Oceń artykuł:
0.00 avg. rating (0% score) - 0 votes

Priyamvada Natarajan w swojej książce „Mapy kosmosu” wyjaśnia podstawy naukowe tworzenia map niewidzialnej materii w kosmosie oraz zabiera czytelnika na wyprawę śladem odkryć, które doprowadziły nas do obecnego rozumienia Wszechświata.


Mapy kosmosuKosmos, uważany jeszcze niedawno za niezmienną przestrzeń wypełnioną zwykłą materią, jest obecnie Wszechświatem ukształtowanym przez ciemną materię i rozszerzającym się z coraz większą prędkością za sprawą ciemnej energii.

Priyamvada Natarajan, nasza przewodniczka po tych ideach, jest naukowcem aktywnie uczestniczącym w przełomowych badaniach, jako astrofizyk tworząc mapy niewidzialnej materii we Wszechświecie. W swojej książce nie tylko wyjaśnia podstawy naukowe tych ważnych pojęć, ale pomaga nam również zrozumieć, jak przebiega proces tworzenia i weryfikacji przełomowych teorii naukowych.

Powstawanie i rozrost czarnych dziur, halo ciemnej materii, coraz szybsza ekspansja Wszechświata, echo Wielkiego Wybuchu, odkrywanie planet pozasłonecznych i możliwość istnienia innych wszechświatów – to tylko niektóre z zagadkowych zagadnień kosmologicznych rozważanych przez naukowców na początku XXI wieku.

***

Podczas tej podróży przez kosmos Priyamvada Natarajan zabiera nas na wyprawę śladem odkryć, które doprowadziły nas do obecnego rozumienia Wszechświata. Zręcznie prowadzi nas przez stulecia rozwoju nauki i pokazuje ciekawość, sceptycyzm i wytrwałość, dzięki którym udało się nam dokonać takiego postępu. Przede wszystkim jednak w swojej książce Natarajan doskonale uchwyciła ową nieodpartą potrzebę odkrywania, która cechuje ludzkość od zarania dziejów.
Brian Greene, autor książek „Ukryta rzeczywistość” i „Piękno Wszechświata”

Priyamvada Natarajan jest profesorem astronomii i fizyki na Uniwersytecie Yale, zajmuje stanowisko profesora w katedrze im. Sophie i Tychona Brahe w Centrum Kosmologii Ciemnej Materii i Ciemnej Energii w Instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze, ma również honorowy tytuł profesora Uniwersytetu w Delhi w Indiach. Dzięki prowadzonym badaniom i wkładowi, jaki wniosła w poznanie ciemnej materii, ciemnej energii i czarnych dziur, zdobyła wiele nagród i wyróżnień.

Priyamvada Natarajan
Mapy kosmosu. Przełomowe idee naukowe, dzięki którym odkryliśmy Wszechświat
Przekład: Bogumił Bieniok i Ewa Łokas
seria: Wiedza i Życie – Orbity Nauki
Wydawnictwo Prószyński Media
Premiera: 14 listopada 2017
 
 

