OPERNICUS:
tRONDLEGGER
AN MODERN
WERELDBEELD
roem d Pools us Iron oom vijfeeutv^geleden geboren
Veelzijdig geleerde
IAG 3 FEBRUARI 1973
Het slaperige stadje Frau-
enberg, zoals het er uit zag
in de tijd dat Copernicus hier
als een heremiet zijn be
schouwingen over de bewe
gingen van de planeten
schreef
Wetenschap en
technologie
door P. Bok
Portret van Copernicus zoals düt voorkomt in de eerste
editie van zijn geruchtmakende werk. Vermoedelijk is het
een zelfportret.
De basis-fout van het steisel-Co-
pernicus was het aannemen van cir-
kelbanen van de planeten om de
zon. Hij stelde, dat de toenmalig be
kende planeten Mercurius, Venus,
Mars, Jupiter en Saturnus in cirkel-
banen liepen met de zon als mid
delpunt en de aarde in een cirkel-
baan met een middelpunt, dat op
enige afstand van de zon gelegen
was.
Het scheelde een haar, of hij had
het Juiste stelsel ontworpen, dat
later door Kepler (15711630) zou
worden gelanceerd: alle planeten ook
de aarde, draaien in ellipsen om de
zon, waarbij de zon dn het brandpunt
van zo'n ellips staat.
Ellips
Hoewel de meebnauwkeurigheid van
de waarnemingsinstrumenten het ook
in die tijd mogelijk zou hebben ge
maakt, deze elliptische vorm van de
planetenbanen te bepalen of al
thans te vermoeden, was deze fout
van Copernicus eigenlijk wel ver
geeflijk. Een ellips is een kromme,
(met twee "middelpunten" die
brandpunten genoemd worden. Wan
neer deze ver uit elkaar liggen in
verhouding tot de korte en lange
doorsneden van de ellips, wordt de
ze zeer langgerekt .Liggen zij rela
tief dicht bij elkaar, dan gaat die
ellips steeds meer op een cirkel
lijken: de korte en lange diameter
gaan steeds minder verschillen. De
"excentriciteit" wordt steeds gerin
ger. Van de toen bekende planeten
is de excentriciteit van Mercurius
het grootst: 0,2056. Daarop volgen
Saturnus en Jupiter met ongeveer
•0.05 en vervolgens de aarde met
0,0167 en Venus met de kleinste:
0,0068. Zelfs wanneer men de ellip
tische baan van Mercurius tekent,
is deze op het oog niet te onder
scheiden van een cirkel 1 Voor de an-
On voorstelbaar
Copernicus worstelde nog met een
andere moeilijkheid, waar hij niet uit
zou komen. In zijn stelsel, waarin de
aarde een wijde baan om de zon be-
sohrijft, moet een aards waarnemer
in de loop van een jaar de sterren-
plaats en ook de sterren onderling,
wanneer die niet in één enkele bol
schil met de aarde als middelpunt
zouden zijn gerangschikt, hetgeen
onwaarschijnlijk leek.
Men moet dit vergelijken met ie
mand, die een bos ziet. Gaat hij een
stuk op^ij, dan ziet hij het bos op
een iets andere plaats en de bomen
ten opzichte van elkaar verschoven.
Copernicus merkte niets van een
Bisschop Lucas Waczenro-
de, die zijn neef stimu
leerde in zijn loetenschap-
pelijke ontwikkeling
Torün, de Poolse geboorte
plaats van Copernicus te
gen het eind van de Mid
deleeuwen naar een prent
uit die tijd.
dergelijke sterverschuiving bij
waarnemingen vanaf de aarde op
verschillende punten in de door
hem voorgestelde baan om de zon,
die toch altijd nog een doorsnee
had van ongeveer 300.000.000 kilo
meter. De logische consequentie uit
die tegenstrijdigheid had moeten zijn
dat de "vaste sterren" blijkbaar zo
ver verwijderd zijn, dat him totale
en onderlinge verschuiving niet
meetbaar was met de middelen van
toen.
