سپس، به طور ناگهانی (این نشان می دهد)، اندیشه نجومی در تولد رنسانس توسط ستاره شناسان برجسته ای مانند کوپرنیک، کپلر و گالیله مورد بازنگری قرار گرفت و همه آنها قرار دادن زمین در مرکز کیهان را رد کردند.
اما این منابع به طور کلی در مورد دلایل وقوع این تغییر سکوت می‌کنند. اگر هم به آن اشاره شود، معمولاً به این نکته اشاره می‌کنند که دلیل آن این است که مدل زمین‌مرکزی بطلمیوسی بسیار پیچیده بود و بیش از حد به دورهای اضافی و نقاط برابری وابسته شده بود. در مقایسه، مدل خورشیدمرکزی ساده‌تر و ظریف‌تر بود.
با این حال، مدل هلیومرکزی کوپرنیک هنوز ریشه در اصول فلسفی یونانی حرکت دایره ای یکنواخت داشت. بنابراین، آن نیز مجبور شد بسیاری از عوارضی را که ما مرتباً به آنها می گویند دلیل رد الگوی بطلمیوسی بودند – از جمله اپی چرخه ها – اتخاذ کند.
پس چرا کوپرنیک به بیش از ۱۵۰۰ سال تفکر نجومی پشت کرد؟
پاسخ ها نگاهی اجمالی به پارادایم نجومی قرن شانزدهم است.
برای پی بردن به افکار کوپرنیک، می توانیم اولین کتاب شاهکار او، De Revolutionibus را بررسی کنیم.
نیروی مورد نیاز برای حفظ زمین مرکزی: چالش‌ها و راهکارها
اولین دلیلی که او بیان می کند در مورد نیروهای درگیر صدق می کند:
مطمئناً اگر [استدلال بطلمیوس برای مدل زمین‌مرکزی] قابل قبول بود، قدر آسمانها بی‌نهایت گسترش می‌یافت. زیرا هر چه حرکت بیشتر توسط نیروی شدید به سمت بالا تحمل شود، به دلیل دور فزاینده ای که باید هر بیست و چهار ساعت یک بار طی شود، حرکت سریعتر خواهد بود.
– کوپرنیک، De Revolutionibus ، کتاب اول، فصل هشتم
نوشته کوپرنیک از De Revolutionibus بیش از ۱۴۰ سال قبل از اصل نیوتن بود. بنابراین، این تصور که ‘یک شی در حرکت تمایل دارد در حرکت بماند’ هنوز در آگاهی علمی وجود نداشت.
در عوض، فیلسوفان طبیعی معتقد بودند که گرایش طبیعی اشیاء به حالت استراحت است و تنها راهی که می‌توان جسم را در حرکت نگه داشت، اعمال نیرو بود.
در مدل زمین مرکزی بطلمیوسی، زمین بر روی یک محور نمی چرخید. در عوض، ستارگان همگی به سطح یک کره در فاصله بسیار زیادی چسبیده بودند که هر روز همراه با بقیه کیهان به دور زمین می چرخید. کوپرنیک از مقدار پوچ نیرویی که او تصور می‌کرد لازم است انتقاد می‌کند، زیرا «چیزهایی که به آنها زور یا خشونت اعمال می‌شود از بین می‌روند و نمی‌توانند برای مدت طولانی دوام بیاورند».
به عبارت دیگر، کوپرنیک معتقد بود که نیرویی که باید مدل زمین مرکزی بطلمیوس را حفظ کند، لزوماً آن را نابود می کند.
مدل heliocentric با ایجاد حرکت ستارگان و سیارات به دور آسمان در هر شب نه حرکت واقعی، بلکه حرکت ظاهری ناشی از چرخش زمین به دور قطب هایش از این امر جلوگیری می کند. این به نیروی بسیار کمتری نیاز دارد زیرا زمین از کره ستاره ای کوچکتر است. در واقع، این به طور کامل نیاز به حرکت کره‌ی ستاره‌ای را از بین می‌برد، و اکنون سیارات و خورشید می‌توانند بسیار آهسته‌تر حرکت کنند و در نتیجه نیروی بسیار کاهش‌یافته‌ای روی آنها خواهند داشت.