Mapy kosmosu


Wstęp

W ciągu ostatnich stu lat nasza mapa kosmosu uległa diametralnej zmianie. Jeszcze w 1914 roku nasza Galaktyka – samotna, niezmienna i mała – była dla nas całym Wszechświatem. Badania kosmologiczne wciąż jeszcze opierały się wówczas na klasycznym pojęciu grawitacji rozwiniętym w XVII stuleciu. Później sukcesy współczesnej fizyki i ogólnej teorii względności całkowicie odmieniły nasze rozumienie przestrzeni i czasu. Obecnie postrzegamy Wszechświat jako dynamiczną strukturę, rozszerzającą się z coraz większą prędkością, której główne, tajemnicze składniki – ciemna materia i ciemna energia – pozostają nieodkryte. Pozostała część, a więc wszystkie pierwiastki układu okresowego, z których zbudowana jest materia tworząca gwiazdy i nas samych, stanowi zaledwie 4 procent całkowitej zawartości Wszechświata. Udało nam się potwierdzić istnienie planet krążących wokół innych gwiazd. Zastanawiamy się nad możliwością istnienia innych wszechświatów. Świadczy to o tym, że dokonaliśmy niezwykłego wprost postępu naukowego.
Wydaje się, że kosmologia w większym stopniu niż inne dyscypliny naukowe wpłynęła na zmianę naszego wyobrażenia nie tylko o Wszechświecie, ale także o miejscu, jakie w nim zajmujemy. Trudno oprzeć się wrażeniu, że potrzeba określenia własnego miejsca w świecie i wyjaśnienia zjawisk przyrody jest głęboko zakorzeniona w ludzkiej naturze. Starożytne mity stworzenia rozwijane przez różne kultury, tak uderzająco do siebie podobne, pomagały ludziom radzić sobie z nieprzewidywalnością gwałtownych zjawisk naturalnych. Takie nadprzyrodzone wyjaśnienia odwołujące się do wiary w niewidzialną, a jednak o wiele potężniejszą rzeczywistość wykorzystują nasze naturalne zaciekawienie światem przyrody. Złożona ludzka wyobraźnia pozwoliła starożytnym cywilizacjom powołać do istnienia byty, które nie były obecne w ich bezpośrednim otoczeniu, a mimo to wydawały się rzeczywiste. Weźmy na przykład Enkiego, sumeryjskiego boga wód, którego gniew wywoływał powodzie, lub hinduskiego boga deszczu i burz Indrę – jego łuk był tęczą rozpiętą na niebie, a rolę strzał odgrywały pioruny. Największe znaczenie mają te mity, które zmuszają nas do użycia wyobraźni, a jednocześnie pomagają nam stąpać pewnie po ziemi.
Dorastając w Indiach, również czułam tę potrzebę określenia swojego miejsca w świecie. Moim pierwszym przewodnikiem na tej drodze była Encyclopaedia Britannica. Trzydzieści dwa tomy piętnastego wydania tej encyklopedii, stojące na półce w domu moich rodziców, stanowiły dla mnie kompendium całej ówczesnej wiedzy. Oczarowana zapominałam o bożym świecie, oglądając starożytne mapy, zarówno te, które posłużyły podróżnikom do odkrycia nowych lądów, jak i mapy nieba. Szczególnie fascynowały mnie gwiazdy. Dzięki tej przygodzie kartograficznej miałam też okazję przekonać się, na czym polegają badania naukowe. Napisałam dla ogólnokrajowej gazety program na komputer Commodore 64, który generował mapę nieba nad Delhi na najbliższy miesiąc. Tak zakiełkowała we mnie miłość do odkrywania i badania. Potem pierwsze lata studiów poświęciłam na nauczenie się fizyki, matematyki i filozofii w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Kierowana ciekawością kontynuowałam studia w MIT w ramach prowadzonego tam programu „Science, Technology, and Society” („Nauka, technika i społeczeństwo”), a następnie przeskoczyłam przez ocean, żeby rozpocząć studia doktoranckie z astrofizyki na Uniwersytecie w Cambridge. Obecnie, prowadząc aktywnie badania naukowe, nieustannie korzystam ze zdobytej wcześniej wiedzy z zakresu historii i filozofii nauki, by móc głębiej zrozumieć proces dokonywania odkryć naukowych i jego wpływ na ostateczny kształt zdobywanej przez nas wiedzy.
