Slovenija pod skupnim nebom Velika konjunkcija 2020 (VII) So »bedaki« res vso astronomsko znanost postavili na glavo? POBUDA JE NADALJEVANE TISTE IZ 2019

Letošnja »Velika konjunkcija Saturna in Jupitra« naj bo tudi spodbuda, da ponovimo ali se morebiti poučimo, kako dolga, zapletena in celo nevarna je bila pot do zakonov nebesne mehanike!

Krivulje gibanja planetov so dokaj enostavne – a smo zaradi perspektive gledanja (iz Zemlje) njihovo gibanje dolgo, dolgo napačno dojemali. Antika je kljub napačnim predpostavkam dokaj konsistentno razvila geometrijo napovedovanja lege planetov (geocentrični sistem na koncu povzame Ptolemaj v Almagestu leta 150, če gledamo zgolj matematični pristop, je seveda izhodišče opisa gibanja nebesnih teles lahko tudi Zemlja, to seveda tudi ves čas počnemo, ko recimo usmerjamo teleskope proti nebu, a Grki so na koncu tudi praktično večinsko verjeli, da je to tudi vsa fizikalna resnica). A ko smo z renesanso pogumno obrnili logiko v prid poenostavljene slike potovanja planetov okrog Sonca, se je človeštvo hkrati naučilo, da kdaj do resnice pripelje tudi princip obrnjene (nore) logike (čeprav protagonisti kdaj plačajo za to visoko ceno - zavedene množice jih lahko celo zmerjajo z bedaki ali je cena kar izguba življenja …). A prevrat so prav mojstrsko zrežirali Kuzanski, Kopernik, Kepler, Galilei …, pred njimi so seveda bili tudi že izjemno pomembni prebliski staroveških astronomov (ki vrhunec vedenja in kritičnega razmišljanja dosežejo v antiki) ...

V ta namen bomo naredili nekoliko daljši uvod. Tokrat si bomo nalili čistega vina – razkrili bomo, kako je lahko nekaj zapleteno, ker preveč zaupamo zgolj svojim prvinskim čutilom, stavimo na prvo žogo, nekritično zaupamo izročilu. In, ko smo že na sledi pravilnejše razlage (recimo gibanja planetov ali viru energije zvezd), nas lahko tik pred ciljem ustavi še neizprosna moč večine, ki zagovarja »normalnost« – da ja ne bomo kršili pravil »zdravega razuma«. Tako je recimo prvi protestant Luther velikemu Koperniku, ki je zagovarjal heliocentrizem, leta 1539 očital (torej še daleč pred objavo Kopernikovih De revolutionibus orbium coelestium [O vrtenju nebeških orbit] leta 1543), da bodo bedaki vso astronomsko znanost postavili na glavo (»The fool wants to turn the whole art of astronomy upside-down.« ("Dieser Narr will die ganze Kunst Astronomiae umkheren."), iz: http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast161/Unit3/response.html).

Omenimo še primer samocenzure (praktično nobenemu ni tuja, sploh če gre za naše preživetje, oz. varnost bližnjih)! Naravoslovec in teolog Nicole Oresme (14. stoletje) je razmišljal zelo pronicljivo, bil je tudi na sledi integralnega računa. Leta 1377 pravi, da bi bilo bolj "gospodarno", bolj razumno, da se prej mala Zemlja vrti okrog lastne osi, kot ogromna sfera, posuta z zvezdami, okrog Zemlje. Sklepanje je temeljilo na ocenah velikosti zvezd in oddaljenosti t.i. sfere, zvezdnih sfer. Oresme je najbrž preko grobe ocene velikosti Sonca (velikost Sonca je ocenil že Aristarh), da je precej večje od Zemlje in ostalih planetov – predlagal tudi bistrejšo razlago, da vendar manjši planeti potujejo okrog večjega Sonca (koncept težišča, ki je seveda bližje masivnejšemu telesu, je bil splošno znan od kar je človek začel uporabljati vzvod – najmanj pred 7000 leti, poljedeljstvo in spremljajoča moderna tehnološka doba ter balistika so bili takrat že na pohodu). Kljub temu je sklenil, da nobena od teh trditev ni dovolj prepričljiva - takole zapiše: "Kot trdijo vsi in tudi sam mislim enako, da se premika nebesni svod in ne Zemlja." Tukaj se na eni strani kaže znanstvena drža, pomen prepričljivosti argumentov, a hkrati na drugi strani, kako trdovratno moč ima splošno sprejeta razlaga (videz, občutek, moč množic, tradicije), četudi napačna. Glede biblijskega odlomka, ki govori o dnevnem gibanju Sonca (in ne Zemlje), sklepa, da je "ta odlomek v skladu z običajno uporabo ljudskega govora" in ga ne smemo jemati dobesedno. Je pa Oresme po svoje ravnal pragmatično, povedal je resnico, a je hkrati preprečil morebitne tragične posledice – ne toliko zanj, kot za morebitne sledilce, bližnje. Kaj nam je torej storiti v takih primerih – je večna dilema - tudi našega življenja (ali se truditi za resnico ali raje verjeti v lahkotnost nekonfliktnega bivanja – odvisno od naših živcev, okoliščin, konteksta in naše taktnosti, komu, kje, kako in kdaj povemo)!

