Pamięci moich kochanych Rodziców

pracę tę poświęcam

Projekt okładki i stron tytułowych Kamil Bober

Ilustracja na okładce Kamil Bober (grafika), Pixabay (zdjęcie)

Wydawca Katarzyna Włodarczyk-Gil

Redakcja Małgorzata Galus, Monika Zabrocka

Korekta Anna Bogdanienko

Koordynator ds. redakcji Renata Ziółkowska

Koordynator produkcji Mariola Grzywacka, Adam Krajewski

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.:
Michał Latusek

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

Warszawa 2023

ISBN 978-83-01-21045-8

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2023r. (Wydanie I)

Warszawa 2023

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl

www.pwn.pl

Fragment

1. Historia rozwoju podstawowych pojęć kosmogonicznych i kosmologicznych

1.1. Rozwój podstawowych idei i mitów kosmogonicznych

1.2. Rozwój wczesnych idei filozoficzno-kosmologicznych

1.2.1. Grecka filozofia przyrody

1.2.2. Rzymska filozofia przyrody

1.2.3. Chrześcijańska filozofia przyrody

1.3. Rozwój filozofii przyrody a podstawy przyrodoznawstwa

1.4. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Literatura zagraniczna

2. Historia rozwoju nowoczesnych teorii kosmogonicznych i kosmologicznych

2.1. Historia rozwoju teorii kosmogonicznych opisujących powstanie Układu Słonecznego

2.2. Historia rozwoju teorii kosmologicznych opisujących powstanie Wszechświata

2.3. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Literatura zagraniczna

3. Teoria Wielkiego Wybuchu a początkowa chemia Wszechświata

3.1. Historia poznania Wielkiego Wybuchu

3.2. Dzieje Wielkiego Wybuchu od początku do dziś

3.3. Ogólny bilans materii i energii Wszechświata

3.4. Wielki Wybuch a ogólna chemia Wszechświata

3.5. Ogólna budowa chemiczna galaktyk i gromad galaktyk

3.6. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Literatura zagraniczna

4. Ewolucja gwiazd a ich budowa chemiczna

4.1. Historia początków badania gwiazd

4.2. Historia badań optycznych i radiowych Słońca i gwiazd

4.3. Budowa i ewolucja gwiazd

4.3.1. Od obłoku pyłowo-gazowego do protogwiazdy

4.3.2. Ewolucja gwiazd ciągu głównego

4.3.3. Końcowe etapy ewolucji gwiazd

4.4. Przemiany jądrowe w gwiazdach

4.5. Chemiczna budowa Słońca i gwiazd

4.5.1. Chemiczna budowa Słońca

4.5.2. Chemiczna budowa gwiazd

4.6. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Literatura zagraniczna

5. Geneza powstania i budowa planet

5.1. Historia badania planet

5.2. Geneza powstania układów planetarnych i planet oraz ogólna budowa Układu Słonecznego

5.2.1. Powstanie Układu Słonecznego

5.2.2. Ogólna budowa Układu Słonecznego i typy planet

5.2.3. Ogólny skład chemiczny Układu Słonecznego

5.3. Ziemia w środowisku kosmicznym

5.3.1. Ziemia jako planeta

5.3.2. Powstanie układu Ziemia–Księżyc

5.3.3. Pochodzenie ziemskich zasobów wody

5.4. Ziemia – budowa i skład chemiczny

5.4.1. Budowa i skład chemiczny atmosfery ziemskiej

5.4.2. Budowa i skład chemiczny hydrosfery

5.4.3. Budowa i skład chemiczny geosfery ziemskiej

5.4.4. Ziemski bilans energetyczny

5.5. Struktura, budowa geologiczna oraz skład chemiczny planet typu ziemskiego

5.5.1. Merkury

5.5.2. Wenus

5.5.3. Mars

5.6. Struktura, budowa geologiczna oraz skład chemiczny planet typu jowiszowego

5.6.1. Jowisz

5.6.2. Saturn

5.6.3. Uran

5.6.4. Neptun

5.6.5. Ważniejsze księżyce planet jowiszowych

5.7. Planety karłowate

5.7.1. Planeta karłowata Ceres

5.7.2. Planeta Karłowata Pluton

5.7.3. Planeta karłowata Haumea

5.7.4. Planeta karłowata Makemake

5.7.5. Planeta karłowata Eris

5.8. Planety poza Układem Słonecznym

5.8.1. Historia badania planet pozasłonecznych

5.8.2. Metody poszukiwania i badania egzoplanet

5.8.3. Klasyfikacja, podział i charakterystyka egzoplanet

5.8.4. Powstanie egzoplanet i ich przemieszczenia

5.8.5. Chemia planet pozasłonecznych

5.8.6. Planety pozasłoneczne przyjazne życiu

5.8.7. Planety swobodne i pozagalaktyczne

5.9. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Publikacje i artykuły (wybrane)

Literatura zagraniczna (Układ Słoneczny)

Literatura zagraniczna (Ziemia)

Literatura zagraniczna (Egzoplanety)

6. Materia rozproszona – budowa i chemia komet, meteorów i materii międzygwiazdowej

6.1. Planetoidy, komety i meteory – historia poznania

6.1.1. Historia badania planetoid

6.1.2. Historia badania komet

6.1.3. Historia badania meteorów i meteorytów

6.2. Przyczyny powstania planetoid, komet i meteoroidów

6.2.1. Geneza planetoid

6.2.2. Geneza komet

6.2.3. Geneza meteoroidów

6.3. Budowa i skład chemiczny asteroid

6.3.1. Budowa i właściwości planetoid i asteroid

6.3.2. Skład chemiczny planetoid i asteroid

6.4. Budowa i skład chemiczny komet

6.4.1. Powstanie i właściwości komet

6.4.2. Budowa komet

6.4.3. Historia badania składu chemicznego komet

6.4.4. Skład chemiczny komet

6.5. Budowa i skład chemiczny meteorytów

6.5.1. Ogólny podział i klasyfikacja meteorytów

6.5.2. Skład mineralny meteorytów

6.5.3. Skład chemiczny meteorytów

6.5.4. Skład izotopowy meteorytów

6.6. Drobna materia międzyplanetarna

6.6.1. Budowa i morfologia materii międzyplanetarnej

6.6.2. Skład mineralny materii międzyplanetarnej

6.6.3. Skład chemiczny materii międzyplanetarnej

6.7. Materia międzygwiazdowa i międzygalaktyczna

6.7.1. Historia badania materii międzygwiazdowej i międzygalaktycznej

6.7.2. Podstawowe właściwości materii międzygwiazdowej

6.7.3. Skład i budowa materii międzygwiazdowej

6.7.4. Właściwości i skład materii międzygalaktycznej

6.8. Materia kosmiczna jako nośnik życia

6.8.1. Upadek asteroid, komet i meteorytów

6.8.2. Komety jako nośnik życia

6.8.3. Meteoroidy i meteoryty jako nośnik życia

6.8.4. Rozproszone formy transportu nośników życia

6.9. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Publikacje i artykuły (wybrane)

Literatura zagraniczna

7. Chemia życia ziemskiego oraz możliwości powstania życia we Wszechświecie

7.1. Definicja życia

7.2. Historia rozważań dotyczących powstania i rozwoju życia

7.3. Wiek Ziemi a ewolucja organiczna

7.4. Powstanie życia na Ziemi i jego ewolucja

7.4.1. Badanie procesu powstania życia ziemskiego

7.4.2. Badanie etapów rozwoju życia ziemskiego

7.5. Chemia życia ziemskiego

7.5.1. Elementarny skład chemiczny żywych organizmów

7.5.2. Woda w organizmach żywych

7.5.3. Biochemia ustrojów żywych

7.5.4. Ziemska biosfera i produkcja pierwotna

7.6. Życie na innych planetach

7.6.1. Poszukiwanie życia w Układzie Słonecznym

7.6.2. Poszukiwanie życia na planetach pozasłonecznych

7.6.3. Ogólna charakterystyka egzoplanet nadających się do powstania życia

7.6.4. Problemy i zagrożenia dla powstania i istnienia życia

7.6.5. Problemy rozwoju i istnienia życia inteligentnego

7.7. Inne egzotyczne formy życia – życie niewęglowe

7.7.1. Alternatywne związki wielkocząsteczkowe i polimery

7.7.2. Alternatywne rozpuszczalniki

7.7.3. Egzotyczne formy życia

7.8. Poszukiwanie życia we Wszechświecie

7.9. Przyjazny Wszechświat – zasada antropiczna

7.10. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Publikacje i artykuły (wybrane)

Literatura zagraniczna

Źródła rysunków

Źródła tabel

Bibliografia

Przypisy

Pozostałe rozdziały dostępne w pełnej wersji e-booka.

1

Historia rozwoju podstawowych pojęć kosmogonicznych i kosmologicznych

1.1. Rozwój podstawowych idei i mitów kosmogonicznych

We wczesnym okresie rozwoju cywilizacji, kiedy wiedza przyrodnicza o otaczającym nas Wszechświecie znajdowała się jeszcze w powijakach, początek świata i jego powstanie opisywały mity kosmogoniczne mówiące, jak to bogowie stworzyli świat lub też jak wyłaniał się on z pierwotnego chaosu, lub był tworzony z pierwotnych elementów. Kosmogonie bardzo często były powiązane z mitami teogonicznymi mówiącymi o historii bogów i ich wzajemnych powiązaniach. Wynikało to z faktu, że bardzo często powstaniu świata materialnego towarzyszyły narodziny jakiegoś bóstwa. Świat rzeczywisty wokół człowieka był tworzony przez bogów z różnych materiałów. Jednym z ważnych etapów kreacji świata było stworzenie zwierząt, roślin i wreszcie ludzi. Opisy kosmogoniczne były związane z działalnością bogów lub istot nadprzyrodzonych tworzących świat z nicości, poprzez wzajemne stosunki seksualne pomiędzy bogami, lub tworzących cały świat materialny oraz rośliny, zwierzęta i ludzi z pramaterii takiej jak glina, woda czy powietrze. Wreszcie obecnie, gdy opis istniejącego świata stał się domeną nauk przyrodniczych, opisem Wszechświata jako całości oraz jego ewolucją zajmuje się kosmologia, będąca działem astronomii, a korzystająca z osiągnięć fizyki i matematyki.

W Mezopotamii najstarsze sumeryjskie wyobrażenia kosmologiczne zakładały istnienie świata złożonego z dwóch integralnych części: an – nieba oraz ki – ziemi (wraz ze światem podziemnym – Du-ku). Początkowo obie części tworzyły całość i były zamieszkane tylko przez bogów. Na początku istnienia czasu zostały one rozdzielone, aby znalazło się tam miejsce dla ludzi i zwierząt. Mezopotamskie relacje dotyczące stworzenia świata są już bardziej skomplikowane. Pramaterią było morze wypełniające cały świat. Z niej też zrodziły się jego dalsze elementy. Bogowie, którzy istnieli od bardzo dawna, stworzyli świat oraz innych pomniejszych bogów i ludzi. Nammu była pierwotną matką, która urodziła Ana (niebo), Ki (ziemię) oraz innych wielkich bogów takich jak: Ansz-ar i Kisz-ar. Dalsze tworzenie świata odbywało się dzięki wzajemnym stosunkom pomiędzy poszczególnymi bogami. Polegało też na tworzeniu głównie ludzi, ale także zwierząt, dzięki lepieniu figurek z gliny i tchnieniu w nie życia. W wierzeniach chaldejskich i babilońskich opis tworzenia świata zawarty jest w poemacie kosmogonicznym znanym pod nazwą Enuma elisz (Gdy w górze niebo). Według tego mitu Ziemia miała mieć kształt półkuli spoczywającej (pływającej) na morzu świata (Apsu). Cały firmament otaczał ocean niebieski, czyli pramorze stykające się z morzem świata. Pramorze odgrywało tu rolę prarzeczywistości, z której wyłonił się cały istniejący świat rzeczywisty. Pramorze rozumiano jako jednolitą masą materialną będącą mieszaniną elementów męskich (Apsu) i żeńskich (Tiamat). Był to stan najbardziej pierwotny, w którym istniały tylko prawoda oraz ciemność. Dopiero później z połączonych wód Apsu i Tiamat powstali pierwsi bogowie Lahmu i Lahamu. W mitologii Iranu opis początków i stworzenia świata zawiera święta księga Awesta. Cały Wszechświat wypełniały dwa duchy Ormuz oraz Aryman. Ormuz przebywał na górze i prezentował wszystko co dobre, Aryman na dole i uosabiał wszystko co złe i ciemne. Kiedy w starciu wygrał Ormuz, stworzył swoich pomocników – amszazpandów. Z ich pomocą Ormuz stworzył światło między niebem i ziemią, konstelacje gwiazd i planety (30 dni), wodę (60 dni), ziemię (75 dni), rośliny (30 dni), zwierzęta (80 dni) i wreszcie człowieka (75 dni). W kosmologii irańskiej woda jest czynnikiem czyszczącym, który usuwa z ziemi nieudane kolejne dzieła bogów oraz ożywia zniszczoną roślinność i zwierzęta. Deszcze, morza i oceany oczyszczają ziemię po kolejnych etapach tworzenia, będąc też źródłem życiodajnej siły dla kolejnych pokoleń roślin, zwierząt i ludzi.

Kosmogonia (gr. kosmogonia = pochodzenie kosmosu) – zespół teorii i wyobrażeń, charakterystyczny dla wielu religii i mitologii próbujących wyjaśnić genezę i pochodzenie Wszechświata.

Kosmologia (gr. kosmo + logos = słowo, myśl) – dział astronomii, którego przedmiotem badań jest Wszechświat jako całość, zajmujący się jego budową oraz ewolucją.

Teogonia (gr. theogonia = pochodzenie bogów) – dział teologii (nauki o bogach) lub mitologii zajmujący się pochodzeniem bogów oraz ich wzajemnymi powiązaniami.

W bliskim związku z kosmologią chaldejską i babilońską pozostawały kosmogoniczne poglądy judaistyczne zawarte w Pentateuchu. Ziemia, podobnie jak było to wcześniej u Chaldejczyków, otoczona była prawodą. Oparta jest ona tu na palach, a z prawód (praoceanu) wydobywały się morza

Rysunek 1.1. Obraz świata według kosmogonii babilońskiej zawartej w poemacie o nazwie Enuma elisz, gdzie Ziemia o kształcie półkuli spoczywa na morzu świata (Apsu), a firmament otacza ocean niebieski (H_1–H_3 – kolejne kręgi nieba, HO – ocean wód chaotycznych (ocean niebieski), O – ocean ziemski, E_1 – ziemia, E_2–E_3 – świat podziemny, D – podstawy sklepienia niebios, TR – siedem murów oraz podziemny pałac śmierci, G – ocean podziemny, M – góra poranna – wschód, A – góra wieczorna (góra zachodzącego słońca) – zachód)

i inne źródła ziemskie. Bóg tworzy tu dalej firmament niebieski, rozdzielając wody praoceanu na wody dolne i górne.

