Kopernikovský heliocentrismus - Copernican heliocentrism

Heliocentrický model z Nicolaus Copernicus ' De revolutionibus orbium coelestium ( O otáčkách nebeských sfér )

Copernican heliocentrism je název daný astronomickému modelu, který vytvořil Nicolaus Copernicus a publikoval v roce 1543. Tento model umístil Slunce do středu vesmíru , nehybné, přičemž Země a ostatní planety kolem ní obíhají v kruhových drahách , modifikované epicykly , a rovnoměrnými rychlostmi. Copernican modelu přemístil geocentrický model, ve Ptolemaia , který zvítězil po staletí, která umístěných na Zemi ve středu vesmíru.

Ačkoli někdy před rokem 1514 rozeslal kolegům obrys své vlastní heliocentrické teorie, nerozhodl se ji zveřejnit, dokud ho k tomu později nevyzval jeho žák Rheticus . Koperníkovou výzvou bylo představit praktickou alternativu k ptolemaiovskému modelu elegantnějším a přesnějším určením délky slunečního roku při zachování metafyzických důsledků matematicky uspořádaného kosmu. Jeho heliocentrický model si tedy zachoval několik ptolemaiovských prvků, což způsobovalo nepřesnosti, jako jsou kruhové oběžné dráhy planet , epicykly a rovnoměrné rychlosti, a současně používaly myšlenky jako:-

  • Země je jednou z několika planet obíhajících kolem nehybného slunce v určeném pořadí.
  • Země má tři pohyby: denní rotaci, roční revoluci a roční naklápění své osy.
  • Retrográdní pohyb planet je vysvětlen pohybem Země.
  • Vzdálenost Země od Slunce je malá ve srovnání se vzdáleností od Slunce ke hvězdám.

Heliocentrismus před Koperníkem

Starověk

Philolaus (4. století př. N. L. ) Byl jedním z prvních, kdo předpokládal pohyb Země , pravděpodobně inspirovaný Pythagorovými teoriemi o sférické, pohybující se zeměkouli.

Aristarchus ze Samosu ve 3. století př. N. L. Navrhl to, co bylo, pokud je známo, první vážný model heliocentrické sluneční soustavy, který vyvinul některé teorie Heraclides Ponticus (hovořící o „revoluci Země na její ose“) každých 24 hodin). Ačkoli jeho původní text byl ztracen, odkaz v Archimédově knize The Sand Reckoner ( Archimedis Syracusani Arenarius & Dimensio Circuli ) popisuje dílo, ve kterém Aristarchus pokročil v heliocentrickém modelu. Archimedes napsal:

Víte [King Gelon], víte, že „vesmír“ je název, který většina astronomů dala kouli, jejíž střed je středem Země, zatímco její poloměr se rovná přímce mezi středem Slunce a středem ze země. Toto je běžný účet, jak jste slyšeli od astronomů. Aristarchos však vydal knihu sestávající z určitých hypotéz, kde se zdá, jako důsledek učiněných předpokladů, že vesmír je mnohonásobně větší než právě zmíněný „vesmír“. Jeho hypotézy jsou, že pevné hvězdy a Slunce zůstávají nepohnuté, že Země se otáčí kolem Slunce po obvodu kruhu, Slunce leží uprostřed podlaží a že sféra fixních hvězd , která se nachází přibližně stejně Střed jako Slunce je tak velký, že kruh, ve kterém se domnívá, že se Země otáčí, nese takový poměr k vzdálenosti pevných hvězd, jaký střed koule nese k jejímu povrchu.

Je běžnou mylnou představou, že heliocentrický pohled byl současníky Aristarcha odmítnut. Může za to překlad Gillese Ménageho z pasáže Plutarcha Na zdánlivé tváři na Měsíční kouli . Plutarch oznámil, že Aristarchovi ze žertu bylo řečeno, že Cleanthesovi (současníkovi Aristarcha a hlavě stoiků) jako uctívači Slunce a odpůrci heliocentrického modelu žertem řekl, že by měl být obviněn z bezbožnosti. Gilles Ménage, krátce po zkouškách s Galileem a Giordanem Brunem , změnil akuzativ (identifikující předmět slovesa) na nominativ (předmět věty) a naopak, takže obvinění z bezbožnosti padlo na heliocentrického nositele. Výsledná mylná představa izolovaného a pronásledovaného Aristarcha se přenáší dodnes.

