Koperníkova revoluce (kniha)

Tato stránka je v procesu revize. Může se lišit od poslední přijaté revize, která byla přijata 13. ledna 2011.

Koperníkovská revoluce:

Thomas S. Kuhn je autorem epochální knihy Struktura vědeckých revolucí (1962), která je průkopníkem nového filozoficko-sociologického pohledu na vědu a její praktiky. Kuhn v ní zavádí koncept změny paradigmatu, náhlé změny pohledu členů vědecké komunity, k níž dochází během revoluční změny v jejich oboru. Vědce pracující v obdobích nerevoluční („normální“) vědy popisuje jako řešitele jakýchsi hádanek, které nejsou nepodobné skládačkám nebo křížovkám. Čtenář, který očekává, že v Koperníkově revoluci najde některé obrysy Kuhnovy proslulé filozofie, bude zklamán. Termíny „paradigma“ a „normální věda“ se v ní neobjevují; kniha je spíše historickým než filozofickým dílem.

Kopernikánská revoluce, Kuhnova filmová kniha, je jednou z nejprodávanějších knih o dějinách vědy vůbec. V roce 2003 se vydání Harvard University Press dočkalo již 24. dotisku, a to nepočítáme vydání Vintage Book. Byla to jedna z Kuhnových filmových publikací z oblasti dějin vědy; předtím publikoval v této oblasti šest prací o chemii sedmnáctého století a o Carnotově cyklu. Kniha měla svůj původ v poznámkách pro kurz přírodních věd na Harvardu, který byl založen na historickém přístupu. Kurz nebyl ani tak o vědě jako takové, ale spíše o porozumění vědě určené studentům mimo přírodní vědy. Tento původ knihy je důležitý pro pochopení jejího charakteru.

Pod pojmem „koperníkovská revoluce“ Kuhn rozumí období v dějinách vědy, které se častěji označuje jako „vědecká revoluce“. Toto období je ostře vymezeno: začíná vydáním Koperníkova díla De Revolutionibus Orbium Coelestium v roce 1543 a končí vydáním Newtonovy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica v roce 1687. Druhá polovina Kuhnovy Koperníkovy revoluce zahrnuje období jednoho a půl století po Koperníkově smrti, zatímco první polovina knihy zpracovává více než dva tisíce let vývoje předkoperníkovské kosmologie.

Předkládaný článek Citizendium shrnuje Koperníkovu revoluci a vypráví přitom příběh jednoho z nejzajímavějších řetězců událostí v dějinách vědy viděný očima Thomase Kuhna.

Obsah

Jak již bylo řečeno, Kuhn věnuje první polovinu své knihy předkoperníkovskému pohledu lidstva na vesmír. Jeho výklad začíná u Egypťanů, pokračuje od antiky přes temný středověk a pozdější středověk až ke Koperníkovi. Kuhn popisuje pomalu se probouzející poznání západní civilizace o vesmíru, který se zdánlivě skládal ze Slunce, Měsíce, planet, hvězd na okolní sféře a samozřejmě Země ve středu toho všeho.

Když Kuhn v 5. kapitole pojednává o Koperníkově vlastním díle, je pozoruhodné, že Koperníkův objev: Slunce, nikoli Země, je geometrickým středem vesmíru – označuje za Koperníkovu „inovaci“, nikoli za jeho „revoluci“. Lze namítnout, že se tím podceňuje význam Koperníkova historického přínosu astronomii, ale je to důsledné, neboť Kuhn dává přednost označení celého 145letého období počínaje rokem 1543 jako „Koperníkovy revoluce“. Bez ohledu na to kniha považuje Koperníkovu inovaci – přechod od geocentrického k heliocentrickému vesmíru – za zásadní a klíčový bod ve vývoji kosmologie a astronomie. Podle Kuhna byla koperníkovská revoluce nejen revolucí v astronomii, ale znamenala také revoluci ve vědě a filozofii a Kuhn líčí, jak astronomovo řešení zdánlivě technického problému zásadně změnilo přístup lidí k základním problémům každodenního života. Koperníkovská revoluce v Kuhnově pojetí znamená finančně zaprvé reformu základních pojmů astronomie, zadruhé radikální změnu v ostatních vědách, kterou si pohyb Země vyžádal, a zatřetí ještě komplexnější dopad na filozofii, náboženství a hodnoty vyplývající z toho, že Země už není považována za jedinečný střed Božího stvoření.

