ניקולאס קופרניקוס, המדען הראשון

כתב: רן לוי

יו-טיוב. "מי רוצה להיות מיליונר"- הגרסה הצרפתית. המתחרה: אדם ממושקף, קירח ולחוץ. זיעה בוהקת על מצחו. המנחה, בקול עמוק וסמכותי, שואל את השאלה הבאה: מי מקיף את כדור הארץ. האם זו השמש, נוגה, מאדים, או הירח? זו שאלה פשוטה, לחימום. לפני השאלות הרציניות. אבל המתחרה שלנו, למרבה ההפתעה, נבוך. הוא לא יודע את התשובה. לאחר התלבטות קשה, הוא מחליט לשאול את הקהל. רעיון גרוע. הם צרפתים. ארבעים אחוז מסמנים לו שהירח מקיף את כדור הארץ, אבל כל השאר מצביעים על השמש. המתחרה בוחר 'שמש', והולך הביתה- עם 1500 יורו, אמנם, אבל גם עם שתי מיליון תגובות צוהלות של שמחה לאיד ביו-טיוב.

תורתו של תלמי

ניקולאס קופרניקוס נולד במאה הארבע עשרה וחי בתקופה שאנו נוהגים להגדיר אותה היום כתקופת המעבר בין ימי הביניים לרנסנס. עד אותו הזמן, הארופאים לא האמינו שהם מסוגלים לחדש מעבר למה שגילו היוונים הקדמונים. הם ראו בדמויות קנוניות כמו אפלטון, אריסטו, פיתגורס ופילוסופים יוונים קלאסיים אחרים כגאונים משכמם ומעלה. התעלות מעבר להישגיהם נראתה כבלתי אפשרית. קל להבין מהיכן מגיע תסביך הנחיתות הזה: ארופה הייתה אז אחרי אלף שנים של חשיכה בעקבות התפוררות האיפריה הרומית, אלף שנה של אפס התפתחות מדעית במערב.  הרבה מהידע שנצבר בתקופות העתיקות אבד לבלי שוב. איטלקי שהתהלך ברומא באותם הימים ראה את הפנתיאון, את הקולוסיאום ואת שאר המונומנטים המפוארים שבנו הקדמונים, וידע שלא ניתן לבנות כאלה שוב- הטכנולוגיה אבדה. הידע נעלם. אימרה נדושה גורסת שאיטלקי של שנת 1500 היה מרגיש בבית ברומא של שנת 1000, אבל היה כמו דג מחוץ למים בשנת 2000- וזאת על אף שאותו מספר שנים מפריד בין התקופות.

ספר האסטרונומיה שהיה הנפוץ ביותר בתקופתו של קופרניקוס היה ה"אלמגסט", ספרו של תלמי, מלומד מאלכסנדריה של 150 לפנה"ס. הספר סיכם את כל מה שידעו היוונים הקדומים על הדרך שבה מתנהל היקום, ועיקריו היו:

א. כדור הארץ נמצא במרכז היקום, והשמש וכל כוכבי הלכת המוכרים- כוכב חמה, נוגה, מאדים, צדק ושבתאי – מקיפים אותו, יחד עם הירח.
ב. כוכבי הלכת נעים במסלולים מעגליים מושלמים.
ג. כוכבי השבת, הכוכבים שאינם זזים בשמים ביחס זה לזה (בניגוד לכוכבי הלכת) הם קרובים למדי לכדור הארץ, ומקובעים על עיגול שקוף שנע סביב צירו.

כדי להסביר את מה שראו היוונים בשמים כל לילה באמצעות תנועה במסלולים מעגליים מושלמים, הם נזקקו למודל מסובך שדרש מהם יצירתיות מסוימת. הבעיה של תלמי הייתה שהכוכבים בשמים נעים במהירות משתנה- לעיתים כוכב הלכת יחלוף על פני השמים בזריזות, ולפעמים באיטיות. המודל המקובל, כאמור, הניח שתנועתם של הכוכבים חייבת להיות תנועה מעגלית מושלמת, משמע- תנועה בעיגול במהירות אחידה. איך מיישבים את סתירה זו?

לתלמי לא הייתה ברירה: הוא היה חייב להניח שהכוכבים נעים במהירות משתנה. על כן הוא הציב בחלל נקודה דימיונית, 'נקודה אקוונטית', שביחס אליה- הכוכב ייראה כאילו הוא נע במהירות קבועה. זאת אומרת, בכל מקום אחר ביקום, כולל על כדור הארץ, כוכב הלכת ייראה כשהוא נע במהירות משתנה, פעם לאט ופעם מהר. אבל אם מישהו עומד בנקודה האקוונטית, הוא יראה את הכוכב כאילו הוא נע באותה המהירות כל הזמן. הטריק הזה דרש מתלמי מערכת מסובכת של עיגולים בתוך עיגולים של מסלולי הקפה, ונקודות אקוונטיות רבות עבור הכוכבים השונים שנעו במהירות שונה בכל מקום בסיבוב. זה כאב ראש לא קטן, אבל כך לפחות היה מקום אחד ביקום שביחס אליו נשמרת תנועה מעגלית מושלמת במהירות קבועה- וזה מה שחשוב, בסופו של דבר, לא?