V roce 499 n. L. Indický astronom a matematik Aryabhata navrhl planetární model, který výslovně zahrnoval rotaci Země kolem její osy, což vysvětluje jako příčinu toho, co se zdá být zjevným pohybem hvězd na západ. Věřil také, že dráhy planet jsou eliptické . Aryabhataovi následovníci byli obzvláště silní v jižní Indii , kde byly dodržovány mimo jiné jeho principy denní rotace Země a na nich byla založena řada sekundárních prací.

Středověk

Islámští astronomové

Několik islámských astronomů zpochybnilo zjevnou nehybnost Země a její centrálnost ve vesmíru . Někteří připustili, že se Země otáčí kolem své osy , například Abú Saíd al-Sijzi (zemřel kolem roku 1020). který vynalezl astroláb na základě víry, kterou zastávali někteří jeho současníci „že pohyb, který vidíme, je způsoben pohybem Země a ne pohybem oblohy“. Že tento názor zastávali kromě al-Sijziho i další, je dále potvrzeno odkazem z arabského díla ve 13. století, které uvádí: „Podle geometrů [nebo inženýrů] ( muhandisīn ) je Země v neustálém kruhovém pohybu a to, co se jeví být pohybem nebes je ve skutečnosti způsobeno pohybem Země a ne hvězd “.

Ve 12. století Nur ad-Din al-Bitruji navrhl úplnou alternativu k ptolemaiovskému systému (i když ne heliocentrickému). Systém Ptolemaiců prohlásil za imaginární model, úspěšný při předpovídání planetárních poloh, ale ne skutečný nebo fyzický. Al-Btirudžího alternativní systém se během 13. století rozšířil po většině Evropy.

Matematické techniky vyvinuté ve 13. až 14. století arabskými a perskými astronomy Mo'ayyeduddin al-Urdi , Nasir al-Din al-Tusi a Ibn al-Shatir (zemřel kolem roku 1375) pro geocentrické modely pohybů planet se velmi podobají některým techniky, které později použil Copernicus ve svých heliocentrických modelech.

Evropští astronomové

Ptolemaický systém
Perokresba Ptolemaic systému

Převládajícím astronomickým modelem vesmíru v Evropě za 1400 let před 16. stoletím byl Ptolemaiovský systém, geocentrický model vytvořený římským občanem Claudiem Ptolemaiem v jeho Almagestu , pocházející asi z roku 150 n. L. Ve středověku se o něm mluvilo jako o autoritativním textu o astronomii, ačkoli jeho autor zůstal málo chápanou postavou, která se často mýlila jako jeden z ptolemaiovských vládců Egypta. Systém Ptolemaic čerpal z mnoha předchozích teorií, které považovaly Zemi za stacionární střed vesmíru. Hvězdy byly uloženy ve velké vnější sféře, která rotovala poměrně rychle, zatímco planety se pohybovaly v menších sférách mezi nimi - pro každou planetu samostatnou. K vysvětlení zjevných anomálií v tomto pohledu, jako je zjevný retrográdní pohyb planet, byl použit systém deferentů a epicyklů . Planeta se prý otáčela v malém kruhu (epicykl) kolem středu, který se sám otáčel ve větším kruhu (deferent) kolem středu na Zemi nebo v její blízkosti.