Še pomenljiva prigoda iz Einsteinovega življenja. Da bi Albert Einstein postal privatni učitelj, je bernski univerzi (Švica) leta 1907 za lastno inavguracijo poslal svojo razpravo o relativnosti iz leta 1905 (objavljena v »Annalen der Physik«). Zavrnili so jo. Eden od razlogov je bil, da je razprava nerazumljiva. Bil je upravičeno zagrenjen. A kdo se še danes spominja takrat »uglednih« profesorjev iz bernske univerze ... A, že stari Latinci so dobro vedeli – preko trnja do zvezd, »per aspera ad astra«.

Da pa niso bili življenjsko ogroženi samo misleci renesanse, ko se je na njihovih plečih lomil tudi boj za ekonomsko premoč v družbi, ampak tudi astronomi 20. stoletja, se v šolah ne uči. Vsem poznana sta le dva zloglasna primera preganjanja - še iz konca renesanse: nekoč papežev prijatelj Galilei si je prislužil hišni pripor (»E pur si muove«), Bruno pa je bil leta 1600 obsojen na grmado – baje zaradi nasprotovanja nekaterim pogledom na pomen obhajila, saj je heliocentrizem cerkev uradno odklonila šele leta 1616 (o tem je pisal prof. Janez Strnad v članku Galilei in Bruno, Spika - december 2000).

Omenimo še izjemno tragično in pomenljivo zgodbo nemškega zdravnika Juliusa Roberta von Mayerja (1814 – 1878) – enega izmed utemeljiteljev modernega pojma energije. Že leta 1842 je z velikimi težavami objavil svoje meritve dviga temperature zaradi mehaničnega dela konja. V članku je pravilno povzel princip ohranitve in pretvorbe energije. Mayer je pozneje tudi zapisal - že praktično pravilno trditev - da vsa energija na Zemlji, v živem in neživem svetu, izvira iz Sonca. Trdil je, da energija, ki jo Sonce oddaja s sevanjem, lahko izvira iz meteoritov, ki neprestano padajo na Sonce ali pa morebiti iz krčenja Sonca. To sta bili drzni domnevi, seveda v kontekstu časa, takratnega vedenja, a ti dve energiji sta daleč preskromni za milijarde let sevanja z močjo - z izsevom L = 3,828*10²⁶ W. Članek iz leta 1842 so večinoma spregledali – a zagotovo poznali njegovi sodobniki. Nerazumevanje, bolje neupoštevanje njegovih tez in kasneje boj za prvenstvo glede pravilne definicije energijskega zakona, so tragično vplivali na njegovo življenje. Že brez javnega izpostavljanja je doživel hude življenjske preizkušnje. Umrla sta mu oba otroka, zaprli so mu brata zaradi sodelovanja v revoluciji. Poskus samomora (skok skozi okno) ga je trajno priklenil na invalidski voziček, 1851 pa so ga dali še v zavod za duševne bolnike. Pozneje je sicer prišel na prostost, a za družbo kot živa oseba skoraj ni več obstajal. Tako je Liebig, ki je leta 1858 predstavljal njegovo znanstveno delo (sodobniki so začutili storjeno krivico), celo trdil, da je Mayer že mrtev – čeprav je umrl leta 1878. Energijski zakon se je torej kalil v hudih življenjskih preizkušnjah.

