تاریخچه نجوم

روزی دانشمند معروفی برای عموم درباره ستاره شناسی سخن رانی می کرد. او توضیح می داد که چگونه زمین به دور خورشید می چرخد و چطور خورشید دور مرکز مجموعه ی وسیعی از ستارگان به نام کهکشان راه شیری می گردد. در پایان سخنرانی، پیرزنی از انتهای اتاق برخاست و گفت:" چرند می گویی. راستش را بخواهی، دنیا یک بشقاب تخت است که بر پشت یک سنگ پشت غول آسا قرار دارد.
دانشمند با لبخند پیروزمندانه ای جواب داد « پس آن سنگ پشت کجا ایستاده است؟
پیرزن گفت:«جوان خیلی زرنگی، خیلی زرنگ. اما از آنجا به پایین همه اش سنگ پشت است!»
بیشتر مردم، برج بی انتهایی از سنگ پشت را به عنوان تصویری از جهان نمی پذیرد و آن را مسخره می یابند، اما از کجا معلوم که ما بیشتر از دیگران می دانیم؟ ما از جهان چه می دانیم و چگونه معلومات خود را بدست آورده ایم؟ جهان از کجا آمده و به کجا می رود؟ آیا جهان ابتدایی داشته و اگر آری قبل از آن چه می گذشته است؟ سرشت و ماهیت زمان چیست؟ آیا هرگز به پایان خواهد رسید؟ تحولات اخیر در فیزیک، به کمک فنون و تکنولوژی عجیب و غریب کنونی، تا اندازه ای پاسخ به برخی از این مسائل دیر پارا ممکن ساخته است. شاید روزی این پاسخ ها همان اندازه بدیهی به نظر برسد که امروز چرخش زمین بدور خورشید، واضح و بدیهی می نماید- یا شاید به اندازه ی برج لاک پشت خنده آور باشد.

- دوره ی زمین مرکزی

فیثاغورس، فیلسوف و ریاضیدان، نخستین کسی است که شکل زمین را کروی دانسته است. پیش از آن زمین تخت فرض می شد و آسمان را به صورت چادری می دانستند که در آن سوراخ هایی وجود دارد( که همان ستاره ها هستند.)

شاید این تصور که زمین کروی است با دیدن کشتی ها وقتی از ساحل دور می شوند به ذهن وی رسیده است. در این حالت از نظر مناظری که در ساحل است به گونه ای می نماید که درآب فرو می رود. همچنین به هنگام ماه گرفتگی، ماه از میان سایه زمین می گذرد و انحنای لبه ی این سایه حاکی از ماهیت منحنی بودن خود زمین است.

آکادمی افلاطون در قرن چهارم قبل از میلاد در آتن تاسیس شد و یکی از مشهورترین شاگردان این مکتب ارسطو بود. ارسطو که به برترین و با نفوذ ترین فیلسوف عصر خود تبدیل شد و سمت مربی گری اسکندر مقدونی جوان(اسکندر کبیر) را یافت، به مدتی تقریباً 2000 سال بر اندیشه های اختر شناختی بشر نفوذ داشت. او این ایده را قویاً تثبیت که زمین کروی مرکز عالم است، در این موضع بی حرکت ایستاده است و خورشید و ماه و سیارات در مدارهایی به دور آن حرکتند. هراکلید فیلسوف معاصر ارسطو، می گفت که حرکت ظاهری این اشیاء ناشی از چرخشی زمین است. این ایده بسیار منطقی به علت مخالفت با اندیشه ی گروه مسلط کنار نهاده شد.

یوهان لپکر، ریاضیدان خلاق، پی برد که مریخ در برابر ستارگان با سرعت ثابتی حرکت نمی کند، بلکه در قسمتی از مدار خود سریع تر و در قسمتی دیگر کندتر حرکت می کند. همین امر به تنهایی باید او را متوجه کرده باشد که سیارات، آن چنان که کپرینک می پنداشته است، در مداری دایره ای خورشید را دور نمی زند، زیرا اگر مدار دایره ای باشد، انتظار می رود که آهنگ حرکت آن ثابت باشد. کپلر تلاش کرد که شکل های مداری گوناگون را با حرکت مشاهده شده ی مریخ جور و هماهنگ کند. اشکالی که تغییر سرعتی در آنها منظور شود که وی شاهدشان بوده است. سرانجام به این نتیجه رسید که مناسب ترین شکل در میان این اشکال بیضی است.
او ایده ی خود را به صورت زیر تعمیم داد تا تمام سیارات را در برگیرد:
1- هر سیاره در مداری خورشید را دور می زند که شکل آن بیضی است و خورشید در یکی از کانون های آن قرار دارد.
c. اوج (بیشترین فاصله از خورشید)
d. حفیض (کمترین فاصله از خورشید)
2- خط مستقیم واصل سیاره و خورشید، در فواصل زمانی مساوی مساحت هایی مساوی را در فضا جاروب می کند.
3- نسبت مجذور زمان تناوب گردش هر دو سیاره برابر است با نسبت مکعب نیم قطر بزرگ آنها.