Kapitola 1: Starověký dvousférický vesmír

První kapitola vysvětluje primitivní kosmologie Egypťanů a Babyloňanů. Pojednává o značné části astronomické teorie, například o zdánlivém pohybu Slunce při pohledu ze Země; seznamuje s pojmy jako ekliptika, zimní/letní slunovrat a jarní/ podzimní rovnodennost. Když na scénu vstoupí starověká řecká kultura, je představen nejstarší kosmologický model – nebo spíše rámec kosmologie, protože planety do něj musí být stále umístěny – „dvousférový vesmír“ (termín vytvořený Kuhnem). Skládá se z malé kulovité a nehybné Země v geometrickém středu velké rotující (s 24hodinovou frekvencí) koule hvězd (Firmamentu). Kuhn tvrdí, že myšlenka, že astronomie může poskytnout kosmologický model, je jednou z nejvýznamnějších a nejcharakterističtějších novinek, které jsme zdědili po starověké řecké civilizaci.

Kapitola 2: Problém planet

Pro Řeky a jejich následovníky byly Slunce a Měsíc dvě ze sedmi planet. Kuhn popisuje rudimentární obraz vesmíru, který zůstal aktuální v základních učebnicích astronomie a kosmologie až do počátku 17. století, dlouho po Koperníkově smrti. Země je středem hvězdné sféry, která ohraničuje vesmír. Zvenčí dovnitř jsou umístěny dráhy Saturnu, Jupiteru, Marsu, Slunce, Venuše, Merkuru a Měsíce. Kapitola 2 podrobně popisuje, jak se v dokonalejším modelu zpětný pohyb planet vysvětluje pomocí epicyklů, malých kružnic, které se rovnoměrně otáčejí kolem bodu na obvodu druhé, rovnoměrně rotující kružnice, deferentu. Tato helénistická kosmologie vyvrcholila v Ptolemaiově Almagestu (asi 150 n. l.), knize, která pojednává o složité teorii určené k předpovědi výskytu planet na obloze. Podle Kuhnových slov byl Ptolemaiův Almagest „prvním systematickým matematickým pojednáním, které podává úplný, podrobný a kvantitativní popis všech nebeských pohybů“. Obecně se pohyby planet v Almagestu skládají z epicyklů se středy na deferentech, ale Ptolemaios zavedl také ekvanty. Ekvant je bod, vzhledem k němuž je rotace deferentu rovnoměrná, ale ekvant je posunutý mimo střed deferentu, takže rotace deferentu viděná z jeho středu je nerovnoměrná. Koperníkova nechuť k ekvantům a jimi zaváděnému nerovnoměrnému pohybu byla jednou z jeho hlavních motivací k hledání lepšího planetárního modelu.

Kapitola 3: Dvousférový vesmír v aristotelském myšlení

Tato kapitola podává výklad aristotelské kosmologie a pohledu na svět. Podle Aristotela (384-322 př. n. l.) a jeho následovníků je vesmír konečný a ohraničený sférou hvězd a jeho nitro je vyplněno převážně éterem. Aristoteles se domníval, že samotný pojem vakua je absurdní, prostor a hmota jsou nerozlučně spjaty, a proto musí být vesmír vyplněn hmotou. Planety se pohybují homocentrickými sférickými obaly tvořenými éterem. (Později se mělo za to, že skořápka je dostatečně silná, aby pojmula deferent planety a její epicykly). Spodní část nejvnitřnější skořápky – ta měsíční – rozděluje vesmír na dvě zcela nesourodé oblasti, vyplněné různými druhy hmoty a podléhající různým přírodním zákonům. Pozemská, sublunární oblast, v níž žije člověk, je naplněna živly: ohněm, vzduchem, vodou a zemí. Je to oblast rozmanitosti, změn, zrození, smrti, vzniku a rozkladu. Pohyb měsíčního pláště tyto čtyři živly neustále vytlačuje, a proto je nikdy nelze pozorovat v jejich čisté podobě. Naproti tomu nebeská oblast, měsíční a další, je věčná a neměnná; skládá se pouze z čistého, průhledného, beztížného a neporušitelného prvku éteru.