W moich badaniach astrofizycznych, polegających na sporządzaniu map ciemnej materii i wyjaśnianiu procesu powstawania czarnych dziur, towarzyszy mi to samo uczucie ciekawości i potrzeby poznania Wszechświata, jakim zapewne kierowali się starożytni. Nadal zajmuję się tłumaczeniem znaczenia map i określaniem naszego miejsca, a więc tym samym, co tak bardzo mnie fascynowało, gdy byłam małą dziewczynką w Delhi. W swojej pracy wykorzystuję zjawisko zakrzywiania światła przez odległe galaktyki, czyli tak zwane soczewkowanie grawitacyjne, do sporządzania map niewidzialnej ciemnej materii, której obecność wywołuje taki efekt. Badam również powstawanie i ewolucję najdziwaczniejszych i najbardziej tajemniczych obiektów Wszechświata, a mianowicie: czarnych dziur. Obecnie uczestniczę w największym i najbardziej nowatorskim jak dotąd przedsięwzięciu naukowym mającym na celu sporządzenie mapy Wszechświata – chodzi o program badawczy Frontier Fields (Pola Graniczne) realizowany przez Instytut Naukowy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Jego celem jest zajrzenie w głąb Wszechświata na znacznie większą odległość niż dotychczas i sporządzenie dużo dokładniejszej mapy ciemnej materii. W latach 2014–2017 kamery zainstalowane w Kosmicznym Teleskopie Hubble’a przez znaczną część czasu będą prowadziły obserwacje na potrzeby tego właśnie przedsięwzięcia. Oczywiście jestem tylko jednym z wielu badaczy, którzy swoją pracą przyczynią się do powstania lepszej mapy Wszechświata bazującej na tych cennych danych. Czeka nas wiele nowych, fascynujących odkryć. Podobnie jak poprzednie pokolenia naukowców, również my możemy znaleźć się w sytuacji, która będzie wymagała od nas gruntownego przemyślenia na nowo wszystkiego, co udało nam się do tej pory ustalić.
Ukazało się już wprawdzie wiele książek relacjonujących historię odkryć kosmologicznych, ja jednak chciałabym się skupić na procesie powstawania idei naukowych, pokazać, jak się je weryfikuje, jak przebiegają dyskusje na ich temat, i zastanowić się, co decyduje o tym, że są ostatecznie akceptowane. Z pewnością nie trzeba być astrofizykiem, by to zrozumieć, a przytaczane przeze mnie przykłady, choć dotyczą kosmologii, ilustrują znacznie szersze trendy w badaniach i odkryciach naukowych. W szczególności prześledzimy w tej książce rozwój przełomowych idei naukowych, które nieustannie zmieniają wygląd naszej mapy kosmosu. Niezmiernie fascynuje mnie proces, za sprawą którego takie idee zdobywają popularność i przekształcają się z nieznanych nikomu koncepcji w powszechnie akceptowane prawdy. W kosmologii często zostaje po tym procesie ślad kartograficzny w postaci pojawiania się nowych map i wprowadzania zmian na tych, które już istnieją. Rewolucyjne zmiany naszego obrazu Wszechświata, jakie dokonały się w ostatnim stuleciu, pociągały za sobą konieczność wprowadzenia gruntownych zmian w mapach odzwierciedlających naszą wiedzę. Jednak akceptacja nowych idei nie jest zjawiskiem liniowym ani natychmiastowym i nowe koncepcje zawsze napotykają opór. Za każdym razem gdy uczeni podważają obowiązujący powszechnie obraz Wszechświata, nasze rozumienie świata i jego metaforyczna mapa ulegają przeobrażeniu, co wymaga od nas umiejętności adaptacji do nowej sytuacji i otwartości na zmiany.
