ידוע כי קופרניקוס טען שכדור הארץ סובב סביב השמש. אבל ההתנגדות לרעיון המהפכני הזה הגיעה לא רק מן הסמכויות הדתיות. היו גם ראיות שתמכו בקוסמולוגיה שונה.

בקיצור

  • התיאוריה המהפכנית של קופרניקוס שלפיה הארץ נעה סביב השמש הפכה על פיו אוצר של חכמה מדעית ודתית שנאסף במשך יותר מאלף שנים.
  • רוב המדענים סירבו במשך עשרות שנים לקבל את התיאוריה הזאת – אפילו לאחר התצפית הטלסקופית ההיסטורית של גלילאו.
  • ההתנגדויות שלהם לא היו דתיות בלבד. ראיות תצפיתיות תמכו בקוסמולוגיה המתחרה, הגאו-צנטרית, של טיכו ברהה.

ב - 2011 שילח צוות של חוקרים מ-CERN קרן של חלקיקי ניטרינו למסע של 730 קילומטרים למעבדות הלאומיות גְרָאן סָאסו בעיר האיטלקית ל'אקוויל. כשמדדו החוקרים את משך הזמן של המסע הזה נראָה שחלקיקי הניטרינו נעו במהירות גדולה במקצת ממהירות האור בריק. כיצד הגיבה הקהילה המדעית על התוצאה המפתיעה הזאת?

כמעט כולם העדיפו שלא לזנוח את תורתו המבוססת היטב של אלברט איינשטיין, שטען כי דבר אינו יכול לנוע במהירות גדולה ממהירות האור, ובמקום זאת טענו כי מדידותיהם של החוקרים בטעות יסודן (כפי שאכן התברר לבסוף).

כעת דמיינו את עצמכם בעתיד, בעוד ארבע מאות שנים, עתיד שבו רעיונותיו של איינשטיין הופרכו; כבר לפני זמן רב הוכיחו מדענים בניסויים כי חלקיקי ניטרינו אכן יכולים לנוע במהירות גדולה ממהירות האור. בנקודת זמן זו, כשנתבונן אחורה על הפיזיקאים בני זמננו, כיצד נפרש את התנגדותם לקבל את העדות הזאת? האם נסיק כי הפיזיקאים במאה ה-21 היו חסרי גמישות מחשבתית? לא היו פתוחים לרעיונות חדשים? אולי הם היו מוּנעים על ידי שיקולים שאינם מדעיים, כנופיה של "איינשטייניסטים" צרי אופק המתיישרים אל הקו המוכתב בידי המסורת והסמכות?

נקווה שמדעני ההווה הסרבנים יזכו לטיפול הוגן יותר. סירובם לנטוש מסקנות הנראות הגיוניות, אף שמסקנות אלה הוכחו לבסוף כבלתי נכונות (בתסריט שלנו), מתקבל על הדעת מבחינה מדעית ואינו סימן לדעה קדומה קשת עורף.

סיפורים כאלה אינם בלתי נפוצים בתולדות המדע. אסטרונומים במאה ה-19, שהניחו כי גלקסיית שביל החלב היא היקום כולו, בחנו את התמונות הראשונות של גלקסיית אנדרומדה וסברו, בצדק מבחינתם, שהם מתבוננים בכוכב יחיד המוקף במערכת שמש בהתהוותה, ולא, כפי שאנחנו יודעים היום, באוסף מרוחק של כטריליון כוכבים. באופן דומה, איינשטיין היה בטוח שהיקום הוא סטטי, ולכן הציג במשוואותיו קבוע קוסמולוגי שישמור אותו כזה. שתי ההנחות היו הגיוניות. שתיהן היו שגויות. וכפי שהדגימו דייוויד קייזר מן המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) ואנג'לה נ' ה' קריגר מאוניברסיטת פרינסטון מעל דפים אלה בגיליון אוקטובר 2012, אפשר לשגות ובכל זאת להביא תועלת רבה. ותמיד הכול נראה ברור יותר במבט לאחור.

איור של קופרניקוס. קרדיט: קירק קולדוול | Scientific American
קרדיט: קירק קולדוול

בעניינם של חלקיקי הניטרינו המהירים יש לנו כבר מבט מן העתיד אל העבר. סיפור מפורסם אחר, שאת אחריתו אנחנו כבר יודעים, הוא זה של ניקולאוס קופרניקוס והתיאוריה ההליוצנטרית שלו. הוא טען שכדור הארץ סובב על צירו במחזור יממתי ומקיף את השמש בכל שנה, תיאוריה שכולנו מקבלים היום. המערכת הקופרניקאית אִתגרה את האמונה הוותיקה, שניסח תלמי במאה השנייה לספירה בכתבו את "הספר הגדול", אלְמָגֶסְט, ולפיה השמש, הירח והכוכבים סובבים את הארץ, הקבועה במקומה במרכזו של היקום.