Deze stap (of sprong) naar de re
aliteit was te groot voor die tijd of
voor Copernicus. Die stap vereiste
bovenal, dat men de aarde zou
moeten beschouwen als een nietig-
heidje in het heelal, terwijl de over
heersende gedachte nog was, dat de
grootste, nog nauwelijks bereisde
aarde het centrum was van het heel
al!
Brahe en Kepler
Deze verschillen tussen theorie en
werkelijkheid brachten later Tycho
Brahe (1546-1601) er toe, het stelsel
van Copernucus te verwerpen. Uit
eindelijk werd het Kepler, die de
juiste verklaring vond voor de ano
malieën in de planetenbanen en de
verschillen in lengte der seizoenen:
de banen der planeten zijn geen cir
kels maar ellipsen. In cirkeübanen
zouden de seizoenen op grond van
de wetten der dynamica alle even
lang moeten duren. Bij ellipsbanen
niet, omdat de snelheid van de pla
neten in het deel het dichtst bij de
zon hoger is dan die in het baange-
deelte het verst van de zon.
Niettemin, ondanks de fouten in
zijn theorie, werd Copernicus de
grondlegger van het moderne we
reldbeeld.
Juist omdat hij zwakheden in zijn
stelsel onderkende, heeft Copernicus
lang geaarzeld om zijn theorieën
wereldkundig te maken.
Bovendien aarzelde hij, omdat hij
verzet van zijn tijdgenoten vreesde.
Vooral van kerkelijke zijde was te
duchten, dat men niet graag de ge
dachte zou aanvaarden, dat de aar
de niet 't middelpunt van het heel
al zou zijn. Galilei zou een eeuw la
ter ondervinden, hoe gevaarlijk het
was theorieën te lanceren die in
strijd waren met de kerkelijke op
vattingen....
Ongehoord
Toch liet hij zich bewegen tot pu
blicatie. Voor het eerst in zeer be
scheiden vorm en verondestellen-
derwijs in 1515 in de Commantario-
lus. Van kerkelijke zijde kwam er
geen reactie, van wetenschappelijke
kant nauwelijks.
Verder uitgewerkt en volledig be
redeneerd kwam zijn nieuwe we
reldbeeld pas goed uit de verf in
zijn hoofdwerk, "De revolutionibus
orbium caelestium", dat in 1543
verscheen.
Met dit werk, dat in 1530 al in
hoofdzaak was voltooid, gebeurde er
bij de eerste uitgave iets onge
hoords. Druk en uitgave werden ver
zorgd door de Lutherse geestelijke
Osiander in Neurenberg. Deze voeg
de er een voorwoord aan toe onder
de naam van Copernious maar zon
der ziens medeweten. Waarschijn
lijk bevreesd voor kerkelijke reac
ties stelde hij in dit voorwoord, dat
het ging om zuiver hypothetische
stellingen, die geen bewezen ver
band met de werkelijkheid inhiel
den!
Copernicus ontving het eerste ge
drukte exemplaar van zijn boek op
zijn sterfbed op 24 mei 1543. Ver
moedelijk heeft hij daarbij deze fal
sificatie niet opgemerkt. De tweede
editie van zijn werk verscheen onge
wijzigd in 1566 in Brussel. Pas in de
derde editie, verschenen in Amster
dam in 1617, werd in een toelichting
gewag gemaakt van de vervalsing.
Op index
Inmiddels was in 1616, toen de
strijd over het wereldbeeld tussen
ivrij denkende wetenschapsbeoefena
ren en de kerk zich had toegespitst
door de publicaties van Galilei, het
werk op de index geplaatst.
