Kristina Schou Madsen Videnskabsteori

Transkript

1 Denne opgaves formål er at redegøre for Kopernikus, Brahes, Keplers og Galileis forskellige roller i overgangen fra det geocentriske til det heliocentriske verdensbillede. Nikolas Kopernikus ( ) fremstillede en astronomisk model med solen som universets centrum; et heliocentrisk system som udfordrede den daværende aristotelisk-ptolemæiske geocentriske overbevisning, der opererede med jorden i centrum, da det efter aristotelisk fysik er dens naturlige sted 1. Kopernikus heliocentriske teori indebærer en total forkastelse af den eksisterende fysik, da bevægelseslæren vil bryde sammen hvis jorden ikke er i centrum. Distinktionen mellem det celeste og terreste og de dertilhørende forskellige fysikker tilintetgøres, da skellet mellem det jordiske og det himmelske ikke kan opretholdes, hvis jorden kategoriseres som en planet der tilhører himmellegemerne. Som følge deraf, udfordrede Kopernikus system, med jordens reducering til en bevægelig planet mellem Mars og Venus, ikke kun den etablerede kirkelige tradition, men også det almindelige menneskets erfaring og opfattelse af at befinde sig i centrum, til et omvæltende revolutionerende syn på universet og ikke mindst sig selv 2. Kopernikus grundlagde sit system ud fra overbevisningen af, at de eksisterende ptolemæiske systemer var for usmukke og usammenhængende og harmonerede ikke med: som er skabt for vor skyld af den mest fuldkomne og mest regelmæssige af alle bygmestre 3. Kopernikus søgte en model, hvor han i Platons ånd, stræbte efter redegørelse for fænomenerne, men på en mere harmonisk, sammenhængende og ikke mindst en mere simpel måde 4. Kopernikus søgte et opgør mod Ptolemaios overflødige og uskønne ekvant, der skulle redegøre for de hastighedsvariationer, som ikke kunne forklares med excentriske cirkler, ved at sætte planetens bevægelsesbane i en cirkel i et centrum og en jævn cirkel i en anden cirkel 5. Dog bibeholder Kopernikus ideen om cirklens fuldkommenhed og evige eksistens 6, men ved fastholdelse af den cirkulære overbevisning opstår observationelle vanskeligheder, som løses med indførelse af epicykler, differentmodeller og epicentriske cirkler. Imidlertid simplificerer Kopernikus Ptolemaios model ved nedbringelse af antallet af epicykler fra 80 til 34 og reducerer fem store epicykler til én, nemlig jordens bane 7. Ligeledes forklares den retrograde bevægelse og det klarlægges, at planeterne ikke laver en sløjfebevægelse, ved 1 Cohen (1962): 29 2 Pedersen (1963): ibid: Ibid.: 242, Lindberg (1992): 83 6 Pedersen (1963): ibid.: 251 1

