NCT Nauka i odkrycie Astronomia

Geneza odkrycia – prace Kopernika nad teorią heliocentryczną

Prace Kopernika nad teorią heliocentryczną poprzedziło dostrzeżenie przez niego dwóch zasadniczych trudności w uznawanych w jego czasach przez astronomów, filozofów oraz teologów różnych wersjach teorii geocentrycznych. Trudno jednak powiedzieć precyzyjnie, kiedy i gdzie to się wydarzyło, być może już podczas jego studiów bądź w Krakowie (1491-1494), bądź nieco później we Włoszech.

Pierwszą trudnością była niezgodność ze zjawiskami astronomicznymi różnych wersji teorii sfer współśrodkowych (homocentrycznych) i różnych wersji teorii ptolemeuszowskich. W przypadku teorii sfer homocentrycznych chodziło o m.in. błędne przedstawienie ruchu retrogracyjnego planet (cofania się planet), w teoriach ptolemeuszowskich – zjawisk powolnie zmiennych, takich jak nachylenie ekliptyki i precesja. Drugą trudnością była konstrukcja ekwantu w teoriach ptolemeuszowskich. Konstrukcja ta była bowiem niezgodna z aksjomatem starożytnej greckiej astronomii i kosmologii (fizyki niebieskiej), tj. zasadą jednostajności ruchów kołowych, odniesionych do fizycznego centrum.

Obydwa te problemy skłoniły Kopernika do poszukiwania w literaturze naukowej i filozoficznej (począwszy od dzieł starożytnych, a skończywszy na dziełach renesansowych) konkurencyjnych hipotez naukowych. W ten sposób natrafił on u Platona, Arystotelesa, Pliniusza, Plutarcha oraz przedstawicieli szkoły Jana Buridana na ideę ruchów Ziemi: dziennego, rocznego oraz tzw. deklinacyjnego, głoszoną, odpowiednio, przez pitagorejczyków (Pitagorasa, Filolaosa z Krotony, Ekfantosa z Syrakuz, Heraklejdesa z Pontu, Hiketasa) i Arystarcha z Samos oraz burydanistów.

W oparciu o te kosmologiczne idee Kopernik skonstruował pierwszą wersję swojej teorii. Przedstawił ją w pracy, która zachowała się pod tytułem Nicolai Copernici de hypothesibus motuum coelestium a se constitutis commentariolus (Mikołaja Kopernika komentarzyk o hipotezach ruchów niebieskich; w przekładzie na język polski: Zarys podstaw astronomii), rozpowszechnianej za jego życia tylko w odpisach i napisanej najprawdopodobniej około 1507–1508 r. W warstwie kosmologicznej teoria Kopernika radykalnie negowała powszechnie uznawane w starożytności, średniowieczu i renesansie teorie geostatyczne i geocentryczne. Postulowała bowiem ruchomość Ziemi i bezruch Słońca, w centrum Wszechświata nie znajdowała się już Ziemia. Jednakże, w warstwie matematyczno-empirycznej teoria Kopernika została tak pomyślana, by była zgodna w sensie obserwacyjnym z wersją teorii Ptolemeusza przedstawioną w Tablicach alfonsyńskich z wyjątkiem niektórych zjawisk, takich jak paralaksa gwiezdna czy precesja.

W latach 1514–1529 Kopernik – mając na względzie prace nad reformą kalendarza, której patronował papież Leon X – przeprowadzał liczne obserwacje Księżyca, Słońca i planet w celu wyznaczenia ich dokładniejszych modeli ruchu (w przypadku Słońca obserwacje te służyły do wyznaczenia modelu ruchu Ziemi), a także podania wartości parametrów tych modeli. Odkrył on wtedy m.in. zmienność mimośrodu orbity Ziemi i linii apsyd planet i uznał – nawiązując do astronomii średniowiecznej – zmienność precesji, które traktowane były za stałe w teorii Ptolemeusza. Rozbudowywał też stopniowo swoją teorię zgodnie z postulatem korespondencji (zgodności) przewidywań empirycznych swojej teorii i teorii ptolemeuszowskich w zakresie danych obserwacyjnych wykorzystywanych przez astronomów poprzedzających Kopernika (takich jak Ptolemeusz i autorzy Tablic alfonsyńskich).

W takim kontekście skonstruował drugą, rozbudowaną wersję swojej teorii. Mimo, że teorie Kopernika i Ptolemeusza postulują radykalnie różne kosmologie (heliocentryczną i geocentryczną), są one połączone pewnymi uogólnionymi zasadami korespondencji w warstwie matematyczno-empirycznej, analogicznie jak dzieje się to w przypadku związków łączących współczesne teorie naukowe, takie jak np. mechanika kwantowa i mechanika klasyczna.

Rozbudowaną wersję swojej teorii Kopernik przedstawił w dziele, które zachowało się pod tytułem De revolutionibus orbium coelestium (O obrotach sfer niebieskich). Prace nad jego spisywaniem rozpoczęły się nie później niż w 1515–1516 r., a zakończyły się w czerwcu 1542 r. Wydano je zaś drukiem w Norymberdze w 1543 r. Autograf tego dzieła przechowuje Biblioteka Jagiellońska w Krakowie.

Literatura

1. Kokowski Michał, Copernicus and the hypothetico-deductive method of correspondence thinking. An introduction, “Theoria et Historia Scientiarum”, vol. 5 (1996), p. 7-101.
2. Kokowski Michał, Copernicus’s Originality: Towards Integration of Contemporary Copernican Studies, Warsaw–Cracow 2004.
3. Kokowski Michał, Różne oblicza Mikołaja Kopernika. Spotkania z historią interpretacji, Warszawa–Kraków 2009.

Przyrządy astronomiczne Kopernika

Dzieje publikacji De revolutionibus