Kako je Galilejo leta 1610 ukinil nebo

Galilejeva knjiga Siderius Nuncius je verjetno najbolj dramatična znanstvena knjiga, ki so jo kdajkoli natisnili. V njej je Galileo Galilei leta 1610 predstavil nenavadne nove pojave na nebu, ki jih je odkril s pomočjo skrivnostnega novega znanstvenega inštrumenta, ki zna približati oddaljene predmete.

Galileo je prvič slišal govorice o odkritju teleskopa julija leta 1609, ko je obiskal Benetke. Novica je prispela do Italije dokaj počasi, saj je Hans Lippershey, nizozemski brusilec leč, menda po naključju, ko je opazoval dva otroka, ki sta se igrala z lečami v njegovi brusilnici, že prejšnjo jesen odkril teleskopski učinek, do katerega pride, če pogledamo zaporedno skozi dve leči. Odkritje je poimenoval »kijker« (opazovalec v nizozemščini) in ga poskušal patentirati, a so mu leta 1608 patent zavrnili z obrazložitvijo, da takšno odkritje ne more ostati tajno. Tako so že spomladi leta 1609 preproste daljnoglede s trikratno povečavo prodajali po Parizu kot igrače.

Ko je Galileo izvedel za odkritje, je za mnenje o inštrumentu vprašal svojega starega prijatelja Paola Sarpija in presenečen ugotovil, da ima Sarpi informacije o teleskopu že nekaj mesecev in da se je o odkritju celo dopisoval z uglednim Francozom iz Pariza, ki je bil nekoč Galilejev učenec. Vendar Sarpi novice zaradi spleta okoliščin ni uspel takoj prenesti Galileju, saj je bil kot visok uradnik v Benetkah zelo zaposlen. Galileju je bilo nemudoma jasno, kako pomembna tehnična iznajdba je teleskop. Še posebej, če bi ga Benečani uporabljali v vojaške in trgovske namene, saj je bilo zanje ključno, da so na obzorju čim prej opazili prihajajoče ladjevje. Takoj je začutil, da bi lahko s pomočjo teleskopa tako strokovno kot tudi finančno veliko pridobil.

A je bilo že skoraj prepozno. V začetku avgusta 1609 je izvedel, da je v Padovo prispel Nizozemec in s seboj prinesel novi optični inštrument. Galileo je odhitel iz Benetk nazaj v Padovo, a se je z Nizozemcem ravno zgrešil, saj je ta med tem odšel naprej v Benetke, da bi inštrument prodal dožu. Galileo je zgrožen, da se mu bo izmuznila velika priložnost, besno poprijel za delo in poskušal čim prej sestaviti svoj lastni teleskop. O iznajdbi ni vedel nič drugega kot to, da inštrument sestavljata dve leči in tulec, ki ju povezuje. V samo nekaj dnevih mu je uspelo sestaviti boljši teleskop, kot ga je imel takrat kdorkoli drug na svetu. 4. avgusta je poslal Sarpiju v Benetke kodirano sporočilo, da mu je uspelo. Sarpi je nato kot visoki svetovalec beneškega senata poskrbel, da so Nizozemčevo avdienco pri dožu malo odložili, tako da je Galileo lahko zgradil lep teleskop v usnjenem ovitku z desetkratno povečavo in ga že pred koncem avgusta prinesel v Benetke. Teleskop – Galileo je inštrument imenoval perspicillum – je predstavil pred senatom in takoj je postal senzacija. Kot zviti politik in izkušeni dvorjan je teleskop poklonil dožu, ta pa mu je v zahvalo ponudil mesto rednega profesorje na univerzi v Pisi in mu podvojil letno plačo na 1000 florintov, kar pa je bilo še zmeraj polovico manj, kot je recimo zaslužil profesor filozofije Cesare Cremonini.

Galileo je službo z veseljem sprejel, čeprav je povišica veljala šele za naslednje koledarsko leto. Vendar mu profesorska služba ni preveč dišala, ker so ga predavanja preveč omejevala pri njegovem raziskovalnem delu. Zato se je odpravil še v Firence, da bi teleskop predstavil tudi tamkajšnjemu vladarju Cosimu II., pa tudi v upanju, da mu bodo tam ponudili še kako boljšo službo. Decembra 1609 je imel že teleskop z dvajsetkratno povečavo. (Enega od teh teleskopov – izdelal naj bi jih vsaj devet – je poslal v Nemčijo Johannesu Keplerju, da bi ta lahko kot ugledni astronom potrdil Galilejeva odkritja na nebu.) V začetku leta 1610 je s svojim najnovejšim modelom prišel do prelomnih odkritij na nebu. Vsa odkritja je natančno popisal in jih hitro objavil v kratki knjižici z naslovom Sidereus Nuncius, ki jo je, za razliko od drugih, ki jih je napisal v italijanščini, objavil v latinščini.

