Kaip Antikos mąstytojai modeliavo Visatą: nuo stulbinamų idėjų iki įdomių atradimų

Vėliau, jau Naujaisiais laikais, ją pakeitė heliocentrinė sistema su Saule visatos centre ir Žeme, kaip viena iš kelių planetų, skriejančių aplink ją.

Po to buvo suvokta, kad žvaigždės yra tokios pačios saulės kaip ir mūsiškė, tik neįsivaizduojamai toli, o Saulė tėra menka žvaigždutė kažkur Paukščių Tako galaktikos pakraštyje.

Galiausiai XX a. mokslininkai įrodė, kad mūsų Galaktika yra tik viena iš daugelio galaktikų, o visatoje nėra vietos, kuri būtų kuo nors svarbesnė už kitas.

Manoma, jog apie 1800 m. pr. Kr. matematika paremta astronomija susiformavo Mesopotamijoje ir padarė įtaką vėlesnėms civilizacijoms. Rodos, dangaus pažinimo tradicijas sėkmingiausiai tęsė graikai. Greičiausiai, šitai lėmė maždaug VII-ojo a. pr. Kr. pabaigoje Graikijoje gimęs mąstymo kultūros fenomenas – filosofija, kuri buvo savotiška minties revoliucija, nukreipta prieš mitinį tikrovės aiškinimą. Galima sakyti, jog filosofija pačia bendriausia prasme sąlygojo perėjimą nuo mitinio prie mokslinio pasaulėvaizdžio, taip savo ruožtu lemtingai paveikusi Vakarų intelektualinę raidą.

Senovės mokslininkų įžvalgos – įdomios ir drąsios

Tiksliai nežinome, kas ir kada Vakarų kultūros istorijoje pamėgino sukurti pirmąjį visatos modelį, pagrįstą ne mitologiniais vaizdiniais ar mistinėmis intuicijomis, bet racionalia gamtos reiškinių bei stebėjimų duomenų analize, tačiau Antikiniai šaltiniai mini iš Mileto (vakarinė šiuolaikinės Turkijos pakrantė) kilusį garsiojo išminčiaus Talio mokinį Anaksimandrą (apie 610–547 m. pr. Kr.). Procesus gamtoje jis aiškino savaiminių, sistemingai pasireiškiančių jėgų, kurias dabar vadiname dėsniais, veikimu, o ne dievų valia. Legendos byloja, jog pagal vertikaliai pastatytos kolonos metamo šešėlio ilgį Anaksimandras tiksliai apskaičiavo metų trukmę ir, supratęs, kad tokiu būdu galima matuoti laiką, ko gero pirmasis Graikijoje sukonstravo Saulės laikrodį.

Anaksimandras manė, jog Saulė, Mėnulis ir žvaigždės – tai kosminė ugnis, matoma per kiaurymes dangaus skliaute jam judant iš rytų į vakarus. Taip pat jis teigė, kad cilindro formos Žemė nėra pritvirtinta prie dangaus gaubto ir jo laikoma, tačiau pati savaime yra visatos centre. Kadangi Žemė nuo dangaus sferos nutolusi vienodais atstumais, nėra jokios jėgos, ją siekiančios ir galinčios iš savo vietos pajudinti.

Išties, graikų mąstytojai buvo smalsūs ir žingeidūs gamtos tyrinėtojai, savo pažiūras apie Kosmoso (gr.k. kosmos – tvarka, darna, apimanti tiek žemiškas, gamtines, tiek dangaus sferas, būties būklė, priešinga chaosui – gr. k. chaos – netvarka) sąrangą bandę grįsti tiek empiriniais, tiek loginiais argumentais – daugelis jų buvo išradingi eksperimentatoriai ir įžvalgūs mokslininkai, padarę įdomių atradimų bei iškėlę stulbinamų idėjų.

Pavyzdžiui, Pitagoras iš Samo (apie 570–497 m. pr. Kr.), greičiausiai paveiktas egiptiečių ir persų kosmologijos, paskelbė drąsią ir tuo metu graikams neįprastą mintį, jog Saulė, Žemė, Mėnulis ir planetos yra sferiškos formos, kitais žodžiais, rutuliai, ir kad kosminiai kūnai erdvėje vieni apie kitus juda apskritomis orbitomis; Herakleitas iš Efeso (apie 544–483 m. pr. Kr.) teigė, jog Visata gimė iš pirmapradėje stichijų priešybėje susiformavusio energijos pliūpsnio ir gyvuos tol, kol neišseks jos potencialas; Demokritas iš Abderų (apie 460–370 m. pr. Kr.), numatęs atominę medžiagos prigimtį, buvo įsitikinęs, jog fizikines visatos charakteristikas nulemia elementariųjų dalelių savybės ir jų tarpusavio sąveika; Zenonas iš Elėjos (apie 490–430 m. pr. Kr.), nagrinėjęs loginius erdvėlaikio paradoksus, prašneko apie fizikinių reiškinių reliatyvumą ir patyrimo santykinumą; Aristrachas (apie 320-230 m. pr. Kr.), remdamasis Mėnulio užtemimų stebėjimais, gana tiksliai įvertino nuotolį nuo Žemės iki Mėnulio, taip pat nustatė, jog Žemė apie Saulę apsisuka per metus, o aplink savo ašį – per parą; Erastostenas (apie 276-194 m. pr. Kr.), išmatavęs šešėlių ilgius skirtingose geografinėse platumose ir pasitelkęs trigonometrines formules, apskaičiavo Žemės skersmenį 5 procentų tikslumu ir t. t. ir pan.