Kapitola 4: Přetvoření tradice: Aristoteles ke Koperníkovi

Čtvrtá kapitola popisuje období mezi Ptolemaiem a Koperníkem. Na počátku tohoto období ztratila západní Evropa s pádem (476) Západořímské říše většinu antických znalostí. Strážci a uchovateli těchto znalostí se staly islámské chalífáty a v menší míře Byzantská říše. Během temného středověku (který trval přibližně do roku 1000 n. l.) se zapomnělo dokonce i na to, že Země má kulový tvar. Na počátku 4. století se Lactantius koncepci kulové Země vysmíval. V polovině 6. století alexandrijský mnich Kosmas odvodil z Bible křesťanskou kosmologii. Jeho vesmír měl tvar stánku, který Hospodin přikázal postavit Mojžíšovi. Jak však zdůrazňuje Kuhn, tyto kosmologie se nikdy nestaly oficiálním církevním učením.

V 11. a 12. století byly některé starověké poznatky znovu objeveny, nejprve prostřednictvím córdobského chalífátu ve Španělsku. V tomto období byly z Toleda (centra vzdělanosti córdobského chalífátu) dovezeny astronomické tabulky a z arabštiny do latiny byl přeložen Ptolemaiův Almagest a většina Aristotelových astronomických a fyzikálních spisů. V této době se zrodila evropská úcta k „antické moudrosti“ a „Filozofovi“ (Aristotelovi). Katolická církev zpočátku považovala znovuobjevenou antickou vědu za pohanskou, ale scholastici jako svatý Tomáš Akvinský (1225-1274) dokázali smířit aristotelské poznatky s křesťanskou doktrínou a jejich kombinace se stala všeobjímajícím křesťanským pohledem na svět.

V tomto intelektuálním klimatu by pro Koperníka nebyl prostor pro postulování heliocentrického modelu. Jak je však uvedeno v druhé polovině kapitoly, později ve středověku zazněly některé kritické hlasy proti Aristotelovu světovému názoru. V pařížské nominalistické škole Nicole Oresme (zemř. 1382) protrhl některé trhliny ve struktuře aristotelského myšlení. Ať už však tito scholastičtí kritici vznášeli vůči aristotelské kosmologii jakékoliv hypotetické námitky týkající se centrální polohy a nehybnosti Země, pohyblivosti a finálního rozměru hvězdné sféry, mnohem častěji nacházeli velmi dobré důvody pro vyvrácení svých vlastních námitek a pro závěr, že Aristoteles měl přece jen pravdu.

Renesanční výzkumy a cesty (Kolumbus poprvé přistál v Americe, když bylo Koperníkovi 19 let) vyvolaly nové otázky a daly příklad dalším inovacím. Starověké astronomické výpočetní techniky se ukázaly jako chybné, jak jasně ukázala kumulace chyb juliánského kalendáře. Zjistilo se, jak moc se Ptolemaios mýlil jako geograf. Ve srovnání s politickým rozruchem spojeným s náboženskými reformami Luthera a Kalvína se inovace v astronomii jevila jako zanedbatelná událost. To vše poskytlo větší svobodu myšlení a připravilo intelektuální klima, které umožnilo Koperníkovu inovaci.

Rozhodující roli sehrály i další intelektuální aspekty renesance. Humanismus, dominantní učenecké hnutí doby, byl dogmaticky protiaristotelský a jeho kritika usnadnila vědcům odpoutat se od Aristotelových kořenů. Kromě toho neoplatonický pohled humanistů s jejich estetickým vkusem pro čistou matematiku vytvořil atmosféru, která Koperníkovi vštípila jeho odpor k nerovnoměrnému pohybu planet, který zavedl Ptolemaios pomocí rovnic.

