Antiikin Kreikka
Babylonialaisten, egyptiläisten, kiinalaisten ja intiaanien kulttuurit olivat yhtenäisiä ja autoritaarisia maatalousyhdyskuntia. Niissä papisto hallitsi tiedettä ja se kehittyi vain niin pitkälle kuin oli tarpeen hallinnon ja uskonnon kannalta. Kreikkalaisten hajanaiset merenkulkuyhteisöt saivat sen sijaan vaikutteita muista kulttuureista ja olivat avoimia uusille ajatuksille. He alkoivat arvostaa tutkimusta sen itsensä vuoksi, mikä mahdollisti tieteen kehittymisen.

Kreikan tähtitiede

Thales (624-547 eaa) ajatteli maan kelluvan suunnattomassa meressä ja että vesi on kaiken aineen peruselementti. Hänen väitetään ennustaneen auringonpimennyksen.

Anaximenes (500-luvulla eaa) oletti kaiken rakentuvan ilmasta.

Anaximandros (611-547 eaa) esitti, ettei peruselementti ollut mitään tavallista ainetta vaan sen täytyi olla ikuista ja häviämätöntä.

Parmenides (515-450 eaa) perusti elealaisen koulukunnan, joka hylkäsi ajatukset konkreettisista peruselementeistä ja korvasi ne abstraktilla yhden olevaisen käsitteellä.

Zenon (490-430 eaa) edusti myös elealaisia. Hän todisteli Parmenideen opin paremmuutta pluralismiin verrattuna. Hänet tunnetaan myös paradokseistaan, joista "Akilleus ja kilpikonna" ja "lentävä keihäs" ovat tunnetuimpia.

Protagoras (500-luvulla eaa) esitti, että mitään absoluuttista tietoa ei ole olemassa, vaan jokainen kokee sen omalla tavallaan.

Empedokles (490-430 eaa) lienee ensimmäisenä esittänyt ajatuksen, että aine koostuu neljästä elementistä: maasta, tulesta, vedestä ja ilmasta.

Leukippos (500-450 eaa) ja Demokritos (460-370 eaa) kehittivät atomismin, opin materian koostumisesta konkreettisista peruselementeistä. Heidän reduktionisminsa mukaan kokonaisuus on ymmärrettävissä osiensa avulla. Monet myöhemmät filosofit kannattivat vastakkaista suuntausta, holismia, jonka mukaan kokonaisuus on enemmän kuin osiensa summa.
Samoslainen Pythagoras (580-500 eaa) muodosti seuraajineen Krotoniin salaseuramaisen koulukunnan, joka varjeli tarkkaan keksintöjään. Pythagoraan itsensä tekstejä ei ole säilynyt. Kuuluisin pythagoralaisten nykyään käytössä oleva matemaattinen keksintö oli Pythagoraan lause: suorakulmaisen kolmion hypotenuusan neliö on kateettien neliöiden summa.

Pythagoralaisilta on lähtöisin myös havainto "kahden värähtelevän kielen sävelet ovat harmonisia, jos niiden pituuksien suhde on yksinkertainen murtoluku" sekä ajatus Maan pallomaisesta muodosta. Pythagoralaisten käsitys maailmankaikkeudesta ei ole hyvin selvillä, mutta ilmeisesti he uskoivat Maan kiertävän keskustulta ja sen vastakkaisella puolella kiertävän vastamaan.

Platon (427-347 eaa) oli tyypillinen kreikkalaisen yläluokan edustaja, jolle vain mietiskely on soveliasta. Hänen mukaansa todellista tietoa voidaan saavuttaa vain ideoista, jotka ovat ikuisia ja muuttumattomia. Tätä tietoa ei kuitenkaan saada havaintojen, vaan pelkän järjen avulla [rationalismi]. Tähtitieteen tavoin puhtaasti havaintoihin perustuvia tieteitä tällaiset menetelmät haittasivat huomattavasti.

