Od Kopernika do inflacji kosmicznej cz. 1

W tym roku Dzień Nauki Polskiej przypada w dniu 550. rocznicy urodzin Mikołaja Kopernika i z tej okazji cały rok 2023 został ogłoszony Rokiem Mikołaja Kopernika. Ten wielki uczony odebrał Ziemi szczególne miejsce we Wszechświecie…

Do czasów Kopernika istniało filozoficzne i religijne przekonanie, że Ziemia musi być jego centrum. To nie podlegało dyskusji. Ludziom wydawało się to oczywiste, bo, żyjąc na Ziemi, nieuzbrojonym okiem widzieli, podobnie jak my dziś, tylko maleńki wycinek Wszechświata. Ale stanęli przed takim oto problemem: gdy patrzyli na Merkurego i Wenus, czyli planety znajdujące się bliżej Słońca niż Ziemia, szukali wytłumaczenia dla istnienia wyjątkowo dziwnych orbit, po których planety miały wokół niej krążyć. Dziś wiemy, że poruszają się one po orbitach wokół Słońca, ale przed Kopernikiem stworzono skomplikowaną, a z czasem coraz bardziej zagmatwaną teorię dla uzasadnienia modelu geocentrycznego. Stało się jasne, że potrzebna jest całkowita zmiana sposobu myślenia o problemie, który, go radykalnie uprości. I zrobił to Mikołaj Kopernik, czyniąc założenie, że to nie Słońce obraca się wokół Ziemi, lecz odwrotnie. Co zostało przedstawione niekoniecznie jako filozoficzne wyzwanie rzucone teorii geocentrycznej, ale jako metoda obliczeniowa, pozwalająca w bardzo prosty sposób wytłumaczyć ruch Merkurego i Wenus. Wystarczyła zmiana początkowych założeń.

Stworzenie metody obliczeniowej przybliżającej nas do Prawdy było dla współczesnych Kopernikowi zapewne łatwiejsze do przyjęcia niż zmiana doktryny filozoficznej?

Kopernik był człowiekiem światłym, który studiował na uniwersytetach w Padwie, Bolonii i Rzymie. Prawdziwy człowiek renesansu, jednocześnie doskonale rozumiał realia polityczne swoich czasów. Wówczas, w czasach renesansu, rodziła się nowoczesna, w dzisiejszym rozumieniu, nauka. Teoria, która pozwalała na poznanie rzeczywistości. Poparta serią obserwacji, eksperymentów, których wyniki miały ją potwierdzić lub jej zaprzeczyć. Kopernik użył metody, którą naukowcy uznaliby dziś za niezwykle nowoczesną. Pokazał, że w sposób niesłychanie prosty można opisać rzeczywistość, która wydawała się tak złożona. Kopernik z pokorą dążył do coraz lepszego przybliżenia rzeczywistości swoim modelem. Ale nie twierdził, że jest to model jedyny.

Astronom, matematyk, prawnik, lekarz, ekonomista. Nasz Leonardo da Vinci. Choć my go znamy przede wszystkim jako tego, który wstrzymał Słońce i ruszył Ziemię…

Intuicja i doskonała znajomość matematyki i fizyki doprowadziły go do przyjęcia, sformułowanej dopiero przez Galileusza, zasady względności ruchu. Nieznane wówczas pojęcie układu odniesienia, czyli opisu ruchu w zależności od tego, względem czego odnosimy ten ruch, okazało się kluczowe dla rozwikłania problemu ruchu ciał niebieskich. Dopiero w dwa wieki po Koperniku, zainspirowany jego badaniami Newton, sformułował prawo powszechnego ciążenia. Jako naukowiec Mikołaj Kopernik interesował się między innymi ekonomią, chociażby problemem pieniądza. Zastanawiał się, dlaczego i w jaki sposób pieniądz gorszej jakości, wypiera z rynku ten lepszy, doprowadzając do osłabienia jego wartości i inflacji. Także i dziś, gdy mamy wyraźny problem z utratą wartości pieniądza, Mikołaj Kopernik mógłby mieć coś mądrego do powiedzenia.

Ale wszystkie dzieła Kopernika na 200 lat trafiły na Indeks Ksiąg Zakazanych.