Kapitola 5: Koperníkova inovace

Jak je známo, Koperníkova inovace, podrobně popsaná v kapitole 5, sestává ze dvou kroků. Nejprve se předpokládá, že Země, která je stále středem hvězdné sféry, vykonává denní (24hodinovou) rotaci kolem své osy. Tím se vysvětluje zdánlivá denní rotace Slunce a hvězd. Jakmile je učiněn krok pohybující se Země, je další krok, obíhání Země kolem Slunce, koncepčně jednodušší. Kuhn vysvětluje, že tyto dva kroky (schémata viz článek Ekliptika) nejsou pro pochopení zdánlivého denního a ročního pohybu Slunce příliš důsledné. Druhý krok, nahrazení geocentrické soustavy heliocentrickou, má však dalekosáhlé důsledky pro pochopení pohybu planet. Zejména retrográdní pohyb planet se stává elegantněji vysvětleným – a tudíž mnohem snáze pochopitelným – jevem. Zajímavé je, že Kuhn upozorňuje, že Koperník znal model Aristarcha (asi 310-230 př. n. l.), který rovněž předpokládal, že Země obíhá kolem Slunce. (V závorce je třeba zmínit, že Koperník zavedl ještě třetí pohyb. Předpokládal, že směr zemské osy se během jejího ročního oběhu mění, zatímco ve skutečnosti svírá s invariantní ekliptikou stálý úhel. Proto musel Koperník zavést další kuželovitý roční pohyb, aby dal zemské ose její stálý směr v prostoru.

Kopernik se co nejvíce držel klasických ptolemaiovských představ. Stále vycházel ze své teorie konečného vesmíru ohraničeného sférou hvězd a také věřil, že pohyb planet se musí skládat z dokonalých kružnic a že pohyby jsou rovnoměrné. Za jeden ze svých nejvýznamnějších přínosů matematické astronomii považoval odstranění ekvantů (které vyvolávají nerovnoměrné pohyby). Kvůli svému lpění na Ptolemaiovi Kuhn uvádí, že De Revolutionibus není revoluční, ale spíše revoluci vytvářející text. Koperníkovým cílem nebylo dát světu novou kosmologii, ale vyřešit technické nedostatky, které spatřoval v ptolemaiovské astronomii. Podle Kuhna se Koperníkovo dílo skládá z poměrně úzké technické planetární astronomie, nikoli z kosmologie nebo filozofie.

Z Keplerova díla (kolem roku 1610) je známo, že dráhy planet jsou spíše eliptické než kruhové, a proto není překvapivé, že Koperníkův jednoduchý model založený na kruhových drahách je správný pouze kvalitativně. Pro získání kvantitativních výsledků byl Koperník nucen zavést epicykly, i když jich bylo méně než u Ptolemaia. I tak byly Koperníkovy předpovědi poloh planet stejně přesné jako Ptolemaiovy, ne-li lepší.

Kapitola 6. Předpovědi poloh planet: Osvojení koperníkovské astronomie

Profesionální astronomové jako první přijali heliocentrickou soustavu. Někteří z nich ji přijali jako výpočetní model a o její skutečnosti mlčeli. Například Erasmus Reinhold (1511-1553) vydal v roce 1551 kompletní novou sadu astronomických tabulek (Prutenovy tabulky pojmenované po pruském vévodovi), které byly vypočteny Koperníkovými metodami. Reinhold se však nevyjádřil ve prospěch pohybu Země. Georg Joachim Rheticus (1514-1576) publikoval v roce 1540 obhajobu systému ještě před vydáním De Revolutionibus. Také Michael Maestlin (1550-1631) souhlasil s tím, že Země obíhá kolem Slunce.