Aristotelio kosmologijos principai

Vis dėlto labiausiai pripažintą nuoseklų visatos modelį sukūrė iškiliausias Antikos mąstytojas Aristotelis (apie 384–322 m. pr. Kr.).

Maždaug 340 m. pr. Kr. traktate „Apie dangų“ Aristotelis pateikė du argumentus, kodėl Žemė yra ne plokščia, o apvali. Pirma, jis suprato, jog Mėnulio užtemimai įvyksta tada, kai Žemė atsiduria tarp Mėnulio ir Saulės. Žemė visuomet ant Mėnulio meta apskritą šešėlį, kas akivaizdžiai implikuoja išvadą, jog Žemė yra rutulio formos. Antra, jau graikų jūrininkai iš savo patirties žinojo, kad pietinėse platumose Šiaurinė žvaigždė danguje stebima žemiau, nei šiaurinėse.

Aristotelis traktate pažymi, jog šiuo atveju Šiaurinės padėtį galima paaiškinti tik pripažinus, kad Žemė yra apvali. Žinodamas Šiaurinės žvaigždės regimosios padėties skirtumą Egipto ir Graikijos danguje, Aristotelis pamėgino apskaičiuoti mūsų planetos skersmenį. Jo pateiktas atsakymas – 400 000 stadijų. Bėda ta, jog mes tiksliai nežinome, kiek metrais yra 1 stadija, tačiau jei sutiksime su tyrinėtojų spėjimais, jog tai gali būti apie 200 metrų, suprasime, jog didysis mąstytojas, deja, apsiriko maždaug dvigubai.

Savo kosmologijoje Aristotelis visatą padalino į dvi skirtingas sritis: vidinė, žemiau Mėnulio esanti sritis, apima visatos centre esančią Žemę ir Mėnulio orbitos vidinę pusę; tuo tarpu išorinė, aukščiau Mėnulio esanti sritis, yra likusi baigtinės visatos dalis nuo Mėnulio iki žvaigždžių sferos, žyminčios išorines visatos ribas. Už šios sferos ribų neegzistuoja niekas, net erdvė, mat neužpildyta erdvė aristoteliškojoje sistemoje nėra įmanoma.

Visi dangaus kūnai virš Mėnulio esančioje srityje sudaryti iš tobulo elemento, vadinamo eteriu, kuriam būdinga prigimtinė savybė apie visatos centrą judėti taisyklingais apskritimais. Priešingai, nei taisyklinga ir nekintama tvarka pasižyminti aukščiau Mėnulio esanti sritis, vidinė visata yra paženklinta pokyčių – augimo ir irimo, atsiradimo ir nykimo, ir visos šios srities substancijos sudarytos iš keturių elementų – oro, žemės, ugnies ir vandens.

Pasak Aristotelio, šių elementų santykis medžiagoje lemia iš jų sudarytos substancijos savybes. Kiekvienas elementas visatoje turi prigimtinę vietą. Aristotelis įsitikinęs, jog prigimtinė Žemės vieta yra visatos centre, vandens – žemės paviršiuje, oro – iškart virš paviršiaus, o ugnies – prie Mėnulio orbitos. Taigi kiekvienas žemiškasis kūnas žemiau Mėnulio esančioje srityje užima sau skirtą vietą, priklausančią nuo keturių jį sudarančių elementų tarpusavio santykio.

Tokie buvo aristoteliškosios kosmologijos principai, pagal kuriuos Saulė, planetos ir žvaigždės yar pritvirtintos prie permatomų sferų, kurios darniai sukasi aplink visatos centre esančią Žemę.

Tiesa, apie 280 m. pr. Kr. mūsų jau anksčiau minėtas Aristarchas viename iš savo astronominių traktatų pamėgino užginčyti geocentrinę Aristotelio sistemą, visatos centre patalpindamas Saulę, aplink kurią drauge su kitomis planetomis skrieja Žemė. Pagal Žemės šešėlio dydį Mėnulio paviršiuje per jo užtemimą, Aristarchas nustatė, kad Saulė yra daug didesnė už Žemę ir labai toli nuo mūsų. Iš šio fakto jis padarė įžvalgią išvadą, jog toks didelis kūnas kaip Saulė negali suktis apie žymiai mažesnę Žemę.