Podobny opis występuje w kosmogonii starożytnego Egiptu. Ich źródłem są głównie słynne Teksty piramid odkryte przez dwóch egiptologów A. Mariette’a oraz G. Maspera, a także Teksty sarkofagów. Ciemną przestrzeń świata, według wierzeń egipskich, wypełnia tu prawoda (Nun) zawierająca w sobie pomieszane dwa elementy męskie i żeńskie. W wodzie tej zagłębiony był praduch (Thot) utożsamiany z prawdą i świadomością. Nun i Thot były ze sobą nierozerwalnie związane, tworząc prazasadę istnienia bez początku i bez końca. Podobnie w kosmogonii heliopolitańskiej z praoceanu wynurza się prawzgórze Benben. Stojąc na tym wzgórzu, bóg Re-Atum-Chepri własną mocą tworzy się sam, a następnie tworzy wielką dziewiątkę bogów (Szu – powietrze, Tefnut – wilgoć, Geb – ziemia, Nut – niebo, Ozyrys, Set, Izyda i Neftyda) oraz inne bóstwa i cały świat materialny. Podobnie opisywała początek świata kosmogonia memficka. Rolę boga-stwórcy odgrywał tu jednak Ptah, a opis jego pracy stworzenia zawiera tzw. Stela Szabaki z Memfis. Według tego opisu Świat został stworzony przez słowo boga Ptaha, który następnie stworzył ka – podpory życia, a dalej miasta i nomy całego Egiptu. Podobne opisy stworzenia zawiera także kosmogonia hermopolitańska, w której również początkiem wszechrzeczy jest praocean, a głównym stwórcą bóg Thot, który stojąc na pierwotnym wzgórku Tatenen (ziemia wynurzona), stworzył kolejnych bogów. Thot razem z tymi bogami złożyli jajo, z którego wyłoniło się słońce i nieboskłon. Według innej starszej tradycji słońce wyłoniło się z kwiatu lotosu pływającego po wodach ciemnego praoceanu. Kosmologię hermopolitańską włączono w późniejszych wiekach do Tekstów piramid oraz Tekstów sarkofagów. Do rzadziej znanych należy jedna ze starszych kosmogonii, tzw. kosmogonia Chnuma (bóg baran), według której stworzył on na swoim kole garncarskim jajo, z którego wyłonił się cały świat.

Rysunek 1.2. a) Szu (powietrze), Nut (niebo) i Geb (ziemia) w asyście innych bogów w przedstawieniu kosmogonii heliopolitańskiej; b) Chnum o głowie barana kształtujący ludzi na kole garncarskim

Ostatnią z wielkich kosmogonii Europy i Bliskiego Wschodu była kosmogonia fenicka. Według niej prarzeczywistość składała się z dwóch prazasad: jednej – lekkiej, ciepłej i świetlistej (gr. eter) i drugiej – wilgotnej, ciężkiej, chłodnej i pogrążonej w ciemnym chaosie (gr. aer). Chaos był tu rozumiany jako przestrzeń wypełniona wilgotnym szlamem pogrążonym w ciemności. Powietrze (eter) stanowiło tu zasadę życiodajną, natomiast chaos, zawierający wodę, był podstawą materialną tworzenia wszelkiego życia. Cały rozwój świata jest ciągłą walką zimnego, ciemnego i wilgotnego chaosu z tchnieniem ciepłego powietrza (pneumy). Z połączenia ducha i chaosu powstał Mot rozumiany jako błoto lub też zgniła mieszanka wodna, z której powstały wszystkie żywe stworzenia i cały Wszechświat.

Również naturalistyczne kosmogonie greckie upatrują w wodzie istotnego elementu tworzenia świata. W kosmogonii homeryckiej istnieją podstawowe trzy prazasady (praczynniki). Są to: Noc, Okeanos i Tetyda, przy czym Okeanos jest pramorzem (wielką rzeką) będącym uosobieniem mocy, z której wyłoniła się siła życiowa nazywana Tetydą. Okeanos uosabia tu wieczny Czas oraz Chaos, który tworzył pierwotny stan, gdy nie istniała żadna siła porządkująca. Do idei homeryckiej nawiązują kosmogonie orfickie. Okeanos (woda) jest tu jednak już częścią świata materialnego, który dostarcza życiodajnej wody i zwilża cała ziemię. Z pierwotnego oceanu wyłania się jajo, z którego po pęknięciu wykluwa się Eros (Fanes), dokonując pierwszego aktu uporządkowania, oddzielając niebo i ziemię. Nieco inaczej przedstawia to kosmogonia Hezjoda. Z pierwotnego Chaosu wyłaniają się tutaj najpierw Gaja (Ziemia) i Eros (pierwotną siłą porządkującą jest miłość). Gaja rodzi Uranosa (Niebo), wiąże się z nim i rodzi cyklopów, olbrzymów i tytanów. Woda nie jest tu praelementem, lecz pojawia się ona na ziemi wraz z górami w trzecim okresie, gdy zapoczątkowany jest czas. Do poglądów Hezjoda nawiązuje kosmogonia Akusilaosa, również pozbawiająca wodę charakteru praelementu. Z kolei w kosmogonii Ferycydesa z Samos woda jest tylko elementem prazasady Chtonii (ziemia jako pramateria). Woda, jako jeden z elementów pojawia się w drugim stadium rozwoju obok takich elementów materialnych, jak ogień i powietrze. Ostatnią kosmogonią poprzedzającą pojawienie się jońskiej szkoły filozofii przyrody jest kosmogonia Epimenidesa również traktująca wodę już jako jeden z elementów materialnych świata, a nie jako prazasadę jej istnienia.

W mitologii indyjskiej pierwotne mity drawidyjskie, zbliżone do mezopotamskich, mieszają się z mitologią Ariów spokrewnioną z mitologią grecką i prasłowiańską. W efekcie w latach 1200–800 p.n.e. wykształca się wedyzm zbliżony do religii staroirańskiej. Mity kosmogoniczne z tego okresu zawarte są w wedach, w tym głównie w Rygwedzie – Mądrość hymnów (1200–800 p.n.e.). Prarodzicami są Djaus – Ojciec Nieba i Prythiwi – Matka Ziemia. Świat jest podzielony na trzy (światy) królestwa: ziemię, powietrze i niebo. Na ziemi istnieją cztery kierunki świata oraz centrum, zenit i nadir. Po sklepieniu nieba porusza się słońce. W najwyższej części nieba mieszkają bogowie i Soma. Powietrze wypełnione jest ciemnością, mgłą i chmurami (nazywane oceanem). Ocean znajduje się także pod ziemią, gdzie nocą słońce świeci z dołu do góry. Wszelki porządek świata wyznacza zasada – Ryta. Cały świat został zbudowany przez bogów od wschodu ku zachodowi. Jest ona umocowana pasami i kołkami, aby się nie poruszyła, a niebo i ziemia umocowane są na wielkim domu zbudowanym przez bogów. Późniejsza wersja tej kosmogonii mówi o narodzinach świata z pierwiastka żeńskiego (Soma – esencja matczynych wód) i męskiego (Agni – ognista energia męska). Tworzą oni wspólnie z wód nazywanych Złotym Łonem pierwszy zarodek życia wyobrażany jako jajo. Następnie wyrasta z niego kosmiczne drzewo, jako podpora nieba i zalążek życia. Pozostali bogowie zrodzili się w późniejszym czasie z wód Złotego Łona (Waruna – Pokrywający, Mitra – Przyjazny, Ratri – Noc, Surja – Słońce, Uszas – Jaśniejący, Sawitar – Pobudzający, Puszan – Karmiący, Wisznu – Przenikający, Czanoramas – Księżyc, Indra – Błyskawica, Piorun, Rudra – Dziki, Waju – Wiatr, Pardżanja – Chmura Deszczowa, a także Apah – Woda). Za początek braminizmu powszechnie uznaje się okres, gdy powstają pierwsze brahmany (800–600 p.n.e.) zawierające pierwsze prozatorskie wyjaśnienia do Wed (wyjaśnienia znaczenia słów, mitów i rytuałów). Braminizm przejmuje mitologię wedyjską, choć pierwotni bogowie zostają powoli zapomniani i zastąpieni nowymi. Najważniejszym z bogów staje się Pradżapati – Pan Stworzenia. W początkowym okresie rozwoju część dawnej mitologii bramińskiej przejmuje także buddyzm.

Wedyzm (religia wedyjska) – nazwa znanej z Wed (zespół tekstów uznanych za objawione, powstałych na przełomie lat 1500–500 p.n.e.) najstarszej postaci religii indyjskiej (hinduizmu), zrodzonej w wyniku wzajemnego oddziaływania wierzeń Arjów i pierwotnych mieszkańców Indii (Drawidów). Cechuje ją wielobóstwo z wyraźnymi tendencjami monoteistycznymi oraz wiara w istnienie ładu kosmicznego – ryta, łączącego w sobie wszystkie elementy Wszechświata i z rozbudowanym kultem ofiarnym.

Braminizm – faza rozwoju hinduizmu (ok. X–V w. p.n.e.) charakteryzująca się rozwojem egzegezy wedyjskiej (tzw. brahmany – początek wszechrzeczy, dusza Wszechświata, absolut) oraz wzrostem znaczenia braminów (kapłanów).

Buddyzm – religia uniwersalistyczna stworzona na terenie Indii przez Buddę (Siddhartha Gautama – Oświecony, 560–480 p.n.e.), który odrzucił autorytet Wed. Nakazuje przestrzeganie prawa moralnego, dzięki czemu jest możliwe wyzwolenie duszy z kolejnych wcieleń i osiągnięcie nirwany. Od III w. p.n.e. stał się oficjalną religią w Indiach, w pierwszych wiekach naszej ery rozprzestrzenił się na wiele krajów Azji.

Klasyczna filozofia chińska z okresu archaicznego nie zawiera właściwie koncepcji dotyczących powstania świata. Dla starożytnych Chińczyków świat nie powstał w jakimś akcie stworzenia, ale istniał niezmienny od bardzo dawna. Na początku był on nieuporządkowany i istniał chaos (Hun-tun). Nie istniało wtedy niebo ani ziemia, a wszystko wypełniał mrok. Bóstwa rozdzieliły jasność i ciemność określane terminami In (mroczny, mętny, ciężki) oraz Jang (świetlisty, czysty, lekki). Jak widać, w klasycznej kosmogonii chińskiej powstanie Wszechświata i wszystkich rzeczy dokonywało się poprzez połączenie elementów In i Jang. W wyniku tego procesu powstało pięć podstawowych elementów: woda, ogień, drzewo, metal i ziemia, które dalej łączyły się ze sobą, tworząc cały świat rzeczywisty. W najstarszej wersji mitu kosmogonicznego opisanego w traktacie San-wu li-ki (III w. n.e.) bóg P’an-ku rozdziela pierwotny chaos, a z niego wyłaniają się niebo i ziemia. P’an-ku przekształcił swoje ciało w kierunki świata, wiatr, chmury, góry i rzeki oraz gwiazdy i planety. Innym przykładem archaicznej ludowej kosmogonii jest mit o smoku Czu-lung, który odgrywa podobną rolę jak P’an-ku. Pewne idee kosmogoniczne i spojrzenie na świat przejmuje z klasycznej ludowej kosmogonii taoizm, konfucjanizm, a potem, podobnie jak w przypadku Indii, buddyzm.

Taoizm (daojiao, tao-cia) – jeden z głównych kierunków chińskiej myśli filozoficzno-religijnej, powstały w VI–III w. p.n.e. (Laozi, Yang Zhu, Zhuangzi). Głosi on jedność Wszechświata regulowaną bezosobową zasadą ładu przyrody (dao) oraz propaguje zasadę niesprzeciwiania się (wuwei) porządkowi rzeczy w naturze (w II w. p.n.e. przekształcił się w system wierzeń i praktyk magicznych, przyjmując postać zinstytucjonalizowanej religii).

Konfucjanizm – doktryna filozoficzna oraz społeczno-etyczna stworzona przez Konfucjusza (Kongzi, Kung-fucy, 551–479 p.n.e.), skupiająca uwagę na doskonaleniu osobowości, współżycia ludzi i sposobach zarządzania. Następcy Konfucjusza (Mengzi, Xunzi) rozszerzyli jego naukę. Od II w. n.e. była oficjalną doktryną państwową w Chinach; jednym z elementów tej doktryny był głęboki kult przodków.

We wczesnej, klasycznej mitologii Korei istnieje niewiele mitów kosmogonicznych opisujących powstanie świata i ludzi. W ustnej tradycji szamańskiej elementy kosmogoniczne pojawiają się pieśniach (Ponphuri). Do najważniejszych z nich należą pieśni: Czhogamdze z wyspy Dzedzu, Czhangsega oraz Dzowangkut z prowincji Hamgjong. Według pieśni Czhogamdze, gdy powstało niebo i ziemia, świat był ciemny. Z oczu syna praistoty Irwolkungi zostały stworzone słońca i księżyce. Ponieważ ludzie marli wtedy z gorąca Czhongdziwang zestrzelił dodatkowe słońca oraz księżyce i od tej pory świat wyglądał tak jak obecnie. Według pieśni Czhangsega, gdy niebo i ziemia były złączone, na niebie były dwa słońca i dwa księżyce. Praistota Miryknim rozdzielił ziemię i niebo, podpierając je miedzianymi słupami. Zdejmując dodatkowe słońce, zrobił z niego wielką gwiazdę, a z księżyca gwiazdozbiory Wielkiej i Małej Niedźwiedzicy. Legendy koreańskie tłumaczą także takie zjawiska astronomiczne, jak zaćmienie słońca czy księżyca, za które odpowiedzialne są „ogniste psy” biorące je częściowo lub w całości do pyska. Interesujący jest także mit solarny o Jo-no i Seo, który odpowiada japońskim mitom o Akaruhime i Arashito.

Mity kosmogoniczne na terenie Japonii są również prezentowane w rodzimych utworach shintoistycznych. Zawarte są one w dwóch dziełach, a mianowicie w Kojiki –Kojiki, czyli Księga dawnych wydarzeń (712 r.) oraz Nihongi lub Nihon-shoki – Kroniki japońskie (720 r.) (wcześniejszy zarys był zapisany około 600 roku w księdze Kyujiki, jeszcze bez widocznych naleciałości chińskich). Zgodnie z nimi w czasie, gdy ziemia i niebo nie były rozdzielone, pierwiastki In i Yo stanowiły jedność (odpowiednik chińskich In i Jang). Następnie czysta materia uniosła się do góry, tworząc niebo, a pływająca gruba materia opadła i osiadając, stworzyła Ziemię. Poszczególne kraje zostały stworzone przez rozszczepianie i dzielenie się ziemi. Gdy powstało niebo i ziemia na Wysokiej Równinie Niebios (Takamanaohara lub Takamagahara), utworzyli się bogowie: Amenominakanushi, Takamimusubi oraz Kamimusubi. Czasami Amenominakanushi uważany jest za jedynego boga i stwórcę prapoczątku. Według innych koncepcji cała trójka oraz bogini Amaterasu tworzyli boski kwartet i byli uważani za „bogów początku”. W mitologii japońskiej bogowie twórcy występują aż w siedmiu kolejnych pokoleniach. Ostatni z nich Izanagi – Mąż, Który Wabi (Duch Uśmierzający Szlachetne Łono) oraz Izanami – Niewiasta, Która Wabi (Duch Wzburzający Szlachetne Łono) są uważani za właściwych twórców Japonii. Boska para demiurgów stworzyła rzeki, góry, rośliny oraz zwierzęta. Stworzyli oni także dodatkowo wielu bogów opiekuńczych (metalu, wody, gliny itp.) oraz boginię słońca – Amaterasu, boga księżyca – Tsukiyomi oraz boga mórz i oceanów – Susanoo. Część tradycji shintoistycznej przejęły w Japonii w późniejszym okresie zen oraz buddyzm.

Szamanizm – zespół praktyk i wierzeń religijnych (forma religii pierwotnej), charakterystycznych zwłaszcza dla ludów paleoazjatyckich i uralsko-ałtajskich w północnej Azji i dla Eskimosów (także Indian północnoamerykańskich oraz niektórych ludów Oceanii). Cechą charakterystyczną szamanizmu jest wiara, że szaman dzięki umiejętności nawiązywania kontaktów z duchami ma nadprzyrodzoną moc oddziaływania na rzeczywistość.

Shinto (shintoizm) – rdzennie japońska religia powstała w okresie wczesnohistorycznym (kult sił przyrody i zmarłych przodków, od początku XIX w. także kult cesarza zniesiony w 1946 roku). W trakcie rozwoju shintoizm przyswoił sobie elementy buddyjskie, konfucjańskie i taoistyczne.

Zen (dzen, chińskie chan) – kierunek buddyzmu zalecający praktykę medytacji jako drogę do oświecenia i wyzwolenia z kręgu kolejnych wcieleń, bardzo popularny w Japonii, dokąd został przeniesiony z Chin w XII w.