Mayerjeva usoda nas delno spominja na kitajskega učitelja fizike Denga Pufanga, ki so ga dijaki 1966 med kulturno revolucijo vrgli na ulico in to kar skozi okno učilnice. Učitelj je čudežno preživel, a žal kot paraplegik ..., pozneje je postal predsednik krovne zveze paraplegikov Kitajske (2003 je prejel nagrado Združenih narodov za človekove pravice na področju zaščite pravic invalidov na Kitajskem).

Pred kratkim je bil preganjan tudi kitajski zdravnik Li Wenliang, ki je že decembra 2019 kot prvi poročal o izbruhu zelo nevarne bolezni - danes vemo, da gre za eno izmed mutacij korona virusa (ime ima po Sončevi koroni – kroni, vidni med mrkom). Uradno je umrl 7. feb. 2020, star je bil le 33 let in še v začetku februarja je podal izjavo za CNN: »Želel sem samo opozoriti moje sodelavce, naj bodo previdni ...« (gospod si zasluži spomenik).

No - tudi v Sloveniji so bili določeni zdravniki opozorjeni, da naj že nehajo širiti »paniko« glede nevarnosti korona virusa (tudi Zdravniška zbornica je bila utišana) – niso širili panike, govorili so resnico. Je pa lahko že problem, v naši domovini in tudi drugod – recimo Kitajska, Francija, Italija, kdo, kje in kako sme govoriti »resnico« o nekem pojavu? Najbrž vsak sme poročati o dejstvih, ki se seveda ukvarja z dotično problematiko - a kdo sme govoriti javno, recimo o planetih in virusih ...? Zgodba je izredno aktualna – in vprašanje je, komu verjame večina? Večinoma tistemu, ki ima pod kontrolo medije, moč medijskega prepričevanja – pa ni važno, kaj govori, le da je všečno!

Vemo pa tudi – da se je v znanosti izkazalo, da je kdaj bila kaka ideja dolgo zasmehovana, imeli so jo za norost, recimo o potovanju Zemlje okrog Sonca (Luther tako o Koperniku trdi, da je bedak, zdravnik Mayer je zavrnjen glede pretvorbe energije, Einstein je dolgo nerazumljen, današnji razumni epidemiologi so bili zavrnjeni, češ da karantena ni potrebna, če zdravnik pride iz žarišča epidemije, recimo Lombardije, tukaj je še sežiganje knjig iz vseh stoletij ...). Iz povedanega bomo izoblikovali nadvse zanimiv in protisloven sklep - tudi »neumnost« je človekova pravica. In brez te pravice, bi znanost bila (glede na zapisane primere) zagotovo globoko v prazgodovini. Kakor koli se ta sklep, pravica, lastnost človeka, sliši protislovna, nora in zato nezaslišana ..., nekoč so temu rekli svobodna volja. Zagotovo pa je ta pravica prinesla tudi veliko trpljenja ... A tudi to spoznanje, kako velike pozitivne ali negativne učinke ima pravica do norosti za naš svet, večinoma ŽAL spoznamo za nazaj ... Pa vendar, če gledamo strogo znanstveno, je v znanosti, kar se tiče osnovnih zakonov, resnica ena (seveda so tukaj korekcije, izboljšave, recimo Newton dopolni Keplerja, Einstein dopolni Lorentza in Newtona ... – in tako noben izmed nas, ki bo računal orbito nebesnih teles, raket, ne more mimo Keplerja, Einsteina), na drugi strani realnega sveta pa je neumnosti (avtizma) cela paleta – in seveda večina njih (kot vemo) pogubnih. Nedoločenost človeškega uma je hkrati naša sreča in nesreča ...!!!

Vrnimo se v zgodovino. Mayer ni bil edini zdravnik, ki je veliko prispeval k razumevanju energijskega zakona. Če kdo, potem so prav zdravniki in biologi (bili) tisti, ki so se še kako dobro zavedali, da je energijska bilanca še kako povezana s presnovo hrane – z oksidacijo – pretvorbo energije iz ene oblike v drugo, kjer Sonce igra odločilno vlogo.