Deja, Aristarcho amžininkams Aristotelio argumentai pasirodė įtikinamesni – heliocentrizmo idėja nebuvo palaikyta ir pripažinta – antikinė astronomija nuėjo kitu – aristoteliškojo geocentrizmo – keliu. Panašu, jog iki Koperniko darbų minties apie Saulę sistemos centre niekas rimtai nevertino, nors ji aiškiai buvo išsakyta dar III a. pr. Kr.

Ptolemajo visatos modelis

II-ojo šimtmečio viduryje Aleksandrijoje dirbęs garsiausias to meto astronomas Klaudijus Ptolemajas (apie 100-170 m.) atmetė bet kokias heliocentrinės sistemos prielaidas, kadangi jos prieštaravo aristoteliškajai fizikai bei mechanikai. Už tai Aristotelio pažiūras jis išvystė iki sudėtingos kosmologinės teorijos.

Aristotelis manė, kad apskritimas yra tobuliausia gamtoje egzistuojanti forma ir tuo grindė savąją kosmologiją. Šią pamatinę Aristotelio idėją, skelbiančią, jog dangaus kūnai apie Žemę juda taisyklingais apskritimais, savo astronomijoje Ptolemajas modifikavo ir išplėtojo.

„Almageste“ – reikšmingiausiame traktate, kuris buvo laikomas tuometinės astronomijos viršūne, Ptolemajas išdėstė teoriją, pagal kurią Saulė, Mėnulis bei tuo metu žinomos penkios planetos (Merkurijus, Venera, Marsas, Jupiteris ir Saturnas) aplink Žemę juda ne tik pagrindine apskritimine trajektorija, tačiau ir epiciklais – mažesnėmis kilpinėmis orbitomis, kurių centrai taip pat sukasi apie Žemę.

Kodėl Ptolemajui prireikė šių papildomų apskritimų? Astronomas susidūrė su problema: planetų padėčių skirtingais momentais stebėjimų duomenys iš tiesų buvo nesuderinami su Aristotelio numatytais planetų keliais idealiu apskritimu. Kaip paaiškinti akivaizdžius Merkurijaus, Veneros ir ypač Marso kelionės dangaus skliautu prieštaravimus, pavyzdžiui, grįžtamąjį Raudonosios planetos judėjimą? Ptolemajas žinojo, jog egiptiečiai Marsą vadina sekded-ef em khetkhet, kas pažodžiui reiškia „tas, kuris juda atgal“. Vadinas, stebėjimai nėra klaidingi, ir šį faktą būtina suderinti su teorija.

Epiciklai atrodė tinkamiausia išeitis, pakankamai įtikinamai aiškinusi tą sudėtingą kelią, kurį dangumi nukeliauja planetos. Pagal Ptolemają, judėdamos epiciklu, jos kartais padaro kilpas ir tęsia kelionę savo orbita. Epiciklų teorija buvo patogi tuo, kad planetų orbitos galėjo būti tikslinamos prie vienų epiciklų pridedant kitus tokiu būdu, kad sistema derintųsi su planetų stebėjimų duomenimis.

Nors epiciklų teorija buvo teorija „ad hoc“, t.y., paparastai tariant, „pritempta“ iki reikiamo rezultato (šiandien už tai nebūtų pagirtas joks mokslininkas), ji su tam tikromis išlygomis praktiškai funkcionavo, leisdama ganėtinai tiksliai numatyti dangaus kūnų padėtis bei prognozuoti retesnius astronominius įvykius, pavyzdžiui, Saulės ar Mėnulio užtemimus.

Pagal Ptolemajo visatos modelį, Saulė ir planetos apie Žemę pagrindinėmis orbitomis ir epiciklais juda pritvirtintos prie idealių skaidrių sferų, tačiau jos ten „prikabintos“ ne tiesiogiai, o per nedidelius besisukančius sraigtus sferos centre. Sfera gręžiasi, sraigtas sukasi, ir mes iš Žemės matome, kaip Marsas skliaute išpiešia kilpą. Kiekviena planeta turi savo sraigtu judinamą sferą. Paskutinėje, toliausioje nuo Žemės sferoje spindi nejudančios žvaigždės, kurios, nuolat likdamos tose pačiose vietose viena kitos atžvilgiu, skliautu juda visos kartu. Kas yra už paskutiniosios, kraštinės sferos, Ptolemajas nepaaiškina, tik sako, jog tai yra ta visatos dalis, kurios žmonės stebėti negali.

Aristoteliškasis-ptolemajiškasis visatos modelis įsitvirtino ir sėkmingai viešpatavo kone iki XVI-ojo a. pabaigos. Krikščionių Bažnyčia pritarė ir palaikė Aristotelio-Ptolemajo kosmologiją, kadangi ji iš esmės neprieštaravo bibliniams vaizdiniams, už paskutinės kosminės sferos palikusi pakankamai vietos rojui ir pragarui, angelams ir Dievui.

Vienok kruopštūs Mikalojaus Koperniko matematinių skaičiavimų rezultatai bei teleskopiniai Galilėjaus atradimai atskleidė, jog didieji Antikos korifėjai nemenkai klydo.

Martynas Juocevičius, Lietuvos etnokosmologijos muziejus