Blog Tomasza Dajczaka

O bezużytecznym systemie Kopernika

Ruch pla­net po nie­bo­skło­nie już od sta­ro­żyt­no­ści przy­spa­rzał pro­ble­mów astro­no­mom. Co praw­da trzy­ma­ły się mniej wię­cej Zodia­ku, ale nie poru­sza­ły się z god­no­ścią przy­na­leż­ną cia­łom zbu­do­wa­nym z kwin­te­sen­cji, tyl­ko przy­spie­sza­ły, zwal­nia­ły, kre­śli­ły zyg­za­ki, a nawet zawra­ca­ły. Aby to wyja­śnić oraz uczy­nić moż­li­wym obli­cza­nie pozy­cji pla­net w przy­szło­ści, powstał skom­pli­ko­wa­ny geo­cen­trycz­ny sys­tem pto­le­mej­ski.

Aż do cza­sów Koper­ni­ka uwa­ża­no, że pla­ne­ty obie­ga­ją Zie­mię ruchem koło­wym. Pla­ne­ta naj­pierw obie­ga małe kół­ko zwa­ne epi­cy­klem, a śro­dek epi­cy­kla podą­ża defe­ren­tem — dużym kołem okrą­ża­ją­cym Zie­mię. Połą­cze­nie ruchu po epi­cy­klu oraz defe­ren­cie tłu­ma­czy­ło zyg­za­ki kre­ślo­ne przez pla­ne­ty i pozwa­la­ło jako tako obli­czyć ich pozy­cje na nie­bo­skło­nie. Dokład­ność jed­nak nie zado­wa­la­ła astro­no­mów, więc celem pogo­dze­nia wyni­ków z obser­wa­cja­mi wpro­wa­dza­no kolej­ne pozio­my epi­cy­kli. Pla­ne­ta krą­ży­ła więc po epi­cy­klu pią­te­go pozio­mu, jego śro­dek obie­gał epi­cykl czwar­te­go pozio­mu, ten zaś trze­cie­go, póź­niej dru­gie­go, a epi­cykl pierw­sze­go rzę­du leciał po defe­ren­cie. Wszyst­ko oczy­wi­ście ele­ganc­kim ruchem jed­no­staj­nym.

Sys­tem geo­cen­trycz­ny był bar­dzo skom­pli­ko­wa­ny mate­ma­tycz­nie, a do tego jego pre­cy­zja pozo­sta­wia­ła wie­le do życze­nia. Mimo mno­że­nia epi­cy­kli pla­ne­ty nie chcia­ły znaj­do­wać się tam, gdzie powin­ny być zgod­nie z obli­cze­nia­mi, zmu­sza­jąc astro­no­mów do popra­wek i wpro­wa­dza­nia kolej­nych epi­cy­kli. Nic więc dziw­ne­go, że była duża potrze­ba upro­sze­nia obli­czeń i zwięk­sze­nia ich dokład­no­ści.

Wte­dy poja­wił się Koper­nik. Zauwa­żył, że wszyst­ko się dra­ma­tycz­nie uprasz­cza, jeśli zmie­ni­my punkt odnie­sie­nia — prze­sta­nie­my się upie­rać, że na środ­ku Wszech­świa­ta znaj­du­je się Zie­mia i wrzu­ci­my tam Słoń­ce. Pla­ne­ty wraz z Zie­mią krą­żą wokół Słoń­ca, wza­jem­nie się gonią i prze­ści­ga­ją, co tłu­ma­czy intry­gu­ją­ce ludz­kość od sta­ro­żyt­no­ści zyg­za­ki i pętel­ki na nie­bie. Pro­sto i ele­ganc­ko, a do tego łatwo mate­ma­tycz­nie. Powsta­ło dzie­ło „De revo­lu­tio­ni­bus orbium caele­stium”, któ­re dość szyb­ko (bo już po pra­wie 60 latach) tra­fi­ło na indeks ksiąg zaka­za­nych. I na tym koń­czy się wie­dza, któ­rą raczą dzie­ci i mło­dzież w szko­łach.

