Dlaczego Kopernik stworzył system heliocentryczny? 5. Astronomia islamska

Jest to piąta notka z serii; przed przeczytaniem prosiłbym o zapoznanie się z poprzednimi:

Ptolemeusz był chyba ostatnim wielkim uczonym Starożytności. Po nim w nauce nastąpił zastój. W starożytnym Rzymie i jego posiadłościach co prawda pojawiali się jeszcze uczeni, którzy przynajmniej potrafili prowadzić skomplikowane obliczenia matematyczne, ale nie wnieśli już nic nowatorskiego do wiedzy astronomicznej. Za symboliczny koniec nauki starożytnej można uznać śmierć matematyczki Hypatii, zamordowanej w Aleksandrii w 415 roku n.e. przez tłum sfanatyzowanych chrześcijan.

Jeszcze gorzej sytuacja wyglądała we wczesnośredniowiecznej Europie chrześcijańskiej. W wiekach VI-X doszło wręcz do regresu nauki. Niektórzy autorzy negowali nawet kulistość Ziemi. Żyjący w 1. połowie VI wieku mnich Kosmas Indikopleustes w dziele Topografia chrześcijańska przedstawił Ziemię jako prostokąt umieszczony na dnie prostopadłościennego pudła przykrytego stropem, ponad którym rezydował Pan Bóg. Na północy znajdowała się wielka góra, spoza której wychodziły i poza którą chowały się ciała niebieskie, co miało tłumaczyć ich wschody i zachody.

Obraz świata z Topografii chrześcijańskiej Kosmasa Indikopleustesa (wiki, domena publiczna)

Trzeba przyznać, że Kosmas to raczej wyjątek – był chyba kimś w rodzaju dzisiejszych płaskoziemców – a większość wykształconych ludzi zdawała sobie sprawę z kulistości Ziemi. Sporadycznie pojawiały się książki o astronomii, chociaż ich poziom nie był wysoki. W sposób jakościowy opisywały model Ptolemeusza i nie było w nich żadnej matematyki. Z tego powodu bardziej przypominały dzisiejsze pozycje popularnonaukowe niż podręczniki akademickie. Przez dobrych kilkaset lat wczesnego Średniowiecza żaden mieszkaniec Europy chrześcijańskiej nie potrafił obliczać deferentów i epicykli tak, aby móc przewidywać położenia planet na niebie.

Astronomię ptolemeuszową uratowali od zapomnienia uczeni islamscy. Religia Mahometa po śmierci jej twórcy (632 n.e.) w zadziwiająco krótkim czasie rozprzestrzeniła się po Bliskim i Środkowym Wschodzie oraz Afryce Północnej; dotarła nawet do Hiszpanii. Wielki rozkwit kulturalny islamu rozpoczął się w Kalifacie Bagdadzkim za panowania dynastii Abbasydów. Szczególne zasługi na tym polu położyli żyjący na przełomie VIII i IX wieku kalifowie Harun ar-Raszid i jego syn Al-Mamun. Byli oni pod wielkim wrażeniem wiedzy starożytnych Greków, wysyłali więc do Bizancjum swoich przedstawicieli, którzy skupowali manuskrypty dzieł naukowych i filozoficznych. Al-Mamun stworzył w Bagdadzie tak zwany Dom Mądrości – instytucję, którą można uznać za drugi w historii państwowy instytut naukowy (pierwszym takim instytutem było Muzeum Aleksandryjskie). Pracujący w nim uczeni oprócz prowadzenia badań zajmowali się także tłumaczeniem zakupionych manuskryptów z greckiego i starosyryjskiego na arabski. W ten sposób powstały przekłady prac Arystotelesa, Almagestu i wielu innych dzieł.

Działalność uczonych arabskich to kolejny przykład pozytywnych efektów, jakie może przynosić współpraca międzynarodowa. Arabowie czerpali wiedzę nie tylko od Greków, ale i od Hindusów. Od tych drugich przejęli dziesiętny pozycyjny system zapisu liczb, pojęcie zera, cyfry (zwane dziś cyframi arabskimi) i funkcje trygonometryczne. Jednym z największych uczonych z Domu Mądrości był perski matematyk al-Chuwarizmi, którego można nazwać ojcem algebry. (Samo słowo „algebra” pochodzi od tytułu jego dzieła, zaś termin „algorytm” od jego zniekształconego nazwiska).