Jest to opowieść o niezwykłych osiągnięciach ludzkiego umysłu, o radykalnie nowych koncepcjach powstających pod wpływem odkryć i nowych danych. Śledząc drogę wiodącą do akceptacji nowych idei, będziemy mogli poznać nowe oblicze działalności naukowej – jej wymiar emocjonalny, psychologiczny, osobisty i społeczny, wykraczający poza czysto intelektualne poszukiwanie wiedzy. Taki opis kłóci się z obowiązującym powszechnie obrazem naukowców prowadzących obiektywne badania, których celem jest sformułowanie niezmiennych praw opisujących naturę. Prawda jest taka, że badania naukowe są działalnością podejmowaną przez ludzi, a zatem z natury rzeczy są skażone subiektywizmem.
Kontrowersje i spory toczące się w społeczności naukowej są nieodłączną częścią badań i takie debaty mogą wiele wyjaśniać, ponieważ wyraźnie pokazują, w jaki sposób nowe idee zabiegają o uzyskanie powszechnej akceptacji. Właśnie dlatego zastanowimy się w tej książce, co powoduje, że w społeczności kosmologów wybuchają spory, i w jaki sposób się je rozwiązuje. Tego typu dyskusje cały czas się toczą, ponieważ wynika to z faktu, iż nauka zawsze ma do pewnego stopnia charakter prowizoryczny. Proces kształcenia uczonych ma na celu wyostrzenie ich umysłu, a później, w trakcie pracy naukowej, nabyte umiejętności są każdego dnia wystawiane na próbę. Dzięki temu uczeni są odpowiednio zahartowani i nie doznają szoku, gdy napływ nowych danych i dowodów naukowych wymaga wprowadzenia zmian w obowiązującym obrazie świata. Pokażemy, jak kosmologowie w przeszłości radzili sobie z takimi częstymi zmianami i modyfikowali obowiązującą wiedzę, wykorzystując do tego swoją ciekawość i dociekliwość.
Nasza wiedza o kosmosie ulegała przemianom dzięki napływowi nowych idei i danych zdobywanych za pomocą coraz lepszych przyrządów. Przykładem może być chociażby wynalezienie spektrografu, urządzenia rozdzielającego światło na częstotliwości składowe, dzięki któremu stało się możliwe badanie na odległość składu chemicznego gwiazd; skonstruowanie potężnych teleskopów i czułych aparatów fotograficznych, robiących zdjęcia o niewiarygodnie wysokiej rozdzielczości; czy też pojawienie się komputerów potrafiących przetwarzać i przechowywać gigantyczne ilości danych – wszystkie te zdobycze techniki przyczyniły się do powstania zupełnie nowych idei i pomogły uczonym w sprawdzaniu poprawności rewolucyjnych koncepcji.
Dzięki wykorzystaniu zaawansowanych satelitów i detektorów w ostatnich dziesięcioleciach badacze zaglądają coraz głębiej w przestrzeń kosmiczną, cofając się jednocześnie coraz dalej w czasie. Udało się nam opisać pozostałości z zamierzchłej przeszłości, mające postać promieniowania elektromagnetycznego, co pozwoliło nam się przybliżyć do samej chwili stworzenia, czyli do Wielkiego Wybuchu. W bliższym otoczeniu odkryliśmy natomiast ponad tysiąc planet krążących wokół gwiazd położonych dość blisko Układu Słonecznego. Mimo to wciąż nie brakuje tajemnic.
