Inimene ja Universum - I

Müüdid

Juba ammustel aegadel omandasid inimesed esimesi astronoomilisi teadmisi ja õppisid neid kasutama igapäevaste ülesannete lahendamisel. On loomulik, et pikaajaliste taevavaatluste jooksul püüdisd nad luua ka ettekujutust maailmast kui tervikust. Soov oli sedavõrd tõsine, et kus jäi puudu teadmistest, seal täiendati pilti oletuste ja usuga ning nii näemegi, kuidas erinevad hõimud astuvad üksteisest sõltumatult sarnase sammu igapäevaelu piiratud tegelikkusest kujutluste loomiseni Universumist kui tervikust - sünnivad inimühiskonna esimesed kosmoloogilised arusaamad.

Esimestena võimaldasid luua maailma tervikpilti, ja sellega astuda üle igapäevaelu kitsaste raamide, müüdid. Seejuures lähtuti sageli Taevast ja Maast kui kahest elusolendist. Aja jooksul asendus see kaksikpilt suhtumisega loodusse kui ühtsesse organismi, keda esmalt kujutleti mingi loomana, hiljem omistati talle aga inimlikke jooni. Esimeste müütide iseloomulikuks jooneks oli seejuures kõige igapäevase ja tavalise piiramatu laiendamine kogu maailmale. Kosmoloogilised vaated kirjeldasid inimese enda eelajaloolist elu-olu, mis oli mõtteliselt laiendatud kosmilistesse mastaapidesse ning veidi kohendatud vastamaks pildi kogu Universumit haaravale olemusele. Nii arvasid näiteks vanad hiinlased, et Maa on lameda ristküliku kujuline. Maa kohal, toetudes sammastele, kummub ümmargune taevas. Iidsetel aegadel olla vihane Draakon paenutanud kõveraks taevast toetava keskmise samba, mistõttu Maa kaldunud itta ja Taevas läände. See ongi põhjuseks, miks Hiinas kõik jõed voolavad läänest itta, aga Päike ja Kuu taevas liiguvad idast läände.

PILDIL: Taeva jumalanna Nut, keda toetab õhu jumalanna &Stilde;u, embamas Universumit oma väljasirutatud kätega (kujutis Sethi kenotaafi laes Abydoses, Egiptus, umbes 1300 e. Kr.; tähtedega A-Z on tähistatud maailma ehitust selgitavate hiroglüüfkirjade asukohad).

Filosoofia

Püüd vabastada müüte nende liigsest personifitseeritusest viis filosoofia kui loodusõpetuse tekkimisele. Filosoofia tormiline areng algas VI sj. e. Kr. Väike-Aasia läänerannikul ning Itaalia ja Sitsiilia lõunaosas. Vana-Kreeka filosoofia koduks kujunes Joonia oma kahe suurema linna - Mileetose ja Efesosega. Otsustava sammu maailma demütologiseerimisel astus Thales (cir. 625-547 e. Kr.), asendades maa, mere ja taeva inimese-sarnased valitsejad ühtse, loodusele sisemiselt omase elu allikaga. Tema maailm jäi aga ruumiliselt piiratuks. Lame maa ujumas kettakujulise ookeani pinnal, mida katmas taevakuppel, mille sisepinnal asuvad Kuu, Päike ja tähed.

Thalese arusaamu maailma ehitusest arendas edasi tema õpilane Anaximandros (cir. 611-546 e. Kr.), kellel võime kohata juba geotsentrismi ja taevasfääride ideede algeid. Silindrikujuline Maa on asetatud liikumatult maailma keskmesse. Erinevatel kaugustel Maast tiirlevad tema ümber teised taevakehad. Loodus tervikuna on Anaximandrosel juba ääretu ja ei piirdu meie taevasfäärist ümbritsetud maailmaga, mis on vaid üks looduse maailmade loendamatust arvust, millised kord sündides, kord surres eksisteerivad igaüks neile antud aja.

Taevasfääride harmooniat otsis ka Platon (427-347 e. Kr.). Ta kirjeldas kaheksat sfääri, milledele on kinnitatud planeedid ja tähed. Platon väitis kategooriliselt, et kõigi taevakehade liikumine on ringjooneline, ühtlane ja korrapärane. Ta püstitas matemaatikutele ülesande, leida, milline ringliikumiste kombinatsioon võimaldaks seletada kõiki planeetide näivaid liikumisi. Esimese sellesuunalise katse tegi tõenäoliselt Platoni õpilane Eudoxos Knidosest (cir. 408-355). Paigutanud Maa liikumatult tsentrisse, koostas ta süsteemi, mis sisaldas 27 kristallsfääri. Mudel võimaldas saada vaatlustega võrreldavaid tulemusi Jupiteri ja Saturni puhul, kuid teiste taevakehade jaoks oli ta kõlbmatu. Täpsemate tulemuste saamiseks tuli kontsentriliste sfääride idee asendada planeetide ühtlase liikumisega pikki ringjooni, kusjuures näivate liikumiste ebaühtluse seletamiseks pidi süsteemi spetsiaalselt täiendada. Kõige tuntum sellistest täiendustest on epitsüklite kasutamine. Oletati, et planeet liigub ühtlase kiirusega pikki väikest ringjoont (epitsüklit), mille kese omakorda liigub ühtlaselt pikki suurt ringi (deferenti), mille keskmes asub Maa.