Demiurg – siła twórcza lub twórca, w filozofii Platona budowniczy świata nadający kształt wiecznej, ale bezkształtnej materii według wzorców, jakie stanowią doskonałe idee.

Przykładem bardzo rozwiniętych idei z obszaru Ameryki Południowej i Środkowej, dotyczących powstania świata materialnego i ludzi, może być kosmogonia Azteków. Według legend spisanych w kronikach na przełomie XVI i XVII w. (Historia de los mexicanos por sus pinturas – 1533 r., Histoire du Mechique – 1543 r., Memorials – 1543 r., Leyenda de los Soles – 1558 r.) Bóg Tonacatecuhtli i jego żona Tonacacihuatl spłodzili czterech synów. Trzech z nich – Quetzalcoatl, Huitzilopochtli i Tezcatlipoca – stworzyło ogień i słońce – następnie sam Tonacacihuatl stał się słońcem. Po okresie 13 ∙ 52 lat słońcem stał się Quetzalcoatl. Poszczególni bogowie stają się słońcem po kolejnych okresach 676 lat. Od momentu stworzenia świata minęły już cztery epoki świata (Słońce Wiatru – Nahui Ehecatl, Słońce Ognia – Nahui Quiahuitl, Słońce Wody – Nahui Atl, Słońce Ziemi – Nahui Ocelotl), podczas gdy obecnie trwa piąta epoka Słońce Ruchu – Nahui Ollin. W poszczególnych okresach bogowie tworzyli ludzi, zwierzęta i rośliny. Niekiedy poszczególne epoki były oddzielone od siebie katastrofami w postaci ognia zrzucanego z nieba przez bogów lub też ulewnych deszczy, co przypomina sumeryjski mit o potopie i zniszczeniu ludzkości.

Mitologiczna kosmogonia i teogonia ludów Czarnej Afryki jest bardzo niejednolita. Poszczególne kultury czy plemiona wykształciły własne wierzenia, w których pierwotna istota czy pierwotny stan świata są opisywane niekiedy w bardzo odmienny sposób. Przykładem mogą być tu mity ludów z Wybrzeża Kości Słoniowej mówiące o powstaniu świata. Początkowo przed wszystkimi innymi rzeczami istniały dwie potężne istoty Guela na Górze oraz Guela na Dole. W czasie ziewania z ust Gueli na Dole wysunęła się glina, z której powstali ludzie, zwierzęta i rośliny. Następnie Guela napełnił je krwią i życiodajnymi sokami, ale mimo to życie nie wstąpiło w nie. Podczas gdy na ziemi było ciemno, Guela na Górze miał słońce. Dał je i tchnął też życie w ludzi, rośliny i zwierzęta, tworząc w ten sposób świat, jaki widzimy. Z kolei według mitów ludu Bambara świat powstał z pustki gla. Z niej powstał „ogień wiatru”, który stopił pierwotny lód, tworząc cały świat. W dalszej kolejności następuje tworzenie rozumnego świata yo rozumianego jako postęp myśli. Ze świata tworzonego dalej z ducha miri w czterech kolejnych fazach powstają cztery żywioły stworzenia: powietrze i ogień (uosobienie pierwiastka męskiego) oraz ziemia i woda (pierwiastek żeński). Miri jest też jednocześnie jajem świata, w którym zamknięta jest jego natura i przedstawiany jest w postaci trzech jaj zamkniętych jedno w drugim. W nich znajdują się wszystkie elementy potrzebne do zbudowania ziemi i nieba. Mit ten ma charakter bardziej filozoficzny i idealistyczny niż ten z terenu Wybrzeża Kości Słoniowej.

W mitologii kosmogonicznej Australii i wysp Pacyfiku również można znaleźć opisy powstania świata. Ze względu na olbrzymi obszar Oceanii są one mocna zróżnicowane. Według tubylców z Nowej Zelandii i Markizów początkowo na świecie żyła tylko jedna samotna para małżeńska. Był to dostojny boski prarodzic Ranga i jego towarzyszka, pramacierz Papa, którzy wyłonili się z pierwotnego Chaosu i ciemności. Z ich związku przyszło na świat pierwsze pokolenie bogów (Tu – bóg wojowników, Tane – opiekun lasów, Tawhiri – bóg wiatrów, Tangaroa – bóg ryb, Haumia – bóg roślinności). Bracia odsunęli od siebie Range i Papę, tworząc niebo i ziemię oraz przestrzeń do życia dla ludzi. Tangaroa stał się wielki jak ocean i stworzył pierwotną krainę szczęśliwości dla ludzi Hawaiki. Z kolei na obszarze Polinezji istniał inny mit kosmogoniczny. Według niego świat jest podobny do orzecha kokosowego. W mule, najstarszym tworzywie ziemi, urodził się męski Kumulipo (Źródło Głębokiej Ciemności) oraz kobieca Po’ele (Ciemność). Stali się oni rodzicami życia w morzu i roślin lądowych w pierwszym dniu tworzenia. W drugim dniu urodzili się męski Pauliuli – Głęboka Ciemność i żeńska Powehiwehi – Ciemność z Pasmami Jasności. Stworzyli oni dalsze stworzenia morskie i rośliny. Trzeciego dnia narodzili się: Po’el’ele – Ciemna Noc i jego małżonka Pohaha – Noc Przed Świtem. Byli oni stwórcami małych żyjątek oraz ptaków. Następną parą byli Popanopano i jego żona Polalowehi. W dniu ich narodzin wyszły z morza żółwie i kalmary. W dniu narodzin następnej pary Pakanokano – Kopacz Nocny i jego żony Polalouli urodziły się świnie. W czasie narodzin szóstej pary: Pohiolo – Ginąca Noc i Pone’asku – Odpełzająca Noc urodziły się szkodniki, natomiast w czasie narodzin siódmej pary: Pone’eaku – Ustępująca Noc i Poneiemai – Brzemienna Noc powstały psy i wreszcie Pokinikini i Pohe’enalu stali się rodzicami człowieka. Powstał więc cały świat ożywiony oraz pory dnia i nocy. W przypadku Australii podstawową formą religii jest totemizm mówiący o więziach ludzi z ich totemami. Ta forma religii wykształciła raczej dość proste formy legend i mitów o powstaniu świata materialnego, zwierząt, roślin i ludzi.

Totemizm – rodzaj wierzeń religijnych praktykowany u ludów pierwotnych (np. tubylców australijskich) oparty na bliskiej więzi danej grupy społecznej (np. rodu czy klanu) z tzw. totemicznym przodkiem (zwierzę lub rzadziej roślina lub obiekt natury) przedstawianym w postaci totemu (kult totemu). Wokół totemu powstają wierzenia i praktyki kultowe danej grupy, totem jest też objęty systemem zakazów (tabu) chroniących obiekty totemiczne (np. zakaz: polowań na zwierzęta totemiczne, zbierania roślin totemicznych, stosowania pewnych przedmiotów będących totemami).

Jeden z piękniejszych opisów stworzenia świata i ludzi można znaleźć w religii chrześcijańskiej sięgającej swoimi korzeniami do tradycji sumeryjskiej i judaistycznej. W Pierwszej Księdze Mojżeszowej Starego Testamentu (Genesis) Bóg tworzy Świat z nicości swoją wolą opisaną w słowach:

Na początku stworzył Bóg niebo i ziemię.

A ziemia była pustkowiem i chaosem; ciemność była nad otchłanią, a Duch Boży unosił się nad powierzchnią wód.

I rzekł Bóg: Niech stanie się światłość. I stała się światłość.

I widział Bóg, że światłość była dobra. Oddzielił Bóg światłość od ciemności.

I nazwał Bóg światłość dniem, a ciemność nocą. I nastał wieczór i nastał poranek – dzień pierwszy.

Potem rzekł Bóg: niech powstanie sklepienie pośród wód i niech oddzieli wody od wód!

Uczynił więc Bóg sklepienie i oddzielił wody pod sklepieniem od wód nad sklepieniem; i tak stało się.

I nazwał Bóg sklepienie niebem. I nastał wieczór, i nastał poranek dzień drugi [Rdz. 1, 1–8]

W kolejnych dniach Bóg realizuje swoje dzieło stworzenia Świata, tworząc na niebie słońce i księżyc, a dalej na Ziemi: lądy, góry i rzeki oraz rośliny i wszelkie zwierzęta. Na koniec stworzył Bóg człowieka:

I stworzył Bóg człowieka na obraz swój. Na obraz Boga stworzył go. Jako mężczyznę i niewiastę stworzył ich.

I błogosławił im Bóg, i rzekł do nich Bóg: Rozradzajcie się i rozmnażajcie się, i napełniajcie ziemię, i czyńcie ją sobie poddaną; panujcie nad rybami morskimi i nad ptactwem niebios, i nad wszelkimi zwierzętami, które poruszają po ziemi.

Potem rzekł Bóg: oto daję wam wszelką roślinę wydającą nasienie na całej ziemi i wszystkie drzewa, których owoc ma w sobie nasienie: niech będzie dla was pokarmem.

Wszystkim zaś dzikim zwierzętom i wszelkiemu ptactwu niebios, i wszelkim płazom na ziemi, w których jest tchnienie życia, daję na pokarm wszystkie rośliny. I tak się stało.

I spojrzał Bóg na wszystko, co stworzył, a było to bardzo dobre. I nastał wieczór, i nastał poranek – dzień szósty. [Rdz. 1, 27–31]

Tak zostały ukończone niebo i ziemia oraz cały ich zastęp.

I ukończył Bóg w siódmym dniu dzieło swoje, które uczynił, i odpoczął dnia siódmego od wszelkiego dzieła, które stworzył. [Rdz. 2, 1–3]

Świat więc powstał stworzony wolą Boga w czasie sześciu dni, od chaosu poprzez stworzenie kosmosu aż do stworzenia świata ożywionego i ludzi. Księgi Starego Testamentu tworzą także podstawy judaizmu oraz są kanonem pism dla islamu.

Wszystkie przytaczane tu mity kosmogoniczne mają wspólne cechy. Świat jest najczęściej tworzony z nicości (Chaosu) wolą pierwotnych bogów lub też praistot. Często, w przypadku religii politeistycznych, w pierwszych etapach powstają także inni bogowie zasiadający potem w panteonie. Dzieło stworzenia jest najczęściej procesem wieloetapowym, gdzie w pierwszych etapach rozdzielone są niebo i ziemia lub stworzone są dzień i noc. Bardzo często człowiek lub pierwsza para ludzi są ostatnimi dziełami bogów w procesie tworzenia. W mitach kosmogonicznych częstym motywem jest niszczenie kolejnych pokoleń ludzi za grzechy i przewinienia przeciwko bogom stwórcom, co może być wspomnieniem odległych kataklizmów przyrodniczych (powodzie, wybuchy wulkanów, upadki meteorytów) nawiedzających pierwotne społeczeństwa. Mity te pozwalają także spojrzeć w pewnym sensie na historię danego społeczeństwa oraz poznać ich filozofię i wiedzę przyrodniczą.

1.2. Rozwój wczesnych idei filozoficzno-kosmologicznych

Filozofia przyrody jest działem filozofii, która uznaje, że możliwe jest zrozumienie w pełni całej przyrody (rządzących nią praw i zachodzących przemian) zarówno w formie podstawowych teorii nauk przyrodniczych, jak i w formie metafizyki przyrody. Za początki filozofii przyrody można uznać idee oraz pisma kosmogoniczne i kosmologiczne jońskich filozofów przyrody, takich jak: Tales, Anaksymander i Anaksymenes, czy też idee greckich atomistów: Demokryta i Epikura. Szczytowy rozwój w okresie starożytności osiąga ona w czasach Arystotelesa. Filozofia przyrody była także rozwijana przez filozofów rzymskich. Rozległość Cesarstwa Rzymskiego powodowała jednak, że ścierały się tam nurty filozofii greckiej, żydowskiej i bliskowschodniej. Rzymski eklektyzm czy mistycyzm łączy ze sobą niekiedy bardzo sprzeczne idee i elementy filozoficzne. Z kolei średniowieczna scholastyka bazowała głównie na pracach Arystotelesa. Znane jednak były także pisma Lukrecjusza głoszącego epikurejskie nauki atomistyczne, jak również mistyków aleksandryjskich. Rozwój filozofii chrześcijańskiej obejmował dwa podstawowe okresy. Pierwszy, w którym filozofia ta powstawała (I–VI w. n.e.), oraz drugi, kiedy gotowej i ukształtowanej ideologii broniono i wykładano ją na uniwersytetach (VIII–XIV w.). W późniejszych latach filozofia przyrody ulegała dalszemu rozwojowi, ale już na podstawie licznych danych doświadczalnych dostarczanych przez rozwijające się nauki przyrodnicze.

1.2.1. Grecka filozofia przyrody

Zagadnienie ostatecznej przyczyny wszechrzeczy było pytaniem, które odgrywało ważną rolę w filozofii milezyjskiego ośrodka filozofii przyrody reprezentowanego głównie przez Talesa, Anaksymandra oraz Anaksymenesa z Miletu. Właśnie Talesowi z Miletu (620–540 p.n.e), który rozpoczyna listę pierwszych materialistów, przypisuje się po raz pierwszy użycie wyrazu physis, który miał oznaczać świat zewnętrzny lub także zasadę powstania i rozwoju wszechrzeczy. Zasadą – elementem (stojchejon) tym miała być woda jako pierwotne źródło ruchu i życia. Z kolei Anaksymander (610–547 p.n.e.) w traktacie filozoficznym Peri physeos – O naturze, jako pierwszy wprowadza pojęcie arche (praosnowa, pierwotna zasada, pierwotna przyczyna świata), uznając bezkres (apeiron), będący czymś boskim bez określonych granic, za pierwotną przyczynę Wszechświata. Wysunął też postulat rozpatrywania przyrody w jej ujęciu historycznym, mając na uwadze zmienność oraz przechodzenie jednej formy materii w drugą. Znalezienie arche, czyli początku czy też pierwotnej zasady świata, przez długi czas zajmowało jeszcze filozofów jońskich. Trzeci z wielkiej trójki filozofów Anaksymenes z Miletu (585–525 p.n.e.) za arche uznawał powietrze lub też tchnienie (aer, pneuma). Według niego różnice fizyczne wśród rzeczy materialnych są wynikiem stopnia ich zagęszczenia i schłodzenia (wiatr, woda, ziemia) lub rozrzedzenia i ocieplenia (ogień). Wiecznie ruchliwe tchnienie identyfikował on też z rozumną i boską duszą (psyche) ożywiającą ludzi i zwierzęta. Wpływ szkoły jońskiej jest widoczny w rozwoju myśli filozoficznej późniejszych myślicieli greckich. Jeszcze za czasów Peryklesa idee te znajdowały licznych zwolenników i naśladowców. I tak na przykład Hippon z Samos uważał (za Talesem) wodę za pierwotną zasadę,

Rysunek 1.3. Tales z Miletu (620–540 p.n.e.)

Rysunek 1.4. Anaksymander z Miletu (610–547 p.n.e.)

a Diogenes z Apollonii wraz z Anaksymenesem uważali za prazasadę powietrze. Z kolei poeta kosmogoniczny Ferekydes z Syros (za Anaksymandrem) za arche uznawał bezkresną przestrzeń. Idee filozofów jońskich odnowili i kontynuowali także w późniejszym czasie stoicy (stara szkoła stoicka: Zenon z Kition, Chryzyp z Soloi, Kleantes z Assos, Diogenes z Seleukei, Antypater z Tarsu). Jednym z bardziej znanych kontynuatorów działających współcześnie ze szkołą epikurejską był Zenona z Kition (336–264 p.n.e.) – założyciel szkoły stoickiej. Zakładał on istnienie czterech żywiołów: ognia, powietrza, wody i ziemi, posiadających charakterystyczne cechy. Zgodnie z jego poglądami właściwości fizyczne przedmiotów są właśnie wynikiem wymieszania tych cech.