V prvi izdaji so natisnili 500 izvodov knjige in jo takoj razprodali. Naročila po novih izvodih so prihajala iz vseh koncev Evrope. Galileo je čez noč postal najslavnejši astronom. Julija 1610, štiri mesece po izidu knjige, je dobil službo dvornega matematika in filozofa na toskanskem dvoru, hkrati pa je postal še predstojnik oddelka za matematiko na Univerzi v Pisi, pri čemer mu ni bilo treba predavati. Knjigo so le nekaj let po izidu jezuiti prevedli celo v kitajščino.

Knjiga je bila zelo dobro sprejeta, le s samim naslovom so bili nesporazumi. Ali naj se latinska beseda nuncius prevaja kot sporočilo ali kot prenašalec sporočila, sel, glasnik? Med pisanjem knjige je Galilej o njej govoril kot o avviso astronomico (astronomsko sporočilo) in to je bil verjetno tudi delovni naslov. Dovoljenje za natis je dobil za naslov Astronomska naznanitev astrologom – pri čemer je bil pomen besede astrolog takrat enak besedi astronom. Vendar je naslov nuncius večina prevajalcev razumela kot glasnik. Menda so se celo Galilejevi učenci oprijeli naslova zvezdni glasnik, čemur Galileo ni ugovarjal. Teža se je pojavila kasneje, ko je imel Galilej probleme z inkvizicijo in so mu očitali, da se je postavil za ambasadorja neba (kot je nuncij ambasador Vatikana v posamezni državi).

Na naslovnici je bilo natisnjeno naslednje besedilo: »Zvezdno sporočilo razkriva veličastne, nenavadne in presenetljive prizore, jih odpira pogledu vsem ljudem, še posebej filozofom in astronomom; kot jih je opazoval Galileo Galilei, gospod iz Firenc, profesor matematike na Univerzi v Padovi, s pomočjo daljnogleda, ki ga je pred kratkim iznašel, na površju Lune, med neštetimi zvezdami stalnicami, v nebulah in še posebej štiri planete, ki hitro krožijo okoli Jupitra na različnih razdaljah in periodah; in jih ni poznal še nihče, dokler jih ni avtor pred kratkim opazil in jih poimenoval Medičejske zvezde. Benetke, 1610.«

Knjiga se začne zelo pompozno: »Veličastne so stvari, ki jih opisujem v tej kratki razpravi […]. Veličastne pravim zaradi odličnosti samega predmeta, zaradi povsem nepričakovanih in nenavadnih lastnosti teh stvari in končno tudi zaradi inštrumenta, s pomočjo katerega so bile razkrite našim čutom.«

Ko zaključi z uvodom, nadaljuje s podatki o samem teleskopu: kako ga je odkril in izpopolnil, kako deluje … »Naj za sedaj zadostuje, da smo se zgolj malenkostno dotaknili teh zadev […], celotno teorijo tega inštrumenta pa bomo razložili ob kaki drugi priložnosti.«

Nato se loti vsebine opazovanj: »Naj zdaj poročamo o opazovanjih, ki smo jih opravili zadnja dva meseca […], najprej se posvetimo površju Lune.« Površje Lune razdeli na temen in svetel del, nato se posveti lisam. Pravi, da so velike lise na površju Lune že dolgo znane, poleg teh pa so povsod posejane še male lise, ki pa jih pred njim ni videl še nihče. Prav z opazovanjem teh lis je prišel do ugotovitve, da površje Lune »ni gladko, pravilno in natančno sferično, kot je bilo prepričano veliko število učenjakov, ampak je neravno, nagubano […], podobno kot gorske verige in globoke doline na Zemlji.«

Kako sklepa Galilej na nazobčanost Lunine površine? Argument temelji na geometriji svetlobe in sence. Galilej privzame, da potujejo sončni žarki naravnost tudi na površju Lune in da mečejo sence povsem enako na Luni kot na Zemlji. Če bi bila Luna popolna sfera, bi bila meja, ki loči temno in svetlo območje Lune, povsem ravna. Vendar ni! Na temnem delu opazi veliko svetlih pik in jih pojasni kot vrhove gora na Luni, ki jih je Sonce že osvetlilo, njihovega vznožja pa še ne. »Prav tako kot se sence na Zemlji krajšajo, ko se Sonce dvigne višje na nebo, tako tudi te pike na Luni izgubljajo temnost ali svetlost, ko se osvetlitev premakne.«

S pomočjo geometrijskih razmerij in opazovanja senc na meji med svetlim in temnim delom Lune je Galileju uspelo tudi zelo dobro oceniti višino gora na Luni. Razdaljo osvetljenih vrhov od meje sence je ocenil na 1/20 premera Lune. Iz tega podatka je po Pitagorovem izreku izračunal višino gora in jo ocenil na več kot 6 km. Nadalje pravi, da to bistveno presega višino gora na Zemlji, ki po njegovem ne presegajo enega kilometra – kar morda res velja za gričke okoli Firenc.