Kot vidimo, boj za znanstveno resnico ni le stvar »mračne« preteklosti. Javnost sliši samo za nekaj zloglasnih primerov izpred stoletij – kaj pa ostali primeri? Morebiti se v šoli še bežno omeni kak beg in izgon znanstevenikov iz nacionalsocialistične Nemčije, v glavnem v ZDA, a to je tudi vse. V knjigi »Veliki pok« (je prevedena v slovenščino), avtor Simon Singh, lahko preberemo, da so v Sovjetski zvezi model velikega poka politično in posledično raziskovalno popolnoma zavračali, saj se ni ujemal z načeli materialistične ideologije. Nikakor niso mogli sprejeti modela, ki je vseboval trenutek nastanka vesolja. Obenem je veliki pok veljal za zahodnjaško teorijo, čeprav je njene temelje pomagal polagati tudi Aleksander Friedmann iz Sankt Peterburga. Kaj se je torej zgodilo z nekaterimi znanstveniki? Vsevolod Frederiks in Matvej Bronstein, tudi zagovornika modela velikega poka, sta prejela najstrožje kazni od vseh. Frederiks je bil v več taboriščih in je po šestih letih prisilnega dela umrl, medtem ko je bil Bronstein ustreljen kmalu po tem, ko so ga aretirali zaradi lažnih obtožb, da je vohun. Sovjeti so na veliko razglašali njegovo kruto usodo in s tem za desetletja zavrli vsakršne resne kozmološke raziskave. Ruski astronom V. E. Lov je sledil političnim zapovedim in izjavil, da je model velikega poka "rakav tumor, ki razjeda sodobno astronomsko teorijo in je glavni ideološki sovražnik materialistične znanosti." Boris Voroncov - Veljaminov, eden od Volovovih sodelavcev pa je dolival olja na ogenj, ko je o Gamovu vneto javno lajnal, da je: "Amerikaniziran odpadnik, ki zagovarja nove teorije zgolj zaradi senzacije".

Omenjeni primeri kažejo, da lahko astronomi v vseh časih doživijo nasprotovanja s strani utečene miselnosti ali glavnega ideološkega toka. Zakaj? Tudi, ker z raziskovanjem odstirajo naravo in iščejo resnico o razlogih, da je svet takšen kot je in ne drugačen. Resnica (bolje odstiranje novega) pa ni zmeraj prijetna, če nanjo nismo pripravljeni ali je zadaj ideologija, ki si domišlja, da je resnica zgolj neka »x« dogmatika v njeni službi. A če je družba svobodna in vedoželjna, odprta v raziskovanje, resnico, je raziskovanje vesolja nekaj najlepšega, kar se nam v življenju lahko zgodi! Zgodba o tisočletnem iskanju narave vesolja, resnice o gibanju planetov, je hkrati zgodba o razvoju človeštva.

Preletimo zmote in uspehe pri iskanju resnice o gibanju planetov.
Če smo malo nekritični in sodimo z današnje perspektive, bi ob zgodovinskih zmotah glede gibanja planetov lahko cinično izjavili: »Zakaj bi bilo preprosto, če je lahko zapleteno?« A argumenti niso bili tako očitni in hkrati tudi vsi dokazljivi v danem zgodovinskem trenutku – da bi lahko kar na prvo žogo trdili, da antični potepuhi, tudi Zemlja, potujejo okrog Sonca in zraven še rotirajo okrog lastne osi. Sploh pri Zemlji se je zataknilo. Pa vendar, že v antiki so učenjaki poznali veliko več resnic o naravi, kot si lahko to danes sploh predstavljamo. Že takrat so recimo vedeli, da je Zemlja okrogla in to seveda preko dokazov. Aristotel je pred približno 2350 leti utemeljeno trdil, da je Zemlja okrogla, ker ima ob Luninih mrkih Zemljina senca na površini Lune okrogel obris. Eratosten je pred 2260 leti s pomočjo razdalje med Aleksandrijo in Sieno (Asuanom) in vpadnih kotov Sončevih žarkov določil polmer Zemlje. Nekoliko pozneje in natančneje ter z boljšo metodo sta razmerje Zemlja-Luna določila še v antični Grčiji Aristarh in kasneje Hiparh. Izjemno natančen opazovalec, analitik in poznavalec kaldejske astronomije Hiparh, je pred približno 2160 leti s pomočjo trajanja Luninega mrka določil, da v Zemljino senco (med Luninim mrkom) lahko postavimo približno 8/3 Lun. Tako so v antiki že dokaj točno ocenili razdaljo Zemlja – Luna in sicer na 62 polmerov Zemlje. Ker so poznali velikost Zemlje, so tako lahko izračunali tudi velikost Lune. Aristarh pa je preko trikotnika Luna (prvi krajec Lune), Zemlja, Sonce ocenil razdaljo »Zemlja – Sonce« na 19 razdalj »Zemlja – Luna« (prava vrednost je sicer 397x več). V bistvu je bila to za tiste čase, glede na okorne metode merjenja kotov, drzna in izredno pomembna ocena. Zakaj? Iz te ocene izhaja, da je Sonce vsekakor veliko večje od Zemlje (takratna ocena je bila okrog 7x, današnja 109x). Zaradi tega rezultata so mnogi začeli razmišljati in se spraševati, kako pa lahko veliko večje Sonce kroži okrog majčkene Zemlje (danes vemo, da se rotacija dogaja okrog skupnega težišča)! V antiki so torej kar veliko razmišljali tudi o možnosti, da planeti (tudi naša Zemlja) potujejo okrog Sonca.