Kontynuatorem szkoły milezyjskiej był następny przedstawiciel filozofii jońskiej Heraklit z Efezu (540–480 p.n.e.). Szukał on nie tylko prazasady, lecz starał się zrozumieć zmienność przyrody wynikającą z wiecznej walki przeciwstawieństw i procesów zmian, którym wszystko podlega. Dla niego obrazem rzeczywistości była płynąca woda lub rzeka, która cały czas ulega ciągłym zmianom. Wszystko cały czas płynie i nic nie trwa wiecznie. Odbiciem tego jest słynna myśl Heraklita, że „niepodobna jest wstąpić dwukrotnie do tej samej rzeki”, bo czas jak rzeka płynie ciągle i rzeczywistość staje się innym światem. W dziele Peri physeos – O naturze za arche, utożsamianą z siłą ognia,

Rysunek 1.5. Heraklit z Efezu (540–480 p.n.e.)

Rysunek 1.6. Zenon z Elei (490–430 p.n.e.)

uznał wieczny bój przeciwieństw – ciągły ruch tworzący doraźną postać świata. Siłą napędową natury (logos – słowo, prawo) jest więc powszechny i wszechobecny ruch.

Mniej więcej z filozofią Heraklita powstaje w Grecji doktryna krańcowo przeciwna. Szkoła elejska zakładała niezmienność świata i pojedynczego bytu. Jej głównymi przedstawicielami byli: Ksenofanes oraz Parmenides i Zenon z Elei. Założycielem szkoły był Ksenofanes z Kolofonu (570–480 p.n.e.). Wyemigrował on z Joni do Wielkiej Grecji w 545 r., gdy ta stała się prowincją perską. Osiadł na stałe w Elei, zakładając swoją szkołę filozoficzną. Głosił monoteizm, twierdząc, że istnieje wieczna i samowystarczalna świadomość będąca substratem i podstawą wszechświata. Uważał świat za niezmienny i nieruchomy, nie miał więc on początkowego budulca, jakim była woda czy powietrze. Według niego gwiazdy powstały z płonących chmur, podczas gdy ziemia wyłoniła się z wody, o czym świadczyły kopalne muszle oraz ślady organizmów morskich w górach i w kamieniołomach. Drugim z przedstawicieli szkoły jest Parmenides z Elei (540–470 p.n.e.), który za początek niezmiennego, koncentrycznego świata uważał ogień (czyste światło i ciepło) z drugiej strony mrok (noc, zimno). Zjawiska przyrody tłumaczył wymieszaniem ognia i mroku. Jego uczniem i kontynuatorem był Zenon z Elei (490–430 p.n.e.). Wierzył on w niezmienność świata oraz niemożliwość ruchu (aporia – paradoks Achillesa i żółwia). Ich kontynuator Melissos z Samos (V w. p.n.e.) zwalczał pojęcie absolutnej pustki, gdyż nie można nią definiować pojęcia bytu, ponieważ byt jest wszystkim poza konkretnym miejscem i czasem.

W wyniku wojen grecko-perskich życie kulturalne Grecji przesunęło się ze wschodu na zachód. Na pierwszy plan wysunęły się Ateny, Sparta i Sycylia. Jednym z miast, które nabrało wtedy dużego znaczenia było Akragas (Agrigento). Empedokles z Agrygentum (Empedokles z Akragas) (495–435 p.n.e.) połączył filozoficzne poglądy swoich poprzedników: Talesa, Anaksymenesa, Heraklita i Ksenofanesa, przedstawiając je w dwóch poematach: Peri physeos – O naturze i Katharmoi – Oczyszczenia. Uważał on, że świat materialny złożony jest z czterech głównych elementów: wody (Tales), powietrza – eteru (Anaksymenes), ognia (Heraklit) i ziemi (Ksenofanes). Elementy są jakościowo niezmienne, a przyczyną ich łączenia (mieszania) jest miłość (philia), natomiast rozłączania – niezgoda (neikos). Z biegiem czasu jego elementy przyjęły nazwę „żywiołów”, „korzeni wszechrzeczy” lub „pierwiastków”. Empedokles jest uważany za ojca poszukiwań prostych składników materii i może być też uważany za twórcę pojęcia pierwiastka. Przygotował on w ten sposób podstawy teoretyczno-filozoficzne do rozważań natury chemicznej. Do podobnych wniosków doszedł prawie jednocześnie z Empedoklesem Anaksagoras z Kladzomen (500–428 p.n.e.). W pracy O naturze (Peri physeos) dowodzi, że początkiem wszystkiego są materialne, zróżnicowane, wieczne zarodki (spermata), które łącząc się i rozpadając, odpowiadają za powstawanie i rozpad rzeczy materialnych.

Przełomu w starożytnej filozofii przyrody dokonali atomiści. Nawiązując do teorii Parmenidesa o niezmienności bytu, doszli oni jednak do zupełnie innych końcowych wyników swych przemyśleń. Materia składa się więc

Rysunek 1.7. Anaksagoras z Kladzomen (500–428 p.n.e.)

Rysunek 1.8. Demokryt z Abdery (460–370 p.n.e.)

z atomów, które stanowią odpowiedniki żywiołów Empedoklesa oraz zarodków Anaksagorasa. Twórcami teorii atomistycznej byli Leucyp z Miletu (Leukippos, 480–410 p.n.e.) oraz jego uczeń Demokryt z Abdery (460–370 p.n.e). Leucyp podstawy swojej teorii atomistycznej zawarł w pracach Megas diakosmos – Wielki ład świata oraz Peri nou – O umyśle. Atomy Leukipposa tworzą świat, poruszając się w pustce przestrzeni bez celu i sensu. Z kolei Demokryt swój pogląd o atomach zawarł w pracy Mikros diakosmos – Mały ład świata. Według niego atomy (atomos – niepodzielny) są to cząstki niepodzielne oraz niezmienne, a poruszając się, tworzą one zmienny i coraz to nowy układ świata. Teoria atomistyczna oparta była na czterech zasadniczych tezach, a mianowicie: a) cała przyroda składa się z niepodzielnych atomów, b) atomy mają wyłącznie właściwości ilościowe, a nie mają właściwości jakościowych, c) atomy pozostają w ciągłym ruch oraz d) atomy znajdują i poruszają się w próżni. Atomy mogą tworzyć też różne światy o zróżnicowanych cechach. Demokryt wprowadza też zasadniczą myśl, że życie nie jest tworem bogów, lecz powstaje w procesach łączenia atomów oraz z wilgoci i mułu. Pomimo że nie założył własnej szkoły, Demokryt miał wielu następców i zwolenników (demokrytejczycy, atomiści). Do najważniejszych z nich należy zaliczyć: Metrodorosa z Chios, Diogenesa z Synopy, Anaksarchosa z Abdery czy Epikura. Jednym z bardziej znanych i cenionych kontynuatorów atomistycznej teorii przyrody był Epikur z Samos (341–270 p.n.e.). W swojej nauce przyjmował on istnienie mnogości atomów będących w wiecznym ruchu oraz zakładał, że nie istnieje nic poza ciałami i pustą przestrzenią.

Za prekursora idealizmu platońskiego można uznać działającego równocześnie z Heraklitem Pitagorasa (572–497 p.n.e.), twórcę pojęcia polymatii – wielowiedzy. Pitagorejczycy sądzili, że Ziemia jest kulista, a księżyc i inne planety mają swoje sfery, które obracają się wokół Ziemi. Promienie tych sfer odpowiadają proporcjom harmonicznym, które można zmierzyć oraz przedstawić za pomocą liczb całkowitych. Przeciwnikiem teorii atomistycznej był Platon (427–347 p.n.e.), najwybitniejszy przedstawiciel idealizmu starożytnego oraz najbardziej nieprzejednany wróg światopoglądu materialistycznego, który co prawda uważał materię za trzecią przyczynę świata obok demiurga i idei, lecz najważniejszym elementem była dusza. Materia jest więc pierwiastkiem nieboskim, dlatego też wszystko, co z niej powstało, jest niedoskonałe i złe, natomiast Wszechświat obdarzony jest duszą, mającą przeciwne właściwości niż martwe i rozdrobnione atomy. Otaczający nas świat ma początek, chociaż materia, z której się składa, jest wieczna. Demiurg stworzył świat w formie najbardziej idealnej, dla samego Platona, czyli kuli. Także gwiazdy oraz planety, jak i sam Wszechświat mają kształt kulisty i poruszają się wszystkie w zgodnym ruchu obrotowym wraz ze swoimi sferami w „chóralnym tańcu” wokół Ziemi. Zbliżone poglądy prezentowali też członkowie szkoły platońskiej w Atenach, tacy jak Ksenokrates czy też Eudoksos z Knidos. Podobne poglądy reprezentował także wybitny uczeń Platona Arystoteles ze Stagiry (384–322 p.n.e.), według którego materia traci swój atomistyczny charakter i jest zasadą trudną

Rysunek 1.9. Pitagoras (572–497 p.n.e.)

Rysunek 1.10. Platon (427–347 p.n.e.)

do określenia. Dopiero w połączeniu z formą staje się pełną substancją zdolną do tworzenia rzeczy. Elementy (powietrze, woda, ziemia i ogień) mogą ulegać wzajemnym przemianom (ogień – powietrze, powietrze – woda, woda – ziemia oraz ziemia – ogień), gdyż są przejawami tej samej materii. Świat jest areną zachodzących zmian i ruchu. W swojej kosmologii zakładał, że Ziemia jest nieruchomym centrum Wszechświata, wokół której rozmieszczone są – zbudowane z eteru – gwiazdy i planety na poszczególnych sferach niebieskich. Model ten można określić jako stacjonarny, gdyż Wszechświat istniał wiecznie i nie podlegał ewolucji. Idee Akademii Platońskiej kontynuowali tacy filozofowie, jak: Speuzyp, Ksenokrates z Chalcedonu, Heraklides z Pontu, czy Eudoksos z Knidos oraz Polemon i Krates z Aten. Sam Arystoteles stał się największym autorytetem naukowym średniowiecznej Europy. Twórcami modelu geocentrycznego Wszechświata byli więc Eudoksos i Arystoteles – gwiazdy poruszały się po 56 sferach. O ile jednak model Eudoksosa był konstrukcją geometryczną odzwierciedlającą świat idei Platona, o tyle model Arystotelesa w większym stopniu oddawał rzeczywiste ruchy planet i gwiazd. W modelu Eudoksosa planety znajdują się w jednakowej odległości od Ziemi, podczas gdy w modelu Arystotelesa zmieniają odległości i zataczają charakterystyczne pętle. Ta niezgodność modelu teoretycznego z obserwacjami została naprawiona przez Apoloniusza z Pergi (ok. 262–190 p.n.e), który wymyślił teorię epicykli. Została ona dalej rozwinięta przez Ptolemeusza z Aleksandrii (ok. 100–168 n.e.) i opisana w jego Wielkiej syntezie – Almagest.

Rysunek 1.11. Arystoteles (384–322 p.n.e.)

Rysunek 1.12. Ptolemeusz z Aleksandrii (100–168 n.e.)

Stworzony przez niego model geocentryczny był pierwszym prawdziwym modelem naukowym świata. Jednak już na przełomie IV i III wieku przed naszą erą Arystarch z Samos (ok. 320–250 p.n.e.), na podstawie geometrii Euklidesa, twierdził, że środkiem świata jest większe od Ziemi Słońce, a sama Ziemi obraca się wokół niego. Jeśli chodzi o sam ruch obrotowy Ziemi wokół własnej osi, to zakładał go już Filolaos z Tarentu, żyjący w połowie V w. p.n.e. (Ziemia obraca się wokół wiecznego ognia w centrum Wszechświata zawsze zwrócona do niego tylko jedną stroną). Z kolei Heraklides z Pontu (ok. 390–322 p.n.e.) będący uczniem Platona mówił otwarcie o ruchu obrotowym Ziemi, a dzienny ruch sfery niebieskiej miał być tylko zjawiskiem pozornym, będącym następstwem tego ruchu. Istnieją pewne dowody, że sam Platon mógł być zwolennikiem ruchu obrotowego Ziemi.

Idee Arystotelesa rozwijają także perypatetycy. Teofrast Eresos (ok. 370–287 p.n.e.) kwestionuje prawdziwość czterech elementów Empedoklesa, uważając, że podstawowym praelementem może być praogień – czysty i niezmieszany, w odróżnieniu od ognia ziemskiego. Jest on uważany za ojca botaniki, gdyż opisał ponad 550 gatunków roślin. Z kolei Dikajarchos prezentował bardziej materialistyczny pogląd. Dusza, także przedmiotów, ma charakter bardziej materialny będący składową takich elementów, jak: zimno i ciepło oraz wilgotność i suchość. Jeszcze bardziej materialistyczne poglądy prezentuje Straton. Przyroda sama buduje kosmos z podstawowych elementów. Nie są to jednak prymitywne atomy Demokryta, lecz podstawowe siły, takie jak ciepło i zimno (zawarte w wodzie). Poglądów mistrza zdecydowanie bronił Aleksander z Afrodyzji, wierząc w rolę duszy.

Założycielem Stoi w miasteczku Kition na Cyprze był Zenon (336–264 p.n.e.). Stoicy stosunkowo w niewielkim stopniu zajmowali się problemem pierwszej przyczyny i budowy materii. Wywodzą oni swoje poglądy zarówno od jońskiej szkoły filozoficznej (Tales, Heraklit i inni), jak i z poglądów Arystotelesa. U podstawy kosmosu nie leży pozbawiona jakości materia, lecz cztery żywioły – ogień, powietrze, woda i ziemia (i związane z nimi podstawowe jakości: gorące, zimne, suche i wilgotne). Niemniej to co ogniste (twórczy ogień) pełniło najważniejszą funkcję, gdyż z niego powstawały wszystkie inne elementy. Bóg jest więc ogniem i siłą stwórczą. Kosmos według stoików zajmuje ograniczoną przestrzeń, poza którą dalej znajduje się próżnia. Kosmos powstaje i ginie (wszystkie elementy wracają do eteru) co „wielki rok” = 365 ∙10 800 lat słonecznych, kiedy planety powracają w to samo miejsce, gdzie powstały na początku Wszechświata. Innymi filozofami rozwijającymi następnie stoicką szkołę filozoficzną byli: Kleantes z Assos, Ariston z Chios, Chryzyp z Soloj, Diogenes z Seleucji czy Antipatros, Archedemos i Zenon z Tarsu.

Kontynuatorem materialistycznego kierunku w filozofii epoki hellenistycznej był Epikur z Samos (341–270 p.n.e.). W 307 roku założył szkołę – towarzystwo znaną pod nazwą Ogród Epikura. Według samego Epikura Wszechświatem kierują boskie siły, a on sam składa się z atomów, które poruszają się w próżni. Uznaje on świat materialny za jedyną i pierwotną rzeczywistość. Materialne przedmioty istnieją natomiast poza świadomością ludzką i istnieją niezależnie od niej. Kosmos jako całość i wszystkie zjawiska przyrodnicze są dla Epikura wytworem mechanicznego ruchu pierwotnych materialnych elementów – atomów w pustej przestrzeni. Atomy różnią się nie tylko wielkością i kształtem, jak u Demokryta, lecz także ciężarem. O ile ogólna liczba atomów jest zawsze nieskończona, to liczba ich odmian jest wielkością skończoną. Liczby atomów w poszczególnych grupach są także wielkościami nieskończonymi. Generalnie model Wszechświata Epikura nie był jeszcze izotropowy, gdyż nie wykazywał jednakowych cech we wszystkich kierunkach. Szkoła epikurejska przetrwała aż do IV w. naszej ery. Do czołowych filozofów tej szkoły należy zaliczyć: Hermarchosa z Mityleny, Kolotesa i Metrodora z Lampsakos, Polistratesa, Dionizjosa, Basilidesa, Apollodorosa, Zenona z Sydonu czy Filodemosa, który przeniósł naukę Epikura do Rzymu (Horacjusz, Lukrecjusz). Spór pomiędzy platonistami i epikurejczykami o charakter świata i materii zamyka okres rozkwitu filozofii greckiej.

