Copernicus, Over de omwenteling van de hemelse sferen (1543)

'Ik kan mij goed voorstellen, meest heilige vader, dat mensen die horen dat ik bepaalde bewegingen aan de aarde toeschrijf in dit boek (...), meteen zullen uitschreeuwen dat mijn theorie en ik moeten worden afgewezen'.

'Ik begon na te denken over de mogelijkheid dat de aarde beweegt; en hoewel het idee absurd leek, (...) dacht ik dat het mij (...) zou worden toegestaan om na te gaan of het postulaat van de beweging van de aarde misschien meer betrouwbare conclusies zou geven over de omwenteling van de hemelse sferen, dan mijn voorgangers hadden bereikt.'
(Copernicus, voorwoord aan Paus Paul III uit Over de omwenteling).

Terwijl alle geleerden vóór Copernicus (1473 1543) de aarde als het vaste middelpunt van het heelal hadden gezien, stelt Copernicus dat de zon het middelpunt van het heelal is. Deze Copernicaanse revolutie heeft ons wereldbeeld ingrijpend veranderd. De redenen dat Copernicus aan dit zogenoemde heliocentrische model (naar helios het Griekse woord voor zon) de voorkeur geeft, lijkt vooral esthetisch van aard; het model is mooier en logischer. Copernicus theorie - in strijd met het dominante religieuze wereldbeeld - is eerst slechts een buitennissig idee. Pas in de 17e eeuw verwerft het aanhang en wordt het door de kerk veroordeeld.

Sterrenkunde
Nicolaus Copernicus wordt geboren in Thorn. In het toenmalige mekka der geleerdheid, Italië, studeert hij rechten en medicijnen en hoogstwaarschijnlijk maakt hij zich hier ook vertrouwd met de sterrenkunde. Sterrenkunde wordt pas weer belangrijk voor hem aan het einde van zijn loopbaan, als hij zich als kanunnik terugtrekt in Frauenburg. Daar wijdt hij zich aan de studie van de antieke sterrenkundigen en schrijft zijn hoofdwerk, De revolutionibus orbium coelestium (Over de omwentelingen van de hemelse sferen). Het verschijnt in 1543, het jaar van Copernicus' dood.

In de voorgaande decennia was het belangrijkste antieke werk over sterrenkunde, de Almagest van Klaudios Ptolemaios, toegankelijk geworden in vertalingen. Copernicus maakt zich de ingewikkelde technische stof eigen en zijn werk is dan ook vooral een herinterpretatie. Het is niet gebaseerd op nieuwe gegevens.

Radicale stappen
De wiskundige modellen die Ptolemaios voor de bewegingen van de planeten had ontworpen, waren op onderdelen in strijd met de natuurkundige uitgangspunten van Aristoteles, die algemeen geaccepteerd waren. Dat de natuurkundige werkelijkheid niet in overeenstemming is met de wiskunde, is Copernicus een doorn in het oog. Hij stoort zich in het bijzonder aan de onregelmatige beweging die de planeten volgens Ptolemaios' theorieën hebben. Volgens Copernicus  bewegen de planeten in volmaakte cirkels. Het lukt hem om de modellen van Ptolemaios te herformuleren als combinaties van regelmatige cirkelbewegingen.
Een tweede stap is heel wat radicaler. Terwijl alle geleerden tot dan toe de aarde als het vaste middelpunt van het heelal hadden gezien waar zon, maan, sterren en planeten omheen draaien, stelt Copernicus dat de zon het middelpunt van het heelal is. De aarde en planeten bewegen om de zon. Alleen de maan draait om de aarde. Bovendien wordt de afwisseling van dag en nacht niet veroorzaakt door de omwenteling van de hemel, maar van de aarde zelf.

Schoonheid en wiskundige harmonie
Copernicus motieven voor deze (achteraf gerechtvaardigde) innovatie zijn niet helemaal duidelijk. Dat de aarde om de zon beweegt is immers in strijd met het gezond verstand en de onmiddelijke waarneming. Zij treedt bovendien alle dan geaccepteerde natuurkundige beginselen met voeten, zonder dat Copernicus een betere verklaring kan geven. Veel praktisch voordeel heeft het nieuwe model ook niet. Het systeem van Ptolemaios voorspelt de bewegingen van de hemellichamen heel goed en het systeem van Copernicus brengt daarin vooralsnog geen verbetering.
De reden om toch aan zijn heliocentrische model de voorkeur te geven lijkt vooral esthetisch van aard. Het model zit logischer in elkaar dan dat van Ptolemaios en bezit een zekere wiskundige harmonie. Copernicus gaat er van uit dat de werkelijkheid gehoorzaamt aan zulke esthetisch-wiskundige maatstaven.