اگر بخواهیم منصف باشیم، ستاره شناسان مختلف احتمال زمین مرکزی بودن کیهان را در نظر گرفته بودند، اما به زمین اجازه چرخش حول محور خود را داد. با این حال، کیهان بطلمیوسی با زمین ساکن آن هنوز مدل غالب آن روز بود، به همین دلیل است که کوپرنیک بدون ذکر کمی از نویسندگان دیگر به آن حمله می کند.
اما، اگر می‌خواهید بپذیرید که زمین حول محور خود می‌چرخد، چرا نمی‌پذیرید که حرکت‌های دیگری نیز داشته باشد؟
تفکرات اولیه در مورد جاذبه
من خودم فکر می کنم که جاذبه یا سنگینی چیزی نیست جز یک اشتیاقی طبیعی که به مشیت الهی صنعتگر جهانی در قطعات کاشته شده است تا در یگانگی و تمامیت با یکدیگر متحد شوند و به شکل یک کره گرد هم آیند. . باور کردنی است که این تأثیر در خورشید، ماه و سایر سیارات درخشان وجود دارد و از طریق تأثیرگذاری آنها در شکل کروی که در آن قابل مشاهده هستند باقی می مانند، اگرچه آنها حرکات دایره ای خود را به روش های مختلف انجام می دهند.
کوپرنیک، De Revolutionibus، کتاب اول، فصل نهم
برای درک این موضوع، باید به اختصار به بررسی تفکر بطلمیوس در رابطه با گرانش بپردازیم. در کتاب «المجست»، بطلمیوس بر این باور است که در جهان هستی نقطه‌ای وجود دارد که همه چیز به سمت آن سقوط می‌کند، مگر اینکه از آن حمایت شود. بدین ترتیب، زمین که توسط یک کره آسمانی پشتیبانی نمی‌شود، باید به سمت این نقطه سقوط کند و به همین خاطر، مرکز کیهان تصور می‌شود. از این‌رو، مفهوم ژئوسنتریزم شکل می‌گیرد.
کوپرنیک پیشنهاد می کند که شاید گرانش فقط یک نیروی ذاتی باشد و این خاصیت را داشته باشد که اشیا را گرد کند. و از آنجایی که خورشید و ماه آشکارا گرد هستند، شاید آنها نیز دارای جاذبه باشند. این امر نیاز به نقطه مرکزی کیهان را که بطلمیوس بر آن تکیه می‌کند، از بین می‌برد و استدلال بطلمیوس را زیر سوال می‌برد.
مقایسه‌ی سیارات پایین و برتر: چرا سیارات پایین طولانی‌تر می‌شوند؟
استدلال بطلمیوس مبنی بر اینکه خورشید باید در موقعیت میانی بین سیاراتی که دامنه کامل کشیدگی زاویه ای از خورشید را دارند [یعنی عطارد و زهره] و سیاراتی که چنین نیستند [یعنی مریخ، مشتری و زحل] را اشغال کند، چقدر قانع کننده نیست. واضح است از این واقعیت که دامنه کامل کشیدگی زاویه ای ماه نادرست بودن آن را ثابت می کند.
– کوپرنیک، De Revolutionibus، کتاب اول، فصل ۱۰
در اینجا، کوپرنیک این بحث را مورد هدف قرار می‌دهد که خورشید باید بین زهره و مریخ باشد به دلیل تقسیم در طول زاویه‌ای (فاصله از خورشید) که سیارات پایین‌تر و برتر می‌توانند داشته باشند. به طور خاص، عطارد و زهره هرگز به ترتیب بیش از ۲۴ درجه و ۴۵ درجه از خورشید فاصله ندارند. در همین حال، مریخ، مشتری و زحل می توانند در هر فاصله زاویه ای از خورشید باشند (اگرچه آنها همیشه در امتداد دایره البروج یافت می شوند).