W przeszłości, spoglądając w majestatyczne nocne niebo, widzieliśmy nieruchome gwiazdy, które dodawały nam otuchy – już od starożytności mogliśmy polegać na tym, że te punkty światła będą wschodziły i zachodziły z dającą się przewidzieć regularnością. W 1718 roku Edmund Halley, drugi w historii Astronom Królewski na brytyjskim dworze, odkrył, że gwiazdy jednak się poruszają i ich położenie zmienia się z biegiem czasu. Na przykład Syriusz, Arktur i Aldebaran przesunęły się na znaczną odległość od miejsca, w którym obserwował je grecki astronom Hipparch około dwóch tysięcy lat wcześniej. Okazało się, że nieruchome gwiazdy najwyraźniej wędrują.
Takie zaskakujące odkrycia zdarzają się w kosmologii dosyć często i nasz obecny obraz rozszerzającego się coraz szybciej Wszechświata również narodził się w wyniku obalenia poprzedniego ugruntowanego poglądu. Wszystko zaczęło się w 1543 roku, gdy Mikołaj Kopernik przeniósł środek ówczesnego wszechświata z Ziemi na Słońce, na zawsze zmieniając nasze wyobrażenie o miejscu Ziemi w strukturze, którą obecnie nazywamy Układem Słonecznym, a która wówczas stanowiła cały kosmos. Pozbawienie gwiazd ich stałych miejsc pociągnęło za sobą jeszcze dalej idące zmiany. W latach dwudziestych XX wieku najpierw odkryliśmy inne, odległe galaktyki, co pokazało, że Droga Mleczna jest zaledwie jedną z wielu innych podobnych struktur, a potem astronom Edwin Hubble przedstawił dowody na to, że kosmos się rozszerza, i tym samym wprawił w ruch cały Wszechświat. Obecnie mamy zdjęcia i dane zebrane w trakcie obserwacji kilku milionów galaktyk, z których wiele znajduje się tak daleko, że odbierane przez nas obecnie światło zostało przez nie wysłane, gdy Wszechświat był jeszcze bardzo młody i liczył zaledwie miliard lat, czyli niewiele w porównaniu z jego obecnym wiekiem wynoszącym 13,8 miliarda lat. Takie historie są częścią większej opowieści o tym, jak w ciągu minionych stu lat wymyśliliśmy niektóre najwspanialsze idee kosmologiczne i jak takie nowe koncepcje zyskały akceptację. Ludzki aspekt uprawiania nauki, pełen rywalizacji, konfliktów, ambicji i żądzy sławy, miał zarówno negatywny, jak i pozytywny wpływ na wiele odkryć. Za każdym razem gdy stajemy w obliczu radykalnych zmian, dochodzi w nas do głosu pragnienie bezpieczeństwa i dążenie do zachowania istniejącego stanu rzeczy. Ta instynktowna niechęć do zmian wpływa na to, jak reagujemy na nowe idee, i utrudnia akceptację wszelkich modyfikacji przyjętego obrazu świata. Uczeni nie są pod tym względem wyjątkiem i również oni często są niechętni zmianom – godzą się na nie dopiero po zgromadzeniu odpowiedniej liczby przekonujących dowodów.
Koncepcja mechanistycznego wszechświata, którym rządzą uniwersalne prawa, takie jak newtonowskie ujęcie grawitacji, została zaakceptowana bardzo szybko, ponieważ taki obraz jest zgodny z istnieniem stabilnego, stałego Wszechświata. Odkrycia Newtona, choć niewątpliwie były nowatorskie, jedynie jeszcze bardziej nas utwierdziły w przekonaniu, że wszystko jest stałe. Nawet rewolucyjny heliocentryczny wszechświat Kopernika – początkowo odrzucany przez niektóre grupy społeczne – został ostatecznie powszechnie zaakceptowany, ponieważ pozwalał nam zachować ustalony obraz wszechświata, przesuwając jedynie punkt ciężkości z Ziemi na znajdujące się w środku Słońce.