1.2.2. Rzymska filozofia przyrody

Rozważania filozoficzne nad budową i naturą świata kontynuowali filozofowie rzymscy. Pierwszym znanym zwolennikiem epikureizmu, mieszkającym w Rzymie i piszącym w języku łacińskim, był Gajusz Amafiniusz (II w. p.n.e.). W tym czasie istniała też w pobliżu Neapolu szkoła epikurejska kierowana przez Sirona oraz Filodelmosa z Gadary (ok. 110–39 p.n.e.) – ucznia Zenona z Sydonu. Innymi epikurejczykami tego okresu byli Marek Pompiliusz Andronikos z Syrii oraz Gajusz Kasjusz. Jednym z najznakomitszych zwolenników atomistycznej koncepcji świata był też przedstawiciel rzymskiej szkoły epikurejskiej Tytus Lukrecjusz Karus (ok. 95–55 p.n.e.). Według niego podstawą wszystkich zachodzących w przyrodzie procesów jest ruch atomów w próżni. Stał on na stanowisku obiektywnego, niezależnego od świadomości ludzkiej materialnego świata. Dodatkowo Lukrecjusz był też ojcem pojęcia przypadkowości w świecie przyrody. Stworzył też podstawy ewolucjonizmu, twierdząc, że cały świat organiczny powstał z materii nieorganicznej, a bardziej złożone gatunki z prostszych. Do innych rzymskich epikurejczyków zaliczyć też można: Gajusza Kasjusza Krasusa, Memmiusza Hemellusa czy Belliusa z Lanuwium.

Z kolei rzymscy stoicy będący następcami Chryzypa z Diogenes i Antipatrosa z Tarsu byli reprezentowani głównie przez Publiusza Korneliusza Scypiona Afrykańskiego i jego brata Lucjusza Korneliusza Scypiona Azjatyckiego, Katona z Utyki, Marka Decjusza Brutusa oraz Panaitiosa z Rodos i Posidioniosa. Czołowym przedstawicielem rzymskiego stoicyzmu był Lucjusz Anneusz Seneka Młodszy (ok. 4 p.n.e.–65 n.e.) obok Muzoniusza Rufusa i Arejosa Didymosa. Według Seneki u podstaw kosmosu leżą cztery żywioły: ogień, powietrze, woda i ziemia oraz związane z nimi cztery jakości: gorąco, zimno, wilgoć oraz suchość. Według niego cała natura ma charakter dynamiczny, gdyż „wszystko powstaje ze wszystkiego…”, jednak woda jest najważniejszym elementem, ponieważ „była ona na początku i z niej powstało wszystko…”. Podobne myśli do poglądów Seneki zawarł w swojej Fizyce Epiktet z Hierapolis we Frygii (ok. 50–150 n.e.). Cztery elementy zmieniają się jednak, tworząc zamknięty cykl. Wyróżnia on też wyraźnie dualizm duszy i ciała. Podobne poglądy filozoficzne prezentował także cesarz rzymski i filozof Marek Aureliusz (121–180 n.e.).

W końcowym okresie historii Rzymu życie umysłowe przenosi się do Aleksandrii, gdzie łączą się wpływy filozofii greckiej, żydowskiej i bliskowschodniej. Powstały eklektyzm oraz mistycyzm są mieszaniną idei filozoficznych i religijnych, niekiedy skrajnie sprzecznych. Charakterystyczna dla tego okresu jest nauka Apoloniusza z Tiany (15–100 n.e), a przede wszystkim Filona Aleksandryjskiego (ok. 25 p.n.e.–50 n.e.). Według tego ostatniego świat został stworzony wolą bożą, jednak budulcem jest platońska materia (bezkształtna, bezwładna, bezduszna i pozbawiona określonych własności). Czynnikiem łączącym idealny świat boga i niedoskonałej materii jest logos Platona (idea, idealny prawzór materialnego świata). Podobne poglądy filozoficzne prezentowali także Amoniusz Sakkas (175–242 n.e.), Plotyn (ok. 205–270 n.e.), Porfiriusz z Tyru (ok. 234–304) czy Jamblich (ok. 242–326).

Prace filozofów rzymskich, a zwłaszcza mistyków, stały się podstawą do formowania wczesnej filozofii chrześcijańskiej opartej na ideach filozoficznych rzymskich i judaistycznych.

1.2.3. Chrześcijańska filozofia przyrody

Okres do około VII wieku n.e. (okres starożytny) był czasem kształtowania się i rozwoju filozofii chrześcijańskiej bazującej na różnorodnych koncepcjach filozofii greckiej i rzymskiej. Chrześcijaństwo korzystało w różnym stopniu z wielorakich idei i koncepcji: wyższości świata duchowego nad materialnym (platonizm), koncepcji Boga jako pierwotnej przyczyny i celu świata (arystotelizm), przesycenia całego świata materialnego duchem (stoicyzm), obojętności na rzeczy doczesne (stoicyzm), odebranie wartości poznania zmysłowego i rozumowego na korzyść objawienia i natchnienia (sceptycyzm). Oczywiście podstawą tej filozofii były nauki Chrystusa zawarte w pismach oficjalnych i apokryficznych. W zakresie tworzenia doktryny najbardziej zasłużeni są Ojcowie Kościoła – Patres, a stworzona przez nich nauka to – nauka Ojców, czyli patrystyka. Drugi okres w rozwoju filozofii chrześcijańskiej trwał mniej więcej od VIII do XV w. i nosi określenie okresu scholastyki. Rozwój system patrystycznego charakteryzował się występowaniem czterech faz: a) gnostycyzmu, b) systemu ojców aleksandryjskich, c) systemu ojców kapadockich oraz d) systemu Augustyna.

Patrystyka (patrologia) – ogólna koncepcja teologiczno-filozoficzna tworzona w II–VII w. przez Ojców Kościoła i innych pisarzy chrześcijańskich. Określenie to pojawiło się pod koniec Oświecenia, kiedy patrologii powierzono opisanie historii dogmatów chrześcijańskich z pierwszych okresów rozwoju myśli chrześcijańskiej.

Scholastyka – doktryny wykładane w szkołach średniowiecznych, choć zwykle określa się ją jako filozofię i teologię uprawianą w ośrodkach uniwersyteckich od połowy XI do końca XV w., którą charakteryzuje zespół procedur metodologicznych stosowanych w dyskusjach i komentarzach. Autorytetami w filozofii scholastycznej byli Ojcowie Kościoła, a przede wszystkim Augustyn, natomiast w filozofii – Arystoteles.

Gnostycyzm – (gnostikos od greckiego gnosis – wiedza tajemna) dualistyczny ruch religijno-filozoficzny łączący filozoficzną spekulację pozostającą pod wpływem platonizmu z hermetyzmem, elementami religii irańskiej i żydowskiej oraz judeo-chrześcijańskiej. Rozwój przeżywał w II i III w. zwłaszcza na terenie Cesarstwa Rzymskiego. Osnową doktryny był rozdział Boga i świata materialnego (kosmosu); pomimo różnorodności wizji podstawą była wiara w zbawczą siłę wiedzy osiąganej na drodze objawienia i negującej elementy racjonalne i naukowe.

Pierwsze idee dotyczące uporządkowania świata pojawiają się już u gnostyków. Według Walentyna najwyższym bytem jest „jedno” (jednia), pozaprzestrzenna i pozaczasowa istota będąca początkiem wszystkiego (rzeczy materialnych i niematerialnych). Podobnie według Bazylidesa bóg jest niewysłowiony i nie ma imienia. Z boga pochodzi umysł, z umysłu logos, a z logosu myśl. Wszystkie te pierwiastki wraz z praojcem tworzą początek wszystkiego i pierwsze niebo (opis nauki Bazylidesa według Ireneusza). Z kolei według Hipolita w filozofii Bazylidesa na początku była nicość, z której dopiero później zrodziła się uniwersalna istota zawierająca w sobie zarodki wszelkiego bytu pansperma. Z nich rozwinęły się dalej wszelkie rzeczy materialne i niematerialne. Z kolei Justyn za początek wszystkiego uważa logos przenikający cały świat, przy czym w Chrystusie logos objawił się najpełniej. Jednym z ostatnich gnostyków był Bardesanes z Syrii (154–222 n.e.). Z kolei apologeci starali się rozstrzygać problemy filozoficzne na gruncie Ewangelii. Do najważniejszych z nich można zaliczyć wspomnianych już: Justyna Męczennika (ok. 106–165 n.e.) i Ireneusza z Lionu (ok. 140–202 n.e.), a także: Atenagorasa, Teofila z Antiochii, Minucjusza Feliksa i Laktancjusza, czy też Tacjana i Hermiasza.

Również w Aleksandrii znajdowała się wielka i silna gmina chrześcijańska, tworząca znaną Aleksandryjską Szkołę Katechetyczną. Pierwszymi jej założycielami i przełożonymi byli Penten, który będąc początkowo stoikiem, przeniósł idee stoicyzmu do szkoły, oraz Tytus Flawiusz Klemens (20–95 n.e.). Najsławniejszą postacią był jednak Orygenes (ok. 185–254 n.e.). Głosił on pogląd o wielości światów poprzedzających nasz świat oraz wzajemnym ich przekształcaniu. Zakładał więc wieczność Wszechświata jako całości. Ten pogląd filozoficzny, jak również jego poglądy religijne (druga „hipostaza” trójcy) zostały jednak odrzucone przez kościół chrześcijański.

Rozważania dotyczące boga i świata kontynuowali biskupi z Kapadocji w Azji Mniejszej (system kapadocki). Najsławniejszym, rozwijającym poglądy Klemensa i Orygenesa, był Grzegorz z Nyssy (ok. 335–394 n.e.). Według jego kosmologii immaterialistycznej świat zbudowany został z nierealnej materii, tworząc nierealne obiekty (rzeczy). Ponieważ bóg jest niematerialny, także jego dzieło stworzenia ma charakter niematerialny. Człowiek, jako gatunek, został stworzony na podobieństwo boga, jest jednak pozbawiony jakichkolwiek cech jednostkowych. Jego dogmaty zostały przyjęte przez sobór nicejski jako podstawy wiary chrześcijańskiej.

Ostatnim z wielkich Ojców Kościoła był Święty Augustyn (354–430 n.e.). Według niego Bóg stworzył świat z niczego, a utrzymanie świata w istnieniu polega na tworzeniu go przez Stwórcę cały czas od nowa. Zgodnie więc z jego poglądami Bóg jest najważniejszym przedmiotem poznania. Natomiast badanie oraz poznawanie przemijających zjawisk przyrody nie ma znaczenia i sensu wobec próby poznania absolutu. Poglądy Augustyna na długo zahamowały badania eksperymentalne i doświadczalne w przyrodoznawstwie europejskim, gdyż nie dotyczyły one poznania samego absolutu, jakim jest Bóg. Sama filozofia stałą się natomiast dyscypliną pomocniczą dla teologii.

Pierwsze prace filozofów średniowiecznych miały charakter encyklopedyczny podsumowujący i ratujący dotychczasowy stan wiedzy – Izydor z Sewilli (ok. 560–636), Beda Venerabilis (672–735) czy Hraban Maur (780–856). Jednym z pierwszych filozofów tego okresu był Eriugena Szkot (810–880), którego system był typu neoplatońskiego. Bóg jest pierwotnym i najwyższym bytem przekraczającym wszelkie kategorie poznawcze. Świat rzeczywisty jest emanacją idei Boga i naprawdę tylko on istnieje. Świat więc nie jest realny i jest tylko symbolem rzeczywistości. Za właściwego prekursora wczesnego scholastycyzmu uznaje się Świętego Anzelma z Aosta (1033–1109), choć znaczenie miały też dzieła takich filozofów, jak: Berengar z Tours, Otloh z Regensburga, Manegold z Lautenbach czy Piotr Damiani. System scholastyki rozwinął Hugon od św. Wiktora (1096–1141), łącząc idee św. Anzelma (scholastycyzm) oraz św. Bernarda (mistycyzm), choć jego wkład w spojrzenie na temat badania i poznania otaczającego świata materialnego był niewielki. Inny zakres zainteresowań prezentowali dialektycy, których czołowym przedstawicielem był Piotr Abelard (1079–1142). Jednak również i w tym przypadku jego zainteresowanie przyrodą oraz otaczającym światem było niewielkie i traktował on te zagadnienia ogólnikowo.

Okres późnego scholastycyzmu przypada na przełom XII i XIII w. Okres ten charakteryzuje przejęcie pracy naukowej i uniwersyteckiej właściwie przez dwa zakony, a mianowicie dominikanów (zakon kaznodziejski utworzony w 1216 r.) oraz franciszkanów (utworzony w 1209 r.). Sposób nauczania, wykładania i pisania został teraz ściśle sformalizowany. Jedynym umysłem, który nie poddał się schematyzmowi w nauczaniu i badaniach, dążąc

jednocześnie do doświadczalnego poznania świata, był Roger Bacon (ok. 1214–1292). Jego poprzednikami z oksfordzkiej szkoły empirystów byli: Alfred Sareshel (Alfred Anglicus) oraz Robert Grosseteste, a poza Oksfordem Piotr Maricourt. Bacon uważał, że otaczający nas świat można poznać tylko doświadczalnie (eksperymentalnie), przy czym znał on wagę matematycznego opisu zjawisk. Innymi postaciami, które odcisnęły głębokie piętno na średniowiecznej filozofii, byli Albert Wielki (ok. 1193–1280) oraz

Rysunek 1.13. Roger Bacon (ok. 1214–1292)

Rysunek 1.14. Św. Tomasz z Akwinu (1225–1274)

Święty Tomasz z Akwinu (1225–1274). Albert prowadził liczne badania doświadczalne w dziedzinie botaniki. Według św. Tomasza człowiek nie jest w stanie zrozumieć istoty boskiego bytu, duszy, istoty rzeczy materialnych ani żadnych prawd ogólnych. Dostępne jego poznaniu są jedynie rzeczy jednostkowe. Według św. Tomasza świat powstał z odwiecznej materii, o której pisali Platon i Arystoteles. Dzieło stworzenia zostało dokonane wprost przez Boga i jest ono aktem woli, a nie konieczności. Sam proces odbył się zgodnie z ideą Boga i w określonym czasie. Do głównych kontynuatorów tomizmu można zaliczyć: Ptolemeusza z Lukki, Egidiusza z Lessines, Herveusa z Nedellec czy też Egidiusza Rzymianina. Ostatnim z wielkich filozofów tego okresu był Duns Szkot (ok. 1266–1308) twórca skotyzmu. Według niego wszystko stworzone jest z jednakowej materii z wyjątkiem Boga. Materia poprzedza formę, a różne odmiany materii wynikają tylko i wyłącznie z różnych stopni określoności pomiędzy materią i formą.

Rysunek 1.15. Średniowieczny obraz budowy świata (Ziemia uważana za centrum Wszechświata z niebem jako kopułą z dziurami, przez które prześwituje światło z płonącego nad nią wiecznego ognia – z pracy Camille Flammariona o astronomii wydanej w 1888 r.)