2 konstateringen af jordens daglige rotation om sin akse 8 samt fastsættes universets omfang til værende væsentlig større end før antaget, da fiksstjernerne nødvendigvis må befinde sig meget længere væk end afstanden fra jorden til solen, som forklaring på hvorfor parallakse-vinklen ikke kan måles: Forholdet mellem jordens afstand fra solen og firmamentets højde er så meget mindre end forholdet mellem jordens radius og afstand til solen, at jordens afstand til solen er for intet at regne i sammenligning med firmamentets højde 9. Vinklen burde være forskellig ved jordens forskellige årlige placeringer i forhold til solen, men da der opereres med enorme afstande, er graden i vinkelændringen så lille, at den ikke kan måles med de daværende tilgængelige instrumenter 10. Kopernikus ser selv sine astronomiske teorier som værende en reel beskrivelse af den fysiske virkelighed, selvom forordet, forfattet af en luthersk præst, proklarerer en anti-realistisk opfattelse 11. Ved at forskyde det ubevægelige punkt fra jordens centrum til solen, gør Kopernikus op med det ene af de to astronomiske problemer i antikken, i form af ophævelse af den geocentriske antagelse; tilbage foreligger stadig cirkelparadigmet, der senere løses af den polske matematiker Johannes Kepler. Den Kopernikanske revolution er hermed startet med forkastelse af den aristoteliske fysik og forklaring på den retrograde bevægelse. Den danske astronom Tycho Brahes ( ) motivation til hans epokegørende og opsigtsvækkende præcise observationer, var opdagelsen af fejl i daværende astronomiske tabellerne, der forudsagde en konjunktion mellem Saturn og Jupiter på et pågældende fejlagtigt tidspunkt. Brahe konkluderede nødvendigheden af behovet for bedre observationsdata. Ydermere opdagede Brahe en supernova, som ifølge den aristoteliske lære ikke burde finde sted, da himlen er perfekt og uforanderlig. Tilmed foretager han en parallakse-måling og fastslår at dens bane går igennem de Ptolemæiske sfærer og afviser dermed eksistensen af disse. Brahe henledes derfor til et nyt spørgsmål: Hvis der ikke findes sfærer, hvad holder så planeterne fast i deres baner? Svæver himmellegemerne frit rundt i luften? I håbet om at finde nogle svar, slår Brahe sig ned og foretager 8 Pedersen (1963): ibid. 10 ibid.: 246, ibid.: 252 2

3 de næste 20 år systematiske observationer 12. Det lykkedes Brahe via hans selvbyggede instrumenter, at nedbringe den observationelle nøjagtighed fra 10ʹ 13 til 1ʹ -2ʹ 14. Med denne præcision udarbejder Brahe et stjernekatalog med 777 stjerner samt et koordinatsystem, som fastslår planeternes baner i forhold til stjernerne 15. Det nyskabende var Brahes systematiske fremgangsmåde samt hans videnskabelige behandling af de indsamlede data. Han var bevidst om de uundgåelige systematiske fejl som f.eks. lysets brydning gennem et medium til et andet og søgte at identificere de forhold der forstyrrer observationsdataene og eliminere disse 16. Ligeledes håndterer han tilfældige, uidentificerbare fejl ved at tage gennemsnittet af mange data og da de er tilfældige, ophæver tilstrækkelige observationer hinanden. Tycho Brahe tilførte den nødvendige præcise empiriske data til endelig implementering af den heliocentriske forståelse, selvom han selv forkastede den, da han ikke kunne måle den fiksstjerneparallakse der nødvendigvis må være ved en heliocentrisk verdensforståelse. Ifølge Kopernikus skal der være et fiksstjerneparallakse(dog meget lille), men Brahe kan ikke finde den og kaster sig ud i hans egen kosmologi, som proklarerer et geoheliocentrisk opfattelse med solen i bevægelse omkring jorden og alle andre planeter omkring solen 17. I starten af det 16 århundrede kommer Brahe i kontakt med Kepler og ansætter ham til at beregne Mars bane ud fra sine observationer. Selvom Kepler er af kopernikansk overbevisning, kompenserer de to hinanden godt i forhold til Keplers matematiske intelligens og Brahes fortræffelige evner inden for indsamling af præcise observationsdata. Efter Brahes død, viderefører Kepler dog den kritiske indstilling til nøjagtige data og afviser derfor beregninger af Mars bane ud fra ptolemæiske, kopernikanske og Tychlesiske systemer 18 der fører ham til opdagelsen af de tre love, hvilke bærer hans navn. Keplers første lov erklærer, at planeterne bevæger sig i en ellipsebane med solen i det ene brændpunkt og videre fastlægger han, at radius-vektor stryger over lige store arealer i lige store tidsrum, der betyder at planeterne dermed ikke bevæger sig med jævn hastighed hele tiden, som tidligere astronomer troede 19. Men spørgsmålet er stadig hvad der fastholder planeterne i deres baner og Kepler forsøger at besvare spørgsmålet med en teori om at solen er magnetisk og skubber planeterne rundt. Kepler går fra en årsagsopfattelse af en bevægende 12 Longair (2003): ʹ = 1/60 af en grad 14 Longair (2003): ibid. 16 Longair (2003): ibid.: ibid.: Longair (2003): 28 3