Do wielkich przełomów w kosmologii XX i XXI wieku należy zaliczyć odkrycie rozszerzania się Wszechświata, ciemnej materii, czarnych dziur, modelu Wielkiego Wybuchu, zwiększania się tempa ekspansji kosmosu oraz licznych planet i układów planetarnych wokół innych gwiazd – dzięki tym odkryciom ujrzeliśmy nieustannie zmieniający się kosmos będący w ciągłym ruchu, w którym my sami jesteśmy wyjątkowi i jednocześnie pod wieloma względami nieistotni w ogólnym obrazie.
Prześledzimy ewolucję tych głęboko niepokojących idei od ich powstania po akceptację, zwracając szczególną uwagę na różne zwroty akcji i opisując szczegółowo ich niezatarty, rewolucyjny wpływ na nasz nieustannie zmieniający się obraz świata. Taka głęboka zmiana obrazu stałego, statycznego wszechświata na model całkowicie dynamiczny wymagała wprowadzania nieustannych modyfikacji do naszej wiedzy o kosmosie. Zgodnie ze swoją naturą, zmiany te sprawiły, że zostaliśmy pozbawieni stałego punktu oparcia. Takie przełomowe odkrycia naukowe, nieważne, czy dokonane świadomie, czy będące dziełem przypadku, często wywołują niepokój – tego typu uczucia towarzyszą nierzadko nawet samym odkrywcom. Sposób, w jaki uczeni akceptują ostatecznie nowe idee i przepisują na nowo zdobytą wiedzę, świadczy nie tylko o tym, jak działa nauka, ale pozwala również zrozumieć, co pomaga we wprowadzaniu takich zmian. Wygładzony obraz nauki, jako obiektywnej metody wydobywania niepodważalnych prawd z obserwacji natury, całkowicie pomija uczucia i emocje napędzające nas do działania. Badania naukowe mają charakter prowizoryczny, o czym najlepiej świadczy fakt, że postęp naukowy odbywa się zrywami i nierzadko prowadzi do niespodziewanych miejsc, które wcześniej wydawały się niemożliwe do wyobrażenia. Rozważymy ten skomplikowany, fascynujący proces, zwracając uwagę na zmiany, jakie zachodzą w sposobie uprawiania nauki. Obecnie jesteśmy w epoce wielkiej nauki, charakteryzującej się wykorzystaniem olbrzymich nakładów ludzkiego intelektu i innych zasobów, w której badania prowadzą duże zespoły złożone ze specjalistów z wielu różnych dziedzin. Ta zmiana skali realizowanych przedsięwzięć naukowych wpłynęła na sposób pracy wszystkich uczonych, w tym również kosmologów.
Realizacja projektu Sloan Digital Sky Survey (Cyfrowy Przegląd Nieba im. Sloana), którego celem było sporządzenie szczegółowej, trójwymiarowej mapy nieba, obejmującej jedną trzecią jego powierzchni, wymagała na przykład współpracy kilkuset uczonych pracujących w ponad czterdziestu instytutach badawczych rozsianych po całym świecie. Choć zespoły realizujące projekty badawcze w kosmologii nie są tak liczne jak w doświadczalnej fizyce cząstek, gdzie w eksperymentach uczestniczą tysiące osób, to również w astronomii można zaobserwować wyraźną zmianę – jeszcze trzydzieści lat temu zawiązywanie się zespołów dwu- i trójosobowych było dość częstym zjawiskiem. W miarę jak kosmologia dojrzewała jako nauka, rozwijając się dzięki wykorzystaniu coraz bardziej skomplikowanych przyrządów i urządzeń technicznych, konieczne stało się stosowanie coraz większych nakładów – wynikało to zarówno z potrzeb uczonych, jak i z samej natury prowadzonych prac. Ta głęboka zmiana w sposobie realizacji badań, a także złożoność stosowanych przyrządów, doprowadziła do