Rozwój matematyki ułatwił rzecz jasna prowadzenie obliczeń astronomicznych, a także astrologicznych, bowiem astrologia silnie zakorzeniła się w krajach islamskich. Co prawda zgodnie z Koranem przyszłość ma prawo znać tylko Bóg, ale ludzie są tylko ludźmi i chcą wiedzieć, co ich czeka; z tego powodu wielu mahometan nie przejmowało się tym zapisem świętej księgi islamu i zamawiało u astrologów horoskopy oparte na położeniach planet. Tak więc astrologia stanowiła silną inspirację dla rozwoju astronomii.

Astronomowie islamscy działali nie tylko na Bliskim Wschodzie, ale i w Afryce Północnej oraz w Hiszpanii. Tworzyli tablice efemeryd i wykonywali precyzyjne pomiary różnych wielkości astronomicznych, które były później wysoko cenione przez astronomów chrześcijańskich; Kopernik w swych O obrotach cytował je wielokrotnie. Astronomia islamska praktycznie całkowicie opierała się na modelu Ptolemeusza. Nie licząc krytyki ekwantu i nieśmiałych prób wyeliminowania problemu z obserwowanym rozmiarem Księżyca (o którym pisałem w poprzedniej notce), astronomowie islamscy stosowali taki sam układ deferentów i epicykli, jaki wprowadził uczony z Aleksandrii, czasami modyfikując jedynie jego parametry.

Myślę, że jest to dobre miejsce, aby obalić pewien powszechnie panujący mit. Często spotykamy się ze stwierdzeniem, że z biegiem czasu położenia planet na niebie coraz bardziej odstawały od przewidywań modelu Ptolemeusza; aby temu zaradzić, późniejsi astronomowie wprowadzali kolejne epicykle. Wyrażenie „dodawanie epicykli” stało się synonimem ratowania teorii na siłę, w sytuacji, gdy zaprzeczają jej fakty. W rzeczywistości wcale tak nie było. Astronomowie średniowieczni i renesansowi używali oryginalnego systemu deferentów i epicykli Ptolemeusza, co najwyżej dokonując drobnych korekt parametrów. Historycy astronomii Michael Hoskin i Owen Gingerich piszą (tłumaczenie Jarosława Włodarczyka):

Czasami się słyszy, że do XVI wieku modele Ptolemeusza poddawano przeróbkom w desperackim poszukiwaniu większej precyzji i że liczba okręgów wymaganych do opisu ruchów planet wzrosła ponad wszelką miarę. Mówi się też, że hipoteza heliocentryczna znacznie zredukowała liczbę okręgów i że ruch Ziemi uznano za cenę, którą warto zapłacić za to uproszczenie. Nie ma w tym ani źdźbła prawdy. Szczegółowe modele Kopernika są równie skomplikowane co Ptolemeusza. (…) Niestety, nic nie wskazuje na to, że owa fałszywa legenda przestanie być powtarzana. A szkoda, gdyż proponuje ona prozaiczne wyjaśnienie czegoś, co w istocie jest jednym z największych osiągnięć intelektu w historii nauki.

Modelu Ptolemeusza nie trzeba było rozbudowywać, ponieważ dokładność jego przewidywań całkowicie wystarczała dla obserwacji prowadzonych za pomocą znanych wówczas instrumentów. Gdyby nawet ktoś chciał zmienić w nim coś istotnego, prawdopodobnie by mu się to nie udało, jako że jego elementy są ze sobą mocno powiązane. Przypomina on talerz spaghetti: jeśli w jednym miejscu zanurzysz w nim widelec, natychmiast coś rusza się zupełnie gdzie indziej. Dlatego tablice efemeryd, takie jak Tablice toledańskie opracowane przez XI-wiecznych astronomów z muzułmańskiej Hiszpanii, powstawały na podstawie oryginalnego modelu Ptolemeusza.

Ciąg dalszy nastąpi.