P= دوره تناوب
a= نیم قطر بزرگ

قرن هفدهم قرن اکتشافات، آزمایشگری و اختراع خلاقیت بود.

گالیله (1564-1642) تاثیر عمیقی بر اخترشناسی نهاد. او بر تلاش برای ساخت تلسکوپ، ابتدا موفق شد وسیله ای بسازد که اشیا را سه برابر نشان می داد. با اصلاحات بعدی، توان این تلسکوپ را به 30رساند این ابزار بلافاصله به عنوان تلسکوپ زمینی، برای دیدبانی کشتی هایی که به سواحل نزدیک می شدند، به کار گرفته شد. اما گالیله متوجه اجرام آسمانی بود و پس از چندی چهار قمر را کشف کرد که سیاره ی مشتری را دور می زدند.

گالیله همچنین مشاهده کرد که سیاره ی زهره هم مانند ماه اهله را تشکیل می دهد. گاهی به صورت هلالی نازک و زمانی به صورت قرصی تقریباً روشن نمایان می شود. این مشاهدات حاصل رصدهای هیجان انگیز او بود. زیرا برای نخستین بار شاهدی به دست آمده بود که نشان می داد نظام بطلیموسی نمی تواند واقعیت را نشان دهد.
در نظام بطلیموسی مرکز فلک تدویر زهره همیشه باید بر خط فرضی که زمین و خورشید را به هم متصل می کند، باقی بماند. با این محدودیت سیاره ی زهره هرگز نمی تواند، از زمین، کامل تر از یک هلال صرف دیده شود. اما گالیله می دید که زهره گاهی به صورت تقریباً کامل نمایان می شود.

در سال 1687 سر اسحاق نیوتن توانست چگونگی حرکت سیارات را در کتاب خود اصول ریاضی فلسفه طبیعی که شاید مهمترین اثر در فیزیک باشد، توضیح دهد. در این کتاب نیوتن نه تنها نظریه ای در باب چگونگی حرکت اشیا در فضا زمان عرضه کرد بلکه ریاضیات پیچیده ای را که برای تحلیل حرکت آنها لازم بود، بوجود آورد به علاوه نیوتن قانون جاذبه عمومی را عرضه کرد که بر اسا آن، هر جسمی در جهان به سوی هر جسم دیگری جذب می شود، هرچه جرم اجسام بیشتر باشد و هرچه فاصله آنها نزدیک تر گردد، با نیروی بیشتری به سوی هم جذب می شوند. همین نیروست که اشیا را به سوی زمین می کشاند. نیوتن نشان داد که بر پایه این قانون، گرانش سبب می شود که ماه گرد زمین و سیارات بدور خورشید مسیری بیضوی را بپیمائید.

برای نیوتن محقق شده بود که فاصله ی مرکز زمین از مرکز ماه 60 برابر مرکز زمین تا مرکز سیب است. اگر نیروی گرانشی مابین دو شی به نسبت فاصله اش از مرکز آن شی تضعیف شود، در این صورت شتاب ماه در مدارش باید 6/1 شتاب سیب باشد. اما محاسبات نیوتن نشان داد که شتاب ماه 36/1 شتاب شیب است. پس معلوم می شود که نیروی گرانشی با مجذور فاصله نسبت عکس دارد. نیوتن یافته های خود را به صورت زیر بیان کرد.

هنگامی که بیشتر مردمان به جهانی اساساً ایستا و دگرگونی ناپذیر معتقد می باشند، مسئله وجود نقطه آغازی بر آن، مقوله ای براستی متافیزیکی مربوط به الهیات است. می توانیم مشاهداتمان را بر اساس فرض ازنی بودن هستی و یا پذیرش وجود نقطه ی آغازی برای آن، به خوبی توضیح دهیم و مثلاً اگر بپذیریم که هستی در زمان معینی بوجود آمد، می توانیم مشاهداتمان را چنان تفسیر کنیم که گویا جهان همواره وجود داشته است. اما در سال 1929 ادوین هابل متوجه شد که به هر سوی جهان که نظر بیفکنیم. کهکشان های دور به سرعت از ما فاصله می گیرند. به دیگر سخن جهان در حال گسترش می باشد، یعنی در زمانهای گذشته، اشیا به یکدیگر نزدیک تر بودند. در واقع، به نظر می رسد که روزی، در حدود ده یا بیست هزار میلیون سال قبل، همه ی آنها در نقطه ای واحد قرار داشتند و در نتیجه چگالی جهان بی نهایت بود. این کشف سرانجام مسئله آغاز جهان را به قلمرو علم وارد ساخت.

بنا به مشاهدات هابل، در گذشته های دور، زمانی را می توان یافت به نام انفجار بزرگ.
در آن هنگام جهان بی نهایت کوچک بود و فوق العاده چگال و آکنده. تحت چنین شرایطی همه ی قوانین علم فرو خواهد ریخت و بنابراین همه توان پیش بینی آینده از هم خواهد گسست.