Eudoksos (408-355 eaa) esitti planeettojen liikkeille ensimmäisen tunnetun geometrisen mallin, jossa kukin planeetta on kiinnittynyt Maan ympäri pyörivään pallonkuoreen. Koska planeetat liikkuvat tähtitaivaan suhteen muuttuvilla nopeuksilla, tarvitaan mallissa useita sisäkkäisiä, samankeskisiä pallokuoria; planeetoilla neljä, Auringolla ja Kuulla kolme.

Havaintoaineiston kertyessä Eudoksoksen mallin epätarkkuus tuli esille ja Kallippos (370-300 eaa) yritti korjata sitä lisäämällä malliin yhä uusia palloja.
Aristoteles (384-322 eaa) kritisoi opettajansa Platonin oppeja ja selitti, että yksittäiset oliot ovat oikeasti olemassa ja niistä saatavilla aistihavainnoilla on todellista merkitystä. Aristoteleenkin tieteellinen tieto perustui yleisellä tasolla vain järjen käyttöön. Hänen mukaansa ilmiön selittämiseksi on löydettävä sen tapahtumisen syyn neljä tasoa: aineellinen, muodollinen, kausaalinen ja finaalinen. Hänellä oli nykytieteelle hyvin vieraita ajatuksia; esim. ”heitetty kivi putoaa alas, koska se koostuu maaelementistä, jonka luonnollinen paikka on Maan keskipisteessä”. Aristoteles kirjoitti laaja-alaisesti lähes kaikista tieteenaloista; tähtitieteestä oli kaksi De Caelon neljästä kirjasta ja osa Meteorologicasta. Hänen selityksensä maailmankaikkeudesta oli niin selkeä ja looginen, että sitä opetettiin lopullisena totuutena uuden ajan alkuun asti – lähes kaksi tuhatta vuotta.

Aristoteleen maailmankaikkeus on symmetrinen pallonkuorien maailma, jonka keskipisteenä on maapallo. Taivas on pallo, koska pallo on täydellinen kappale. Maailmankaikkeus on äärellinen, koska sillä on keskipiste. Tähtien ja planeettojen pallonkuoret ovat konkreettisia kristallikuoria, jossa kaikki liike on peräisin kiintotähtien kuoresta ja välittyy pallojen ja vastapallojen avulla sisemmäs kohti lähinnä Maata sijaitsevia planeettoja, Aurinkoa ja Kuuta. Kaikkiaan mallissa on 55 palloa. Kuunylinen maailma on täydellinen ja muuttumaton. Ajalliset muutokset ovat mahdollisia vain kuunalisessa maailmassa. Malli oli vallalla 1600-luvulle asti.



Herakleides Pontoslainen (388-315 eaa) selitti havaintoja esittämällä, että maapallo pyörii akselinsa ympäri kerran vuorokaudessa.

Aristarkhos Samoslainen (310-230 eaa) meni vielä pidemmälle ja ehdotti aurinkokeskistä mallia. Hän yritti määrittää Auringon ja Kuun etäisyyksien suhteen ja sai selville, että Aurinko on kauempana Maasta kuin Kuu ja huomattavasti suurempi kuin Maa.
Arkhimedes (200-luvulla eaa) eli ja vaikutti Sisilian Syrakusassa - joskin hän lienee saanut vaikutteita Aleksandriasta nuorena. Häneltä on peräisin Arkhimedeen laki: nesteeseen upotettu kappale kevenee syrjäyttämänsä nestemäärän painon verran. Arkhimedes laski ensimmäisenä pallon pinta-alan ja tilavuuden (vierellä nykyisin käytettävät täsmälliset kaavat). Hän määritti piin arvon 0.008 prosentin tarkkuudella (välille 3 1/7 ja 3 10/71). Hän käytti myös differentiaali- ja integraalilaskentaa muistuttavia menetelmiä tutkiessaan spiraaleja ja pinta-aloja. Hän laski teoksessaan ”Hiekanjyvien laskija” maailmankaikkeuden koon ja sai maksimiarvoksi korkeintaan 1063 hiekanjyvää! Roomalainen sotilas murhasi Arkhimedeksen Syrakusan valtauksen aikana tämän hermostuttua sotilaan sekoitettua lattialle, hiekkaan piirretyt matemaattiset laskelmat.