Doplňková teorie k Ptolemaiově zaměstnaným homocentrickým sférám: sféry, v nichž se planety otáčejí, se samy mohou poněkud otáčet. Tato teorie předcházela Ptolemaiovi (poprvé jej vymyslel Eudoxus z Cnidus ; v době Koperníka byl spojován s Averroesem ). Také u astronomů byly oblíbené variace, jako jsou výstředníky - pomocí nichž byla osa rotace odsazena a nebyla zcela uprostřed. Planety byly také vyrobeny tak, aby vykazovaly nepravidelné pohyby, které se odchylovaly od jednotné a kruhové dráhy. Byly analyzovány výstředníky pohybů planet, aby během období pozorování prováděly reverzní pohyby. Tento retrográdní pohyb vytvořil základ, proč se tyto konkrétní cesty staly známými jako epicykly.

Ptolemaiový jedinečný příspěvek k této teorii byl ekvivalent - bod, kolem kterého se střed epicyklu planety pohyboval rovnoměrnou úhlovou rychlostí, ale který byl odsazen od středu jeho odkladače. To porušilo jeden ze základních principů aristotelské kosmologie - totiž to, že pohyby planet by měly být vysvětleny pomocí rovnoměrného kruhového pohybu, a mnoho středověkých astronomů to považovalo za vážnou vadu. V Koperníkově době byla nejaktuálnější verzí ptolemaiovského systému Peurbach (1423–1461) a Regiomontanus (1436–1476).

Post-Ptolemaios

Od 13. století si evropští učenci dobře uvědomovali problémy s ptolemaiovskou astronomií. Debata se vysráží recepci u Averroes kritice ze dne Ptolemaia, a to bylo znovu oživeno vymáhání Ptolemaiově textu a jeho překlad do latiny v polovině 15. století. Otto E. Neugebauer v roce 1957 tvrdil, že debata v latinském stipendiu 15. století musela být také informována kritikou Ptolemaia, která byla vytvořena po Averroesovi, perskou školou astronomie spojenou s observatoří Maragheh Ilkhanid -era (13. až 14. století) (zejména díla Al-Urdiho , Al-Tusiho a Ibn al-Shatira ).

Stav otázky, kterou obdržel Copernicus, je shrnut v Theoricae novae planetarum od Georga von Peuerbacha , sestaveném z přednáškových poznámek od Peuerbachova studenta Regiomontana v roce 1454, ale vytištěno až v roce 1472. Peuerbach se pokouší poskytnout novou, matematicky elegantnější prezentaci Ptolemaiova systému, ale on nedospěl k heliocentrismu. Regiomontanus byl učitelem Domenica Maria Novara da Ferrara , který byl zase učitelem Koperníka. Existuje možnost, že Regiomontanus již dospěl k teorii heliocentrismu před svou smrtí v roce 1476, protože v pozdním díle věnoval zvláštní pozornost heliocentrické teorii Aristarchus a v dopise zmiňuje „pohyb Země“.

Koperníkova teorie

Copernicusovo hlavní dílo De revolutionibus orbium coelestium - O revolucích nebeských sfér (první vydání 1543 v Norimberku, druhé vydání 1566 v Basileji ) bylo kompendiem šesti knih vydaných v roce jeho smrti, přestože dorazil do jeho teorie před několika desítkami let. Práce znamená začátek odklonu od geocentrického (a antropocentrického ) vesmíru se Zemí ve svém středu.

Koperník usoudil, že Země je další planeta, která se jednou za rok otáčí kolem stálého Slunce a jednou denně se otáčí kolem své osy . Ale zatímco Koperník dal Slunce do středu nebeských sfér, neumístil ho do přesného středu vesmíru, ale do jeho blízkosti. Koperníkův systém používal pouze rovnoměrné kruhové pohyby a opravoval to, co mnozí považovali za hlavní nevkus v Ptolemaiově systému.

Copernican modelu nahrazeny Ptolemaios ‚s equant kruhy s více epicycles . 1 500 let Ptolemaiova modelu pomáhá vytvořit přesnější odhad pohybů planet pro Koperníka. To je hlavní důvod, proč měl Koperníkův systém ještě více epicyklů než Ptolemaiový. Čím více epicyklů prokázalo přesnější měření toho, jak byly planety skutečně umístěny, „i když ne natolik, aby se nadchly“. Copernicanský systém lze shrnout do několika vět, jak to udělal sám Koperník ve svém raném Commentariolusu , který předal pouze přátelům, pravděpodobně v 10. „Malý komentář“ nebyl nikdy vytištěn. O jeho existenci se vědělo jen nepřímo, dokud nebyla objevena kopie ve Stockholmu kolem roku 1880 a další ve Vídni o několik let později.

