Copernikanernas triumf

En timid kanik vid katedralen i den lilla östpolska staden Frombork slog 1543 Europas akademiska värld med häpnad. Detta genom att publicera en bok där han hävdade att solen, inte jorden, var världsalltets centrum. Bokens titel var ”De revolutionibus orbium coelestium” – Om himlakropparnas kretslopp – och författarens namn var Nicolaus Copernicus.

Saken hade egentligen bara akademiskt intresse, eftersom den nya världsbilden inte kunde förutsäga planeternas lägen ett skvatt bättre än den gamla, och därmed inte gav några fördelar för de sjömän som navigerade efter stjärnorna. Dessutom ansåg lutheranerna i Tyskland, där Copernicus bok tryckts, att det där med solen i centrum – heliocentrismen – var ett papistiskt påfund som liksom påve Gregorius nya kalender snarast borde kastas på historiens soptipp.

En som intresserade sig desto mer för Copernicus idéer var en dansk adelsman vid namn Tycho ­(Tyge) Brahe. Han lät bygga sin tids förnämsta astronomiska observatorium på ön Ven i Öresund. Härifrån gjorde han noggranna observationer av både stjärnor och planeter för att avgöra om det var den geocentriska eller den heliocentriska världsbilden som var den rätta.

Tyvärr visade det sig snart att ingen av dem stämde. Planeterna rörde sig inte som de borde. 1593 observerade Tycho Mars konjunktion med jorden (när planeterna var som närmast varandra). Enligt Copernicus skulle då Mars befinna sig på 342 graders longitud. Enligt det gamla, ptolemajiska systemet skulle värdet vara 351 grader. Men Tycho fick 346 grader, mitt emellan de två. Det gick inte att entydigt avgöra vilket system som var mest korrekt.

Men det fanns ju också andra sätt att avgöra saken. Om jorden går i bana runt solen måste vi under vintern befinna oss närmare vissa stjärnbilder än under sommaren. Det innebär att de måste se större ut på vintern än på sommaren. Det borde inte vara någon match för en noggrann astronom att visa detta med hjälp av ett hyfsat vinkelinstrument, men Tycho kunde inte upptäcka någon som helst skillnad i storlek.

Men skam den som ger sig. Om jorden cirklar runt solen måste ju jordaxelns förlängning rita en cirkel mot himlasfären. Det borde gå att mäta parallaxen när himlapolen vandrade mellan sommar och vinter. Men han fick inte fram något resultat nu heller. Var det fel på mätningarna?

Tycho var metodisk.  Han insåg att alla observationer av objekt som befunnit sig lågt över horisonten måste korrigeras för ljusbrytningen i atmosfären. De ser nämligen ut att stå högre på himlen än de verkligen gör.

För att bestämma hur stort felet var vid olika höjd mätte Tycho vinkeln mellan två kända stjärnor, en som stod nära horisonten och en högt på himlen. Så jämförde han denna vinkel med den när båda stod högt. Resultatet blev en tabell över de systematiska fel man fick vid observationerna.

Nu borde allt ha varit klart för att Tycho skulle kunna förutsäga planetrörelserna korrekt och visa det kopernikanska systemets överlägsenhet. Men det gick fortfarande inte. Inget stämde.

Tycho började tvivla. Var det så att jorden trots allt stod stilla? Men allt tydde på att Merkurius och Venus roterade runt solen.

Tycho konstruerade nu en kompromiss mellan de två systemen. Han lät solen och månen röra sig runt jorden men planeterna cirkla runt solen. Se figuren.

År 1597 hade Tycho Brahe fallit i onåd hos den nye kungen av Danmark och tvingades lämna Ven. Han for först till Rostock, men fick sedan tjänst hos den tyskromerske kejsaren Rudolf II i Prag. Hans huvudsakliga syssla skulle vara att ställa horoskop för kejsaren, men på fritiden kunde han göra observationer och färdigställa sin stjärnkatalog.

Vid den här tiden blossade konflikter mellan protestanter och katoliker upp över hela Cent­raleuropa. I staden Graz i Österrike ställdes den protestantiska befolkningen inför valet att antingen avsvära sig sin lutheranska tro eller att omedelbart lämna landet. En av dem som på detta sätt tvingades i exil var matematikern Johannes Kepler. Han begav sig till Prag, där han fick tjänst som assistent till Tycho Brahe.

1601 dog Tycho Brahe. Med tiden ärvde Kepler Tychos alla hans journaler med decenniers planetobservationer. Han började nu att systematiskt gå igenom observationerna av Mars, den planet vars bana mest avvek från vad man hade förväntat sig. Det tog sin tid, men till sist hade Kepler löst problemet.

Mars bana var inte cirkulär, utan elliptisk. Därför rörde sig inte planeten med konstant hastighet i sin bana, utan gick fortare när avståndet till solen var mindre, och långsammare när avståndet var större. Extra krångliga blev uträkningarna då även jorden går i en elliptisk bana, vilket man måste ta hänsyn till. Jorden befinner sig närmare solen när det är vinter på norra halvklotet än under sommaren.

Keplers modell stämde utmärkt överens med observationerna, och man kan tycka att saken nu var klar. Det var solen, inte jorden som var solsystemets centrum.

Men så enkelt var det inte. Den katolska kyrkan hade under sekler finputsat sin världsbild med Aristoteles som grund. Vatikanens ideologer kände sig tagna på sängen, och vägrade att av astronomiska skäl tolka om Bibeln och låta jorden ge upp sin gudomliga plats som universums centrum. Detta fick den italienske ­astronomen Galileo Galilei veta.

Galileo hade på tips från Holland konstruerat en kikare – ett teleskop – som han vintern 1609 riktade mot himlen. Han upptäckte då till sin förvåning dels att planeten Jupiter hade fyra månar cirklande runt sig, dels att det fanns berg på månen och dels att solen hade fläckar som dök upp och försvann ungefär som finnar i ett tonårsansikte.

Detta var det slutgiltiga beviset för att kyrkan hade fel. Det fans ingen himmelsk materia, kvintessens, utan himlakropparna var gjorda av samma material som jorden. Men Galileo, som varit fräck nog att skriva en skämtsam bok om saken med titeln ”Dialog om de två världssystemen”, dömdes till livstids husarrest av Vatikanen. Den förargliga boken handlar om en fiktiv debatt mellan tre personer: en dumskalle som tror på det ptolemajiska systemet, en klok copernian och en oberoende person som ännu inte tagit ställning. Det påstods att dumskallen bar omisskännliga drag av påven Urban VIII.

Mer om Tycho, Kepler och Galileo kan man läsa i den vetenskapshistoriska romanen ”The Sky’s Dark Labyrinth” av Stuart Clark. Andra tips är ”Galileos dotter” av Dava Sobel och ”The Sleepwalkers” av Arthur Koestler. Alexandra Ahndoril, ena halvan av författarparet Lars Kepler, skrev för tio år sedan en dyster roman om Tycho Brahe – eller snarare om hans fru Kirsten – med titeln ”Stjärneborg”. Om mötet mellan Tycho Brahe och Kepler i Prag år 1600 kan man läsa i ”Tycho Brahe och Johannes Kepler” av Kitty Ferguson.