Heliocentryzm

Z Wikipedii

Heliocentryzm (gr. helios = słońce) to pogląd na budowę Układu Słonecznego, według którego w wersji historycznej Słońce znajduje się w środku wszechświata, zaś w jego współczesnym wydaniu w centrum Układu Słonecznego, a pozostałe planety, łącznie z Ziemią, je obiegają.

Teorie heliocentryczne tworzyli już starożytni Grecy. Prawdopodobnie było to fragmentaryczne odzwierciedlenie wiedzy astronomicznej kapłanów egipskich. Arystarch z Samos w III wieku p.n.e., twórca hellenistycznej szkoły astronomii, miał świadomość ruchu obrotowego Ziemi dookoła osi oraz dookoła Słońca, potrafił wyjaśnić zmianę pór roku, umieszczając Słońce w centrum świata. Rozumiał, że Słońce musi być większe od Ziemi, a gwiazdy bardzo od niej oddalone. Wiele jego teorii było bliższych rzeczywistości niż poglądy Ptolemeusza, które choć całkowicie fałszywe, przemawiały do znakomitej większości ludzi i były zgodne z codzienną ludzką obserwacją. Teorię Arystarcha zarzucono wobec wielkiego sukcesu obserwacyjnego teorii geocentrycznych, a zwłaszcza teorii Ptolemeusza, która obok znakomitej zgodności z doświadczeniem oferowała także łatwość pojęciową: Ziemia wg tej teorii znajdowała się w centrum wszechświata (zobacz: geocentryzm).

Mikołaj Kopernik w I rozdziale De Revolutionibus Orbium Coelestium (O obrotach sfer niebieskich) dokonał przeglądu wszystkich znanych wówczas teorii na temat ruchów planet, także teorii Arystarcha z Samos i poparł tę teorię nowymi obliczeniami uzyskanymi dzięki obserwacji i zastosowaniu bardziej rozwiniętej matematyki. Przewrót kopernikański w swojej istocie nie był więc nowym odkryciem, jak się wydaje wielu ludziom. Był jedynie nowym uzasadnieniem twierdzeń znanych od osiemnastu stuleci, nowym uzasadnieniem prawdy, zastąpionej przez fałszywe twierdzenie; „Ziemia środkiem wszechświata”; będące rodzajem pochlebstwa dla ludzkości. Przewrót dokonany przez Mikołaja Kopernika polegał na odwadze myślenia i przeciwstawienia się autorytetom i panującym fałszywym poglądom. Kopernik zainicjował powstanie nowożytnej nauki, która zdobyła świadomość, iż w nauce nie ma niepodważalnych twierdzeń - dogmatów, a każde poznanie powinno być weryfikowane. Oto istotna treść przewrotu kopernikańskiego.

Zgodnie z pierwotną koncepcją Kopernika planety poruszają się wokół słońca po okręgach. Kopernik zaproponował swój model, aby wyeliminować konieczność zakładania, że niektóre planety krążą po dodatkowych pętlach zwanych epicyklami. W ówcześnie obowiązującej, geocentrycznej teorii Ptolemeusza, zakładającej nieruchomość Ziemi znajdującej się w centrum układu słonecznego, teoria epicykli była niezbędna, aby uzgodnić ją z obserwacjami ruchu planet i słońca na niebie.

Paradoksalnie, pierwotna teoria Kopernika, zakładająca ruch planet po okręgach była niezgodna z obserwacjami i to w znacznie większym stopniu niż model Ptolemejski, co zmusiło Kopernika do zaadoptowania teorii epicykli. Co gorsza, aby uzgodnić wyniki obserwacyjne z teoretycznymi obliczeniami, Kopernik musiał założyć istnienie znacznie większej liczby epicykli niż było to w teorii Ptolemeusza, a mimo to, wciąż dawała ona znacznie mniej zgodne z doświadczeniem wyniki.

Stanowi to ciekawy metodologicznie przykład, w którym teoria naukowa bliższa prawdzie, dawała wyniki mniej zgodne z danymi eksperymentalnymi niż teoria błędna. Historia ta dowodzi, że zbyt szybkie odrzucanie teorii sprzecznej z wynikami eksperymentalnymi może czasami prowadzić na manowce, oraz że zgodność z doświadczeniem może być stosowana jako kryterium prawdziwości teorii fizycznej tylko wespół z innymi równie ważnymi kryteriami jak brzytwa Ockhama czy zasada logicznej spójności i inne.

Duńczyk Tycho de Brahe (1546-1601) stwierdził, że planety poruszają się wokół Słońca po torach „podobnych do kształtu jajka”, a nie po okręgach. Na pomiarach Duńczyka oparł się niemiecki astronom Johannes Kepler (1571-1630), który sformułował swoje trzy prawa wprowadzając zamiast torów w kształcie jajka elipsy, co było błędem. Kepler stwierdził również, że planety nie poruszają się ruchem jednostajnym, ale zmiennym. W istocie ruch planet wokół Słońca odbywa się na zasadzie kulistego wahadła, w którym siła grawitacyjna skierowana ku Słońcu jest siłą dośrodkową zależną od odległości od Słońca. Planety krążąc dookoła Słońca i poruszając się od aphelium ku peryhelium „spadają” ku Słońcu. Im bliżej Słońca tym większa jest siła dośrodkowa (której rolę spełnia naturalnie siła grawitacji). Rośnie wobec tego prędkość. Podczas ruchu od peryhelium ku aphelium planeta oddala się od Słońca. Promień toru rośnie, a prędkość planety maleje. Wkrótce, po minięciu aphelium planeta znowu zacznie „spadać” i cały mechanizm się powtórzy. Przy każdym obrocie planety wokół Słońca następuje nieznaczna zmiana toru, tak że punkty aphelium i peryhelium zmieniają swoje położenie zataczając wokół Słońca koło i w swoim własnym pełnym cyklu obrotowym przypadając np. na wszystkie ziemskie pory roku. Ruch obrotowy peryhelium i aphelium torów planet jest całkowicie zrozumiały na bazie fizyki newtonowskiej i nie jest potrzebna do jego wyjaśnienia ogólna teoria względności. Ruch planet wokół Słońca po okręgach jest niezrozumiały. Tory w kształcie jajka i podobieństwo do wahadła wyjaśniają to zjawisko. Dzięki modyfikacji dokonanej przez Keplera, angielski fizyk Izaak Newton odkrył prawo powszechnego ciążenia i wyjaśnił zasady rządzące ruchem planet.

Zobacz też: podstawowe zagadnienia z zakresu astronomii, astronomia