Eudoxose süsteemi arendas edasi Aristoteles (384-322 e. Kr.), viies sfääride arvu 55-ni. Kuigi Aristotelese maailmapilt oli konservatiivsem, kui mitmetel tema eelkäijatel, oskas ta esitada oma vaateid sedavõrd efektselt, et just tema süsteem kujunes valitsevaks paljudeks järgnevateks sajanditeks. Tõsi, 1209. ja 1215. aasta kirikukogud mõistsid Aristotelese õpetused hukka, kui ketserlikud, kuid varsti õnnestus Aquino Thomasel (1225-1274) sobitada see kosmoloogia kiriku õpetusega ja nii leidis ta skolastika koostisosana tee Euroopa ülikoolidesse.

Astronoomia

Teadusliku kosmoloogia ajalugu algas Mikolaj Koperniku (1473-1543) töödest, kes alates 1496. aasta sügisest alustas Kuu regulaarseid vaatlusi. Peatselt jõudis ta arusaamisele, et vaatlused ei kinnita varasemate mudelite järeldust, nagu peaks Kuu oma esimeses ja viimases veerandis olema Maale ligi kaks korda lähemal, kui noor- ja täiskuu ajal. See sundis Kopernikut üle vaatama ka mudelite teisi järeldusi. Oma töö põhitulemused esitas ta kokkuvõtlikult umbes 1515. aastal. Ta väitis, et Maa ei saa olla Universumi kese, vaid ainult Kuu orbiidi keskpunkt - teised planeedid tiirlevad ümber Päikese, mille juures asub tõenäoliselt ka maailma keskpunkt. Kopernik säilitas aga muistsete filosoofide ettekujutuse planeetide ühtlasest liikumisest pikki ringjooni. Ka maailm tervikuna jäi tema silmis lõplikuks - piiratuks tähtede sfääriga.

Olles Koperniku süsteemi propageerija, ei suutnud Giordano Bruno (1548-1600) leppida tema maailma piiratusega. Bruno väitis, et ka Päike ei saa olla Universumi keskpunkt, sest Universumil ei ole üldse keskust; et Päike on vaid üks lõpmatu paljudest tähtedest lõpmatus Universumis ja ümber lõpmatu paljude selliste päikeste võivad tiirelda planeedid, milliste hulgas võib leiduda ka teisi, kus on elu. Ta oli kindel, et kõik tähed liiguvad üksteise suhtes ning paistavad meile paigal püsivate ja väikestena vaid tänu oma tohututele kaugustele. Need väited ei toetunud aga kahjuks veel vaatlustele.

Astronoomia arengule hindamatu väärtusega olid Tycho Brahe (1546-1601) poolt 20 aasta jooksul teostatud Marsi asendi tolle aja kohta ülitäpsed mõõtmised, milliste töötlemise ta usaldas Johannes Keplerile (1571-1630). Proovides leida mudelit, mis võimalikult täpselt kirjeldaks kõiki Marsi liikumisi tähtede foonil, jõudis Kepler 1609. aastaks järeldusele, et lihtsaim viis Marsi liikumise rahuldavaks seletamiseks on eeldada, et see planeet ei liigu mitte ühtlaselt pikki ringi, mille keskmes on Päike, vaid elliptilisel orbiidil, mille üks fookus langeb kokku Päikesega. Aastail 1618, 1620 ja 1621 ilmus kolme osana Kepleri raamat "Epitomae Astronomiae Copernicanae", mis oli esimeseks täiesti uutel printsiipidel põhinevaks astronoomia õpikuks. Siin on Päike kesksel kohal vaid oma planeedisüsteemis. Viimased liiguvad ümber Päikese pikki elliptilisi orbiite. Meie Maa koos Päikesega on vaid üks maailmade loendamatust arvust.

