Teoria rozwoju Wszechświata od Ptolemeusza do Kopernika.

Naukowcy uważają, że wszechświat powstał w wyniku wybuchu około 15 miliardów lat temu. W pewnej chwili istniała niewyobrażalnie mała, niezwykle gorąca kula. W chwilę później powstał wszechświat po największej w historii eksplozji – Wielkim Wybuchu.

Eksplozja był tak gigantyczna, że uczestnicząca w niej materia nadal pędzi we wszystkich kierunkach z oszałamiająca prędkością.

WIELKI WYBUCH (Big Bang) wg. Najbardziej rozpowszechnionej teorii – początek Wszechświata (około 15 mld lat temu). Początkowo cała materia i energia, którą obecnie obserwujemy, skupiona była w jednym punkcie o niewyobrażalnie dużej gęstości i nieskończenie wysokiej temperaturze. Po Wielkim Wybuchu Wszechświat zaczął się rozszerzać we wszystkich kierunkach.

Pierwszy, oparty na obserwacjach astronomicznych, model budowy wszechświata zaproponował Arystoteles. W tym modelu założono, że planety toczą się po kryształowych współśrodkowych sferach, a Ziemia znajduje się w środku, stąd nazwa – model geocentryczny. Nie wyjaśniało to jednak skomplikowanej wędrówki planet po niebie, ani też obserwowanych zmian ich wielkości i jasności.

Inny model budowy wszechświata, który zdobył powszechne uznanie i w niezmienionej postaci przetrwał aż 14 wieków, stworzył Klaudiusz Ptolemeusz ( 100 – 168 n.e.). Przedstawił go w dziele zatytułowanym „ Mathematike Syntaxis” ( „Matematyczne dzieło”), znanym pod nazwą Almagest, nadaną później przez Arabów. W geocentrycznej teorii Ptolemeusza obserwator i związany z nim układ odniesienia, czyli Ziemia – tkwią nieruchomo w środku wszechświata. Wokół Ziemi porusza się zarówno Słońce, Księżyc jak i gwiezdny firmament, a po nim, powoli wśród stałych gwiazd, „wędrują „ planety.

Tworząc swój model, Ptolemeusz musiał uwzględnić ruchy wszystkich wymienionych obiektów i wyjaśnić wzajemne położenie planet w dowolnej chwili. I tak, w modelu Ptolemeusza, wokół nieruchomej kuli ziemskiej po okręgach zwanych deferentami poruszają się Księżyc i Słońce, obiegając ją w czasie 24 godzin. Po deferentach poruszają się także planety, lecz jak wynikało z obserwacji, ich ruch jest bardziej złożony. Planety bowiem na tle gwiazd stałych zataczają charakterystyczne pętle.

Aby wyjaśnić kształt obserwowanych torów planet, Ptolemeusz musiał założyć, że poruszają się one po okręgach zwanych epicyklami, których środki wędrowały po deferetach.

Ponieważ Merkurego oraz Wenus obserwowano w pobliżu Słońca, środki ich epicykli i środek Słońca poruszały się z taką samą szybkością kontową. Największe trudności pojawiły się przy próbie opisu Księżyca. Mimo wielu problemów, dokonując odpowiednich obliczeń, Ptolemeusz potrafił nieźle przewidzieć położenie planet. Z jego tablic, zawierających charakterystyczne wielkości dotyczące ruchów planet, korzystano jeszcze w XVII wieku.

W ciągu czternastu stuleci, jakie upłynęły do ogłoszenia teorii heliocentrycznej Mikołaja Kopernika, tablice Ptolemeusza wielokrotnie poprawiano i uzupełniano, wciąż jednak wyniki obliczeń w nich zawarte oparte były na tej samej geocentrycznej teorii.

W średniowieczu teoria Ptolemeusza była uzupełniana, bowiem stała się bardzo zawiła. Zwłaszcza wprowadzenie kwantu, nadal nie wyjaśniało złożoności ruchów planet dolnych i górnych.