על אף כל הטריקים וההתחכמויות, המודל של תלמי לא היה נטול בעיות. מאדים, למשל, נע לרוחב השמיים באופן משונה מעט: הוא מזגזג, מתקדם קדימה, ואז אחורה ושוב קדימה. זו תנועה שבלתי אפשרי להסביר על פי מודל זה. והנה בעיה חמורה אף יותר: אם הירח לא מקיף את מרכז כדור הארץ אלא נקודה אחרת (נקודה אקוונטית), אזי הוא צריך להתקרב ולהתרחק במהלך תנועתו על המסלול. מכאן שלפעמים הוא צריך להראות לנו גדול מאוד- כשהוא קרוב לכדור הארץ- ולפעמים קטן יותר, כשהוא במרחק גדול מאיתנו. החישובים הראו שהירח אמור לשנות את גודלו באופן ניכר וברור לעין- עד פי שניים במהלך החודש- אבל לכולם היה ברור שזה אינו המצב. אלו היו בעיות מוכרות, אבל המלומדים לא ניסו לעדכן את תמונת העולם כדי להתמודד עימן אלא חיפשו דרכים לעקוף אותן, או גרוע יותר: התעלמו מהן לחלוטין.

רעיונותיו של ניקולאס קופרניקוס

קופרניקוס נולד בשנת 1473, בעיר טורון שבפולין. את שמו המקורי- ניקולה קופרניק- המיר ללטינית, כפי שהיה מקובל אז בקרב המלומדים של אותם הימים. אביו היה עשיר למדי ועשה את הונו כסוחר בנחושת. ניקולס התייתם מהוריו בגיל צעיר יחסית ונלקח תחת חסותו של אחיה של אימו, איש כנסיה בכיר שמאוחר יותר הפך לבישוף. היה זה קשר טוב לדידו של הצעיר- הדוד הבישוף סידר לו מאוחר יותר עבודה נוחה כאיש כנסיה. בשנת 1491 החל קופרניקוס ללמוד משפטים ורפואה באוניברסיטת קרקוב שבפולין והחל גם להתעניין באסטרונומיה. ה"מדע" הזה היה אז בעיקר אסטרולוגיה- ניסיון לנחש את העתיד על פי מיקום הכוכבים בשמיים. באותה התקופה גם החל קופרניקוס לחפש ולאסוף ספרים על אסטרונומיה.

כמה עשרות שנים לפני קופרניקוס ביקש מלומד בשם גאורג פיובאך לתרגם מחדש את ה"אלמגסט" מיוונית, השפה בה נכתב במקור, ללטינית שהייתה מקובלת יותר. התרגומים הקיימים היו כאלה שעברו מיוונית לערבית ללטינית: כמובן שחלק מהידע אבד במעבר דרך שלוש שפות שונות.  ניתן לראות בניסיון זה של גאורג כניצן של חידוש שבישר אולי את תחילתו של הרנסאנס, שינוי קטן אבל מרענן. אך פיובאך לא הספיק להגשים את משאלתו והלך לעולמו בטרם יצא הספר לאור. על ערש דווי ביקש מתלמיד שלו, רגיומונטנוס, שימשיך את עבודתו. רגיומונטנוס לקח על עצמו את הפרויקט. הוא לא רק תרגם את הספר מיוונית אלא גם חידש עליו: הוא הוסיף תצפיות אסטרונומיות מכל התקופות שבאו אחרי ימיו של תלמי, ואפילו כמה דברי ביקורת משלו. תרגום זה של האלמגסט היה אחד מהספרים שהגיעו לקופרניקוס בזמן לימודיו בקרקוב והשפיעו עליו עמוקות. הוא מצא את עצמו נמשך יותר ויותר לתחום האסטרונומיה. אוסף הספרים של קופרניקוס, אגב, נשדד על ידי כובשים שבדים מאה שנים אחר כך, והוא עדיין מוצג בשבדיה כיום.