קופרניקוס הציע את הרעיונות המהפכניים שלו בספרו "על תנועתם של גרמי השמים", שמדענים רבים בני התקופה קראו, התפעלו ממנו, העירו הערות והשתמשו בו כדי לשפר את תחזיותיהם האסטרונומיות. ואולם אפילו עד שנת 1600, 57 שנים אחר כך, לא יותר מתריסר אסטרונומים רציניים ויתרו על האמונה שהארץ קבועה במקומה. רוב המדענים המשיכו להעדיף את התיאוריה הגאוצנטרית, שהתאימה לשכל הישר. גם היום, כשאנחנו מדברים על השמש העולה והשוקעת, אנחנו נשמעים כמי שתומכים בה.

לעתים מציגים את ה"פלונטר" הקוסמולוגי הזה כדעה קדומה וטוענים שהיא הופרכה בידי גלילאו בשנת 1609, כשבנה טלסקופ והחל להשתמש בו כדי לצפות בכוכבים, בירח ובכוכבי הלכת. שני הדברים אינם נכונים. זמן רב אחרי 1609 עדיין היו לאסטרונומים סיבות מדעיות משכנעות להטיל ספק בדבריו של קופרניקוס. זוהי הדגמה מרשימה של סיבות טובות להתנגדותם של חוקרים לרעיונות מהפכניים – אפילו לרעיונות כאלה שבסופו של דבר מתברר שהם נכונים באופן מרהיב.

הקוסמולוגיה החדשה של בְּרָהֶה

האסטרונום הדני טיכו ברהה יצר באדיבותו מקור נובע ובעל עצמה של ספקות. ב-1588 הוא הציע סוג חדש של מערכת גאומטרית [ראו איור מימין]. לקוסמולוגיה ה"גאו-הליוצנטרית" שלו היו שני יתרונות שתמכו בה: היא התאימה לאינטואיציות העמוקות בדבר הדרך שבה נראה שהעולם מתנהג ותאמה את המידע הזמין באותה העת, והיא עשתה זאת טוב יותר מן המערכת הקופרניקאית.

ברהה היה איש משכמו ומעלה. הוא הפעיל תכנית מחקר במצפה כוכבים דמוי טירה, ניהל תקציב מחקר בגודל של תקציב מחקר בנאס"א והיה מצויד במכשירים המעולים ביותר ובעוזרי המחקר הטובים ביותר שהיה אפשר לקנות בכסף. המידע של ברהה בדבר מאדים הוא זה ששימש את יוהנס קפלר, אחד מעוזרי המחקר שלו, כשגילה את הצורה האליפטית של תנועת כוכבי הלכת. אוון גינגריץ', היסטוריון מאוניברסיטת הרווארד, מדגים לעתים קרובות את חשיבותו של ברהה באמצעות האוסף של כל המידע האסטרונומי מאז ימי קדם שאסף וערך אלברט קורטיוס במאה ה-17: רוב המידע האסטרונומי של אלפיים שנה הגיע מברהה.

האסטרונום הזה, שהיה בעל הישגים עילאיים, התרשם מאוד מן האלגנטיות של המערכת הקופרניקאית. עם זאת היבטים מסוימים שלה הטרידו אותו. דבר אחד היה היעדר הסבר פיזיקלי לתנועתה של הארץ. (ברהה חי יותר ממאה שנה לפני שהמצאת הפיזיקה הניוטונית סיפקה בדיוק את ההסבר הזה.) ממדי הארץ היו ידועים במידה המניחה את הדעת, ומשקלו של כדור העשוי מסלעים ועפר שקוטרו אלפי קילומטרים היה בבירור עצום. מה יכול להניע גוף כזה סביב השמש? הרי אפילו משיכתה של עגלה עמוסה במורד הרחוב היא קשה מאוד.