See oli aga lõpuks liig katoliku kirikule. Kui Koperniku tööd kutsusid kirikuisades esile elava huvi ja kaudselt neil põhines paavst Gregorius XIII poolt 1582. aastal läbi viidud kalendrireform; kui Bruno seisukohad jätsid kiriku küllaltki külmaks (ta hukati tuleriidal, kuna nõudis kloostrite varade konfiskeerimist), siis juba 1619. aastal kandis kirik Kepleri õpiku keelatud raamatute nimekirja, kus see püsis kuni 1835. aastani. Sellele vaatamata tegi Kepleri raamat lõpu ligi 2000 aastat kestnud dogmaatilisele usule taeva täiuslikkusse ja ühtlasse ringjoonelisse liikumisse kui taevakehade puhul ainumõeldavasse.

Füüsika

PILDIL: Grupp päikeseplekke. Päikeseplekid näivad tumedad vaid Päikese pimestavalt heledal pinnal. Oma suuruselt on need plekid võrreldavad maakera mõõtmetega ja ilmuvad sageli gruppidena. Plekid ilmuvad seal, kus Päikese magnetväli koondub. See väli takistab siis energia juurdevoolu pleki piirkonda ning muudab selle piirkonna jahedamaks ja tumedamaks. Kord tekkinud plekkide grupp püsib umbes kuu kuni kaks ja kaob siis taas.

Antiikajast kuni XVII sajandi alguseni oli Universum inimeste jaoks piirdunud paljale silmale nähtavate tähtede ja planeetidega. Uus lehekülg astronoomia ajaloos pöördus kui 1609. aastal Galileo Galilei (1564-1642) suunas taevasse oma 34.6 kordset suurendust andva teleskoobi. Avastused järgnesid pea igal sammul. Heitnud esmalt pilgu Kuule veendus Galilei, et Kuu pind on kaetud mägede ja orgudega nagu Maagi. Planeedid muutusid teleskoobis pisikesteks ketasteks, samas kui tähed jäid endiselt vilkuvateks täpikesteks. 1610. aasta sügisel märkas ta tumedaid plekke Päikese pinnal. Raske on ülehinnata aga Jupiteri nelja kaaslase avastamist. See purustas lõplikult vana doktriini, mille kohaselt Maa sai olla kõigi Universumi liikumiste ainus kese ning kõrvaldas viimased põhimõttelised taksitused Koperniku süsteemi vastuvõtmise teelt.

PILDIL: Galilei poolt avastatud Jupiteri kaaslased Hubble'i Kosmoseteleskoobiga vaadelduina.

Galilei tööd langesid kahjuks aega, kus Itaalia kirikuelu oli lõhestatud dominiiklaste ja jesuiitide vahelistest lahkhelidest ning vajati patuoinast omavaheliste tülide klaarimiseks. Sellesse ossa sobiski Galilei ning inkvisitsiooni survel oli ta sunnitud 1633. aasta juunis oma õpetusest lahti ütlema (inkvisitsioonikohtu otsuse tühistas alles 1979. aastal paavst Johannes Paulus II). Galilei jäi elu lõpuni inkvisitsiooni järelvalve alle, kuid oma villas Arcetris jätkas astronoomilisi vaatlusi ning uuris mehaanika seadusi. Ta tõestas, et kõik kehad langevad ühesuguse kiirendusega ning sõnastas inertsiseaduse. Sellega pani Galilei reaalse aluse Koperniku heliotsentrilise süsteemi ühendamiseks mehaanikaga maailma füüsikalise ühtsuse põhimõtete vaimus. Selle otsustava sammu astumiseks kulus mõnikümmend aastat.

Isaac Newton (1643-1727) lisas Galilei arusaamadele liikumise seadustest jõu mõiste parema käsitluse, formuleeris massi mõiste, avastas kolmamda liikumisseaduse ning andis kõigi liikumisseaduste täpsema sõnastuse. Lähtudes neist seadustest ning planeetide liikumist käsitlevatest Kepleri seadustest jõudis ta pärast pikki kõhklusi ülemaailmse gravitatsiooniseaduse sõnastamiseni. Sellega purustas ta lõplikult Aristotelese õpetuse jõust ja liikumisest ning kaotas erinevused maiste ja taevaste seaduste vahel.

Geotsentrilisest maailmapildist loobumine ja Kepleri seaduste edu tekitasid mulje, et vanad epitsüklid, kui planeetide liikumise kirjeldamise vahend, olid igaveseks diskrediteeritud. Tegelikult see nii ei ole, sest Kepleri seadused on rangelt täidetud vaid süsteemis, kus puuduvad planeetide omavahelised vastasmõjud ja kogu liikumine on määratud planeedi ja Päikese vahelise külgetõmbega. Pärast ülemaailmse gravitatsiooniseaduse sõnastamist sai aga selgeks, et iga planeedi liikumist tema elliptilisel orbiidil häirivad teiste planeetide külgetõmbed ja vanad epitsüklid läksid Newtoni füüsikasse neid häiritusi kirjeldavate siinuste ja kosiinuste ridadena. Just häiritustega oli seotud Newtoni teooria järgnenud triumf.