Misschien is het inderdaad aan
het vervalste voorwoord te danken
geweest, dat Copernicus' levenswerk
algemene erkenning heeft gevonden
door een brede verspreiding. Van
katholieke zijde werd het aanvanke
lijk niet bekritiseerd. Paus Paulus
III aanvaardde het aan hem opge
dragen werk zonder protest. Boven
dien maakte de kerk er later dank
baar gebruik van. Copernicus had
zich met het oog op voorgenomen
verbeteringen in de kalender zeer
omstandig bezig gehouden met de
waarneming en beschrijving van
omlooptijden van zon en maan,het
geen opgenomen werd in zijn hoofd
werk. In 1582 bracht paus Gregorius
XIII een kalenderhervorming tot
stand, welke gebaseerd was op de
astronomische tabellen van Coperni
cus. Dat was bijna veertig jaar na
de verschijning. Niettemin moest
het boek weer 34 Jaar later op de in
de komen.
Al zijn tekortkomingen en de
strubbelingen over zijn hoofdwerk
ten spijt is Copernicus terecht als
grondlegger van het moderne we
reldbeeld de geschiedenis ingegaan.
De aanstaande herdenkingen rond
zijn persoon en werk zijn dan ook
volkomen terecht: hij had de durf
om de realiteit te omschrijven, zoals
die voortkwam uit wetenschappelij
ke observatie en overdenking, ook
al was die strijdig met de opvattin
gen van zijn tijd en de bevooroor
deelde kerkelijke machthebbers.
Niklas Koppernigk aan-
J schouwde op 19 februari 1473
het levenslicht in het Poolse
1 plaatsje Torun. Hij zou zich in
a zijn zeventigjarig leven ontwik-
a kelen als een veelzijdig weten-
schapsbeoefenaar zoals die
vroeger dikwijls te vinden wa-
ren maar tegenwoordig zelden
of nooit doordat de wetenschap
zich op elk terrein dusdanig
J heeft ontplooid dat van één
mens niet meer verwacht kan
a worden dan de beheersing van
a slechts één onderdeel.
In Krakau studeerde hij wijs-
begeerte en medicijnen met
daarnaast de bijvakken astro-
J roomie en wiskunde. In het Eu-
2 ropese wetenschappelijk cen-
m trum van die dagen, het Itali-
1 aanse Bologna, wierp hij zich
a vervolgens op het kerkelijk
recht en op een praktische op-
leiding astronomie. In die tijd
waren er nog geen telescopen
en moesten alle waarnemingen
aan de hemel met andere meet-
2 instrumenten worden verricht.
m De verfijning van die meet-
B technieken was een belangrijk
a onderdeel van dé toenmalige
astronomie.
Omstreeks de eeuwwisseling
vertrok Copernicus naar Rome
voor het geven van sterrekun-
dige voordrachten, waarna hij
zijn oude liefde opvatte door in
Padua zijn medische studie
voort te zetten. In Ferrara be
haalde hij in 1503 de doctorsti
tel in het kerkelijk recht, en
van 1506 tot 1512 was hij arts in
Heilsberg. De toenmalige nau
we verbondenheid tussen we
tenschap en kerk kwam duide
lijk tot uiting in zijn benoeming
tot kanunnik van het domkapit
tel te Frauenburg in 1512. Die
benoemiing geschiedde vooral
door toedoen van zijn oom Lu
cas Waczenrode, de bisschop
van Ermland, die hem in zijn
gehele wetenschappelijke ont
wikkeling en loopbaan stimu
leerde en steunde.
Zijn verblijf in Frauenburg
gaf hem gelegenheid, zich ge
leidelijk meer teruggetrokken
geheel te wijden aan astrono
mische research en de ontwik
keling van zijn theorieën. De
laatste jaren van zijn leven
versleet hij als een heremiet.
Op zijn sterfbed ontving hij
het eerste gedrukte exemplaar
van zijn hoofdwerk, "De revo
lutionibus orbium Caelestium"
of "Over de omwentelingen
van de hemellichamen".
In deze schets
wordt het sys
teem van de
"epicykels" sche
matisch weerge
geven, zoals het
werd ontivikkeld
door Ptolemeus
en opvolgers, en
zoals Copernicus
dat later nodig
bleek te 'hebben
om zijn bijna ge
heel juist kos
misch stelsel in
overeenstem
ming te brengen
met de waarge
nomen hemelver
schijnselen.