Po drugi strani pa se sliši protislovno, da so nekateri zavračali to možnost spet s čisto znanstvenimi argumenti. Aristotel bi recimo brez zadržkov sprejel možnost gibanja Zemlje okrog Sonca, če bi le opazili paralakso (navidezni premik) bližnjih (v večini svetlejših) zvezd glede na oddaljenejše (večinoma šibkejše) zvezde, zaradi letnega gibanja Zemlje okrog Sonca (glejte sliko). V antiki je bil razmislek nekoliko drugačen, iskali so razliko kotov A in B med zvezdama na sferi glede na skrajni legi Zemljine orbite. A ker tega s takratnimi metodami merjenja lege zvezd na nebu (brez teleskopov, ki povečajo ločljivost, le ta je sorazmerna s premerom objektivov) niso opazili – si Aristotel ni upal sprejeti predrzne ideje o potovanju Zemlje okrog Sonca. Tudi v antiki so torej šteli dokazi, ki pa temeljijo na ločljivosti inštrumentov – le ta pa temelji na tehnologiji in času, razvoju!

Leva slika kaže - zakaj sta Aristotel in pred dobrimi 400 leti tudi še Brahe, »imela za tiste čase posredno prav – čeprav sta se motila«. Danes iz natančnejših meritev vemo, da sta kota A in B različna. Danes tudi geometrijsko nekoliko drugače predstavljamo paralakso (desna slika) zaradi gibanja Zemlje okrog Sonca, saj vemo, da so zvezde zelo različno oddaljene (in ne ležijo na neki idealni sferi, kot so to mnogi trdili v antiki in tudi pozneje). Do prve izmerjene paralakse v 19. stoletju [izmeri jo je Bessel leta 1838 za zvezdo 61 Cygni], so o tem samo sklepali, nekateri pa so seveda še zmeraj menili, da so vse zvezde enako daleč.

1588: Tycho Brahe nastopi proti heliocentričnemu modelu, ker pri opazovanjih zvezd ne opazimo paralakse (razmišljal je podobno kot Aristotel); predlaga sliko, da Sonce kroži okrog Zemlje, planeti pa okrog Sonca (enako sliko je podal že Grk Apolonij). Njegove meritve lege Marsa so bile odločilne pri nastanku Keplerjevih zakonov nebesne mehanike. Kepler je seveda sprejel heliocentrični sistem in ga na nek način tudi preko Brahejevih meritev utemeljil. To je zgodba dveh mož, drama, ki je ena najbolj napetih in protislovih v človeški zgodovini. Keplerja so celo lažno obtoževali, da je zastrupil Braheja in pred leti so zato kar odprli Brahejev grob. A analize so Keplerja oprale vseh sumov. Brahe je umrl naravne smrti in še dobro, velika sreča, da sta se oba izgnanca sploh srečala v Pragi. Na Brahejevem danskem observatoriju Uraniborg je od leta 1576 do 1597 delalo okrog 100 študentov in obrtnikov – tako veliko število pomočnikov je danes skoraj nepredstavljivo za kak srednjeevropski observatorij.