Církevní představitelé – pokud si toho byli vědomi – však proti novému modelu vystupovali, protože v něm viděli hrubý rozpor s Písmem. Katolická církev se o Koperníkově učení plně dozvěděla až poté, co jej po roce 1610 začal v Itálii propagovat Galileo Galilei a v roce 1616 bylo zařazeno na Index (seznam knih zakázaných katolickou církví). Pro širokou veřejnost bylo samozřejmé, že se Země nepohybuje, a téměř sto let po Koperníkovi bylo velmi těžké někoho přesvědčit, že důsledek pohybu Země nebude katastrofální.

Tycho Brahe (1546-1601), největší astronom v dějinách pozorování pouhým okem, nenásledoval Koperníka, ale vytvořil vlastní hybridní („Tychonův“) systém, podle něhož byla Země v klidu ve středu rotující hvězdné sféry a planety obíhaly kolem Slunce. Slunce a Měsíc obíhaly kolem Země stejně jako v ptolemaiovské soustavě. Braheho mladší kolega Johannes Kepler (1571-1630) byl svým učitelem Maestlinem vychován jako kopernikán a zůstal jím po celý život. Kepler tento systém zásadním způsobem revidoval. Zavrhl všechny epicykly a nechal Zemi a ostatní planety obíhat kolem nehybného Slunce po eliptických drahách. Jeho dílo Rudolfínské tabulky (1627), odvozené z jeho nové teorie a založené na Braheho vynikajících pozorováních, předčilo všechny do té doby používané astronomické tabulky. Kepler, jak říká Kuhn, vyřešil problém planet.

Nejslavnějším kopernikánem v historii je bezpochyby Galileo Galilei (1564-1642). Byl prvním astronomem, který využil dalekohled. Jeho práce však byla převážně moppingem prováděným poté, co bylo vítězství heliocentrického modelu jasně na dohled. Galileo pozoroval na povrchu Měsíce údolí a hory a viděl, že planeta Jupiter má satelity. Obě skutečnosti nedokazovaly nic o platnosti koperníkovského modelu, ale měly velký psychologický dopad, protože ukázaly, že nebesa nejsou tak majestátní, jak se vždy věřilo; připomínají spíše sublunární oblasti vesmíru. Galilei také objevil sluneční skvrny a viděl, že na Firmamentu se nachází mnohem více hvězd, než je vidět pouhým okem. Definitivní podporu Koperníkově teorii poskytl Galileiho objev fází Venuše. Dalekohledem lze pozorovat, že Venuše je někdy „nová“, jako Měsíc v novu, a někdy „plná“, jako Měsíc v úplňku. K tomu může dojít pouze v případě, že Venuše obíhá kolem Slunce po dráze, která leží uvnitř dráhy Země, což byla jedna z Koperníkových předpovědí, kterou nyní přesvědčivě potvrdil Galileo.

Kuhn popisuje, jak se v druhé polovině 17. století všichni profesionální astronomové stali stoupenci heliocentrického modelu, a to i přes odpor katolické církve. Široké veřejnosti trvalo většinu 18. století, než se obrátila k novému pohledu na svět. Ačkoli ještě v roce 1873 vydal bývalý prezident jedné americké učitelské koleje dílo, v němž odsoudil Koperníka, Newtona a mnoho dalších významných astronomů za to, že se odchýlili od biblické kosmologie.

Kapitola 7: Nový vesmír

Než mohl být nový světový názor široce přijat, bylo třeba zodpovědět otázky jako např: Proč těžká tělesa padají k povrchu rotující Země? Jak daleko jsou hvězdy? Co pohybuje planetami nyní, když už neexistují aristotelské sféry, které by je poháněly? Co udržuje planety na oběžné dráze? Na mnohé z těchto otázek nalezneme odpovědi v knize Isaaca Newtona Principia (1687), která popisuje nekonečný vesmír, v němž se planety a hvězdy vzájemně přitahují silou úměrnou jejich hmotnostem. Většina dějin planetární astronomie proto směřuje od Keplera a Galilea přímo k Newtonovi. Kuhn se však vydává oklikou přes atomismus a Descartovu teorii vírů.