Hlavní rysy Koperníkovy teorie jsou:

  1. Nebeské pohyby jsou jednotné, věčné a kruhové nebo složené z několika kruhů (epicyklů).
  2. Střed vesmíru je blízko Slunce.
  3. Kolem Slunce jsou v pořadí Merkur, Venuše, Země a Měsíc, Mars, Jupiter, Saturn a pevné hvězdy.
  4. Země má tři pohyby: denní rotaci, roční revoluci a roční naklápění své osy.
  5. Retrográdní pohyb planet je vysvětlen pohybem Země, který byl ve zkratce také ovlivněn planetami a dalšími nebeskými tělesy kolem Země.
  6. Vzdálenost Země od Slunce je ve srovnání se vzdáleností ke hvězdám malá.

Inspirace přišla na Koperníka nikoli pozorováním planet, ale čtením dvou autorů, Cicera a Plutarcha . V Ciceronových spisech Copernicus našel popis teorie Hicetase . Plutarch poskytl zprávu o Pythagorejcích Heraclides Ponticus , Philolaus a Ecphantes. Tito autoři navrhli pohybující se Zemi, která se nebude točit kolem centrálního Sun. Copernicus citoval Aristarchus a Philolaus v časném rukopisu jeho knihy, která přežila, říkat: “Philolaus věřil v mobilitu země, a někteří dokonce říkají, že Aristarchus Samos byl toho názoru”. Z neznámých důvodů (i když možná z neochoty citovat předkřesťanské prameny) Koperník tuto pasáž do publikace své knihy nezařadil.

Nicolai Copernicito Torinensis De Revolutionibus Orbium Coelestium, Libri VI ( O revolucích nebeských sfér, v šesti knihách ) (titulní strana 2. vydání, Basilej, 1566)

Copernicus použil to, co je nyní známé jako lemma Urdi a pár Tusi, ve stejných planetárních modelech, jaké se nacházejí v arabských zdrojích. Kromě toho je přesné nahrazení equant dvěma epicycles používaných Koperníka v Commentariolus byla nalezena v dřívější práci Ibn al-Shatir (zemřel kolem 1375) Damašku. Lunární a Merkurův model Ibn al-Shatira jsou také totožné s modely Koperníka. To vedlo některé vědce k tvrzení, že Copernicus musel mít přístup k některým dosud identifikovaným pracím na myšlenkách těch dřívějších astronomů. Žádný pravděpodobný kandidát na tuto domnělou práci však nevyšel najevo a další učenci tvrdili, že Koperník mohl tyto myšlenky dobře rozvinout nezávisle na pozdní islámské tradici. Přesto Copernicus citoval některé z islámských astronomů, jejichž teorie a pozorování použil v De Revolutionibus , jmenovitě al-Battani , Thabit ibn Qurra , al-Zarqali , Averroes a al-Bitruji .

De revolutionibus orbium coelestium

Když bylo zveřejněno Koperníkovo kompendium, obsahovalo neautorizované, anonymní předmluvy přítele Koperníka, luteránského teologa Andrease Osiandera . Tento klerik uvedl, že Koperník napsal svůj heliocentrický popis pohybu Země jako matematickou hypotézu, nikoli jako účet, který obsahoval pravdu nebo dokonce pravděpodobnost. Jelikož se věřilo, že Koperníkova hypotéza je v rozporu se starozákonním popisem pohybu Slunce kolem Země ( Joshua 10: 12-13), bylo toto zjevně napsáno, aby zmírnilo jakýkoli náboženský odpor proti knize. Neexistuje však žádný důkaz, že by sám Koperník považoval heliocentrický model pouze za matematicky pohodlný, oddělený od reality.