wykształcenia się nowych interdyscyplinarnych dziedzin wiedzy, takich jak astrofizyka cząstek, która znajduje się na pograniczu między astrofizyką i fizyką cząstek elementarnych. Owa zmiana w skali i sposobie prowadzenia badań oznacza, że stereotyp samotnego naukowca z rozczochranymi włosami, który w pojedynkę zmaga się z wielkimi pytaniami, jeszcze bardziej niż kiedykolwiek wcześniej rozmija się rzeczywistością. Obecna epoka wielkiej nauki, wiążącej się z przetwarzaniem olbrzymich ilości danych, może doprowadzić do jeszcze szybszego dokonywania odkryć i częstszego podważania powszechnie przyjętych wyjaśnień, zmieniając jednocześnie samą naturę pytań stawianych przez naukowców.
Żyjemy w okresie kluczowym dla zrozumienia działania nauki. Jestem przekonana, że lepsza wiedza na temat tego, jak uczeni prowadzą badania i jak radzą sobie z niepewnością, pozwoli na głębsze zrozumienie natury samej nauki. Badania pokazują, że znaczna część społeczeństwa nie posiada wiedzy i umiejętności potrzebnych do wyrobienia sobie przemyślanej opinii na temat odkryć naukowych, co wynika z tego, że eksperci naukowi są traktowani z coraz większą podejrzliwością. Przekonania społeczeństwa kształtują się w wyniku złożonych procesów związanych z tożsamością polityczną, a nie na drodze logicznego myślenia. Psychologia odgrywa ważną rolę w akceptacji zmian. Nasz stosunek do zmian jest silnie powiązany z poczuciem własnej tożsamości. W szybko zmieniającym się świecie, w którym szalone tempo życia przyspiesza coraz bardziej za sprawą postępów w nauce i technice, mamy naturalną skłonność do tęsknoty za poczuciem stabilności, do wiary, że taka stabilność nadaje sens naszemu życiu. W wielu prowadzonych ostatnio dyskusjach społecznych odrzuca się ustalenia naukowe, nazywając je „jedynie teorią”, jak gdyby to była jakaś wada. Piękno nauki polega jednak na tym, że choć prawdą jest, iż teoria ma zawsze charakter prowizoryczny, to jednak jest ona źródłem najlepszych dowodów i wyjaśnień, jakie są w danym momencie dostępne. Choć nauka może się zmieniać, to jednak opiera się na powtarzalnych wynikach i z racji tego wyjaśnienie naukowe zawsze będzie lepsze od każdej innej próby wytłumaczenia rozważanych kwestii.
Zrozumienie siły i prowizorycznej natury myślenia naukowego jest największym wyzwaniem naszych czasów i na kolejnych kartach tej książki postaram się pokazać złożoną, nierzadko przypadkową naturę astronomii z punktu widzenia kosmologa. Dzięki tym opowieściom zrozumiemy, że nawet wybitni uczeni mieli niejednokrotnie opory przed przyjęciem zupełnie nowych idei, i dowiemy się, co sprawiło, że w końcu je zaakceptowali. Mam nadzieję, że książka ta pomoże wam w zrozumieniu (lub utwierdzi was w przekonaniu), że choć nauka, jako przejaw działalności człowieka, nie jest całkowicie obiektywna, to jednak i tak stanowi źródło najlepszych metod pozwalających rzetelnie ocenić zebrane dowody i zrozumieć otaczający nas świat. Mimo że jest podatna na zmiany i wciąż jeszcze niedokończona, ma wbudowane samokorygujące mechanizmy. Jest najlepszą dostępną metodą ułatwiającą poruszanie się w tym wspaniałym, otaczającym nas Wszechświecie. Od stuleci nauka pomaga nam w sporządzaniu mapy naszego związku ze światem przyrody. I jak każda dobra mapa, wskazuje również drogę, którą powinniśmy dalej podążać.