4 sjæl til en bevægende kraft, efter overbevisningen om at hvis noget følger en matematisk lov, må det være ubesjælet og derfor en kraft. Forholdet mellem deres afstand og omløbstider er konstante og dermed tyder noget på, at det er det samme princip eller kraft. Og heraf følger Keplers 3. lov som siger at planetens omløbstid i anden potens er proportional med middelafstanden til solen i tredje potens. Med Kepler opnås en frigørelse fra cirkelparadigmet samt formulering af hans tre love og slutteligt en matematisk, æstetisk erkendelsesideal med den præ-etableret harmoni i verden. Samtid opdager Galileo Galilei ( ) med sin astronomiske kikkert, at himlen er større end før antaget og der befinder sig mange flere stjerne 20. Ydermere så han at månen havde en ru overflade med bjerge og dale, som mindede meget om Jordens, der dermed understøttede en endelig afvisning af den aristoteliske distinktion mellem himmel og jord. I forlængelse heraf opdagede Galilei Jupiters fire måner, hvilket er første gang der registreres måner om andre planeter end jorden samt at Venus har faser, ifølge det Ptolemæiske system er en umulighed 21. Ved kombination af det matematiske og det eksperimentelle, gav Galileis observationer den kopernikanske hypotese empirisk bekræftelse. Efter pavens død udgiver Galilei sin dialog som tilbageviser indvendinger mod den kopernikanske opfattelse i forhold til jordens daglige rotation, jordes årlige bevægelse om solen og forskellen på jord- og himmellegemer 22. Førstnævnte indvending tilbagevises med eksempler på relativitetsprincippet; anden indsigelse forkastes med forklaring på inerti-princippet, der siger at hvis en ting en gang har fået sin hastighed, vil den have den indtil den bliver stoppet. Galilei giver eksemplet med skålen som gøres mere og mere asymmetrisk for til sidst følge en ret flade. Et legeme som ikke påvirkes af ydre kræfter, vil fortsætte i retlinet bevægelse 23. Derved er det ikke en forandring, men en tilstand og kræver dermed ikke nogen årsag. Hvis denne lov kombineres med faldloven, fås parabel-bevægelsen som er kendetegnet ved en projektilbevægelse 24. Slutteligt i dialogen forklares tidevandet som effekt af jordens modsatrettede bevægelse, som vi i dag ved, er en forkert antagelse. Galilei har i hans bog tilbagevist den aristoteliske opfattelse, men ikke fremført nogle beviser for den kopernikanske. I sin sidste bog modbevises Aristoteles faldlov med et 20 Marks (1983): da der ikke er gengivet den originale bogs sidetal, henvises til s i kompendiet 21 ibid: ibid: Cushing (1998): ibid: 80 4

5 tankeeksperiment, der fastsætter Aristoteles faldlov som værende selvmodsigende. I stedet for at definere årsagen, tingens væsen eller substans: Mål alt, hvad der måleligt er, og gør det måleligt, som endnu ikke er det 25. Naturen skal forstås matematisk og Galilei starter en forskningstradition der beror på målelige data og matematisk eksperimentel hypoteseafprøvning og giver således bolden videre til Newton som redegør for jorden og himmellegemers bevægelser. 25 Thomsen (1971): 230 5

6 Litteraurliste: Cushing, JT: Philosophical Concepts in Physics. Cambridge University Press Lindberg: The Beginnings of Westerne Science the European Scientific Tradition in Philosophical, Religious, and Institutional Context, 600 B.C. to A.D The University of Chicago Press Longair, M: Theoretical Concepts in Physics An alternative View of Theoretical Reasonning in Physics. Cambridge University Press. 2. udg Marks, J: Science and the Making og the Modern World. Heinemann Educational Pedersen, O.: Historisk indledning til den klassiske fysik, Kbh Thomsen, H: Hvem tænkte hvad? Filosofiens Hvem-Hvad-Hvor. Politikens Forlag