Episykliteoria

Aristoteleen kristallipallomalli ei kyennyt, kaikista pallonkuoristaan huolimatta, selittämään havaintoja täydellisesti. Esimerkiksi planeettojen kirkkaudet vaihtelivat odottamattomalla tavalla, mitä ei selittänyt planeettojen etäisyys eikä planeettojen oma kirkkauskaan saanut muuttua. Selityksen tarjosi episykliteoria, jonka loi Apollonius (265-170 eaa). Episykliteorian mukaan planeetat liikkuvat episykleillä, pienillä ympyröillä, jotka kiertävät deferenttejä, suuria maakeskisiä ympyröitä. Matemaattisesti vastaavia Fourier’n sarjoja käytetään edelleen, mutta tähtitieteessä episykliteorian epätarkkuudet kasvoivat havaintojen karttuessa yhä suuremmiksi. Lisäämällä episyklejä ja muita rakenteita Hipparkhos ja Klaudios Ptolemaios korjasivat virheet pois mallista, joka korvattiin todenmukaisella ellipsimallilla vasta 1600-luvulla.

Klikkaa kuvaa käynnistääksesi animaation yksinkertaistetusta episykliradasta. Samalla kun episykli (katkoviivallinen ympyrä) tekee yhden kierroksen deferentin (yhtenäisviivallinen ympyrä) ympäri, tekee planeetta kaksi kierrosta episyklin ympäri. Näinollen se saapuu jälleen samaan paikkaan deferenttikierroksen päätteeksi. Tämäkin rata osoittaa miten planeetta pysähtyy taivaalla hetkeksi (todellisuudessahan ne menevät välillä taaksepäinkin hetken aikaa) ja miten planeetta on välillä kaukana ja välillä lähellä deferentin keskellä sijaitsevaa Maapalloa.
Rhodoslainen Hipparkhos (190-120 eaa) laati ensimmäisen tähtiluettelon mittaamalla noin 800 tähden sijainnin taivaalla ekliptikaalisessa koordinaatistossa. Hän jakoi tähdet kuuteen suuruusluokkaan kirkkauden mukaan: kirkkaimmat luokkaan 1 ja himmeimmät luokkaan 6. Kyseinen magnitudijärjestelmä on edelleen käytössä tähtitieteessä tähtitaivaan kohteiden näennäisen kirkkauden mittana. Vertaamalla omia havaintojaan aikaisempiin Hipparkhos huomasi tähtien siirtyneen taivaalla toista astetta sadassa vuodessa. Ilmiö johtuu prekessiosta, jonka jakso on 26000 vuotta.
Klaudios Ptolemaios (100-178) oli Aristoteleen tavoin monilahjakkuus. Hän kirjoitti suurteoksia maantieteestä, optiikasta ja astrologiasta. Hänen merkittävin teoksensa oli kuitenkin Almagest, johon oli koottu antiikin ajan tieto tähtitieteestä. Ptolemaioksen on syytetty vääristelleen havaintoja, jotta mallit vastaisivat paremmin todellisuutta. Häntä ei kuitenkaan pidä arvostella nykyaikaisen tieteen kriteereillä – eikä suotta syyttää, Aristoteleen ohella, luonnontieteen kahlehtimisesta puoleksitoista tuhanneksi vuodeksi. Jälkipolvet olisivat voineet yrittää pontevammin viedä tiedettä eteenpäin.




Takaisin pääsivulle