Prze­mil­cza się jed­nak fakt, że ele­ganc­ki sys­tem Koper­ni­ka nie wytrzy­my­wał kon­fron­ta­cji z obser­wa­cja­mi. Według dzi­siej­szych kry­te­riów nauko­wych teo­ria, któ­ra nie zga­dza się z obser­wa­cja­mi lub wyni­ka­mi eks­pe­ry­men­tów jest błęd­na i powin­na tra­fić do kosza na papie­ry. Taka wła­śnie była teo­ria Koper­ni­ka: nie nada­wa­ła się do użyt­ku prak­tycz­ne­go, bo cho­ciaż pro­sta i ele­ganc­ka, to pozy­cje pla­net wyli­czo­ne za jej pomo­cą były znacz­nie mniej dokład­ne niż według absur­dal­nie skom­pli­ko­wa­ne­go sys­te­mu geo­cen­trycz­ne­go z wie­lo­pię­tro­wo zagnież­dżo­ny­mi epi­cy­kla­mi.

Tak więc naukow­cy zwal­cza­ją­cy nie­gdyś sys­tem koper­ni­kań­ski nie kie­ro­wa­li się wbrew pozo­rom tyl­ko kry­te­ria­mi reli­gij­ny­mi. Poli­czy­li pozy­cje pla­net, wyszło do bani, więc wró­ci­li do epi­cy­kli i defe­ren­tów.

A dla­cze­go sys­tem koper­ni­kań­ski dawał nie­do­kład­ne wyni­ki obli­czeń? Otóż przy­czy­ną były fun­da­men­tal­ne błę­dy w jego zało­że­niach. Tak, Koper­nik na bazie błęd­nych prze­sła­nek stwo­rzył błęd­ny sys­tem bez zasto­so­wa­nia prak­tycz­ne­go. Jakie to błę­dy popeł­nił Koper­nik?

  • Według Koper­ni­ka pla­ne­ty obie­ga­ją Słoń­ce po koło­wych orbi­tach. To oczy­wi­sta nie­praw­da, orbi­ty pla­net są w kształ­cie elip­sy. Co praw­da orbi­ta Wenus jest pra­wie okrą­gła, za to już Mer­ku­re­go solid­nie jajo­wa­ta. Już z tego powo­du sys­tem Koper­ni­ka nie mógł pozwa­lać na dokład­ne obli­cza­nie pozy­cji pla­net.
  • Według Koper­ni­ka Słoń­ce znaj­du­je się w środ­ku orbi­tal­nych okrę­gów. To kolej­na nie­praw­da, gdyż Słoń­ce znaj­du­je się w ogni­sku elip­sy będą­cej orbi­tą pla­ne­ty. O ile w przy­pad­ku Wenus nie powo­du­je to dra­ma­tycz­ne­go roz­jaz­du, to w przy­pad­ku Mer­ku­re­go już nie­ste­ty tak.
  • Według Koper­ni­ka pla­ne­ty obie­ga­ją Słoń­ce ruchem jed­no­staj­nym. To kolej­na nie­praw­da: gdy pla­ne­ta znaj­du­je się bli­żej Słoń­ca — poru­sza się szyb­ciej, w mia­rę zaś odda­la­nia się zwal­nia.

Koper­nik był czło­wie­kiem swo­ich cza­sów. Cho­ciaż wyzwo­lił się z myśle­nia w kate­go­riach geo­cen­trycz­nych i odwa­żył się zmie­nić punkt odnie­sie­nia, to nie mógł uwol­nić się od pla­net poru­sza­ją­cych się po ide­al­nych, koło­wych orbi­tach ide­al­nym ruchem jed­no­staj­nym. Nie jestem też pewien, czy miał wystar­cza­ją­cy mate­riał obser­wa­cyj­ny by porząd­nie zwe­ry­fi­ko­wać swój sys­tem (do dzi­siaj na przy­kład nie jest pew­ne, czy Koper­nik obser­wo­wał Mer­ku­re­go, pla­ne­tę kło­po­tli­wą z powo­du bli­sko­ści Słoń­ca, widocz­ną rzad­ko, tyl­ko oko­ło wscho­du lub zacho­du Słoń­ca i bli­sko naszej gwiaz­dy).

