Ptolemaiův překomplikovaný vesmír a Koperníkovská revoluce

rubrika: Populárně naučný koutek


V předchozí části První modely vesmíru bylo naznačeno, že v naší sluneční soustavě, v níž planety obíhají okolo Slunce různými rychlostmi, pozorujeme ze Země podivné tvary drah ostatních planet – zdá se nám, že některé se po nějakou krátkou dobu pohybují zpět. Taková iluze vzniká díky našemu pohybu vzhledem k pozorovaným planetám. Naše oběžná rychlost je jiná než jejich, a proto občas vidíme jejich podivný protipohyb. Tento efekt potřeboval vysvětlit i Aristoteles a jeho následovníci.

 

Lucifer


První řešení nalezl kolem roku 130 našeho letopočtu Klaudios Ptolemaios. Jeho vysvětlení bylo blízké jakési „teorii všeho“ starého světa a vládlo představám o vesmíru víc než tisíc let. Ptolemaios stál před problémem, jak sladit pozorování s aristotelovskými představami, že: Země je ve středu vesmíru, planety se pohybují po kruhových drahách různou úhlovou rychlostí kolem Země a žádné vesmírné těleso nemění svou svítivost či jiné vnitřní vlastnosti. Byla to pro něj opravdu veliká výzva.

 

Problémem se Ptolemaios zabýval v knize Almagest (Největší). Předpokládal, že pohyb planet či Slunce je určen pohybem bodu po kružnici kolem Země. Této kružnici se říkalo deferent. Tento bod však byl jen středem jiné menší kružnice, zvané epicyklus; teprve po té se pohybovala planeta. Celkový pohyb planet byl tedy kombinací těchto dvou kruhových pohybů; výsledek připomínal kruh se spojitými vývrtkovitými otáčkami. Kdyby byly dráhy planet kruhové, Mars by se při pohledu ze Země pohyboval po kruhové dráze kolem Slunce a to by zase obíhalo po kružnici kolem Země. Ptolemaios pak svůj model vylepšoval tím, že přidával další epicykly; teprve po těchto epicyklech se planety pohybovaly a po původním epicyklu se pohybovaly středy těchto druhotných epicyklů.

 

Ptolemaiovi středověcí následovníci ve snaze dosáhnout co nejlepší shody s pozorováním přidělávali stále další a další epicykly. Lepší shody s pozorováním pohybu planet a Slunce model dosahoval i změnou dalších parametrů. Přidání epicyklů dobře vysvětluje retrográdní pohyby planet. Toto dávné vysvětlení komplikovaného pohybu planet a Slunce z hlediska pozorovatelů na Zemi ukazuje, jak je těžké dospět ke správnému popisu vesmíru z pouhých pozorování, či naopak jen z velmi obecných filosofických principů. Kdyby byli aristoteliáni kritičtější, museli by zápolit s dalšími obtížnými problémy. Proč není Země dokonale kulová? Proč je centrální postavení Země tak podstatné a proč naopak nevadí, že planety se pohybují po epicyklech, jež nemají střed v Zemi? Proč byla přijatelná myšlenka, že deferenty planet nemají střed přesně v Zemi? Posuv středu deferentů vzhledem k Zemi se předpokládal sice malý, ale Země buď středem vesmíru skutečně je, anebo není.

 

Ptolemaiův model vesmíru byl komplikovanou lidskou představou. Nebyl sice správný, připouštěl však takové množství úprav za účelem vysvětlení nových pozorování planetárních drah, že se mu podařilo přežít bez zásadních změn až do 15. století. Díky jeho „elasticitě“ se „epicykly“ staly pejorativním termínem pro neurčitou či překomplikovanou vědeckou teorii. Jestliže teorii stále poopravujete, jakmile je třeba vysvětlit nová experimentální fakta, která vyvstanou, pak má taková teorie jen malou vysvětlující sílu. Je to podobné, jako kdybyste vytvořili teorii o automobilech a na jejím základě předpověděli, že všechna auta jsou červená. V pondělí ráno pak vyjdete na ulici a zahlédnete auto černé. Pozměníte proto svou teorii: všechna auta jsou červená s výjimkou pondělí, kdy se vyskytnou i auta černá. Kolem vás projede řada červených a černých aut a vše se zdá v pořádku. Jenže pak vás mine zelené auto. A vy svou teorii znovu pozměníte – v pondělí až do deseti hodin dopoledne jezdí auta červená a černá, pak vyjedou i zelená. Vaše teorie barvy aut bude mít řadu korekčních „epicyklů“. Objev každého nového faktu vás donutí základní představu korigovat. V jistém okamžiku ale pochopíte, že musíte začít úplně znova.