כשסיים את לימודיו עבר קופרניקוס לאיטליה שם זכה להסמכה כרופא. בשלב זה כבר היה לו תפקיד רשמי בכנסיה, אך תפקיד זה לא היה תובעני במיוחד: קופרניקוס טייל ברחבי אירופה עוד כמה שנים טובות, כשהוא אוסף את החומר התצפיתי ועוסק בגיבוש התאוריה שלו. כשהיה בן 37, כבר הייתה תאוריה זו מגובשת למדי. קופרניקוס, עם זאת, פרסם רק חוברת דקה ותמציתית שהכילה את עיקרי התאוריה בלבד, כמעט ללא הסברים והוכחות מתמטיות. הוא קרא למאמר זה בשם "הערות קטנות", ופרסם אותו רק בקרב חבריו. עיקריה של התאוריה אותה הציג קופרניקוס היו אלה:

1. השמש נמצאת במרכז היקום, בעוד כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת מקיפים אותה.
2. מנקודת מוצא זו, סדר ההקפה של שאר כוכבי הלכת סביב השמש הפך לברור מאליו, בהתאם לתצפיות האסטרונומיות המקובלות: כוכב חמה ונוגה תמיד קרובים לשמש בזריחה ובשקיעה, ולכן מקיפים אותה במסלול קרוב יותר מזה של כדור הארץ. מאדים, צדק ושבתאי נמצאים במסלולים רחוקים יותר.
3. כדור הארץ מסתובב סביב עצמו. צירו של כדור הארץ נטוי ביחס למישור שיוצרת תנועתו של כדור הארץ סביב השמש.

אבל כאן נתקל קופרניקוס בבעיה לא פשוטה.

כוכבי השבת, כפי שמרמז שמם, אינם נעים בשמים והם קבועים במקומם. אך אם כדור הארץ עצמו נע בחלל- ואינו קבוע במקומו- אזי הכוכבים צריכים להיראות כאילו הם זזים. אנחנו מכירים את התופעה הזו מניסיון יום יומי: אם נוסעים במכונית מהירה, העצמים סביבנו נראים כאילו הם נעים לאחור. הולכי הרגל על המדרכה הקרובה יחלפו על פנינו במהירות, בעוד אורות העיר הרחוקה יפלו לאחור לאט לאט. גם הכוכבים צריכים לטייל על פני השמים, כל אחד בשיעור המתאים למרחק שלו מכדור הארץ: הכוכבים הקרובים ינועו במידה רבה, והרחוקים יותר מעט מאוד. קופרניקוס פתר את הבעיה על ידי הצבת כל הכוכבים רחוק מאוד- רחוק יותר מכל ההערכות הקודמות. באופן זה כוכבי השבת יהיו רחוקים מספיק כדי שתנועתם ביחס לזו של כדור הארץ תהיה בלתי מורגשת כלל. קופרניקוס, עם זאת, בחר אף הוא להשתמש במסלולים מעגליים מושלמים לצורך תנועתם של כוכבי הלכת- אותם מסלולים שהאמינו בהם היוונים. בחירה זו הייתה בעוכריו ויצרה לו בעיות חמורות. למעשה היא הכריחה אותו להשתמש באותן נקודות ההקפה הדימיוניות, הנקודות האקוונטיות של תלמי, על כל חסרונותיהן.

במשך שלושים שנה בחר קופרניקוס שלא לפרסם את תורתו. היו לכך שתי סיבות עיקריות: הראשונה, פרקטית. הוא היה עסוק מאוד- עורך דין, רופא, איש כנסיה, הוא אפילו ניהל רפורמה במטבע המקומי בעירו ובאחת ההזדמנויות גם פיקד על מצודה בזמן מצור באחת המלחמות. בניגוד למה שנהוג אולי לחשוב, קופרניקוס לא נמנע מפרסום רעיונותיו בגלל שפחד מהכנסיה הקתולית. ההיפך הוא הנכון: הכנסייה לא דירבנה אותו להסתיר את רעיונותיו (הגישה הזו תשתנה, כמובן, בימיו של גלילאו) ואחד הבישופים הבכירים בוותיקאן אף שלח לו מכתב עידוד נלהב בו הוא מפציר בו לחלוק את הידע שלו עם שאר המדענים. הסיבה השניה לחוסר הרצון שלו לפרסם את התאוריה הייתה שהמודל- על אף שענה על כמה שאלות חשובות שנותרו ללא מענה עוד מתקופתו של תלמי- הביא עימו כמה שאלות חדשות קשות לא פחות. למשל, מדוע כוכבי השבת רחוקים כל כך? איזו סיבה יש לאלוהים ליצור כל כך הרבה חלל ריק, נטול תוחלת ומטרה?

כמו כן, ריבוי הנקודות האקוונטיות סיבך את התאוריה שלו קופרניקוס וכיער אותה, בעוד שקופרניקוס האמין שתמונת העולם שלו היא צריכה להיות 'אלגנטית' יותר מקודמתה ופשוטה להבנה. והייתה עוד בעיה פשוטה, טפשית אפילו. אם כדור הארץ נע בחלל, מדוע אנחנו לא מסוגלים לחוש בתנועה זו? הרי כשאנחנו דוהרים על סוס מהיר, הרוח מכה בפנינו בחוזקה. מדוע אין רוח כזו גם בעקבות תנועתו של כדור הארץ בחלל? תהיות וסימני שאלה אלו ואחרים גרמו לקופרניקוס שלא לפרסם את התורה שלו ברבים.