Koperníkovo skutečné kompendium začalo dopisem jeho (v té době již zesnulého) přítele Nikolause von Schönberga , kardinálského arcibiskupa z Capuy , který naléhal na Koperníka, aby zveřejnil jeho teorii. Pak, v zdlouhavém úvodu, Copernicus věnoval knihu pro papeže Pavla III , vysvětlovat jeho údajný motiv v psaní knihy jako vztahující se k neschopnosti časnějších astronomů se shodnout na adekvátní teorii planet, a vzhledem k tomu, že v případě jeho systém zvýší přesnost astronomických předpovědí by Církvi umožnila vyvinout přesnější kalendář. V té době byla reforma juliánského kalendáře považována za nezbytnou a byla jedním z hlavních důvodů zájmu církve o astronomii.

Samotná práce je rozdělena do šesti knih:

  1. První je obecnou vizí heliocentrické teorie a shrnutým výkladem jeho představy o světě.
  2. Druhý je převážně teoretický a představuje principy sférické astronomie a seznam hvězd (jako základ pro argumenty rozpracované v následujících knihách).
  3. Třetí je věnován zejména zjevným pohybům Slunce a souvisejícím jevům.
  4. Čtvrtý je popis Měsíce a jeho oběžných pohybů.
  5. Pátý je konkrétní expozice nového systému, včetně planetární délky.
  6. Šestý je další konkrétní expozice nového systému, včetně planetární šířky.

Raná kritika

Socha Koperníka vedle Cracow University ‚s Collegium Novum

Od publikace až do doby kolem roku 1700 přesvědčil systém Koperníků jen málo astronomů, přestože práce byla poměrně hojně distribuována (přežilo kolem 500 kopií prvního a druhého vydání, což je podle tehdejších vědeckých standardů velké množství). Několik současníků Koperníka bylo připraveno připustit, že se Země skutečně pohnula. I po pětačtyřiceti letech po vydání De Revolutionibus šel astronom Tycho Brahe tak daleko, že sestrojil kosmologii přesně ekvivalentní té Koperníkově, ale se Zemí, která byla místo Slunce fixována ve středu nebeské sféry. Byla to další generace, než se objevila komunita praktikujících astronomů, kteří přijali heliocentrickou kosmologii.

Pro jeho současníky nebylo použití myšlenek prezentovaných Koperníkem výrazně snadněji použitelné než geocentrická teorie a nepřineslo přesnější předpovědi planetárních poloh. Koperník si toho byl vědom a nemohl předložit žádný pozorovací „důkaz“, místo toho se spoléhal na argumenty o tom, co by bylo úplnějším a elegantnějším systémem. Koperníkovský model se zdál být v rozporu se zdravým rozumem a odporoval Bibli.

Argumenty Tycho Brahe proti Koperníkovi ilustrují fyzikální, teologické a dokonce astronomické důvody, na nichž byla heliocentrická kosmologie odmítnuta. Tycho, pravděpodobně nejúspěšnější astronom své doby, ocenil eleganci Copernicanova systému, ale měl námitky proti myšlence pohybující se Země na základě fyziky, astronomie a náboženství. Tehdejší aristotelská fyzika (moderní newtonovská fyzika byla ještě o sto let dál) nenabízela žádné fyzické vysvětlení pohybu hmotného tělesa, jako je Země, ale pohyb nebeských těles mohla snadno vysvětlit postulováním, že byly vyrobeny z jiného druhu látka zvaná éter, která se přirozeně pohybovala. Tycho tedy řekl, že kopernický systém „... odborně a zcela obchází vše, co je v Ptolemaiově systému nadbytečné nebo nesouhlasné. V žádném případě to neurazí princip matematiky. Přesto připisuje Zemi, to mohutné, líné tělo, nevhodné k pohybu, pohyb tak rychlý jako aetherální pochodně a v tom trojitý pohyb. “ Mnoho astronomů tedy přijalo některé aspekty Copernicusovy teorie na úkor ostatních.

