ASTRONOMIA NA PRZESTRZENI WIEKÓW
Astronomia uznawana jest za najstarszą naukę w dziejach ludzkości. To właśnie obserwacja ciał niebieskich pozwoliła ludziom przejść od etapu myślistwa i zbieractwa, do rolnictwa i hodowli, czyli gospodarki opartej na planowaniu. Ludzie obserwowali niebo już w epoce kamienia, czego dowodzą ryty na kościach oraz malowidła naskalne w Lascaux. Początki astronomii można więc ustalić na 15-17 tys. lat p.n.e. Ponieważ nie mamy z tego czasu żadnych źródeł pisanych, możemy tylko domyślać się, jakie obiekty czy też zjawiska niebieskie przedstawiają te malowidła. Na domysły skazani jesteśmy również w przypadku Stonehenge, pradziejów.
najbardziej
znanej
Zdecydowanie
budowli
bardziej
naszych
poręcznym
świadectwem zainteresowania astronomią na tamtym etapie historii jest brązowy dysk z Nebry, pochodzący z około 1600 roku p.n.e. Na dysku umieszczono złote płytki, które prawdopodobnie przedstawiają zjawiska astronomiczne i symbole religijne.
Obserwacje astronomiczne odegrały także niezwykle ważną rolę w rozwoju wczesnych cywilizacji. Początki babilońskiej astronomii sięgaj 3000 lat p.n.e., czyli jeszcze czasów sumeryjskich. Babilończycy umieli dość precyzyjnie obliczyć okres upływający pomiędzy dwiema identycznymi fazami Księżyca oraz pozycjami znanych wówczas planet względem Ziemi, potrafili także wyliczyć datę całkowitego zaćmienia Słońca. Głównym
osiągnięciem
egipskiej
astronomii
było
stworzenie kalendarza słonecznego. Już w tysiącleciu p.n.e. Egipcjanie znali rok słoneczny, liczący 365 dni podzielonych na dwanaście 30-dniowych miesięcy oraz 5 dni dodatkowych.
W starożytnych Chinach, podobnie jak w Babilonii i Egipcie, rozwinięty kalendarz znano już 2 tysiące lat p.n.e. Dworscy astronomowie zatrudniani przez cesarza uważnie obserwowali nadzwyczajne wydarzenia na niebie, a ich przekazy zachowały się do naszych czasów. W tamtejszych kronikach można znaleźć między innymi informacje na temat wybuchów nowych oraz pojawiania się komet i innych niebiańskich zjawisk.
Wszystkie opisane cywilizacje mają jedną cechę wspólną: zjawiska niebieskie były tam przyjmowane jako ustalony pewnik i nie szukano ich ukrytych przyczyn. Ziemię uznawano za dysk lub inny podobny kształt, przykryty sklepieniem niebieskim.
Dopiero w Helladzie astronomia weszła w nową fazę rozwoju, choć Grecy początkowo również uznawali Ziemię za dysk oblewany przez wody wielkiego morza. Stopniowo jednak umacniał się poparty obserwacjami pogląd, że Ziemia ma kształt kuli. Dowodziły tego liczne zjawiska, na przykład zakrzywienie horyzontu na morzu czy zróżnicowana wysokość nad horyzontem tych samych ciał niebieskich obserwowanych z różnych punktów. Na tej podstawie astronom Eratostenes (276-195 p.n.e.) był w stanie z niezwykłą dokładnością obliczyć obwód kuli ziemskiej.
Również inne ciała niebieskie uznawano w Grecji za obiekty kuliste: Anaksagoras (ok. 500-428 p.n.e.) utrzymywał, że Słońce to rozżarzony kamień, przewyższający Peloponez. Demokryt (ok. 470-380 p.n.e.) uważał, ze Droga Mleczna składa się z niezliczonych gwiazd. Natomiast Hipparch (190-125 p.n.e.) sporządził pierwszy obszerny katalog gwiazd, uwzględniając pozycje 850 gwiazd stałych.
Największym osiągnięciem starożytnej greckiej astronomii było sformułowanie teorii ruchu planet. Ostateczny kształt nadali jej Hipparch i Klaudiusz Ptolemeusz (ok. 100-178 n.e.) Zgodnie z ich teorią wokół nieruchomej Ziemi po okręgach porusza się siedem planet, czyli Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz i Saturn. Teoria geocentryczna była doskonale uzasadniona i na tyle dobrze wpisywała się w chrześcijański światopogląd, że posługiwano się nią aż do końca średniowiecza. Zupełnie natomiast nie przyjął się początkowo heliocentryczny obraz świata, choć miał on swoich zwolenników również w starożytnej Grecji (np. Arystarch z Samos, ok. 320250 p.n.e.). W kolejnych stuleciach stawało się coraz bardziej oczywiste, że obserwowany ruch planet nie daje się pogodzić z teorią Ptolemeusza. Rozwiązaniem mógł być tylko całkowicie nowy obraz świata. Uczeni którzy tworzyli i rozwijali ten obraz, musieli się zdobyć na odwagę, by przeciwstawić się powszechnie panującej teorii i wystąpić przeciw najważniejszym naukowym autorytetom. Dlatego też uznajemy ich dzisiaj za pionierów nowoczesnej astronomii.