بطلمیوس این را با تطبیق سرعت متوسط (یا متوسط) عطارد و زهره با خورشید توضیح می دهد. بنابراین، جلو افتادن و عقب افتادن آنها از حرکت خورشید، تنها به دلیل اپی دایره آنهاست. سه سیاره دیگر دارای سرعت متوسط غیر مرتبط با خورشید بودند که به مراکز حرکت آنها اجازه می‌داد تا در هر نقطه‌ای از دایره البروج نسبت به خورشید حرکت کنند.
ترتیب سیارات بطلمیوسی تا حد زیادی درست بود. بطلمیوس آنها را با توجه به سرعت دستور داده بود. با نادیده گرفتن خورشید و ماه به صورت لحظه ای، این بدان معناست که سیارات در فاصله فزاینده از زمین، عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل را تشکیل می دهند.
خورشید دوباره بر اساس سرعت آن بین زهره و مریخ قرار گرفت. اما، این به راحتی به این معنی بود که کره خورشید بین سیاراتی که به خورشید ثابت بودند (عطارد و زهره) و سیاراتی که می‌توانستند هر گونه کشیدگی را به دست آورند (مریخ، مشتری و زحل) تقسیم می‌شد. و اخترشناسان آن روز از این تقسیم‌بندی به عنوان مدرکی استفاده کردند که نشان می‌دهد قرارگیری خورشید در میان سیارات باید صحیح باشد.
اما، کوپرنیک به ما می‌گوید، ماه این بحث را تغییر می‌دهد، زیرا ماه درونی‌ترین کره است و می‌تواند مانند سیارات بیرونی هر گونه کشیدگی داشته باشد.
به خاطر داشته باشید که ماهیت ماه، خورشید و سیارات در این زمان هنوز کاملا نامشخص بود. اغلب، اصطلاح ‘سیاره’ می تواند همه آنها را شامل شود. از این رو چرا کوپرنیک ماهیت آنها را همه با هم در این نقطه در نظر گرفت.
اوج و حضیض با خورشید هم تراز هستند
زیرا آشکار است که سیارات در هنگام طلوع شام همیشه به زمین نزدیکترند، یعنی در مقابل خورشید قرار گیرند و زمین در وسط آنها و خورشید قرار گیرد. اما آنها در زمان غروبشان از زمین دورترند، یعنی زمانی که در همسایگی خورشید غیبت می کنند، یعنی زمانی که خورشید بین آنها و زمین باشد. همه اینها به اندازه کافی به وضوح نشان می دهد که مرکز آنها مستقیماً با خورشید مرتبط است و همان چیزی است که زهره و عطارد چرخش های خود را به آن ارجاع می دهند.
– کوپرنیک، De Revolutionibus، کتاب اول، فصل ۱۰
بحث بعدی کوپرنیک مربوط به موقعیت سیارات در زمانی است که در دورترین نقاطشان نسبت به زمین در مقابل نزدیکترین نقاطشان قرار دارند. اینها به ترتیب به عنوان اوج و حضیض شناخته می شوند.
آنچه کوپرنیک نشان می دهد این است که به نظر می رسد سیارات همیشه در نزدیکترین فاصله به خورشید، اوج خود را دارند. این یک پیامد طبیعی یک مدل هلیومرکزی است (زیرا سیاره در طرف مقابل خورشید قرار دارد)، اما مدل زمین مرکزی دلیل خاصی برای این موضوع ندارد.
اگر ما در مورد سیاره ای برتر مانند مریخ در چارچوب مدل هلیومرکزی فکر کنیم، درک این موضوع ساده تر است. اگر به نزدیکترین مریخ به زمین فکر کنیم (حضیض)، زمانی اتفاق می‌افتد که خورشید، زمین و مریخ همگی در یک خط مستقیم قرار گیرند. هنگامی که این اتفاق می افتد، مریخ در عصر طلوع می کند و در نزدیکی نیمه شب در بالاترین سطح آسمان قرار می گیرد.
برعکس، دورترین مریخ که می تواند از ما باشد، زمانی است که در سمت مخالف خورشید باشد. هنوز در یک خط مستقیم است، اما این بار ترتیب مریخ، خورشید و سپس زمین خواهد بود. وقتی این اتفاق می‌افتد، مریخ در غروب غروب می‌کند (اگرچه ما نتوانستیم آن را ببینیم، زیرا خیلی به خورشید نزدیک است که قابل مشاهده نباشد).