ספרו יוצא לאור

בשנת 1539 התיידד קופרניקוס, שהיה עתה כבר אדם זקן למדי, עם מתמטיקאי צעיר בשם רטיקוס. רטקיוס שמע על עבודתו של האסטרונום והאמין בה, ולאחר מאמצים רבים הצליח לשכנע אותו, סוף סוף, לפרסם אותה. המתמטיקאי הצעיר פיקח על עבודת ההוצאה לאור, אך בשלב כלשהו הוצעה לו משרה מבטיחה באוניברסיטת ליפציג, והוא עזב לשם. כומר לותרני בשם אנדראס אוסיאנדר נטל את המושכות והוציא את הספר לאור- אבל הוא גם החליט להוציא מהספר את ההקדמה של קופרניקוס ולהחליף אותה בהקדמה משלו. בהקדמתו כתב אוסיאנדר שהתאוריה של קופרניקוס היא רק מודל מתמטי מופשט, ואינה באה ליצור תמונת עולם אמיתית. הסיבה למעשה זה של אוסיאנדר היתה השקפתו של מרטין לותר, מנהיג הזרם הלותרני הנוצרי, שכדור הארץ חייב להיות נייח. אמונה זו נבעה מדבקות בכתובי התנ"ך לפיהם יהושוע פקד על השמש לעמוד בשמיים ("שמש בגבעון דום") ולא פקד על כדור הארץ לעצור מלכת.

ספרו של קופרניקוס נקרא בשם 'מסלוליהם של גרמי השמיים' והוא לא היה להיט, בלשון המעטה. המהדורה הראשונה הכילה 400 עותקים בלבד, וגם הם לא נמכרו היטב. רק באנגליה זכה הספר להצלחה יחסית. קופרניקוס נפטר ב- 1543 כשהוא בן 70, באותה השנה בה יצא הספר לאור. ככל הנראה הלך לעולמו לפני שהספיק לראות את הספר (אם כי ישנן טענות שאולי קיבל אותו לידיו על ערש דווי). הוא נקבר בסמוך לכנסיה בעיר הולדתו ועצמותיו אבדו, אך לפני שנים ספורות טענו מספר ארכיאולוגים שגילו את מקום קבורתו הסופי. הם אפילו הציגו גולגולת שהייתה שייכת לאדם זקן עם אף שבור, תיאור המתאים לציורי הדיוקן של קופרניקוס. גילוי זה הפיח רוח חיים בויכוח עתיק יומין בין מי שמאמינים שקופרניקוס היה פולני (מכיוון שנולד בחבל ארץ פולני) לבין מי שחושבים שקופרניקוס בכלל גרמני (בגלל השפעה חזקה של גרמניה באותו האזור, והעובדה ששני הוריו היו גרמנים). הויכוח הזה לא הוכרע, וכנראה שלא יוכרע גם בעתיד.

לסיכום, קופרניקוס לא היה הראשון שטען שכדור הארץ מקיף את השמש. אריסטרכוס (פילוסוף יווני מהמאה השלישית לפנה"ס) כבר הציע המודל כזה אבל הוא לא זכה לפופולריות רבה ביוון. היו פילוסופים מוסלמים והודים שהשמיעו טענות דומות, אבל אף אחד מהם לא ניסה לנתח את העובדות באמצעות כלים מתמטיים, עד קופרניקוס. לקופרניקוס הייתה השפעה דרמטית על המשך ההתפתחותו של המדע בכלל והאסטרונומיה בפרט. ספרו היה הבסיס לעבודתם של האסטרונומים שבאו אחריו- בעיקר באנגליה, שם היה הספר מוכר יותר. לאונרד דיגס האנגלי ובנו תומס (אף הוא אסטרונום), עמלו על ביסוס התאוריה של קופרניקוס באמצעות הטלסקופ שהמציא לאונרד. טייכו ברהה, יוהנס קפלר ואייזיק ניוטון לקחו את תמונת העולם הזו ונתנו לה בסיס מדעי איתן יותר, עם פיתוחים מתמטיים והוכחות של ממש.

קופרניקוס הוכיח את גדולתו בכך שנתן לאינטלקטואלים של זמנו אומץ כדי להתרחק מתפיסת העולם של הקדמונים ולהמציא דברים חדשים. התרומה שלו לידע העובדתי תצפיתי הייתה זניחה, אבל בזכות הנכונות שלו לשנות את התאוריה כדי להתאים אותה יותר טוב למציאות, זכה קופרניקוס לתואר -ובצדק- 'המדען הראשון'.