EKWANT (łac. punkt wyrównawczy) – wprowadzenie do teorii geocentrycznej przez Ptolemeusza pojęcie, pozwalające na dokładniejszy opis ruchów planet. Był to punkt położony na linii łączącej środek koła deferentu i Ziemie, względem którego stałą prędkość kątową miało ciało niebieskie lub epicykl na którym się poruszało.

To Mikołaj Kopernik głosił, że Ziemia nie jest nieruchomym punktem środka Wszechświata. Uznał on, że Ziemia krąży dookoła Słońca, tak jak inne planety. Stąd słynne powiedzenie: „Wstrzymał Słońce, ruszył Ziemię…”

Już w starożytnej Grecji Arystarch z Samos (320-250 p.n.e) uważał, że Słońce stanowi centrum świata, wokół którego po kołowych orbitach krążą planety. Zasługa polskiego astronoma Mikołaja Kopernika ( 1473-1543) było uświadomienie jemu współczesnym, że model heliocentryczny pozwala uzyskać wyniki obliczeń zgodne z uznanymi wówczas obserwacjami. Umieszczenie nieruchomego Słońca w centrum wszechświata i przyjęcie go za układ odniesienia dla ruchu pozostałych ciał niebieskich, pozwoliło także na wyjaśnienie niektórych obserwacji, których nie dało się wytłumaczyć za pomocą modelu Ptolemeusza. Jedną z takich obserwacji była zmiana wielkości i jasności planet na sklepieniu niebieskim. W modelu heliocentrycznym planety zbliżają się lub oddalają od Ziemi, a zatem wielkość ich obrazu widzianego z Ziemi i ich jasności musza się zmieniać.

Zgodnie z teorią heliocentryczną ruch dzienny Słońca, planet, gwiazd i Księżyca wynika z obrotu Ziemi wokół osi, a wraz z nią obserwatora i jest ruchem pozornym. W ciągu roku Ziemia obiega Słońce dookoła i dla obserwatora znajdującego się na niej, Słońce przesuwa się na tle gwiazdozbiorów gwiazd stałych, zwanych zodiakalnymi. Z tego samego powodu obserwator znajdujący się na Ziemi poruszającej się względem odległych gwiazd, widzi przemieszczanie się planet na tle gwiazdozbiorów. Spowodowane to jest zarówno ruchem własnym planet wokół Słońca, jak i ich ruchem względem Ziemi.

Zgodnie z modelem Mikołaja Kopernika zarówno Ziemia jak i inne planety poruszają się wokół Słońca ruchem jednostajnym po okręgach, który wówczas uważany był za ruch idealny. Chcąc jednak wyjaśnić skomplikowane kształty torów planet, Kopernik musiał pozostawić w swym modelu system referentów i epicykli. Swoją teorię popartą wynikami obserwacji i szczegółowymi obliczeniami, przedstawił w dziele „ O obrotach sfer niebieskich” wydanym w Norymberdze w 1543 roku. Choć dzieło zostało napisane znacznie wcześniej, Kopernik zobaczył je wydane drukiem dopiero na łożu śmierci.

Położenia planet obliczone przez Kopernika nie były dokładniejsze od tych zawartych w tablicach astronomicznych Ptolemeusza, jednak jego teoria stanowiła prawdziwy przewrót światopoglądowy. Ziemia przestała być centrum Wszechświata, stając się jedną z planet obiegających potężne Słońce. Dlatego Kościół Katolicki popełnił teorię Kopernika, a jego dzieło zostało wpisane w roku 1616 na listę ksiąg zakazanych. Ci zaś, którzy opowiadali się za teorią heliocentryczną, musieli liczyć się z surowymi konsekwencjami. Doświadczył tego między innymi Galileusz, który w roku 1633 za głoszenie swych poglądów został skazany na areszt domowy, który trwał do śmierci uczonego, czyli do 1642 roku. 31 października 19992 roku Jan Paweł II wezwał członków Akademii Papieskiej, by po 350 latach oficjalnie przyznać rację Galileuszowi. I tak sprawa Galileusza została ostatecznie zamknięta.