Przekonanie o naszej wyjątkowości we Wszechświecie jest przejawem naturalnej ludzkiej pychy. Trudno nam przyznać, że Ziemia nie jest wyjątkowym miejscem w przestworzach Kosmosu. Po Koperniku pojawił się Giordano Bruno, który zasugerował, że nie tylko Ziemia nie jest centrum Układu Słonecznego. Także inne gwiazdy, które widzimy na niebie, są, wbrew powszechnym wyobrażeniom ludzi współczesnych Kopernikowi, bardzo podobne do Słońca. Co również naszemu Słońcu odbiera status wyjątkowego obiektu. Giordano Bruno sądził, że wokół innych gwiazd, tak jak Ziemia wokół Słońca, również mogą krążyć planety, co potwierdziło się dopiero w XX wieku. Ale to Kopernik rozpoczął rewolucję w naszych głowach. Uświadomiliśmy sobie, że Ziemia jest tylko jedną z wielu planet, która krąży wokół jednej z wielu gwiazd, która znajduje się w jednej z wielu galaktyk.

Giordano Bruno był chyba bardziej filozofem i wizjonerem niż matematykiem czy fizykiem?

Tym bardziej trzeba chylić czoła przed trafnością jego przypuszczeń. Miał niewiele danych, z których mógł wywieść swoje teorie, a jednak to, co powiedział, potwierdziły eksperymenty przeprowadzone setki lat później. Jeszcze w czasach renesansu sceptycznie przyjmowano rewelacje, które przeczyły temu, co dla każdego człowieka było oczywiste. Ale i Kopernik, zanurzony zarówno w tradycji filozofii starożytnej jak i tradycji chrześcijańskiej, w swojej teorii układu słonecznego szukał form idealnych i popełniał błędy. Był na przykład przekonany, że planety muszą krążyć wokół Słońca po idealnie kulistych orbitach, choć dziś można, za pomocą obserwacji astronomicznych, wykazać, że wszystkie planety i inne ciała niebieskie, podróżują po tzw. krzywych stożkowych. Więc i Kopernik był niewolnikiem pewnych założeń filozoficznych.

Jakimi narzędziami dysponował? Romantycy mówili o „szkiełku i oku”, ale jemu musiało chyba wystarczyć wyłącznie oko?

Kopernik prowadził obserwacje i wykonywał eksperymenty fizyczne. Miał do dyspozycji cyrkiel, zegar słoneczny i astrolabium (przyrząd używany w nawigacji do początków XVIII wieku, służący do wyznaczania położenia ciał niebieskich nad horyzontem). Istnieje hipoteza, że używał również prostego przyrządu optycznego, znanego jako camera obscura, pierwowzór dzisiejszego aparatu fotograficznego. Kopernik wykorzystywał też tabele astronomiczne, dzięki którym mógł notować regularności w ruchu ciał niebieskich i ruch ciał niebieskich na niebie, ale to dopiero Galileusz, obrońca teorii kopernikańskiej, skonstruował pierwszy teleskop. Obserwacje astronomiczne są jednak dalece starsze niż wynalezienie teleskopu. Już w starożytnym Egipcie kapłani byli w stanie przewidzieć zaćmienia Słońca. Rzymski podbój Macedonii był możliwy między innymi dlatego, że jeden z rzymskich generałów, wykorzystał wiedzę o mającym nastąpić zaćmieniu Słońca w dniu bitwy, wzbudzając strach w zabobonnych Macedończykach.

Rozmawiała Joanna Herman

Dr Michał Artymowski, adiunkt w Instytucie Nauk Fizycznych, na Wydziale Matematyczno-Przyrodniczym UKSW. Jego zainteresowania badawcze dotyczą kosmologii. Pracował w Chinach, Izraelu, UJ i UW. Od roku akademickiego 2020/2021 na UKSW prowadzi przedmioty „Kosmos dla humanistów” i, po angielsku, „Beginner’s Guide to the Universe”, które mają przybliżyć kosmologię studentom kierunków humanistycznych i społecznych. Dzień Nauki Polskiej jest obchodzony od 2020 r. Przypada 19 lutego, w dniu urodzin Mikołaja Kopernika w uznaniu jego wybitnych zasług w dziedzinie astronomii. Ma stanowić inspirację dla polskich badaczy i wzmocnić zainteresowanie społeczeństwa nauką.