Słuszność tradycyjnej koncepcji geocentrycznej i teorii ruchów planet jako pierwszy podał w wątpliwość Mikołaj Kopernik (1473-1543), astronom i kanonik katedralny. W wyniku przeprowadzonych badań doszedł on do wniosku, że nasza planeta nie tylko obraca się wokół własnej osi, ale także, wraz z 6 innymi znanymi wówczas planetami,
wędruje wokół Słońca. Krótko przed śmiercią Kopernik zaprezentował ów heliocentryczny obraz świata w dziele zatytułowanym "De revolutionibus orbitum
coelestium" ("O obrotach sfer niebieskich"), podważając w ten sposób teorię geocentryczną.
Nowy obraz świata trzeba było jednak poprzeć solidnymi dowodami. Próbował dostarczyć ich włoski astronom i fizyk Galileusz (Galileo Galilei, 1564-1642), dzięki wynalazkowi teleskopu - w roku 1608 holenderski optyk Hans Lippershey zbudował pierwsze narzędzie do obserwacji. W 1610 roku Galileusz po raz pierwszy wykorzystał ten przyrząd do obserwacji astronomicznych. Dostrzegł m.in. kratery na Księżycu i fazy Wenus, odkrył cztery najjaśniejsze księżyce Jowisza, zauważył plamy na Słońcu i podzielił Drogę Mleczną na poszczególne gwiazdy. Nie znalazł jednak odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób planety poruszają się wokół Słońca.
Dokonał tego matematyk Johannes Kepler (1571-1630). Teorię swą rozwinął w 1609 roku na podstawie szczegółowych obserwacji duńskiego astronoma Tychona Brahe'a (1546-1601). Kepler jako pierwszy sporządził bezbłędne matematyczne opisy ruchów planet i innych ciał Układu Słonecznego. Tak zwane Prawa Keplera nie mówią jednak nic na temat przyczyny występowania ruchu.
Kwestię tę ostatecznie wyjaśnił dopiero fizyk Isaac Newton
(1643-1727),
który
opisał
działanie
grawitacji. Jest to siła, której podlegają wszystkie ciała niebieskie. To ona utrzymuje w całości układ wszechświata. W 1687 roku Newton ogłosił prawo powszechnego
ciążenia,
nazwane
później
jego
nazwiskiem. Zgodnie z tym podstawową cechą
wszystkich mas jest wzajemne przyciąganie (grawitacja), które wzrasta proporcjonalnie do masy, maleje zaś z kwadratem odległości.
Za sprawą Kopernika, Galileusza, Keplera i Newtona astronomia przekształciła się w nowoczesną naukę ścisłą, opartą na matematyce i fizyce. W tym duchu rozwijali ją też astronomowie następnych pokoleń. Niemiecko-angielski astronom William Hershel (17381822) rozwinął astronomię gwiazd stałych, badając poszczególne obiekty Drogi Mlecznej. Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846) po raz pierwszy dokonał pomiarów odległości międzygwiezdnych. Z kolei amerykański astronom Edwin Powell Hubble (1889-1953) rozszerzył astronomiczny horyzont poprzez ustalenie odległości dzielącej nas od Galaktyki Andromedy, zaś dzięki odkryciu zjawiska ekspansji wszechświata skierował uwagę badaczy ku chwili narodzin kosmosu. To wtedy kosmologia znalazła się w obrębie astronomii, wymagała ona jednak całkowitej zmiany sposobu myślenia.
Takie
właśnie
zaprezentował
nowatorskie niemiecki
spojrzenie
fizyk,
Albert
Einstein (1879-1955), w pierwszych pismach poświęconych teorii kwantowej i teorii względności, opublikowanych już w 1905 roku. Uzasadniał w nich szczególną teorię względności, którą nieco później uzupełnił o powszechnie dziś znany wzór: E = mc2. W roku 1915 Einstein sformułował ogólną teorię względności, której słuszność ostatecznie potwierdziły badania zakrzywienia światła gwiazd podczas zaćmienia Słońca w 1919 roku. Szczególna i ogólna teorie względności były jednak zbyt rewolucyjne, żeby przyznać Einsteinowi Nagrodę Nobla otrzymał ją w 1921 roku, jak to lakonicznie określono, za "wkład do fizyki teoretycznej, zwłaszcza za odkrycie prawa zjawiska fotoelektrycznego". Einstein uznawany jest za największego fizyka XX wieku.
W wieku XXI jego godnym następcą wydaje się brytyjski fizyk Stephen William Hawking (ur. 8 stycznia 1942 roku). Stworzył on wiele ważnych dzieł z zakresu kosmologii, skupiając zainteresowania badawcze przede wszystkim na tematyce czarnych dziur. Opracował między innymi model tzw. promieniowania Hawkinga, który zakłada, że czarne dziury mogłyby wypromieniowywać energię z prędkością zależną od masy.