בניגוד לכך קל להסביר את תנועתם של גופים שמימיים כמו כוכבים וכוכבי לכת. מאז זמנו של אריסטו הניחו אסטרונומים כי גופים שמימיים עשויים מחומר אתרי שאינו מצוי על פני הארץ. לחומר זה יש נטייה טבעית לנוע בתנועה סיבובית מהירה, כמו שלעגלה יש נטייה טבעית לעצור אם לא מושכים אותה בנמרצות. ברהה אמר כי המערכת הקופרניקאית "עוקפת במומחיות ובשלמות את כל המיותר והצורם במערכת של תלמי… ועם זאת מייחסת לארץ, גוף מגושם ועצל זה שאינו מתאים לתנועה, תנועה כה מהירה כמו זו של הלפידים השמימיים." מבחינה זו היה לאסטרונומים העתיקים משהו משותף עם האסטרונומים המודרניים, שכדי להסביר את מה שהם רואים הם מניחים היום כי רוב היקום מורכב מ"חומר אפל" או "אנרגיה אפלה" שאינם דומים לשום דבר שאנו מכירים.

דבר נוסף שהטריד את ברהה היה הכוכבים במערכת הקופרניקאית. תלמי אמר שהסְפֶרה של הכוכבים היא "גדולה לאין ערוך" כי איננו יכולים להבחין בהיסט (פרלקסה) היומי, כלומר, אי אפשר להבחין בשוני בעמדותיהם או בהופעתם הנגרם משינויים של זוויות ראייה או מרחקים של צופה על כדור הארץ כשהכוכבים נעים מאופק אחד אל רום השמים ואל האופק האחר. המסקנה מתצפית זו היא שהקוטר של כדור הארץ הוא כאין וכאפס לעומת מרחקם של הכוכבים; הארץ היא "כנקודה," כתב תלמי.

עם זאת, קופרניקוס ידע כי לא נוכל אפילו להבחין בהיסט השנתי: שינויים בעמדות היחסיות של הכוכבים הנגרמים מתנועתה של הארץ במסלולה סביב השמש. אם הארץ אכן סובבת סביב השמש, משמעות היעדרו של היסט שנתי היא שקוטר מסלולה (קופרניקוס כינה אותו בלטינית magnus orbit, המסלול הגדול) בעצמו הוא אפסי, "כנקודה" לעומת המרחקים הבין-כוכביים. ממדיו של היקום נעשים למשהו שקשה להאמין בו, "גדול לאין שיעור".

זאת ועוד, כפי שברהה ידע היטב, להצעתו של קופרניקוס היו משמעויות נרחבות לא רק בדבר ממדיו של היקום אלא גם בדבר ממדיו של כל כוכב וכוכב. כשאנחנו מתבוננים כלפי מעלה אל השמים הליליים, נראה כי לכל כוכב יש קוטר קבוע. הקטרים הללו נמדדו הן על ידי תלמי והן על ידי ברהה. כעת אנחנו יודעים שהכוכבים הרחוקים הם, באופן מעשי, נקודות של אור, ומידות הקוטר שלהם לכאורה הן טעות הנגרמת ממעבר גלי האור דרך פתח עגול, כמו של טלסקופ או של אישון העין.

אבל באותה העת לא ידעו האסטרונומים דבר על טבעו הגלי של האור. ברהה השתמש בגאומטריה פשוטה כדי לחשב את קוטרם של הכוכבים. על פי חישוב זה, אם הכוכבים מצויים במרחקים קופרניקאיים, הקוטר שלהם יהיה מסדר גודל של המסלול הגדול. הכוכב הקטן ביותר יגמד אפילו את השמש, כפי שאשכולית מגמדת את הנקודה בסופו של משפט זה. להאמין גם בכך היה דבר קשה מנשוא וברהה אמר כי כוכבים ענקיים כאלה הם אבסורד. לדבריו של ההיסטוריון אלברט ואן הֶלְדֶן, "הגיונו של ברהה היה ללא כל פגם; מדידותיו היו מושלמות. כל קופרניקאי היה חייב לקבל את טענותיו."

כשהתעמתה התיאוריה של הקופרניקאים עם ראיות פיזיקליות שנראו כבלתי ניתנות להפרכה, הם העדיפו שלא לוותר עליה ונאלצו לפנות אל הכול יכול השמימי. "אי-אפשר לטעון כי הדברים האלה, שטיפוסים המוניים רואים בהם אבסורד במבט ראשון, הם אכן אבסורדיים, כיוון שהתבונה וההוד המלכותי השמימיים מתנשאים מעל הבנתם." כך כתב הקופרניקאי כריסטוף רות'מן במכתב לברהה. "יהיו מרחבי היקום וממדי הכוכבים גדולים ככל שתחפץ, עדיין לא יישאו שום תואם ליוצר האין-סופי. אך הגיוני הוא כי ככל שגדול המלך, כך גדול יותר ויותר הארמון היאות להוד רוממותו. אז מה גודלו של הארמון שבהגיונך מתאים לאל?"

