbą była, według pitagorejczyków, liczba 10).

Platon

Do regresu starożytnej astronomii znacząco przyczynił się Platon. W swojej naukowej działalności nierzadko ignorował on czysto naukowe przesłanki i dawał dojść do głosu własnym, subiektywnym poglądom i założeniom, niepopartym wiedzą i obserwacją. Założył on, ponad wszelką wątpliwość, że nieruchoma, kulista Ziemia jest centrum Wszechświata, a inne ciała niebieskie krążą wokół niej ruchem jednostajnym po orbitach kołowych. Na tych trzech błędnych, pozanaukowych założeniach budowano po Platonie całą teorię Wszechświata.

Eudoksos z Knidos

Jako pierwszy, budowy teorii świata według założeń Platona, podjął się Eudoksos z Knidos. Stworzył on tak zwany „system sfer homocentrycznych”. Zgodnie z teorią sfer homocentrycznych Wszechświat był układem pustych, kryształowych współśrodkowych kul, umieszczonych jedna w drugiej. W sumie istnieć miało 27 sfer, opisujących ruch gwiazd stałych, Słońca, Księżyca i pięciu znanych wówczas planet. Najbardziej zewnętrzną była sfera gwiazd stałych.

Poprawki do koncepcji Eudoksosa wniósł jego uczeń Kallippos z Kyzikos. Poszerzył on Wszechświat o kolejne siedem sfer.

Arystoteles

Wszechświat Arystotelesa zbudowany był z pięciu elementów: Ziemi, wody, powietrza, ognia (obejmującego strefę od powietrza do Księżyca) i wiecznego, doskonałego eteru, znajdującego się powyżej strefy ognia.

Arystoteles podtrzymywał pogląd Platona co do nieruchomości i kulistości Ziemi. Dookoła Ziemi krążyć miały kryształowe sfery, unoszące ciała niebieskie w następującej kolejności: Księżyc, Słońce, Wenus, Merkury, Mars, Jowisz, Saturn i gwiazdy stałe.

Hipparch z Nicei

Nie obroniła się jednak teoria sfer homocentrycznych. Zgodnie z nią, planety powinny bowiem zachowywać stałą odległość od Ziemi. Tymczasem jasność obserwowanych ciał niebieskich ulegała okresowym zmianom, co sugerowało ich okresowe zbliżanie i oddalanie się od naszego globu.

Teorię sfer homocentrycznych obalił w II wieku p.n.e. Hipparch z Nicei. Na jej miejsce stworzył on tak zwaną teorię epicykli i deferentów. Opierała się ona na układzie ruchomych kół, z których środek każdego obracającego się koła poruszał się po obwodzie koła drugiego. Koło większe było w tym układzie deferentem, a mniejsze – epicyklem.

Ptolemeusz

Hipparch nie dopracował swojej teorii. Jego obserwacje były zbyt ubogie, by wyjaśnić całą złożoność ruchu ciał niebieskich. Model Hipparcha dopracował wybitny astronom – Ptolemeusz.

Ptolemeusz, podobnie jak jego poprzednicy, uznawał geocentryzm. Najbliżej Ziemi krążył Księżyc, dalej zaś znajdowały się deferenty i epicykle planet. Model ten był bardzo skomplikowany i mało rzetelny. Ptolemeusz tworzył bowiem nawet najbardziej sztuczne konstrukcje geometryczne, byle tylko dopasować model do uznawanej teorii.

Teoria Ptolemeusza obowiązywała aż do XVI wieku.

ŚREDNIOWIECZE I UCZENI ARABSCY

W XIII i XIV wieku arabscy uczeni wnieśli drobne poprawki do teorii Ptolemeusza. Ich główną zasługą było jednak pielęgnowanie naukowej myśli greckiej i przekazanie jej mieszkańcom średniowiecznej Europy. To właśnie za pośrednictwem arabskich uczonych, europejscy astronomowie zapoznali się z greckim geocentrycznym modelem Wszechświata. Model ten przyjął i włączył do swojej dogmatyki kościół katolicki. Od tej pory poszukiwanie innych rozwiązań i tworzenie nowych teorii wiązało się z oskarżeniem o herezję.

MODEL HELIOCENTRYCZNY

Niewielu było, wśród starożytnych, zwolenników heliocentryzmu. Prekursorem tej teorii był Heraklides z Pontu (IV w. p.n.e.). Umieszczał on jeszcze co prawda Ziemię w centrum Wszechświata, ale pozostałym planetom kazał krążyć wokół Słońca i dopiero wraz ze Słońcem obiegać Ziemię.

Prawdziwego przełomu dokonał jednak w III w. p.n.e. Arystarch z Samos. Uważał on, że Ziemia obraca się wokół własnej osi oraz krąży wokół Słońca. Próbował także dokonać pomiarów Słońca, Księżyca oraz planet. Jako pierwszy wykazał on, że Słońce jest znacznie większe od Ziemi.

Teoria Arystarcha została jednak odrzucona i zniknęła wśród niezmiennie geocentrycznych modeli Wszechświata, autorstwa wybitnych starożytnych myślicieli.

PRZEWRÓT KOPERNIKAŃSKI

Renesans przyniósł światu wybitnych uczonych. Wielu z nich nie zgadzało się z geocentryczną teorią Ptolemeusza. Prowadzono intensywne obserwacje astronomiczne. W XV wieku geocentryczny model Wszechświata ostro skrytykowali astronomowie Georg Peurbach i Johann Müller.

Mikołaj Kopernik

Prawdziwego przewrotu dokonał jednak w połowie XVI wieku polski astronom Mikołaj Kopernik.

Założenia teorii heliocentrycznej Mikołaja Kopernika:

• w środku Układu Słonecznego znajduje się Słońce
• dookoła niego krążą planety (poruszając się ruchem jednostajnym w jednym i tym samym kierunku)
• do grupy planet należy także Ziemia, która w ciągu doby obraca się wokół własnej osi, a w ciągu roku obiega Słońce
• oś obrotu Ziemi zatacza w przestrzeni niewielki krąg, czego wynikiem są zmiany położenia biegunów niebieskich

Jan Kepler

Błędne założenie Kopernika dotyczące jednostajności ruchu planet jest spuścizną starożytnej myśli astronomicznej. Błąd ten usunął z teorii heliocentrycznej niemiecki astronom Jan Kepler.

Kepler sformułował trzy prawa ruchu planet:

1. Orbity planet mają kształt elips, a Słońce znajduje się zawsze w jednym z ognisk elipsy.
2. Planety poruszają się po orbitach ze zmienną prędkością. Największą, gdy są najbliżej Słońca i najmniejszą – gdy są od niego maksymalnie oddalone.
3. Im dalej od Słońca znajduje się planeta, tym wolniej porusza się ona po orbicie i tym dłużej obiega Słońce.

Izaak Newton

Na pytanie, dlaczego planety poruszają się zgodnie z prawami Keplera, odpowiedział angielski fizyk – Izaak Newton, odkrywając prawo powszechnego ciążenia.

Tak więc drogę do rozwoju astronomii otworzyli Kopernik, Kepler i Newton. Wszystkie kolejne odkrycia nawiązywały do ich dzieła.

Albert Einstein

W 1916 roku swoją ogólną teorię względności opublikował Albert Einstein. Zgodnie z nią, przestrzeń ma być zakrzywiona i w rezultacie – bez granic, ale skończona. Wszystkie współczesne teorie astronomiczne powstają w oparciu o teorię Einsteina.