Koperníkova revoluce

Copernican revoluce , je změna paradigmatu z modelu Ptolemaiovců nebes, který popsal vesmír jak mít Zemi jako stacionárního tělesa ve středu vesmíru, do heliocentrický model s slunce na středu sluneční soustavy , rozložené přes století, počínaje vydáním Copernus ' De revolutionibus orbium coelestium a konče dílem Isaaca Newtona . Jeho model sice nebyl vřele přijat jeho současníky, ale měl velký vliv na pozdější vědce, jako byl Galileo a Johannes Kepler , kteří jej přijali, prosazovali a (zejména v případě Keplera) se ho snažili vylepšit. Avšak v letech následujících po vydání de Revolutionibus pro přední astronomy, jako byl Erasmus Reinhold, bylo klíčovým lákadlem Koperníkových myšlenek to, že obnovily myšlenku rovnoměrného kruhového pohybu planet.

Během 17. století několik dalších objevů nakonec vedlo k širšímu přijetí heliocentrismu:

  • Kepler v roce 1609 představil ve své Astronomia nova myšlenku , že oběžné dráhy planet byly spíše eliptické než kruhové, při zachování heliocentrického konceptu.
  • Pomocí nově vynalezeného dalekohledu objevil Galileo v roce 1610 čtyři velké měsíce Jupitera (důkaz, že sluneční soustava obsahovala tělesa, která neobíhají kolem Země), fáze Venuše (první pozorovací důkaz, který Ptolemaiova teorie řádně nevysvětlila) a rotace Slunce kolem pevné osy, jak je naznačeno zjevnými ročními změnami v pohybu slunečních skvrn;
  • Giovanni Zupi pomocí dalekohledu viděl fáze Merkuru v roce 1639;
  • Isaac Newton v roce 1687 navrhl univerzální gravitaci a inverzní čtvercový zákon gravitační přitažlivosti, aby vysvětlil Keplerovy eliptické planetární dráhy.

Moderní pohledy

V podstatě správné

Z moderního hlediska má model Copernican řadu výhod. Přesně předpovídá relativní vzdálenosti planet od Slunce, ačkoli to znamenalo opuštění milované aristotelské myšlenky, že mezi planetárními sférami není žádný prázdný prostor. Copernicus také podal jasný popis příčiny ročních období: že zemská osa není kolmá na rovinu její oběžné dráhy. Copernicusova teorie navíc poskytla překvapivě jednoduché vysvětlení zjevných retrográdních pohybů planet - konkrétně jako paralaktické posuny vyplývající z pohybu Země kolem Slunce - což je důležitá úvaha v přesvědčení Johannesa Keplera , že teorie byla v zásadě správná. V heliocentrickém modelu jsou zjevné retrográdní pohyby planet vyskytující se v opozici vůči Slunci přirozeným důsledkem jejich heliocentrických drah. V geocentrickém modelu jsou však vysvětlovány ad hoc používáním epicyklů , jejichž otáčky jsou záhadně svázány s těmi slunečními.

Moderní historiografie

Zda byly Koperníkovy výroky „revoluční“ nebo „konzervativní“, bylo v historiografii vědy předmětem debaty . Arthur Koestler se ve své knize Náměsíčníci: Historie měnící se vize vesmíru (1959) pokusil dekonstruovat kopernikovskou „revoluci“ tím, že Koperníka vykreslil jako zbabělce, který se zdráhal zveřejnit své dílo kvůli ochromujícímu strachu ze zesměšňování. Thomas Kuhn tvrdil, že Copernicus pouze přenesl „některé vlastnosti na mnoho astronomických funkcí Slunce, které byly dříve připisovány Zemi“. Historici od té doby tvrdili, že Kuhn podcenil to, co bylo na Koperníkově práci „revoluční“, a zdůraznili, jaké potíže by Copernicus měl s předložením nové astronomické teorie, která by se spoléhala pouze na jednoduchost v geometrii, vzhledem k tomu, že neměl žádné experimentální důkazy.

Viz také

Poznámky

Reference

Další čtení

externí odkazy