اپیکلیکول عظیم زهره: رازهای سیاره‌ای زیبا و مرموز
علاوه بر این، این واقعیت وجود دارد که قطر چرخه ناهید – به دلیل آن که زهره فاصله زاویه ای تقریباً ۴۵ درجه در دو طرف خورشید دارد – باید شش برابر بیشتر از فاصله از مرکز زمین باشد. به حضیض آن، همانطور که در جای مناسب نشان داده خواهد شد. سپس آنها می گویند که در این همه فضا چه چیزی وجود دارد که آنقدر بزرگ است که زمین، هوا، اتر، ماه و عطارد را می گیرد و به علاوه اگر دور زمین غیرقابل حرکت می چرخد، اپیکسیکل وسیع زهره آن را اشغال می کند؟
– کوپرنیک، De Revolutionibus، کتاب اول، فصل ۱۰
Epicycles اغلب به عنوان یکی از بزرگترین مشکلات مدل زمین مرکزی بطلمیوسی ذکر می شود. و این دقیقاً همان چیزی است که کوپرنیک در اینجا به آن هدف می‌گیرد. این بدان معنا نیست که کوپرنیک اساساً مخالف اپی‌چرخه‌ها بود. در واقع، پایبندی خودش به حرکت دایره ای یکنواخت او را مجبور کرد که اپی چرخه ها را در مدل خود بگنجاند. اما آنچه کوپرنیک در اینجا مورد انتقاد قرار می دهد، اندازه ای است که مدل بطلمیوسی به ویژه برای زهره درخواست می کند.
همانطور که در بالا بحث شد، حرکت متوسط زهره به حرکت خورشید گره خورده است. بنابراین فقط می تواند بر اساس epicycle خود از آن موقعیت منحرف شود. بنابراین، برای دور شدن ۴۵ درجه از خورشید، به یک چرخه عظیم نیاز داشت. یکی آنقدر بزرگ که زهره را در کره‌های عطارد و ماه می‌گذراند. دومی به خصوص به دلیل اعتقاد به ماهیت ماده مشکل ساز بود.
فلسفه طبیعی آن زمان هنوز کیمیاگری بود، با چهار عنصر زمینی (زمین، آتش، هوا، و آب) و یک عنصر آسمانی (اتر، یا کوینتسنس). اعتقاد بر این بود که عنصر آسمانی ابدی و تغییرناپذیر است. به قول آنها «فاسد ناپذیر»، به همین دلیل است که آسمانها بسیار پاک و منسجم بود. فقط روی زمین بود که ما چهار عنصر کلاسیک دیگر را داشتیم که «تغییرپذیر» یا «فاسدپذیر» بودند. اما این تقسیم بین فساد ناپذیر و مفسده کجا صورت می گیرد؟ اخترشناسان یونانی آن را در کره ماه قرار دادند که در مدل زمین مرکزی نزدیکترین به زمین بود.
نتیجه
با این حال، از آنجایی که چرخه ناهید بسیار بزرگ خواهد بود، به این قلمرو خواهد رفت. بنابراین، یک تناقض منطقی به وجود می‌آید زیرا ماده سماوی در داخل و خارج از قلمرو زمینی فرو می‌رود که چیزی قابل قبول نبود.
در نهایت، این استدلال ها فقط تا حدی برای ستاره شناسان آن زمان قانع کننده بود. می دانیم که آثار کوپرنیک به طور گسترده خوانده می شد. با این حال، به سرعت به تصویب نرسید.
حتی پس از اینکه کپلر آن را اصلاح کرد و معادلات و قیودهای بطلمیوسی را از بین برد و بیضی ها را جایگزین آنها کرد، ژئومرکزی هنوز کمی زمان برد تا به طور کامل از بین برود. نظریه گرانش نیوتن دلیل نظری قانع‌کننده‌ای برای مرکزیت دادن به جسم بزرگ‌تر ارائه کرد، اما این کشف انحراف نور ستاره‌ها و اختلاف منظر ستاره‌ها بود که در نهایت مدل زمین‌مرکزی را رد کرد.