 

To je samozřejmě velmi přehnaný příklad, Ptolemaiova teorie byla mnohem důmyslnější. Přidaný epicyklus znamenal jen velmi malou korekci, jež zlepšila shodu s drobnými detaily pozorovaných pohybů. Pro mnoho účelů fungovala Ptolemaiova teorie velmi dobře, přestože pracovala s chybným celkovým obrazem sluneční soustavy a do jejího středu kladla nesprávné těleso. A jen velmi přesvědčivý argument by obrátil obecné mínění proti ní.

 

Obecně je Mikuláš Koperník pokládán za revolucionáře – vždyť lidstvo sesadil z trůnu ústřední polohy ve vesmíru. Skutečnost je značně složitější a méně dramatická; byl-li vůbec revolucionářem, tak určitě značně váhavým. Koperníkovo velké dílo O obězích nebeských sfér vyšlo v roce 1543, krátce před jeho smrtí, a setkalo se jen s malým ohlasem. Nebylo vytištěno mnoho kopií a z toho mála kopií jich jen pár někdo skutečně přečetl. Časem se však Koperníkovo dílo stalo tím základním bodem zvratu v našem pohledu na vesmír. Nakonec zcela zvrátilo ptolemaiovskou představu sluneční soustavy se Zemí jako centrem a nastolilo model s centrálním Sluncem, jenž platí dodnes.

 

Ptolemaiův a Koperníkův systém nebyly jedinými obrazy uspořádání Slunce a planet. Objevily se ještě další čtyři, jež dráhy Slunce a planet nejrůznějším způsobem přeskupovaly. Z takového výběru starých astronomických pohledů na vesmír vychází prosté poučení – není lehké porozumět struktuře vesmíru jen na základě pozorování. Jsme připoutáni k povrchu planety určitého druhu, která spolu s dalšími planetami obíhá kolem hvězdy středního věku.

 

Jak se naše poznání světa rozšiřuje, vzrůstají i problémy s vybudováním správného modelu. Abychom na této cestě pokročili, musíme být schopni předpovídat nebeské pohyby, které v naší části vesmíru pozorujeme. Naším cílem je však poznat vesmír jako celek. První rozhodující kroky udělali astronomové 18. století.

 

Zdroj: John D. Barrow, Kniha vesmírů


komentářů: 6         



Komentáře (6)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

6 Kdyby mefi věděl to, co neví,
mefi (neregistrovaný) 27.01.2014, 20:29:24

tak by byl strunařům alespoň trochu VDĚČEN, že obahatili matematiku o některé nové pohledy...

My původem nefyzici(chemická technologie) používáme často modely, jež jsou postaveny na empirii či dokonce neznalosti kvantového světa - kupříkladu VSEPR.

Ale ony modely dávají nejen nám přijatelné:

Odhady geometrických parametrů molekuly, a to nám někdy při zjednodušování - poznávání světa - stačí...

Ale je tady to slůvko někdy.

Mrkající

A tak můžeme společně snít či dokonce blouznit o unitární podstaě Všehomíra.