In de gedachien-
gang van Ptole
meus wentelen de
planeten in cir-
kelbanen om de
aarde maar ook
nog in epicykels
Zo'n epicykel is
de bovenste
kleine cirkel. Een
planeet zou zich
bevinden op de
omtrek van die
kleinere cirkel,
b.v. op het punt
PI. Terwijl het
middelpunt van de epicykel (M)
zich verplaatst langs de grote cir
kel, de deferent, wentelt P om M.
De planeet P gaat daardoor een
merkwaardige lussen-baan be
schrijven om het algemene cen
trum van het stelsel, t middel
punt van de grote cirkel, d.w.z. in
de gedachtengang van Ptolemeus
de aarde.
In de tekening zijn zes plaatsen
van de epicykels in de baan om
de aarde aangegeven, nl. als El.
E2, E3, E4, E5 en E6 met als mid
delpunten op de deferent Ml tot
M6. De plaatsen waar de planeet
zich bevindt op de momenten Ml
tot en met M6 zijn als sterretjes
AARDE
aangeduid op de plaatsen PI t/m
P6. De baan, die ie planeet in
middels doorloopt is als een lijn
van dikke punten aangegeven.
Een van de "lussen" blijkt duide
lijk uit de tekening.
Aantal en grootte van die lus
sen hangen af van de verhouding
tussen de omloopsnelheid in de
epicykel en die van M in de defe
rent, en bovendien van de straal
van epicykel en deferent. Op deze
wijze kon men vrijwel alle merk
waardigheden in de planetenba
nen verklaren, omdat men 8ie zo
juist genoemde verhoudingen kon
aanpassen aan de waargenomen
"realiteit".
Iwaas gooit de hele astronomie ondersteboven. Boven-
ït in de Heilige Schrift, dat God de zon beval om stil te
1 niet de aarde
«wetenschappelijke en op vooroordelen gebaseerde kri-
wP Maarten Luther werd in woede geuit tegen het werk
I van de grootste astronomen van het verleden, de bin-
>1500 jaar geleden geboren Niklas Koppernigk, beroemd
én onder de naam Nicolaus Copernicus, de grondlegger
huidige wereldbeeld. Op vele plaatsen, vooral in zijn
pland Polen, worden binnenkort herdenkingen gehou-
jarin de gedurfde grootheid van zijn werk in herinnering
1 tfen gebracht. Dat werk ontnam de aarde haar centrale
het heelal, die ongeveer vyftien eeuwen in ere was
op grond van het werk van de Griekse astronoom
j us, een fictieve centrale plaats die maar al te graag door
0^tige kerk met hand en tand verdedigd werd.
iniet alleen aan kerkelijke
te wijten geweest, dat
Vijf eeuwen geleden vrijwel
overtuigd was van die
(laats van de aarde, waar-
maan, planeten en
tuden wentelen. Voor een
•Idbeeld was een voor die
welhaast onaannemelijk
jsvermogen vereist, om-
wereldbeelden de aarde
•aderen tot een brokje
in een oneindig schijnend
die aarde zelf leek al
.arschijnlijk uitgestrekt.
>pernicus geboren werd
JColumbus en de andere
Zeevaarders nog van
n om Amerika en overige
«relden en zeeën te ont-
Het leek onvoorstelbaar,
jdie enorme aarde het
jtt zou zijn van een heelal,
ports twee bollen (zon en
l enkele duizenden licht
je sterren en planeten)
ven.