Mnogi antični misleci so bili prepričani, da planeta Merkur in Venera krožita okrog Sonca (pitagorejci Hiket, Ekfant, Heraklit Pontski, ..., tudi Filolaj, Aristarh). Ta dva planeta namreč nikoli nista v opoziciji – torej, da bi Zemlja ležala med planetom in Soncem (sta le v spodnji in zgornji konjunkciji s Soncem). Od tod tudi sklepanja nekaterih antičnih sodobnikov, da morebiti tudi ostali planeti potujejo okrog Sonca. Pozneje je Grk Aristarh opisal tako geocentrični, kot heliocentrični model vesolja. V heliocentričnem modelu je privzel, da so zvezde neskončno daleč (tako je oponiral Aristotelu), saj ni zaznati nobene paralakse, to je navideznega gibanja zvezd glede druge na drugo, med gibanjem Zemlje okoli Sonca. Grk Apolonij pa je poskušal uskladiti Aristarhove in Evdoksove zamisli o gibanju planetov z novim modelom (problem so bili epicikli za Venero in Merkur), v katerem se planeti gibljejo okoli Sonca, ta pa skupaj z njimi kroži okrog Zemlje. Praktično enako rešitev, kot smo že omenili, je veliko pozneje (16. stoletje) podal Danec Tycho Brahe.

Prikaz največje elongacije, to je največje navidezne oddaljenosti notranjega planeta (Venere ali Merkurja) od Sonca in opozicije Marsa.

Faze notranjega planeta med kroženjem okrog Sonca. Vstavljeni sliki: Fotografije faz in navidezne velikosti Venere v ločnih sekundah v odvisnosti od lege na orbiti.

A ne delajmo si utvar - večina ljudi (tako izobraženih kot neizobraženih) je samoumevno zavračala možnost dnevne rotacije in potovanja Zemlje okrog Sonca. Zakaj? Ker so imeli izkušnjo lastnega vrtenja, gibanja na Zemlji (recimo med tekom, gibanja na konju, ladji, z vrtenjem med plesom, skoraj vsakega od nas so kdaj v otroštvu vrteli starši ...), ki je povzročalo upor zraka (veter), tudi sredobežno silo in to sta bila med glavnimi argumenti proti dnevni rotaciji Zemlje in gibanju okrog Sonca (da pa lahko samo ozračje potuje skupaj z Zemljo, da je v ozadju teža - pa je bilo takrat težko dojeti, sprejeti – meritve, fizika, koncepti, definicija sile, opazovalni sistemi ... so bili še v povojih). Naslednji zadržek je bil Hiparhov, da bi, če se Zemlja res vrti, telo, ki ga vržemo v zrak, zaostajalo ... Danes se nam morebiti ti argumenti zdijo smešni, a za takratni nivo naravoslovja, vedenja, čisto prepričljivi. Tudi izobraževalni sistem takrat še zdaleč ni vključeval vseh državljanov, prenos znanja je bil vezan na redke centre, knjižnice – in to je bistvena razlika z današnjim časom.
Še opomba. Hiparhov zadržek, da bi telo, ki ga vržemo v zrak, zaostajalo, je bil v resnici na sledi Coriolisovi sili, a takratna predstava o zamiku predmeta, recimo pri padanju, je bila nerealna (ni upoštevala vztrajnosti telesa, gibalne količine). Glej članek - dodatek - S P I K A, strani 112 - 113, Spika 3 (2022) - 5,90 EUR
Zakaj astronomija - in zakaj tudi v šoli? (VIII)
Uvod v vprašanje: zakaj smo in koliko časa še bomo, še prej pa nekaj kratkih namigov (Einstein-Newton, kaj opazovati, optika, radijska astronomija, oprema za mlade) - digitalna html vsebina članka je razširjena.