Kuhn začíná sedmou kapitolu tím, že činí věrohodným, že jakmile hvězdná sféra ztratí svou roli prvotního hybatele planetárních sfér („nebes“ aristotelské kosmologie), není koncepční krok k neohraničenému nekonečnému vesmíru příliš velký. Kuhn vypráví, že již v roce 1576 anglický kopernikán Thomas Digges vnesl myšlenku nekonečného vesmíru do jinak přímočaré parafráze De Revolutionibus.

Když Kuhn poznamenává, že kopernikanismus a atomismus se zdají být na první pohled zcela nesouvisejícími naukami, pokračuje vysvětlením, že atomisté potřebovali nekonečnou prázdnotu, aby se v ní jejich tělesa mohla pohybovat. Když předpokládáme, že kopernikanismus předpokládá nekonečný vesmír, nejsou tyto dvě doktríny tak nesouvisející, jak by se mohlo zdát. Nejvlivnější přírodní filozof první poloviny 17. století, Descartes, věřil, že všechny síly se přenášejí srážkami s tělesy. Poprvé jasně vyjádřil zákon setrvačného pohybu: pohybující se těleso se bude nadále pohybovat stejnou rychlostí po přímce, pokud se nesrazí s jinou částicí. Descartes se domníval, že srážkami se tělíska uspořádávají do rozsáhlých cirkulací („vírů“) a že tyto víry unášejí planety kolem Slunce. Descartes výslovně odstranil z přírodní filozofie dichotomii mezi nebeskými a pozemskými zákony, kterou zavedl Aristoteles o dva tisíce let dříve.

V roce 1666, značně ovlivněn Descartem, formuloval Robert Hooke teorii pohybu planet, která byla založena na setrvačnosti a ekvivalenci nebeských a pozemských zákonů. Napsal, že pohybující se planeta by se měla pohybovat rovnoměrně po přímce, ale protože víme, že její dráha obíhá kolem Slunce, musí mezi Sluncem a planetou působit přitažlivá síla. Ačkoli se domníval, že síla této síly bude s rostoucí vzdáleností mezi Sluncem a planetou klesat, nevěděl, jak z ní vytvořit Keplerovu elipsu. Tuto práci přenechal Newtonovi. Newton přibližně ve stejné době dokázal, že bodová částice opisuje elipsu, když ji nehybné těleso přitahuje silou nepřímo úměrnou vzdálenosti. Těžké těleso se nachází v jednom ze dvou ohnisek elipsy. Země však není bodová částice. V roce 1685 Newton dokázal, že se všemi tělesy Země lze zacházet, jako by se nacházela v jejím středu. Nakonec byly Keplerovy zákony vysvětleny jako vrozená přitažlivost mezi základními tělesy tvořícími planety a hvězdy. O dva roky později vyšly Newtonovy Matematické principy přírodní filosofie a koperníkovská revoluce byla dokončena.“

Poznámky

1. Až na to, že slovo „paradigma“ se objevuje v předmluvě (str. ix) a na str. 222, na obou místech ve svém konvenčním významu.
2. N. M. Swerdlow, An Essay on Thomas Kuhn’s First Scientific Revolution, The Copernican Revolution, Proceedings of the American Philosophical Society, vol. 148, str. 64-120 (2004)
3. Kuhn píše Coelestium jako Caelestium, což je běžnější latinský zápis. Na originálních frontispisech je však uvedeno Cœlestium.
4. Swerdlow loc. cit. nesouhlasí s tím, že neoplatonický humanismus byl relevantní pro Koperníkovu motivaci.
5. Kuhn se s ohledem na názory protestantských vůdců 16. století, Luthera, Melanchtona a Kalvína, opírá o práci A. D. Whitea: A History of the Warfare of Science with Theology in Christendom, Appleton, New York, (1896). O. Gingerich (2004), loc. cit. uvedl důvody, proč Whiteova práce nemusí být v tomto bodě zcela spolehlivá.
6. Kuhn nezmiňuje, že kniha byla přijata o čtyři roky později, ale s doplněným seznamem oprav. Všechny opravy se týkaly reality, na rozdíl od výpočetní pohodlnosti modelu.