Mrkající

Lucifer
5
Lucifer * 27.01.2014, 17:56:28
Podobně to bude fungovat s kvantovou fyzikou a teorií relativity. Jedna z těch nadstaveb, která se tváří být tou pravou, teorie superstrun, se dosud stále chová tak nějak ptolemaiovsky. Třeba ty nezměřitelně svinuté dodatečné prostorové rozměry jako by z oka vypadly „epicyklům“. Strunaři stále do té konstrukce něco roubují (přidávají tam „epicykly“) a furt narážejí na větší problémy než standardní kvantový model. Jsou dvě možnosti (abych byl objektivní): Buď se jim tu teoretickou konstrukci nakonec podaří postavit, aby ve své oblasti byla alespoň tak spolehlivá jako standardní kvantový model a přitom překročila hranice této oblasti, anebo to neustálé přidávání „epicyklů“ se bude stupňovat jakoby do nekonečna, takže se na to vykašlou a porozhlédnou se po něčem zcela od základů jiném. Mrkající

Lucifer
4
Lucifer * 27.01.2014, 17:42:17
Kupříkladu při navrhování konstrukce nějakého makroskopického mechanického zařízení (stroje, nástroje atd.) si vystačíme s klasickou mechanikou. Nemá smysl počítat parametry tohoto zařízení s použitím kvantové fyziky a teorie relativity. S tím výpočtem bychom se mnohem víc nadřeli a výsledek by byl praktický stejný jako s použitím klasické mechaniky. Drobné změny na nějakém vzdáleném desetinném místě by nám stejně při praktickém zaokrouhlování vypadly. Použitím klasické mechaniky v těchto případech přitom zcela jistě nenarazíme na situaci, kdy bychom museli přidávat nějaký „epicyklus“.

Lucifer
3
Lucifer * 27.01.2014, 17:27:54
Ano mefi, teorie, které narazily na problém, s nímž si nemohly poradit, dělíme na dva druhy. První druh je vymezen na určitou oblast, kde funguje dokonale, na problémy naráží až za hranicí této oblasti. Kupříkladu klasická newtonovská mechanika je spolehlivá v makrosvětě a při pohybu, jehož rychlost je dostatečně menší než rychlost světa. V mikrosvětě, na úrovni elementárních částic a při rychlostech blížících se rychlosti světla selhává a byla nahrazena kvantovou mechanikou a teorií relativity. Obě teorie přitom tvoří jakousi nadstavbu newtonovské fyziky a až na zanedbatelné rozdíly dávají v newtonovské oblasti totéž co newtonovská fyzika. Druhý druh naráží na problémy i ve své vlastní oblasti a musí je řešit neustálým vyráběním dalších a dalších "epicyklů". Takovou teorii je třeba zavčasu odvrhnout a začít zcela od začátku, na úplně jiných základech, budovat novou. Tohle byla obecně míněná hlavní myšlenka tohoto příspěvku. Úžasný

2 Dobré teorie nesou plody...
mefi (neregistrovaný) 27.01.2014, 17:12:30

Třeba, že Maxwellova teorie má problém s mikrosvětem (komutace-nekomutace) a vycházela z experimentů pan Faradye stále plodí zdravé ovoce a dá se na ní naučit nejenom slušně fyzikální matematika, ale něco, co většině lidiček chybí:

konsistence

http://www.avc-cvut.cz/akce/doc-rndr-jiri-podolsky-csc-c-maxwell-dobre-teorie-nesou-plody-hodne-hodne-dlouho

Usmívající se Zamilovaný Úžasný



Stella
1
Stella 27.01.2014, 10:41:03
Vždycky znovu se musím ptát, jak se může narodit někdo jako Ptolemaios, Koperník atd. - se schopností pojmout vědomosti z tolika oborů, jimž se věnovali. Zpravidla ještě zvládli slušnou světskou kariéru.
Připomínám z WIk., že Ptolemaios říká, že s pomocí matematiky lze na jediném obrazu přehlédnout celou zemi. A že z něho vycházejí prakticky veškeré horoskopy.
Co asi bylo v alexandrijské knihovně zničeno, o čem se nikdy nedovíme? Kde je prapůvod řeckých znalostí?
Tak - ď za inspiraci při pondělku.

«     1     »