Ali bi antika kljub vsemu že lahko strla oreh nebesne mehanike? Zagotovo je bila na dobri poti (in je delno tudi uspela)! Mnogi viri so izgubljeni ali še niso pravilno obdelani (kdo recimo ve, da Lukrecij Kar, sodobnik Julija Cezarja, v izredno obsežni pesnitvi O naravi sveta, originalno De rerum natura, že veliko pred Galilejem ovrže Aristotelove teorije o tem, da težja telesa v praznem prostoru padajo hitreje kot lažja - Peter Legiša: Obzornik za mat. in fiz. 64 (2017) 2). So pa stare kulture, recimo Babilonci, Egipčani in pozneje kulture antike imeli skromen nabor objektivnih dokazov (skoraj vse znanje in eksperimente so postavljali od začetka in tako izvirno, brez prejšnjih temeljev), torej so imeli skromen nabor vedenj, tehnoloških sredstev pri opazovanju nočnega neba ..., a to ni bil glavni razlog, da so ostali pri geocentrizmu! Problem je bila (ne)stabilnost takratnih kultur, držav. Politične razmere pa so se na koncu antike celo nepovratno zaostrile (imperiji in države starega sveta so se zaradi notranje dekadence in pritiskov tujih ljudstev sesule v kaos – delno so k temu pripomogle podnebne spremembe, tudi ohladitev zaradi izbruhov vulkanov, posledica je bilo dvoletno mračenje neba v letih 535–536, srednji vek se je tako začel z lakoto in smrtjo, ki ji do danes ni para ... korona virus je hec proti takratnemu trpljenju (čeprav je korona virus večino presenetil na levi nogi; ljudi, ki pa so zavedali realne grožnje pa so zmerjali s paničarji). Zgodovinarji so pisali, da je Sonce svetilo podobno kot ob mrku – in kot vemo, nas že ob kratkem mrku zebe … in če »mrk« (mrak) traja leto ali več? Tako so antični astronomi rešitev uganke Sončevega sistema pustili pokriznemu obdobju, ki je v Evropi trajalo okrog 1000 let – do renesanse, skoraj do konca srednjega veka.

Sama antika pa je tudi bila zaverovana v take in drugačne ideale, v geometriji in astronomiji recimo v kroge, sfere. Vso navidezno zapletenost gibanja planetov po nebu so reševali s krogi, krožnimi gibanji. Glavni krog gibanja nebesnih teles je bil deferent, da pa so razložili spremembo gibanja planeta, recimo (kot vsi planeti) Jupiter generalno potuje med zvezdami od zahoda proti vzhodu, a občasno spremeni smer gibanja (temu rečemo retrogradno gibanje), so uvedli epicikel, manjši krog, po katerem potuje planet po deferentu. Preko, za tisti čas solidnih meritev, so tudi opazili, da Sonce in planeti ne potujejo enakomerno. Tudi, če odmislimo retrogradno (vzvratno) gibanje, so opazili, da gibanje planetov, tudi Sonca ni enakomerno, kdaj so na nebu hitrejši, kdaj počasnejši. To so rešili z vpeljavo ekvanta, središča, okrog katerega se po manjši ekvantni krožnici premika središče deferenta. Glejte sliko – iz katere se med drugim razbere, da tudi v antiki Zemlja ni bila čisto v centru vesolja. V resnici so imeli kar nekaj vzporednih modelov in že takrat se je zdelo, da se vsa gibanja veliko, res veliko enostavneje razloži, če planeti, tudi Zemlja, potujejo okrog Sonca – a potrebno je bilo počakati do Kuzanskega, Kopernika, Keplerja, na znameniti trio 3K. Seveda je zadaj še veliko ostalih zaslužnih oseb.

Neenakomerno, retrogradno gibanje planetov so si razlagali z vpeljavo epicikla, ekvanta, deferenta (glejte sliko), pripomočkov, ki so geometrijsko dokaj solidno pomagali razložiti neenakomerno gibanje planetov, pojav retrogradnega gibanja planetov - Ptolemajeva slika vesolja.

Vpeljava heliocentrizma – planeti potujejo okrog Sonca

Konec srednjega veka 14. in 15. stoletje ter 16. stoletje, so se spet obudile nekatere na pol razvite antične ideje, da je Zemlja planet, ki rotira okrog lastne osi in skupaj z ostalimi planeti (Merkur, Venera, Mars, Jupiter, Saturn …) potuje okrog Sonca. S to sliko se je dalo kvalitativno rešiti probleme gibanja Venere in Merkurja ter podati generalni opis retrogradnega gibanja vseh planetov. A problem so bile oblike orbit, ki jih brez natančnih meritev niso znali določiti, ampak so kar ugibali in privzeli krožnice – kar pa ni rešilo dejanske slike dinamike na nebu (neenakomernega gibanja Sonca in planetov). In tudi, ko je Tycho Brahe skupaj z ekipo izvedel kar nekaj ciklov meritev lege Marsa na zvezdnem nebu (res garaško delo), ni vedel, kaj bi sploh s temi meritvami počel – kako bi jih obdelal, s katere strani bi se jih lotil. Preletimo napeto dramo 16. in 17. stoletja o iskanju orbit planetov in hkratno vpeljavo sil, nebesne mehanike.