ברהה, שנימוקים כאלה לא הניחו את דעתו, הציע את המערכת שלו: השמש, הירח והכוכבים סובבים סביב הארץ, שאינה נעה, כמו במערכת של תלמי, ואילו כוכבי הלכת נעים סביב השמש, כמו במערכת הקופרניקאית [ראו מסגרת בעמוד 75]. המערכת של ברהה שימרה את יתרונותיה של הגאוצנטריוּת. כדור הארץ אינו נע במערכת זו, ובכך נמנע הצורך בהסבר לתנועה של גוף מגושם ועצל זה. כמו כן נמנע החיסרון בהיסט שנתי, שהסברו מחייב את קיומם של כוכבים ענקיים ורחוקים מרחק רב. הכוכבים במערכת של ברהה נחו רק מעבר לכוכבי הלכת וממדיהם היו סבירים. ועם זאת, מבחינת כוכבי הלכת המערכת של ברהה והמערכת של קופרניקוס היו זהות מבחינה מתמטית. וכך המערכת של ברהה גם שימרה את האלגנטיות המתמטית של המערכת הקופרניקאית, שלדעתו של ברהה עקפה את כל מה שהיה מיותר או צורם במערכת של תלמי.

כשגלילאו החל לצפות ברקיע באמצעות הטלסקופ שלו, הוא הגיע לכמה ממצאים שסתרו במישרין את הקוסמולוגיה העתיקה של תלמי. הוא ראה שלצדק יש ירחים, ובכך הוכיח שהיקום יכול לשאת בתוכו יותר ממרכז תנועה אחד. הוא גם צפה במופעים של נוגה והראה כי כוכב לכת זה סובב את השמש. למרות זאת, ממצאים אלה לא הביאו לידי הבנה שהארץ סובבת את השמש, מכיוון שהם עלו בקנה אחד עם המערכת של ברהה.

מחלוקת בת 200 שנים

באמצע המאה ה-17, זמן רב אחרי מותם של חלוצים כמו קופרניקוס, ברהה וגלילאו, פרסם אסטרונום איטלקי בשם ג'ובאני בטיסטה ריצ'יולי הערכה אנציקלופדית של אפשרויות קוסמולוגיות שכינה (בעקבות עבודתו הגדולה של תלמי) בשם האַלמָגֶסט החדש (Almagest Novum). ריצ'יולי שקל טיעונים שונים בעד ונגד המערכת הקופרניקאית, שעסקו בנושאים אסטרונומיים, פיזיקליים ודתיים. אך הוא קבע כי שני טיעונים מכריעים את הכף כנגד קופרניקוס. שניהם התבססו על התנגדויות מדעיות. שניהם נבעו מרעיונותיו של ברהה. אף לא אחד מהם קיבל מענה סמוך להעלאתו, אלא רק כמה מאות שנים אחר כך.

טיעון אחד התבסס על אי היכולת להבחין בתופעות מסוימות שכוכב לכת מסתובב, לדעתו של ריצ'יולי, היה חייב ליצור בהשפעתו על קליעים ועל גופים נופלים. ברהה סבר כי ארץ מסתובבת הייתה חייבת להסיט קליע ממסלול של קו ישר. הסטים כאלה לא נצפו עד המאה ה-19, כשהמדען הצרפתי גַספאר גוסטב דה קורִיוליס פיתח תיאור מתמטי מלא של השפעות כאלה.

טיעון נוסף היה זה שניסח ברהה לגבי ממדי כוכב ועודכן בידי ריצ'יולי באמצעות תצפיות טלסקופיות. (ברהה עבד ללא טלסקופ.) לאחר שתכנן תהליך הדיר לגבי מדידת קוטרם של כוכבים, הוא מצא שהכוכבים נראים קטנים יותר מהערכותיו של ברהה. עם זאת, הטלסקופ הגביר את הרגישות להיסט השנתי, שעדיין לא הצליחו להבחין בו, ובכך רמז שעל מרחקיהם של הכוכבים להיות גדולים הרבה יותר מהנחותיו של ברהה. מכאן שעל הכוכבים להיות בעלי ממדי ענק, כפי שטען ברהה.

ריצ'יולי התלונן שקופרניקוס פנה אל הכול יכול השמימי כדי לעקוף את הבעיה המדעית הזאת. ריצ'יולי, שהיה כומר ישועי, לא יכול היה להכחיש את כוחו של אלוהים. אבל הוא דחה את הגישה הזאת באמרו: "גם אם אי אפשר להפריך את התרמית הזאת, זה לא יכול לספק… את האדם הזהיר."