To, że astro­no­mo­wie nie tkwią w geo­cen­try­zmie i nie liczą epi­cy­kli tysią­cz­ne­go stop­nia zawdzię­cza­my Keple­ro­wi. Astro­nom ów był zafa­scy­no­wa­ny teo­rią Koper­ni­ka, ale znał jej man­ka­men­ty. Co wię­cej, dys­po­no­wał bar­dzo dokład­ny­mi, wie­lo­let­ni­mi wyni­ka­mi pomia­rów pozy­cji pla­net na nie­bo­skło­nie doko­na­nych przez bar­dzo skru­pu­lat­ne­go Tycho­na Bra­che (war­te­go osob­ne­go wpi­su na blo­gu, choć­by z powo­du nosa ze sre­bra oraz piw­no-uro­lo­gicz­nych oko­licz­no­ści śmier­ci). To wszyst­ko pozwo­li­ło mu zerwać z koper­ni­kań­ski­mi ide­ali­za­cja­mi i opra­co­wać sys­tem nada­ją­cy się (z jed­nym wyjąt­kiem) do użyt­ku prak­tycz­ne­go. Otóż sys­tem Keple­ra ma zało­że­nia nastę­pu­ją­ce:

  • Orbi­ty pla­net są elip­sa­mi.
  • Słoń­ce znaj­du­je się w jed­nym z ognisk elip­sy.
  • Pręd­kość pla­ne­ty zmie­nia się tak, aby pole kre­ślo­ne przez pro­mień wodzą­cy pla­ne­ty w jed­no­st­ce cza­su było rów­ne.

Dopie­ro sys­tem helio­cen­trycz­ny pod­ra­so­wa­ny przez Keple­ra miał cechy upra­gnio­ne przez Koper­ni­ka: był jed­no­cze­śnie pro­sty w uży­ciu i dawał dokład­ne wyni­ki obli­czeń pozy­cji pla­net. Znacz­nie dokład­niej­sze niż w przy­pad­ku sys­te­mu pto­le­mej­skie­go. Z jed­nym wyjąt­kiem: feler­ne­go Mer­ku­re­go. Bożek kup­ców i zło­dziei przez wie­le lat nie dawał się wtło­czyć w ramy zakre­ślo­ne przez Keple­ra i usku­tecz­niał „ruch pery­he­lium”. Punkt naj­bliż­szy Słoń­cu zamiast przy­zwo­icie tkwić w jed­nym miej­scu jak w przy­pad­ku innych pla­net, z każ­dym obie­giem nie­co się prze­su­wał, w związ­ku z czym Mer­ku­ry zamiast elip­sy krę­cił coś w rodza­ju sprę­żyn­ko­spi­ral­ki. To temat na osob­ny wpis na blo­gu, bo mamy tu zagad­kę, teo­rie spi­sko­we (pla­ne­ta Wul­kan) i roz­wią­za­nie zagad­ki dzię­ki Ein­ste­ino­wi, więc na tym poprze­sta­nę.

Czy więc Koper­nik wiel­kim uczo­nym był? Owszem, miał prze­ło­mo­wą wizję, któ­ra dzię­ki bene­dyk­tyń­skiej pra­cy Tycho­na Bra­che oraz kolej­nej wizji Keple­ra spo­wo­do­wa­ła zmia­nę postrze­ga­nia Ukła­du Sło­necz­ne­go. Nato­miast trze­ba uczci­wie przy­znać, że błę­dy w zało­że­niach (czy mówiąc łagod­niej „zbyt­nie uprosz­cze­nia” mode­lu) poczy­nio­ne przez Koper­ni­ka powo­do­wa­ły, że jego teo­ria upar­cie nie chcia­ła zga­dzać się z obser­wa­cja­mi, a przez to nie mia­ła żad­ne­go zasto­so­wa­nia prak­tycz­ne­go.

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.