Rozdział 1

Pierwsze mapy kosmosu

Na początku ludzie wykorzystywali do obserwacji kosmosu jedyny przyrząd, jakim dysponowali – własne oczy. Tworzone przez nich wyjaśnienia opierały się na mitach, a nie nauce. Uważali, że źródłem niewidzialnych, tajemniczych, nadprzyrodzonych sił rządzących zachowaniem planet i gwiazd były działania bogów. Gdy starożytni spoglądali w niebo, starali się w nim dostrzec coś użytecznego i przewidywalnego. I podobnie jak my obecnie, również oni dokumentowali tworzone przez siebie kosmologie. Sporządzali mapy.
Jeden z najwcześniejszych zachowanych obrazów nieba został wyryty na brązowo-złotej tabliczce między 2000 a 1600 rokiem p.n.e. przez przedstawicieli kultury unietyckiej, która rozkwitała w epoce brązu. Na tabliczce, odkrytej na terenie kraju związkowego Saksonia-Anhalt we wschodnich Niemczech, widnieją wyobrażenia Słońca lub Księżyca w pełni, sierpa Księżyca i gwiazd. Współczesny człowiek dostrzeże tam wizerunek Plejad – wydaje się to prawdopodobne, ponieważ jest to bardzo charakterystyczna gromada gwiazd, wyraźnie widoczna na nocnym niebie nawet nieuzbrojonym okiem. Ten metalowy krążek mógł być swego rodzaju notatnikiem obserwacyjnym, w którym w różnych odstępach czasu dopisywano nowe informacje. Jednym z takich dopisków są dwa złote łuki po bokach, które zdają się oznaczać miejsca zachodu Słońca w czasie przesilenia letniego i zimowego, czyli pokazywać jego położenie najdłuższego i najkrótszego dnia roku. Kolejnym późniejszym dodatkiem jest łuk na dole krążka, z którego wychodzą liczne krótkie promienie – znak ten bywa tłumaczony rozmaicie: jako Droga Mleczna, tęcza lub wielowiosłowa łódź Słońca, czyli mitologiczny środek transportu naszej macierzystej gwiazdy. Niewiele nam wiadomo na temat tego, do czego służył ten przedmiot. Możemy się jednak domyślać, że osoby, które się nim posługiwały, w jakiś sposób łączyły to, co dzieje się na Ziemi, z tym, co obserwowały na niebie.
Wiemy również, że Babilończycy, którzy spoglądali w nocne niebo około dziewięciuset lat później, z dużym znawstwem gromadzili dane astronomiczne. W XIX stuleciu brytyjski archeolog Austen Henry Layard kierował ekspedycją, której celem było odkrycie wielkich biblijnych miast Mezopotamii. W trakcie wykopalisk znaleziono i wydobyto bogate zbiory starannie skatalogowanych danych astronomicznych zapisanych w formie tabel. Część odkrytych tabliczek zawierała kopie jeszcze starszych obserwacji gromadzonych i archiwizowanych przez ludy Mezopotamii. Wśród tysięcy tabliczek pokrytych pismem klinowym, wykopanych przez Layarda i jego zespół na terenie dzisiejszego Iraku, znaleziono dokument zawierający wyniki obserwacji Wenus1.
Archeolodzy uważają, że Tabliczka Wenus powstała za panowania króla Ammisaduki i jest to zaledwie jeden z kilku tysięcy dokumentów pokazujących, jak bardzo Babilończycy interesowali się gromadzeniem danych astronomicznych. Dzięki odczytaniu pisma klinowego wiemy, że Babilończycy odróżniali migoczące gwiazdy od planet widocznych jako punkty świecące światłem ciągłym. Wiedzieli, że istnieje pięć takich wędrujących punktów, poruszających się niezależnie od gwiazd. Słowo planeta odzwierciedla właśnie ów najwcześniejszy opis, ponieważ pochodzi od greckiego określenia planés – „wędrowiec”. Babilończycy zauważyli, że jeden z tych punktów każdej nocy przemieszcza się względem gwiazd z zachodu na wschód. Najdziwniejsze jednak było to, że obiekt ten mniej więcej co dwa lata całkowicie zmienia kierunek ruchu na jakieś dziewięćdziesiąt dni, a potem powraca do właściwego sobie ruchu w kierunku wschodnim. Babilończycy zapisali obserwacje tego ciała niebieskiego i jego dziwne zachowanie. Obecnie wiemy, że ten pozorny ruch Marsa wynika ze złożenia ruchu Ziemi i samego Marsa – gdy Ziemia i Mars podążają po swoich trajektoriach wokół Słońca, Mars wydaje się czasami poruszać po niebie w kierunku przeciwnym niż zwykle. Babilończycy chcieli się w tym doszukać porządku i przeprowadzili szczegółowe obserwacje tego niezwykłego ruchu Czerwonej Planety, włącznie z dziwną fazą ruchu wstecz. Komety, które mogą się pojawić na niebie w dowolnym miejscu i są widoczne tylko przez krótki czas, a potem znikają w ciemności, były uważane za zwiastun nieszczęść, złą wróżbę zapowiadającą jakąś katastrofę. Z analizy szczegółowych zapisów obserwacji ciał niebieskich jasno wynika, że wiele starożytnych cywilizacji zwróciło uwagę na regularność ruchu ciał na niebie i próbowało przewidywać ich przyszłe położenie. Sukcesy odnoszone w ustalaniu pozycji tych obiektów pozwalały im zapewne pogodzić się z otaczającą ich naturą. Tworzone przez starożytnych mapy łączyły zjawiska niebieskie z tym, co dzieje się na Ziemi.