De reacties op Copernicus nieuwe model
Als werk van technische sterrenkunde kent Copernicus' boek zijn weerga niet en het wordt dan ook alom bewonderd. De verbeterde sterrenkundige tabellen  worden snel algemeen gebruikt. Maar zijn ideeën over de bouw van het heelal worden door de meeste geleerden aanvankelijk genegeerd. Er bestaat in de tijd van Copernicus een scheidslijn tussen het technische berekenen en voorspellen van de stand van sterren en planeten enerzijds, en een filosofische en natuurkundige visie op het echte heelal anderzijds. Het model van Copernicus wordt als technisch-wiskundig instrument geaccepteerd, maar de natuurkundige kant is veel problematiser. Het is immers in strijd met de leer van de Rooms-Katholieke kerk en de klassieke opvattingen. De uitgever van het werk geeft voor de zekerheid in het voorwoord aan dat het om een wiskundige verhandeling gaat, níet om een beschrijving van de realiteit.

'Er is al veel verslag gedaan over de nieuwe hypotheses uit dit werk waarin wordt gezegd dat de aarde beweegt terwijl de zon stil in het centrum van dit universum staat. (...) Bij nadere bestudering zullen zij (red: de geleerden) zien dat de auteur van dit werk niets verkeerds heeft gedaan. (...) Want deze hyptheses zijn niet waar of zelfs maar waarschijnlijk. In tegendeel, ze geven een berekening die consistent is met de observaties, dat alleen is genoeg.' (door Osiander, uit het voorwoord van Over de omwenteling)

De heliocentrische theorie is echter te mooi om zo maar van tafel te vegen. Een kleine minderheid van astronomen die kritisch zijn over de gangbare filosofische ideeën, voelt zich ondanks alle bezwaren tot de theorie aangetrokken. De vraag is vervolgens hoe de beweging van de aarde natuurkundig kan worden gerechtvaardigd. Die vraag is niet eenvoudig te beantwoorden en de ideeën van Copernicus blijven meer dan een eeuw in het middelpunt van de natuurwetenschappelijke discussie staan.

Ondanks het voorwoord van de uitgever, heeft Copernicus in zijn denken de bestaande scheiding tussen wiskundige modellen en theorieen over de fysische werkelijkheid wel degelijk doorbroken. Het toepassen van wiskunde op de natuurkunde zal een van de belangrijke motors zijn achter de wetenschappelijke vernieuwingen van de zeventiende eeuw.

Hoewel al vroeg word opgemerkt dat het stelsel van Copernicus in strijd is met het wereldbeeld van de bijbel, wordt zijn systeem eerst gezien als een buitennissige sterrenkundige theorie. Theologen maken zich er niet echt druk om. Pas in de zeventiende eeuw wordt zijn stelsel een boegbeeld voor een nieuwe natuurkunde. Deze nieuwe natuurkunde negeert de traditionele ondergeschiktheid van de filosofie aan het leergezag van de theologen. Toen pas kwamen er kerkelijke veroordelingen.

In populair-filosofische verhandelingen wordt nog wel eens beweerd dat de reden voor het verzet tegen het Copernicaanse stelsel was gelegen in het feit dat Copernicus de mens uit zijn centrale positie in het heelal had verwijderd. Dit echter is een later verzinsel en onjuist. Geen enkele veroordeling van het Copernicaanse stelsel geeft dit als reden op.

De middeleeuwse mens zag de wereld niet in termen van centrum en periferie, maar eerder in termen van hoog-laag. De hemel was het hoogste en ook edelste, letterlijk meest verheven deel van de wereld. De aarde bevond zich in deze visie in de laagste, minst aanzienlijke plaats in het heelal als we even afzien van de hel, die zich in het middelpunt van de aarde bevond. Copernicus maakte de aarde tot een hemellichaam en plaatste de mens dus in de hemel, een veel aanzienlijker plaats.
De veroordelingen van het Copernicaanse stelsel hadden simpelweg te maken met het feit dat in de bijbel duidelijk sprake is van een geocentrisch wereldbeeld. Daarnaast werden de nieuwe zeventiende-eeuwse natuurfilosofische theorieën, die mede op het werk van Copernicus gebaseerd waren, als bedreigend gezien omdat zij minder ruimte boden aan wonderen en direct goddelijk ingrijpen. In zulke gevallen was de theorie van de beweging van de aarde vooral een stok om de hond te slaan.

Auteur van dit werk
Rienk Vermij, hij werkt momenteel aan het 'Department of the History of Science', University of Oklahoma (VS) en heeft een groot aantal boeken op zijn naam, waaronder Kleine geschiedenis van de wetenschap  en De wetenschappelijke revolutie.  

Literatuur
Floris Cohen, De herschepping van de wereld. Het ontstaan van de moderne natuurwetenschap verklaard (Amsterdam 2007).
William Shea, Copernicus: grondlegger van het moderne wereldbeeld (Amsterdam 2006).
Owen Gingerich, Het boek dat niemand las. In de voetsporen van Nicolaus Copernicus (Amsterdam 2004).