Obrnjena logika in retrogradno gibanje

Pa začnimo s prvo zagato gibanja planetov (v tem primeru z obrnjeno logiko – ki pa ni v vseh primerih fizikalnih zagat tudi rešitev, v tem primeru je bila). Kako torej enostavno razložimo retrogradno gibanje planetov? Dovolj je, če sprejmemo (v preteklosti bolj intuitivno) resnico, da majhni planetki vendar potujejo okrog velikega in masivnega Sonca in ne obratno (kot nam to sugerirajo nepopolna čutila, vsakdanje izkušnje). Že v antiki so vedeli, da Mars potuje hitreje med zvezdami kot recimo Jupiter, ta pa hitreje od Saturna ... Poglejmo si to igro na primeru dveh kolesarjev. Predstavljajmo si, da se s kolesom vozimo po ovalnem velodromu (kot Zemlja okrog Sonca) in dohitevamo počasnejšega zunanjega kolesarja (recimo Mars) – le tega najprej vidimo pri dohitevanju, da potuje v naši smeri (le počasneje), ko ga dohitimo in prehitimo in pogledamo nazaj, se zdi, kot da se naenkrat od nas oddaljuje, a v nasprotno smer. V resnici, za opazovalca iz tribune, še zmeraj oba potujeva v isto smer, le nam se zdi, da počasnejši kolega (Mars) potuje nazaj glede na okolico (ozvezdja). In ko ga spet prehitimo za cel krog, se zgodba ponovi, a na nekem drugem delu velodroma in ozadja (zvezdnega neba). Če torej predpostavimo, da vsi planeti potujejo okrog Sonca, pade retrogradno gibanje (iz opisanega primera) kot zrela hruška na tla ali v žganje. A retrogradno gibanje planetov je le eden od potrebnih pogojev, da smemo trditi, da planeti potujejo okrog Sonca, a ni zadosten. Vsekakor bi si želeli še ostalih dokazov, recimo izmerjeno paralakso zvezd, zelo trd oreh še iz antike. A tudi ta dokaz je prišel – z zamikom v 19. stoletju.

Ponazoritev relativnega retrogradnega gibanja Marsa za opazovalca iz Zemlje (projekcija Marsa na zvezdno ozadje). Od pozicije 4 na orbiti, hitrejša Zemlja prehiteva počasnejši Mars, ki zato navidezno za opazovalca na Zemlji potuje nazaj (od zahoda proti vhodu - retrogradno). Tako navidezno retrogradno gibanje traja do pozicije 6, nakar Mars spet potuje proti zahodu. Torej – za vse (navidezne) poti planetov na oddaljenem zvezdnem ozadju moramo opazovalci na Zemlji upoštevati, da tudi sami potujemo okrog Sonca. Tega ljudje dolgo nismo uspeli dojeti!

V čem je bil problem nekaterih antičnih astronomov in pozneje Kuzanskega, Kopernika, ki so zagovarjali heliocentrični sistem. Brez natančnih meritev lege planetov na nebu in analize le teh, so privzeli kar krožno gibanje. A če je Kopernik postavil središče kroženja v Sonce, ni imel orodja, kako bi razložil navidezno gibanje Sonca po nebu, ki je kdaj hitrejše (Zemlja v periheliju), kdaj počasnejše (Zemlja v afeliju). Kopernik je (tudi) v ta namen še zmeraj ohranil antični ekvant kot središče kroženja Zemlje, ki je nekoliko izven Sonca. Z njim je torej lahko (kot že rečeno) vsaj približno razložil neenakomerno navidezno gibanje Sonca po nebu. Poskušal je tudi z razlago precesije enakonočij. Pri orbiti Marsa pa se je Kopernik sploh zapletel z opisom same krivulje, vpeljal je še dodatne krožnice ...

Vse omenjene nedoslednosti je z veliko truda, z garanjem skozi leta in s pomočjo izjemne matematične intuicije razrešil znameniti Kepler (s pomočjo Brahejevih meritev - kar pa seveda Kepler večkrat pošteno in jasno prizna in zapiše). Kako genialno se je lotil problema, pa v prihodnji Spiki. A vseeno je rabil veliko časa, da se je končno znebil antičnih in Kopernikovih krogov. Kepler je bil izjemno potrpežljiv in vztrajen raziskovalec! Držal se je pravila, če mi ne uspe letos, pa čez 10 let ...

Zorko Vičar

Maj 2020