Końcowy okres filozofii średniowiecznej przypada na drugą połowę XIII w. oraz XIV w., a głównymi ośrodkami naukowymi były Paryż i Oksford. Okres ten charakteryzuje krytycyzm w stosunku do skostniałych idei scholastycznych oraz daleko posunięty sceptycyzm i podejście intuicyjno-empiryczne. Najznakomitszym przedstawicielem filozofii tego okresu był William Ockham (1300–1394). Stworzył on ciekawą teorię poznania, rozróżniając poznanie intuicyjne (ujmuje istnienie przedmiotu) oraz poznanie abstrakcyjne (poznanie istoty przedmiotu). Według niego w świecie rzeczywistym istnieją tylko umysł i realne przedmioty (rzeczy), jednocześnie odrzucając wszelkie pośrednie ogniwa (zjawiska, obrazy psychiczne, podmioty intencjonalne itp.). Bardzo ciekawym stwierdzeniem jest też to, że matematykę można stosować do opisu całej rzeczywistości, gdyż byty matematyczne nie istnieją indywidualnie jako osobna kategoria bytów, lecz są integralną cechą substancji. Takie ujęcie dawało podstawy do rozwoju empirycznych nauk przyrodniczych. Godne uwagi są rozważania Ockhama na temat skończoności oraz jednorodności Wszechświata, w których wyraźnie odcina się od poglądów mistrza – Arystotelesa. Cennym wkładem do rozwoju filozofii i nauki było stworzenie zasady ekonomiki myślenia nazywanej „brzytwą Ockhama”, która zakładała, że w procesie wyjaśniania nie należy mnożyć bytów ponad potrzebę, czyli ograniczyć liczbę założeń do możliwie jak najmniejszej. Ockham doczekał się wielu kontynuatorów, zwłaszcza pochodzących ze szkoły paryskiej. Do najbardziej znanych można zaliczyć: Piotra z Ailly, Jana z Mirecourt czy Mikołaja z Autricourt. Zakładał on realność świata zewnętrznego, krytykując Arystotelesa. Powrócił też do teorii atomistycznych głoszonych przez Leucypa i Demokryta. Ockhamiści zajmujący się przyrodoznawstwem, np.: Jan Buridan, Albert Saksończyk czy też Mikołaj Oresme, położyli olbrzymie zasługi na polu rozwoju fizyki i astronomii. Innymi ważnymi postaciami, dzięki którym idee okhamizmu rozeszły się po całej Europie, byli Henryk z Hesji (nazywany też Henrykiem z Hainbuch lub Henrykiem z Langestein), Henryk Oyta oraz Marsilius z Inghen. Idea okhamizmu dotarła też do Włoch, gdzie była później siłą napędową dla takich umysłów jak Leonardo da Vinci czy Galileusz. Stały się też podstawą do nowoczesnych badań naukowych. Ciekawy obraz kosmologii średniowiecznej przedstawił także Dante Alighieri (1265–1321) w Boskiej komedii pokazującej Piekło, Czyściec i Raj od wnętrza Ziemi aż po kolejne sfery planetarne. Z krytyką koncepcji Arystotelesa występowali także Jean Buridan (ok. 1297–1358) oraz jego uczeń Nicola Oresme (1320–1382). Pierwszy z nich krytykował koncepcję przyczyn ruchu sfer planetarnych, podczas gdy Oresme krytykował arystotelesowskie dowody nieruchomości Ziemi. Uważał, że wszystkie ruchy są względne, choć zgadzał się z samą ideą nieruchomości Ziemi.

Apologetyka – dział teologii poświęcony obronie dogmatów wiary chrześcijańskiej, zwłaszcza przed zarzutami innowierców. Główni apologeci to: Aryston z Pelli, Arystydes z Aten, Justyn Męczennik, Tacjan Syryjczyk, Atenagoras z Aten (II w. n.e.), Tertulian z Kartaginy, Minucjusz Mały, Cyprian z Kartaginy, Arnobiusz Starszy z Sicca (III w n.e.).

Teologia – nauka o Bogu, w chrześcijaństwie dzieli się na teologię naturalną (Bóg jest dostępny rozumowi) oraz teologię objawioną (Bóg objawił się poprzez Pismo Święte). W nauczaniu akademickim teologia dzieli się na: a) historyczną (biblistyka, dzieje Kościoła), b) systematyczną (dogmatyka, teologia moralna) oraz c) praktyczną (prawo kanoniczne, liturgia, ascetyka).

1.3. Rozwój filozofii przyrody a podstawy przyrodoznawstwa

Rozwój nowożytnej filozofii przyrody nastąpił w okresie Renesansu (Odrodzenia) w XV i XVI w. i był bezpośrednio wynikiem podjęcia licznych nowych badań przyrodniczych, jak też wielkich wypraw odkrywczych (Daleki Wschód, Ameryka itp.). Rozwijający się naturalizm był wsparciem dla nauk eksperymentalnych. Dlatego w nurcie filozoficznym można wyróżnić trzy zasadnicze kierunki: a) naturalizm empiryczny, b) naturalizm mechanistyczny, a także c) naturalizm kosmologiczny. Naturalizm empiryczny opierał się na osiągnięciach doświadczalnych takich badaczy, jak: Leonardo da Vinci (1452–1519), Mikołaj Kopernik (1473–1543), Galileo Galilei – Galileusz (1564–1642), czy też Jan Kepler (1571–1630). Twórcami tego kierunku filozofii byli Bernardyn Telesiusz (1508–1588) oraz Tomasz Campanella (1568–1639), autor słynnego traktatu Państwo słońca. Z kolei naturalizm mechanistyczny rozwijał się dzięki osiągnięciom takich uczonych, jak Teofrastus Bombastus von Hohenheim – Paracelsus (1493–1541), Piotr Severinus (1542–1602), Jan van Helmont (ok. 1577–1644) oraz jego syn Franciszek Merkuriusz van Helmont (1618–1699), Hieronim Cardanus (1501–1576) czy też Robert Fludd (1574–1637). Postaciami, które przyczyniły się do rozwoju naturalizmu kosmologicznego opartego na ideach Mikołaja Kopernika i neoplatonizmu arabskiego Avicenny i Awerroesa, byli Franciszek Patritiusz (1529–1597) oraz Giordano Bruno (1548–1600). Naturalizm empiryczny dokonuje wyraźnego podziału pomiędzy nauką i teologią, między nową filozofią przyrody a tradycyjno-scholastyczną koncepcją fizyki i badań przyrodniczych. Podstawą do naukowego wnioskowania mogą być tylko dane eksperymentalne oparte na matematycznej analizie danych. Z kolei naturalizm mechanistyczny był odłamem materializmu empirycznego praktykowanego przez renesansowych lekarzy, którzy łącząc eksperyment z astrologią i alchemią, próbowali wyjaśnić zjawiska przyrody za pomocą mechanistycznych powiązań. Naturalizm kosmologiczny był połączeniem empiryzmu i naturalizmu mechanistycznego. Na podstawie idei neoplatońskich próbowali stworzyć obraz rozwoju Wszechświata.

Naturalizm – światopogląd, który wszelki byt sprowadza do przyrody, a wszelkie wydarzenia ujmuje jako określone przez przyrodę, stara się wyjaśnić rzeczywistość przyczynami naturalnymi tłumaczącymi ogół praw i zjawisk przyrodniczych.

Empiryzm – datujące się od starożytności stanowisko filozoficzne zakładające, że podstawową rolę w poznaniu odgrywa doświadczenie (e. genetyczny, umiarkowany, epistemologiczny, metodologiczny).

Rysunek 1.16. Mikołaj Kopernik (1473–1543)

Rysunek 1.17. Porównanie ptolemejskiego systemu geocentrycznego i kopernikańskiego heliocentrycznego: a) geocentryczny system Ptolemeusza ze sferą gwiazd stałych i kołowymi orbitami planetarnymi; b) heliocentryczny system Kopernika jeszcze z zachowaniem kołowych orbit planetarnych

Awicenna, Ibn Sina (980–1037), filozof, przyrodnik i lekarz arabski, pozostawił około 160 prac z dziedziny filozofii, fizyki, matematyki, astronomii, geologii, medycyny i językoznawstwa, rozwijał poglądy i myśli Arystotelesa. Do najbardziej znanych prac należy Canon medicine zawierający całość ówczesnej wiedzy medycznej, w tym także anatomii człowieka; tłumaczony na języki europejskie był aż do końca XVII w. podstawowym podręcznikiem medycznym.

Awerroes, Abu Al-Walid Muhammad Ibn Ahman Ibn Ruszd (1126–1198), lekarz i filozof arabski, studiował prawo i medycynę w Sewilli i Kordobie w mauretańskiej Hiszpanii, był komentatorem dzieł Arystotelesa. Najgłośniejszą jego pracą było Tahafut al-Tahafut (Rozproszenie rozproszenia), będący ostrym atakiem na Tahafut al-Falasifah (Rozproszenie filozofów) Al-Ghazalego.

Rysunek 1.18. Giordano Bruno (1548–1600)

Rysunek 1.19. Galileo Galilei (Galileusz) (1564–1642)

Poglądy filozoficzno-kosmologicze Mikołaja z Kuzy (1401–1464) wyprzedzają nawet nieco swoją epokę. Zgodnie z nią Ziemia nie stanowi centrum Wszechświata, dokonując pełnego obrotu wokół własnej osi w ciągu doby. Wszechświat jest ruchomy i nieskończony. Zarówno Ziemia, jak i wszystkie ciała niebieskie są zbudowane z tych samych elementów. Sama Ziemia jest otoczona lekkimi elementami: wodą, powietrzem i ogniem. Mikołaj Kopernik na podstawie swoich badań opublikowanych w dziele De revolutionibus orbium coelestium (O obrotach sfer niebieskich – 1543 r.) tworzy system heliocentryczny. W jego modelu planety poruszają się jeszcze po kolistych orbitach, a nie eliptycznych, co było kontynuacją wcześniejszych modeli. Jego Wszechświat ma także charakter skończony, w środku którego znajduje się Słońce wraz z ruchomymi planetami. Dalszy rozwój teorii heliocentrycznej związany jest z nazwiskiem Johanna Keplera, który nadaje orbitom planet kształt elipsoidalny i odkrywa trzy prawa ruchu planet (prawa Keplera). W swoim dziele zatytułowanym Mysterium cosmographium (Tajemnice kosmografii) opublikowanym w 1596 r. wyraża przekonanie o matematycznej harmonii Wszechświata. Swoje prawa dotyczące ruchu planet publikuje w dziele Astronomia nova (Nowa astronomia) wydanym w 1610 r. W tym samym okresie Giordano Bruno na podstawie badań Mikołaja Kopernika głosi, że świat jest nieskończony, a gwiazdy stałe są tej samej natury co Słońce, natomiast cały Wszechświat rządzi się tymi samymi prawami przyrody, które obowiązują na Ziemi. W swojej pracy filozoficznej Cena de le Ceneri (Wieczerza Popielcowa), opublikowanym w 1584 r., podaje liczne przekonujące dowody na słuszność heliocentrycznej teorii Mikołaja Kopernika. Prace badawcze Galileusza z użyciem lunety udowadniają

Rysunek 1.20. Johannes Kepler (1571–1630)

Rysunek 1.21. a) Okładka dzieła Johannesa Keplera dotyczącego astronomii Mysterium cosmographicum (1596); b) schemat sfer Keplera

prawdziwość założeń modelu kopernikańskiego, co zostaje opisane w dziele: Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (Dialog o dwóch najważniejszych układach świata) wydanego w 1632 r. Jego badania stały się podstawą materializmu mechanistycznego mówiącego, że świat składa się tylko i wyłącznie z materii i tylko ona jest jedynym tworzywem, z którego jest zbudowany obserwowalny Wszechświat. Dalszy postęp w badaniach otaczającego świata był możliwy dzięki materializmowi Francisa Bacona (1561–1626), który wierzył w naturalny rozwój nauk przyrodniczych, a według niego głównym celem nauki jest wykrywanie ogólnych i szczegółowych praw przyrody. Podstawy swojego empiryzmu metodologicznego wyłożył w dziele Novum organum, wydanym w 1620 r. Z kolei u podstaw kartezjańskiej filozofii przyrody leżały osiągnięcia jej twórcy Rene Descartes’a (Kartezjusza) (1596–1650). Możliwość arytmetycznego opisu twierdzeń geometrycznych pozwoliła na dokładny opis zjawisk astronomicznych. Swoją mechanistyczną koncepcję Wszechświata zawarł w dziele Le monde, które zostało wydane już po jego śmierci. Rozwój jego materializmu był możliwy dzięki wcześniejszym osiągnięciom Galileusza. Wielkim kontynuatorem dzieła Kopernika i Galileusza był Isaac Newton (1642–1727), który stworzył podstawy teorii grawitacji pozwalającej na wyjaśnienie i zrozumienie obserwowanych ruchów ciał niebieskich. Podstawy filozofii przyrody zawarł on w swoim dziele Philosophiae naturalis principia mathematica (Matematyczne zasady filozofii przyrody) wydanym w 1687 r., gdzie zawarł definicje przestrzeni, czasu i ruchu oraz prawa grawitacji. Innym wielkim filozofem i matematykiem tego okresu był Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716) czołowy przedstawiciel racjonalizmu. Zakładał on wielość rodzajów materii, jak też możliwość umysłowego poznania natury otaczającego nas świata, który zbudowany jest z materii mającej takie atrybuty, jak rozciągłość i nieprzenikliwość (podobnie jak u Kartezjusza), a także siłę jako zdolność do działania. Jest prekursorem badań historii Ziemi na podstawie wykopalisk oraz idei ewolucjonistycznych. Osiągnięcia filozoficzno-badawcze XVI i XVII w. dały zatem podstawy do późniejszego rozwoju teorii dotyczących ewolucji i budowy Wszechświata.

Materializm – jeden z monistycznych kierunków filozofii, według którego świat ze swej natury jest materialny (materia stanowi jedyne tworzywo świata), a istotną cechą materii jest jej rozciągłość w przestrzeni i czasie oraz związany z nią ruch (1) materializm naiwny odpowiadający starożytnym poglądom na przyrodę, 2) m. mechanistyczny odpowiadający przyrodoznawstwu XVII i XVIII w., gdzie podstawą była mechanika, 3) m. dialektyczny odpowiadający przyrodoznawstwu drugiej połowy XIX i XX w., kładącemu nacisk na rozwojowe ujęcie materii, oraz 4) m. żywiołowy przyrodoznawców ewoluujący wraz z rozwojem wiedzy o przyrodzie i 5) m. wulgarny, czyli rozpowszechniona w XIX w. postać materializmu mechanistycznego).

Rysunek 1.22. a) Strona tytułowa dzieła Principia philosophia autorstwa Rene Descartesa (Kartezjusza); b) strona tytułowa dzieła Philosophia naturalis principia mathematica autorstwa Isaaca Newtona

Rysunek 1.23. Rene Descartes (Kartezjusz) (1596–1650)

Rysunek 1.24. Isaac Newton (1642–1727)

Racjonalizm – przekonanie o sile i możliwościach poznawczych ludzkiego rozumu oraz potrzeba kierowania się nim w działaniu, kierunek filozoficzny przeciwstawny empiryzmowi, upatrujący w rozumie głównego źródła poznania i kryterium jego wartości (prawdy) oraz przyjmujący możliwość poznania niezależnego od doświadczenia i czysto rozumowego uzasadnienia wiedzy (Platon, Kartezjusz, Spinoza, Kant, Leibniz).

1.4. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Aleksandrow G.F., Bychowski B.E., Mitin M.B., Judin P.F., Czernyszew B.S., Asmus W.F., Dynnik M.A., Trachtenberg O.W., Historia filozofii, Starożytność i średniowiecze, t. 1, Wiedza Powszechna, Warszawa 1965.

Aleksandrow G.F., Bychowski B.E., Mitin M.B., Judin P.F., Kogan L.A., Jegorow M.A., Grigorjan M.M., Trachtenberg O.W., Milner J.A., Pozner W.M., Porszniew B.F., Suworow S.G., Historia filozofii, XV–XVIII wiek, t. 2, Wiedza Powszechna, Warszawa 1964.

Baryszew J., Teerikorpi P., Wszechświat – poznanie kosmicznego ładu, Wyd. WAM, Kraków 2005.

Biblia – Pismo Święte Starego i Nowego Testamentu, Brytyjskie Towarzystwo Biblijne, Warszawa1981.

Black J., Green A., Słownik mitologii Mezopotamii – bogowie, demony, symbole, Wyd. Książnica, Katowice 1998.

Cotterell A., Słownik mitów świata, Wyd. Książnica, Katowice 1996.

Crombie A.C., Nauka średniowieczna a początki nauki nowożytnej, t. 1–2, PAX, Warszawa 1960.

Dainitsch J., Gjertsen D., Orłowski B., Przyrowski Z., Słownik uczonych, Horyzont, Warszawa 2002.