In in de klassieke oudheid
'Moude Arabische wereld wel
bte denkers geweest, die op
|n astronomische waarne-
.gen twijfelen aan een
v^laats van de aarde, maar
ien waren zwak en wer-
niet ernstig genomen. Tot
jaar geleden berustte
[beeld uitsluitend op het
ontworpen was door de
-ronoom Claudius Ptole-
lange tijd in Alexandrië
'erkt. Kort na het begin
jaartelling lanceerde hij
igrijkste werk, Megale
in het Arabische Amal-
in hij ingewikkelde sy-
ontwikkeld voor de zon-
(wegingen van de "dwaal-
planeten, langs het fir-
lukte zelfs vrij nauwkeurig, om in
dit stelsel de hemelverschijnselen te
voorspellen!
Naarmate de metingen nauwkeu
riger werden bleek er toch wel iets
aan het systeem te schorten. Er
maesten steeds meer epicykels wor
den ingevoerd en andere theoreti
sche kunstgrepen worden toegepast
om het stelsel in overeenstemming
te houden met de waargenomen
werkelijkheid.
Het is zo gezien wel verwonderlijk,
dat de gedachten van Ptolemeus
circa vijftien eeuwen stand hebben
kunnen houden terwijl toch zoveel
hoogst onwaarschijnlijke invloeden
en factoren moesten worden inge
voerd om deze theorieën niet in te
laten storten. Zijn stelsel werd ge
leidelijk aan een bouwwerk, waar
van niet alleen de muren tot het
belachelijke toe waren gestut maar
waarvan ook de kennelijk verrotte
fundamenten met onwaarschijnlij
ke hulpmiddelen moesten worden
verstevigd.
Nieuw gebouw
He tw<as uiteindelijk Copernicus,
die het aandurfde dit gebouw te
slopen en er een ander voor in de
plaats te zetten. Later bleek ook
zijn "hemelse gebouw" gebreken te
vertonen, maar het staat nog steeds
overeind en naar de huidige inzich
ten blijft het 'staan, zij het geres
taureerd.
Uitgangspunt van zijn stelsel was,
dat niet de aarde een centrale plaats
innam, maar de zon, waaromheen
alle planeten (waarvan de aarde er
één is) cirkelen, terwijl hij ook on
derkende dat de maan om de aarde
cirkelt. Wat er precies met de ster
ren moest gebeuren was hem niet
duidelijk, maar daarvoor vond hij
wel vage oplossingen. Hij is niet zo
ver durven gaan, dat ook die zon
slechts een betrekkelijk onbedui
dend sterretje zou kunnen zijn tus
sen ontelbare miljarden.
De grote betekenis van Coperni
ous lag niet in zijn sterrekundige
observaties, want hij was geen ge
niaal waarnemer. Maar hij wist met
vasthoudendheid deels uit de oud
heid stammende (maar nimmer au
serieus genomen) en nieuwe eigen
denkbeelden in een goed doorwrocht
stelsel samen te bundelen.
ren vooral die merkwaar-
eetbanen waarin van de
gezien lussen voorkomen,
sselende duur van de sei-
ie de grootste problemen
bij een geo-centrisch we-
dus een stelsel waarin de
middelpunt fungeert. Hij
an zijn opvolgers pasten
"epicykels" toe. Dat wil
t de planeten niet alleen
anen om de aarde zouden
naar in die banen ook nog
nere cirkelbaantjes om
elpunt dat zich langs die
el verplaatste. Enigszins is
elijkbaar met een punt op
van een wieltje, dat men
Qtrek van een groter wiel
n. Men krijgt dan inder-
uit het middelpunt van
wiel (dat middelpunt zou
irde zijn) de indruk, dat
e op de omtrek van het
Pieltje een baan met lus-
de aarde beschrijft. Het
Afwijkingen
Een goed doorwrocht stelsel
dat echter niet bleek te kloppen
waar het details betrof. Er traden
verschillen op tussen op grond van
de theorie voorspelde hemelver
schijnselen en de waargenomen
werkelijkheid. Had hij iets verder
doorgedacht, dan zou hij een per
fect wereldbeeld hebben geschapen.
Nu moest ook hij zijn toevlucht me-
cmen tot die merkwaardige "epicy
kels" om theorie en werkelijkheid
met elkaar in overeenstemming te
brengen.