Ugotovil je tudi, da mu zvezd ne uspe povečati na enak način, kot si je približal Luno. Tudi skozi teleskop so zvezde še vedno samo točke, vendar bolj svetle. Skozi teleskop je videl tudi veliko več zvezd kot zgolj s prostim očesom. Spoznal je tudi, da »galaksija ni nič drugega kot skupek zvezd, ki se zberejo v gručo.«

Nekje do polovice knjige zaključi z opisovanjem Lune, zvezd stalnic in Rimske ceste ter se loti obravnave »štirih planetov, ki jih ni od stvarjenja sveta do našega časa še nihče videl.« Pravi, da jih je sistematično opazoval zadnja dva meseca. Zapiske je predstavil kot napeto zgodbo: »Sedmega dne januarja v sedanjem letu 1610, ob prvi uri noči, ko sem skozi teleskop opazoval nebo, se mi je na ogled postavil Jupiter […]. Opazil sem, da so ob planetu tri zvezdice, majhne, a zelo svetle. Čeprav sem jih imel za zvezde stalnice, me je presenetilo, da ležijo v ravni črti vzporedno z ekliptiko in da so lepše kot druge zveze enake velikosti. […]. K opazovanju sem se spet vrnil 8. januarja in našel povsem drugačno razporeditev. Vse tri zvezdice so bile sedaj na zahodni strani Jupitra. To me je presenetilo, saj bi se Jupiter po izračunih astronomov moral gibati zahodno in ne vzhodno po nebu glede na zvezde stalnice. Opazovanja sem želel nadaljevati naslednjo noč, a je bilo nebo povsod prekrito z oblaki. […]. Enajstega januarja sem opazil, da je ena od zvezd skoraj dvakrat večja od druge, čeprav sta bili prejšnjo noč približno enaki. […]. Tako sem onstran dvoma določil, da obstajajo na nebu tri zvezdice, ki krožijo okoli Jupitra, tako kot Merkur in Venera krožita okoli Sonca. […]. 14. januarja sem prvič opazil štiri zvezdice.«

Kaj je v Galilejevi prelomni knjigi najpomembnejše za zgodovino znanosti? V prvi vrsti je za celotno knjigo značilno, da opazovanja s teleskopom interpretira s pomočjo geometrije svetlobe in sence. Skoraj vsi argumenti temeljijo na geometrijskih razmerjih navideznih geometrijskih likov, ki jih tvorijo sence. To je najbolj očitno pri obravnavi Lune, saj Galileo ni bil edini, ki je v tistem času s teleskopom opazoval nebo.

Angleški astronom Thomas Harriot je istega leta prav tako opazoval Luno s teleskopom. Ohranili so se njegovi zapiski in skice, tako da jih lahko primerjamo z Galilejevimi. Harriot je lise na Lunini površini poimenoval »tista čudna pegavost.« Med papirji Thomasa Harriota je tudi skica, na kateri je označil mejo med temnimi in osvetljenimi deli Lune. Toda Harriot ni nič pripomnil o tem, zakaj ta meja ni gladka krivulja, ki bi jo pričakovali na popolni sferi, ampak nazobčana črta. Harriot je sicer videl isto kot Galilej, ampak svojih čutnih vtisov ni interpretiral s pomočjo geometrije svetlobe in sence. Zanimivo pa je, da so se Harriotove skice Lune povsem spremenile potem, ko je prebral Galilejevo knjigo. Junija 1610 je kar naenkrat na Lunini površini zagledal gore, doline in kraterje.

Prav Harriotov način preučevanja nam lepo kaže, da zgolj natančnejša opazovanja niso dovolj za prelomna odkritja. Bistvo Galilejeve knjige niso samo novi čutni vtisi, ki jih je lahko zaznal s pomočjo teleskopa, ampak geometrijsko-mehanska razlaga teh čutnih vtisov. Razumeti pojav je pomenilo za Galileja isto kot najti geometrijsko-mehanski model zanj, ga geometrijsko pojasniti. Videli smo nekaj lepih primerov: svetle in temne pike na Lunini površini in begajoče zvezdice okoli Jupitra. Vse te pojave bi se dalo preučevati tudi na povsem drugačen način, v drugačnem pojmovnem okviru, in to je tisto, kar je prelomno pri Galileju. Prav zaradi spremembe interpretacijskega okvirja, v katerem poteka naravoslovna razlaga, velja danes Galileo Galilei za enega do najpomembnejših »očetov« sodobne znanosti.