Dobrovitas A. i in., Wieża Babel – legendy i mity starożytnego Bliskiego Wschodu, Nasza Księgarnia, Warszawa 1975.

Eliade M., Historia wierzeń i idei religijnych, t. 1, Od epoki kamiennej do misteriów eleuzyńskich, PAX, Warszawa 1988.

Frankowska M., Mitologia Azteków, WAiF, Warszawa 1987.

Heller M., Filozofia przyrody – zarys historyczny, Wyd. Znak, Kraków 2005.

Heller M., Granice nauki, Copernicus Center Press, Kraków 2014.

Heller M., Logos Wszechświata: Zarys filozofii przyrody, Wyd. Znak, Kraków 2013.

Heller M., Podglądanie Wszechświata, Wyd. Znak, Kraków 2011.

Heller M., Sens życia i sens Wszechświata, Copernicus Center Press, Kraków 2014.

Heller M., Uchwycić przemijanie, Wyd. Znak, Kraków 2010.

Heller M., Wszechświat jest tylko drogą kosmicznej rekolekcji, Wyd. Znak, Kraków 2012.

Heller M., Pabjan T., Elementy filozofii przyrody, Copernicus Center Press, Kraków 2014.

Heller M., Pabjan T., Stworzenie i początek Wszechświata, Copernicus Center Press, Kraków 2013.

Historia astronomii, pr. zbiorowa pod. red. M. Hoskina, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2007.

Historia Chrześcijaństwa, pr. zbiorowa pod red. T. Dowleya, Oficyna Wydawnicza Vocatio, Warszawa 2002.

Historia filozofii średniowiecznej, pr. zbiorowa pod red. J. Legowicza, PWN, Warszawa 1979.

Jakimowicz-Shah M., Jakimowicz A., Mitologia indyjska, WAiF, Warszawa 1982.

Kasprzyk L., Węgrzycki A., Wprowadzenie do filozofii, PWN, Warszawa 1975.

Keller J. i in., Religie wczoraj i dziś, Iskry, Warszawa 1971.

Kolb R., Ślepi obserwatorzy nieba – ludzie, których idee ukształtowały obraz Wszechświata, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006.

Kotański W., Japońskie opowieści o bogach, Iskry, Warszawa 1983.

Kragh H., Wielkie spekulacje; Teorie i nieudane rewolucje w fizyce i kosmologii, Copernicus Center Press, Kraków 2017.

Krupp E.C., Za horyzontem – Mity i legendy o Słońcu, Księżycu, gwiazdach i planetach, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006.

Kumaniecki K., Historia kultury starożytnej Grecji i Rzymu, PWN, Warszawa 1975.

Künstler M.J., Mitologia chińska, WAiF, Warszawa 1981.

Legowicz J., Historia filozofii starożytnej Grecji i Rzymu, PWN, Warszawa 1973.

Legowicz J., Zarys historii filozofii, Wiedza Powszechna, Warszawa 1976.

Lipińska J., Marciniak M., Mitologia starożytnego Egiptu, WAiF, Warszawa 1977.

Łyczkowska K., Szarzyńska K., Mitologia Mezopotamii, WAiF, Warszawa 1981.

Mała encyklopedia PWN, WN PWN, Warszawa 1996.

Margul T., Mity z pięciu części świata, Wiedza Powszechna, Warszawa 1966.

Niwiński A., Mity i symbole religijne starożytnego Egiptu, Iskry, Warszawa 1984.

North J., Historia astronomii i kosmologii, Wyd. Księżnica, Warszawa 1996.

Ogarek-Czoj H., Mitologia Korei, WAiF, Warszawa 1988.

Ogarek-Czoj H., Pradzieje i legendy Korei, Iskry, Warszawa 1981.

Oksfordzki słownik biograficzny, Świat Książki, Warszawa 1999.

Pietrzykowski M., Mitologia starożytnej Grecji, WAiF, Warszawa 1978.

Piłaszkiewicz S., Afrykańska Księga Rodzaju:mity i legendy ludów Afryki Zachodniej, Iskry, Warszawa 1978.

Rachet G., Słownik cywilizacji egipskiej, Wyd. Książnica, Katowice 1994.

Rzewuski E., Azania Zamani: mity, legendy i tradycje ludów Afryki wschodniej, Iskry, Warszawa 1976.

Schmidt J., Słownik mitologii greckiej i rzymskiej, Wyd. Książnica, Katowice 1992.

Składankowa M., Bohaterowie, bogowie i demony dawnego Iranu, Iskry, Warszawa 1984.

Składankowa M., Mitologia Iranu, WAiF, Warszawa 1989.

Słownik filozofii, Świat Książki, Warszawa 2004.

Słuszkiewicz E., Pradzieje i legendy Indii, Iskry, Warszawa 1980.

Sokolewicz Z., Mitologia Czarnej Afryki, WAiF, Warszawa 1986.

Tatarkiewicz W., Historia filozofii, t. I–III, PWN, Warszawa 1978.

Tubielewicz J., Mitologia Japonii, WAiF, Warszawa 1977.

Wróblewski A.K., Historia fizyki, WN PWN, Warszawa 2006.

Żbikowski T., Legendy i pradzieje Kraju Środka, Iskry, Warszawa 1978.

Literatura zagraniczna

Clagett M., Ancient Egyptian Science, t. II, Calendars, Clocks and Astronomy, American Philosophical Society, Philadelphia 1995.

Couprie D.L., Heaven and Earth in Ancient Greek Cosmology: From Thales to Heraclides Ponticus, Springer Science and Business Media, New York-Dordrecht 2011.

Cullen C., Astronomy and Mathematics in Ancient China: the ‘Zhou Bi Suan Jing’, Cambridge University Press, Cambridge 2006.

Dryer J.L.E., A History of Astronomy from Thales to Kepler, Dover Publications Inc., London 1953.

Duner D., Parthemore J., Persson E., Holmberg G. (red.), The History and Philosophy of Astrobiology: Perspectives on Extraterrestrial Life and the Human Mind, Cambridge Scholars Publ., Newcastle 2013.

Evans J., The History and Practice of Ancient Astronomy, Oxford University Press, Oxford 1998.

Fraser C.G., The Cosmos: A Historical Perspective, Greenwood Press, Westport 2006.

Gadalla M., Egyptian Cosmology: The Animated Universe, Tehuti Res. Foundation, Greensboro 2003.

Kanas N., Star Maps: History, Artistry and Cartography, Springer-Praxis Publishing, Chichester 2007.

Kelley D.H., Milone E.F., Exploring Ancient Skies: A Survey of Ancient and Cultural Astronomy, Springer Science and Busines, New York-Dordrecht 2011.

Keyser P., G.L.Irby-Massie (red.), Encyclopedia of Ancient Natural Science, Routledge, Taylor and Francis Group, London-New York 2008.

Kragh H.S., Conceptions of Cosmos. From Myths to the Accelerating Universe: A History of Cosmology, Oxford University Press, Oxford 2007.

Kragh H.S., Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe, Princeton University Press, Princeton-New Jersey 1996.

Kragh H.S., Entropic Creation: Religious Contexts of Thermodynamics and Cosmology, Ashgate Press, Hampshire 2008.

Kragh H.S., Master of the Universe: Conversation with Cosmologist of the Past, Oxford University Press, Oxford 2015.

Kwok S., Our Place in the Universe: Understanding Fundamental Astronomy from Ancient Discoveries, Springer Int. Publishing, Cham 2017.

Lankford J. (red.), History of Astronomy: An Encyclopedia, Routledge – Taylor and Francis Group, New York 2011.

Linton C.M., From Exodus to Einstein: A History of Mathematical Astronomy, Cambridge University Press, Cambridge 2004.

Mahanti S., Founders of Modern Astronomy: From Hipparchus to Hawking, Vigyan Prasar, Delhi 2010.

McLeod A., Astronomy in the Ancient World: Early and Modern Views on Celestial Events, Springer Int. Publishing, Cham 2016.

Orchiston W., Nakamura T., Strom R. (red.), Highlighting the History of Astronomy in the Asia-Pacific Region, Springer Science and Business Media, New York-Dordrecht 2011.

Pankenier D.W., Astrology and Cosmology in Early China: Conforming Earth to Heaven, Cambridge University Press, Cambridge 2013.

Pannekoek A., A History of Astronomy, Interscience Publ. Inc., New York 1961.

Ruggles C., Ancient Astronomy: An Encyclopedia of Cosmologies and Myth, ABC Clio, Santa Barbara 2005.

Ruggles C., Urton G. (red.), Skywatching in the Ancient World: New Perspective in Cultural Astronomy, University Press of Colorada, Boulder 2007.

Schaefer B.E., The Remarkable Science of Ancient Astronomy, The Teaching Company, Chantilly 2017.

Steele J.M., A.Imhausen, Under One Sky: Astronomy and Mathematics in the Ancient Near East, Ugarit Verlag, Munster 2002.

Tassoul J.-L., Tassoul M., A Concise History of Solar and Stellar Physics, Princeton University Press, Princeton 2004.

Wilson R., Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe, Taylor and Francis, London 2005.

2

Historia rozwoju nowoczesnych teorii kosmogonicznych i kosmologicznych

Rozwój nowoczesnego przyrodoznawstwa zapoczątkowany przełomowymi odkryciami Kopernika, Keplera, Galileusza oraz Newtona pozwolił na sformułowanie pierwszych prawdziwych teorii kosmogonicznych opartych już nie tylko na teoretycznych rozważaniach filozoficznych, lecz także na faktach przyrodniczych i prawach fizyki. W roku 1576 astronom Thomas Digges (ok. 1546–1595) po raz pierwszy publikuje mapę nieba, na której gwiazdy nie są skupione tylko na powierzchni sfery niebieskiej, lecz są rozrzucone w całej przestrzeni, a sam Digges napisał „Ta sfera gwiazd stałych rozciąga się do nieskończoności w każdym kierunku…” Niemniej zachował on nadal Słońce jako centrum całego świata.

Opublikowanie także w 1564 r. przez Jana Heweliusza katalogu gwiazd uświadamia wszystkim, jak wielka jest liczba tych ciał niebieskich. Za przełomowe można uznać słowa wielkiego Giordana Bruna „We Wszechświecie nie istnieje środek ani brzeg, lecz środek jest wszędzie…”, zawarte w dziele Dell’ infiniti universo e mondi (O nieskończoności, wszechświecie i światach – 1584). Powstaje w ten sposób „nowa kosmologia”, nieuznająca już uprzywilejowanego położenia Ziemi lub Słońca we Wszechświecie. Coraz dokładniej prowadzone pomiary zaczęły też uświadamiać wielkości i odległości występujące w astronomii (tab. 2.1), choć już Eratostenes potrafił prawie poprawnie zmierzyć wielkość Ziemi (obwód około 250 000 stadiów = 40 000 km). Ożyły i poruszyły się także same gwiazdy. W 1718 roku Edmund Halley (1656–1742) po raz pierwszy odkrywa ruch własny gwiazd na niebie na tle innych gwiazd. Pomiar paralaks gwiazd stał się na długo metodą pomiaru ich odległości od Ziemi. W 1783 roku William Fryderyk Herschel (1738–1822) odkrywa z kolei ruch Słońca wśród gwiazd. Zaproponowana także w 1668 r. przez szkockiego matematyka

Rysunek 2.1. Mapa Thomasa Diggesa z 1576 r., przedstawiająca gwiazdy usytuowane nie tylko na sferze niebieskiej, lecz także na całym obszarze nieba (mapa umieszczona w posłowiu do angielskiego tłumaczenia kosmologicznej części De revolutionibus orbium coelestium (A Perfit Description of the Caelestial Orbes)

Tabela 2.1. Odległości Ziemia–Słońce i odległości do sfery gwiazd stałych

Badacz

Odległość do Słońca (*)

Odległość do sfery gwiazd stałych (*)

Arystarch z Samos

1520

znacznie większa niż Słońca

Ptolemeusz z Aleksandrii

1210

19 865

Mikołaj Kopernik

1142

ogromna

Johannes Kepler

3469

ogromna

G. Cassini, J. Flamsteed

21 000

–

Obecnie

23 500

–

(*) odległości podane w wielkości promienia Ziemi.

Jamesa Gregory’ego (1638–1675) metoda standardowych świec pozwalała na pomiary odległości na podstawie jasności gwiazd. Porównanie jasności Saturna i Syriusza dawało odległości tego ostatniego o jeden milion większe niż Saturna (błąd około 50%), co znakomicie uświadamiało, z jakimi odległościami mamy do czynienia w kosmosie. Badania W.F. Herschela pokazały również nie tylko, jak zbudowana jest nasza własna Galaktyka (Droga Mleczna – 1785), lecz także udowodniły obecność innych mgławic (Katalog około 1000 mgławic – 1786). Także w XVIII w. Ernst Friedrich Chladni udowodnił kosmiczne pochodzenie meteorytów (1794). Obraz świata ulegał więc coraz to większej komplikacji i należało go uporządkować.

Powstała zatem potrzeba wyjaśnienia budowy oraz ewolucji świata jako całości. Powstające teorie kosmogoniczne miały dwojaki charakter. Po pierwsze tłumaczyły powstawanie układów planetarnych, w tym oczywiście Układu Słonecznego. Po drugie próbowały wyjaśnić powstanie galaktyk, z istnienia których zaczęto zdawać sobie sprawę w XVIII w. Przez długi czas nasza Galaktyka była uważana za cały istniejący materialny Wszechświat, a więc teorie te tłumaczyły także powstawanie Wszechświata jako całości.

2.1. Historia rozwoju teorii kosmogonicznych opisujących powstanie Układu Słonecznego

Powstające teorie kosmologiczne miały dwojaki charakter. Jedne z nich o charakterze ewolucyjnym zakładały powstanie Układu Słonecznego w wyniku naturalnych procesów zachodzących w obiektach kosmicznych (mgławicach). Druga grupa o charakterze katastroficznym wyjaśniała powstanie układów planetarnych jako efektu katastrof lub zbiegu okoliczności zajścia bardzo rzadkich procesów i zjawisk przyrodniczych.