קבלת המערכת הקופרניקאית התעכבה בשל חסרונה של ראיה מדעית חותכת שתאשר את הטענות שכמעט לא ייאמנו בדבר ממדי היקום וגודלם של הכוכבים. ב-1674 הודה רוברט הוּק, אוצר הניסויים של החברה המלכותית הבריטית, כי "בין שהארץ נעה ובין שהיא עומדת דומם, זו הייתה בעיה שהפעילה את שכלם ותבונתם של האסטרונומים והפילוסופים המודרניים הטובים ביותר מאז החיה אותה קופרניקוס. למרות זאת, אין בהם אחד שמצא עדות ברורה לכאן או לכאן."

בזמנו של הוּק קיבל רוב גדל והולך של המדענים את הקופרניקאיוּת, אף שבמידה מסוימת הם עשו זאת אל מול קשיים מדעיים. אף לא אחד דיווח באורח משכנע על היסט כוכבים שנתי עד שעשה זאת פרידריך בֶּסֶל ב-1838. באותו זמן בקירוב יצר ג'ורג' אֵירִי לראשונה את ההסבר התיאורטי המלא לכך שקוטרם של כוכבים נראה גדול יותר מבמציאות, ופרדיננד רייך הצליח להבחין לראשונה בהיסט הנגרם לגופים נופלים בשל סיבובו של כדור הארץ. כמו כן, כמובן, הפיזיקה של אייזיק ניוטון, שלא תאמה את המערכת של ברהה, סיפקה מזמן הסבר ליכולתה של כדור הארץ "המגושם והעצל" של ברהה לנוע.

עם זאת, בימים הקדומים יותר של גלילאו וריצ'יולי עמד לצדם של המתנגדים לקופרניקאיוּת מדע מכובד למדי, קוהרנטי ונסמך על תצפיות. בסופו של דבר, הוכח שהם טעו, אבל אין משמעות הדבר שהם היו מדענים גרועים. למעשה, הפרכה קפדנית של טיעונים חזקים הייתה ועודנה חלק מן האתגר, ומן ההנאה, בעשיית מדע.


לקריאה נוספת

  • Measuring the Universe: Cosmic Dimensions from Aristarchus to Halley. Albert Van Helden. University of Chicago Press, 1985
  • The Telescope against Copernicus: Star Observations by Riccioli Supporting a Geocentric Universe. Christopher M. Graney in Journal for the History of Astronomy, Vol. 41, No. 4, pages 453–467; November 2010
  • Ancestors of Apollo. Dennis Danielson in American Scientist, Vol. 99, No. 1, pages 136–143; March–April 2011
  • Stars as the Armies of God: Lansbergen’s Incorporation of Tycho Brahe’s Star-Size Argument into the Copernican Theory. Christopher M. Graney in Journal for the History of Astronomy, Vol. 44, No. 2, pages 165–172; May 2011
מאמר זה פורסם בעיתון Scientific American ותורגם ונערך בידי רשת אורט ישראל

 

תגובה אחת

  • ובא לציונה גואל.

    ההשוואה בין דעות מדענים מזמן טיכו לאלו של זמננו.שגוי.

    איך אפשר להפריך תיאוריה שהיא כיום עובדה.
    לא סתם עובדה,אלא אינספור עובדות.???
    בזמן טיכו יכלו לטעון מדענים כל שעלה על ליבם, הם היו צריכים רק מודלים תומכים .(כמו זו של תלמי.) ותצפית "הגיונית" (שהחושים מאמתים.ראה ערך:"שטוחנים.")
    כיום.
    מיליוני התנסויות.מיליוני מכשירים הכולל לווינים. עובדים !! וזה הכי מוכח ! על פי הנחתו של איינשטיין.
    ואני שואל: הייתכן שאבנה מכשיר שיצליח על מודל פגום?
    אם כן. הרי שגם הטבע עצמו פגום.אחרת איך פועל המכשיר??
    ובוא נניח שבכל זאת שמצאנו שחלקיקים מסוימים עוברים את מהירות האור. אז כל שידורי הרדיו פתאום יתחילו ל"מהר" גם הם?
    פתאום האור מן השמש יגיע ב7.5 שניות כי התיאוריה "הופרכה"..?
    אבל אם גם אחרי ה"הפרכה" האור ימשיך להגיע ב8 דקות אז התיאוריה שרירה.קיימת.ומוכחת מדי שבריר שנייה.