W 1644 roku Rene Descartes – Kartezjusz (1596–1650) tworzy swoją teorię wirów. Zgodnie z nią świat wypełniony jest wirami. W centrum jednego z takich wirów jest Słońce nadające chmurze pyłowo-gazowej ruch wirowy. W wyniku tego ruchu powstają planety, a dalej wokół nich księżyce. Nadal jednak powstanie Świata zawdzięczamy Bogu, który nadał powstałej ex nihilo materii ruch wirowy. Około 1745 r. Georges Louis Leclerc Buffon (1707–1788) wysunął hipotezę wypadkową, zakładającą powstanie naszego układu planetarnego w wyniku przejścia w pobliżu Słońca innego ciała niebieskiego. Wyrwana materia słoneczna miała następnie utworzyć obserwowane planety i księżyce. Autor tej teorii posunął się w swoich rozważaniach dalej, nie angażując już Boga w proces stworzenia. W 1755 roku filozof z Królewca Immanuel Kant (1724–1804) w dziele Allgemeinen Naturges-chichte und Theorie des Himmels (Ogólna historia przyrody i teoria nieba) przedstawił swoją słynną hipotezę meteorytową. Według niej układ planetarny powstał

Rysunek 2.2. Immanuel Kant (1724–1804)

z dużego obłoku pierwotnego, którego cząstki znajdowały się w nieustannym ruchu. Zderzając się, traciły prędkość i były ściągane przez przyciąganie grawitacyjne ku centrum obłoku, z którego powstało pierwotne Słońce. Pozostałe cząsteczki tworzyły planety i ich księżyce. Praca nie wzbudziła jednak zainteresowania ówczesnego świata naukowego. Nieco później, bo w 1796 r. francuski astronom i matematyk Pierre Simon de Laplace (1749–1827) przedstawił bardzo podobną teorię ewolucyjnego powstania i rozwoju układu planetarnego w swojej pracy Exposition du systeme du monde (Przedstawienie układu świata). Zgodnie z jego teorią układ planetarny powstał z wirującej chmury gazu (prasłońca), która stygnąc kurczyła się, zwiększając swoją prędkość obrotową. Rosnąca na równiku prasłońca siła odśrodkowa powodowała odrzucenie pierścieni materii, z których tworzyły się planety (podobnie dalej wokół wirujących planet powstawały księżyce). W tej sytuacji najstarsze powinny być najbardziej odległe planety, a najmłodszy, położony najbliżej Słońca Merkury. Była to jednocześnie pierwsza teoria powstania układu planetarnego, która nie odwoływała się do sił ponadnaturalnych. Na bardzo duże podobieństwo obu teorii zwrócił dopiero uwagę Hermann Ludwig von Helmholtz (1821–1894). Od tego właśnie momentu teorie te są prezentowane razem jako teoria kosmologiczna powstawania układów planetarnych Kanta–Laplace’a. Mgławica Kanta nie była związana fizycznie ze Słońcem, oprócz jego przyciągania grawitacyjnego. Inaczej przedstawiał się model Laplace’a. Mgławica kurcząc się i zwiększając prędkość (zachowany miał być moment pędu), zrzucała z siebie zewnętrzne pierścienie, deponując w nich nadmiar momentu pędu. W końcu pozostało w środku odchudzone

Rysunek 2.3. Pierre Simon de Laplace (1749–1827)

Rysunek 2.4. Schemat przebiegu powstania systemu planetarnego według teorii P.S. Laplace’a (w wyniku kurczenia się prasłońca i wzrostu prędkości oraz siły odśrodkowej na równiku gwiazdy odrywają się od niej kolejne pierścienie gazowo-pyłowe, które kondensują z utworzeniem planet)

Słońce, a utworzone osobne pierścienie w jakiś bliżej niewyjaśniony sposób dały początek kolejnym planetom, a potem ich księżycom. Teoria była wygodna, gdyż wyjaśniała wiele faktów obserwacyjnych. Pomogła też zrozumieć naturę pierścieni Saturna. Obliczenia Roche'a wykazały jednak jej duże niezgodności z mechaniką teoretyczną. Wirujący dysk powinien ulec spłaszczeniu, a rozpraszanie materii powinno mieć charakter ciągły. Porównanie momentów obrotowych Słońca i planet przyniosło jeszcze większe problemy. Zgodnie z teorią Kanta–Laplace’a Słońce, pozostające w centralnej części mgławicy, powinno zachować główną część momentu obrotowego. Powinno więc obracać się setki razy szybciej, niż jest to obserwowane w rzeczywistości. Faktycznie na Słońce przypada zaledwie 2% momentu obrotowego całego układu, podczas gdy z ruchem planet związanych jest aż 98% całego momentu obrotowego układu Słońce–palanety. Wszystko to spowodowało, że zaczęto szukać innych rozwiązań tłumaczących powstanie planet, choć problem ten długo pozostał nierozwiązany.

Dopiero na początku XX w. powrócono do wypadkowych teorii Buffona z XVIII w. W 1901 roku amerykański astronom Forest Ray Moulton (1872–1952) oraz w 1905 r. geolog Thomas Chrowder Chamberlin (1843–1928) stworzyli

Rysunek 2.5. Strona tytułowa pracy Analityczna teoria prawdopodobieństwa

Rysunek 2.6. Strona tytułowa pracy Przedstawienie układu świata

hipotezę przepływową, zgodnie z którą układ planetarny powstał na skutek przejścia w pobliżu Słońca innej gwiazdy, a jej przyciąganie spowodowało utworzenie dookoła Słońca ramion spiralnych, złożonych z małych bryłek materii, tzw. planetozymali, łączących się następnie w większe bryły dające początek planetom. W latach 1920–1930 dużym powodzeniem cieszyła się, ogłoszona w 1917 r., hipoteza angielskiego fizyka i astronoma Jamesa Hopwooda Jeansa (1877–1946) oraz geofizyka Harolda Jeffreysa (1891–1989). Zgodnie z nią w wyniku działania sił przypływowych, wywartych na Słońce przez blisko przechodzącą gwiazdę, został wyrwany wrzecionowaty obłok gazu (cygaro Jeansa), z którego uformowały się planety. Obie teorie zaliczane są do grupy teorii katastroficznych ze względu na bardzo małe prawdopodobieństwo zachodzenia bliskich przejść i zderzeń gwiazd, a co za tym idzie powstawania układów planetarnych w Galaktyce. Ideę katastroficzną próbował kontynuować Raymond Arthur Lyttleton (1911–1995), zakładając, że Słońce było składnikiem układu podwójnego gwiazd, w pobliżu którego przeszła trzecia gwiazda, łapiąc w pułapkę grawitacyjną jedną z gwiazd. To właśnie uchodzący składnik wyrwał wrzeciono materii ze Słońca, z którego powstały planety. Teorie przepływowe musiały zostać jednak zarzucone, gdyż prowadziły do wniosków sprzecznych z zasadami zachowania energii. W 1937 roku Henry Norris Russell (1877–1957) wykazał, że hipoteza Jeansa nie może wyjaśnić powstawania dużych układów planetarnych, gdyż przejście musiałoby być bardzo bliskie, a wyrwana ilość materii bardzo mała. Dodatkowo z obliczeń Lymana Spitzera (1914–1997) wykonanych w 1939 r. wynikało, że materia

Tabela 2.2. Przegląd najważniejszych historycznych teorii kosmologicznych dotyczących powstawania układów planetarnych i Układu Słonecznego

Lp.

Rok

Autor

Opis teorii

1

1644

R. Descartes

planety powstają z szybko obracającej się tarczy gazowo-pyłowej (teoria wirów)

2

1734

E. Swedenborg

planety powstały z pierścieni materii krążących wokół Słońca i kondensujących pod wpływem własnej grawitacji

3

1745

G.L. Buffon

bliskie przejście obcego ciała niebieskiego (komety) w pobliżu Słońca i wyrwanie obłoku materii

4

1755

I. Kant

hipoteza meteorytowa zakładająca powstanie planet i Słońca z wirującej mgławicy pyłowo-gazowej

5

1796

P.S. Laplace

teoria powstania układu planetarnego z wirującego prasłońca, od którego oddzielały się kolejne pierścienie materii, tworząc planety

6

1905

F.R. Moulton, T.C. Chamberlain

hipoteza przepływowa: przechodząca gwiazda wytwarza wokół Słońca spiralne ramiona z grudkami materii (planetozymale), z których tworzone są następnie planety

7

1917

J.H. Jeans,
H. Jeffreys

hipoteza przepływowa: przechodząca gwiazda wyrywa wrzecionowaty obłok (cygaro Jeansa), z którego powstają planety

8

1920

R.A. Lyttleton

ze Słońca jako składnika układu podwójnego zostaje wyrwany wrzecionowaty strumień gazu, który kondensując, tworzy planety

9

1941

H. Alfvén

teoria meteorytowa: Słońce, przechodząc przez obłok pyłu, zgromadziło część jego w obszarze równika magnetycznego, tworząc z niego planety

10

1943

O.J. Schmidt

hipoteza pyłowo-gazowa: w obłoku pyłowo-gazowym, w wyniku zderzeń, dochodziło do ich zlepiania i tworzenia przyszłych jąder planetarnych

11

1944

C.F. von Weizsäcker

teoria turbulencji: utworzenie układów planetarnych przez powstanie zawirowań w praobłoku pyłowo-gazowym

12

1949

G.P. Kuiper

teoria gazowo-pyłowa: w zależności od warunków początkowych, możliwość powstawania układów gwiazd wielokrotnych lub pojedynczych z układem planetarnym

13

1950

H.C. Urey

teoria meteorytowa, podobna do teorii Schmidta: zlepianie i stapianie niewielkich elementów żelazno-kamiennych i chondrytów węglistych

14

1950

O. Struve

planety są wytworem gwiazd podwójnych, z których mniejszy składnik ulega destrukcji i rozproszeniu po przekroczeniu granicy Roche’a większego (masywniejszego) składnika

15

1954

F. Hoyle

Słońce oraz planety powstały jednocześnie z obłoku materii międzygwiazdowej

16

1958

E. Schatzman

w początkowej fazie Słońce było gwiazdą zmienną i niestabilną typu T Tauri, z odrzuconej materii w postaci pierścienia powstał układ planetarny

17

1960

R. McCrea

zastosowanie teorii statystycznych ruchów bezwładnych zakładających niewielkie początkowe niejednorodności w gęstości obłoku gazowego

18

1973

A.G.W. Cameron, M.R. Pine

model mgławicy pierwotnej zakładał jednoczesne powstanie Słońca i planet z tej samej mgławicy

powinna być wtedy wyrwana z głębokich warstw gwiazdy i mieć temperaturę wielu milionów kelwinów, wskutek czego nie mogłaby się skondensować w ciała stałe. Około 1940 r. było już wiadomo na podstawie poznanych procesów kosmologicznych, że zarówno teorie przepływowe, jak i teoria Kanta–Laplace'a nie mogą prowadzić do zadowalających wyników i że słuszniejsze będzie związanie teorii powstania układów planetarnych z teorią powstania i ewolucji gwiazd.

Rysunek 2.7. Sir James Hopwood Jeans (1877–1946)

Rysunek 2.8. Sir Harold Jeffreys (1891–1989)

W 1941 roku szwedzki astronom Hannes Alfvén (1908–1995) powrócił do teorii meteorytowej Kanta, łącząc ją jednak z oddziaływaniem międzygwiazdowych pól magnetycznych. Według tej teorii Słońce weszło w kosmiczny silnie zjonizowany obłok pyłowy, gromadząc cząstki w płaszczyźnie swojego równika magnetycznego. Samo Słońce, zwalniając swój obrót, przekazywało moment pędu chmurze okołosłonecznej, która, obracając się, tworzyła dysk. Z dysku powstały dopiero planety. W 1943 roku także Otto Johann Schmidt (1891–1956) rozpoczął opracowywanie nowej hipotezy kosmogonicznej. Zgodnie z nią w obłoku pyłowo-gazowym okrążającym Słońce, w wyniku zderzeń, dochodziło do zlepiania małych cząstek materii i tworzenia lokalnych zagęszczeń, które dawały początek tworzeniu przyszłych jąder planetarnych. Problem z momentem pędu został rozwiązany przez założenie wychwytu materii obłoku mgławicowego przez Słońce. Z kolei w 1944 r. niemiecki astronom i fizyk Carl Friedrich von Weizsäcker (1912–2007) rozwinął teorię turbulencji. Wyjaśnia ona utworzenie się systemów planetarnych na drodze powstania zawirowań w praobłoku pyłowo-gazowym. Zawirowania (turbulencje) te miały prowadzić do powstania planet. Amerykański astronom Gerard Peter Kuiper (1905–1973), pod wpływem teorii głoszonych przez von Weizsäckera, zaproponował w 1949 r. teorię mówiącą, że planety i gwiazdy powstawały z osobnych chmur pyłowo-gazowych. W zmodyfikowanej formie teoria zakładała możliwość powstawania, w zależności od początkowego

Rysunek 2.9. Hannes Olaf Gősta Alfvén (1908–1995)

Rysunek 2.10. Okładka książki Alfvéna Ewolucja Układu Słonecznego

Rysunek 2.11. Schemat powstawania Układu Słonecznego według teorii Otto Johanna Schmidta (1891–1956); (1) pierwotny obłok pyłowo-gazowy, (2)–(4) fragmentacja obłoku i tworzenie lokalnych zagęszczeń, (5) w wyniku zderzeń niesprężystych agregacja małych składników, (6) powstanie planet i wychwyt mniejszych brekcji w układzie planetarnym

Rysunek 2.12. Carl Friedrich von Weizsäcker (1912–2007)

kształtu obłoku i prędkości ruchu, układów gwiazd wielokrotnych lub też gwiazd pojedynczych z układem planetarnym z tak zwanych protoplanet. Teoria ta, wielokrotnie modyfikowana, znalazła spore grono zwolenników. Doniosłą myślą Kuipera było to, że układy pojedynczych gwiazd wraz z planetami mogą stanowić zdegenerowane gwiazdy podwójne z nie do końca skondensowanym drugim składnikiem.

Rysunek 2.13. Gerard Peter Kuiper (1905–1973)

Nowsze teorie przyjmują, że Słońce oraz planety powstały jednocześnie z pojedynczej ciemnej mgławicy gazowo-pyłowej. Według chemika Harolda Claytona Ureya (1893–1981) w otoczeniu prasłońca pozostała wystarczająca

Rysunek 2.14. a) Schemat położenia Pasa Kuipera w Układzie Słonecznym; b) schemat przestrzennego rozmieszczenia Pasa Kuipera oraz obydwu Obłoków Oorta

ilość nieużytej do jego budowy materii (1950 r.). Z niej to właśnie powstały wiry różnych rozmiarów, które przez dalszą kondensację utworzyły planety i księżyce. Lepiszczem mogła być zamarznięta woda pokrywająca zderzające się cząsteczki. Całość tego procesu miała zajść około 4,5–5,0 mld lat temu, kiedy to powstał Układ Słoneczny. Jego teoria była podobna do wcześniejszej teorii O.J. Schmidta. Z kolei angielski fizyk i astronom Fred Hoyle (1915–2001), nawiązując do hipotezy H.O. Alfvéna założył, że Słońce oraz planety powstały jednocześnie z obłoku materii międzygwiazdowej (1960 r.). Na skutek nietrwałości rotacyjnej centralnej kondensacji (prasłońce) część materii uległa oddzieleniu w postaci pierścieni gazowych, pozostając jednak związana z prasłońcem poprzez pole magnetyczne. Właśnie to pole było

Rysunek 2.15. Harold Clayton Urey (1893–1981)

Rysunek 2.16. Fred Hoyle (1915–2001)

przenośnikiem momentu pędu na oddzielony fragment układu. Pozostałością po tym procesie są liczne komety zgromadzone w Pasie Kuipera i w Obłoku Oorta. Z kolei amerykański astronom rosyjskiego pochodzenia Otto Struve (1897–1963) sądził, że planety są ubocznym wytworem gwiazd podwójnych, z których mniejszy składnik ulega destrukcji i rozproszeniu po przekroczeniu granicy Roche’a większego i masywniejszego składnika (1950 r.). Takie podejście zakłada dość wysoką liczebność układów planetarnych w galaktyce,

Rysunek 2.17. Otto Struve (1897–1963)

wobec obserwowanej dużej liczby układów gwiazdowych podwójnych i wielokrotnych. W 1958 roku Evry Leon Schatzman (1920–2010) założył, że w początkowym okresie Słońce było gwiazdą zmienną typu T-Tauri. W wyniku kurczenia i silnej erupcji odrzuciło ono warstwę powierzchniową, która utworzyła pierścień i następnie planety. Ubytek masy dobrze tłumaczył niski moment obrotowy przekazany do nowo powstałych planet. W 1960 roku William Hunter McCrea (1904–1999) zastosował statystyczny model do badania pierwotnej mgławicy (obłoku pyłowo-gazowego). Stosując teorię statystycznych ruchów bezwładnych i zakładając niewielkie początkowe niejednorodności w rozkładzie gęstości obłoku, uzyskał końcową liczbę zagęszczeń rzędu 10^14, podczas gdy taka liczba zagęszczeń nie jest w rzeczywistości obserwowana. W 1973 roku Alastair Graham Walter Cameron (1925–2005) zaproponował nowy model mgławicy pierwotnej. Zakładał on jednoczesne powstanie Słońca i planet z tej samej mgławicy. Pomimo wielu prób problem powstania układów planetarnych nie został w pełni do końca rozwiązany. Jest jednak pewne, że powstanie takich układów jest związane z ewolucją gwiazd centralnych takiego układu.

2.2. Historia rozwoju teorii kosmologicznych opisujących powstanie Wszechświata

Od czasów Galileusza badanie nieba z użyciem lunet, a potem teleskopów optycznych (reflektory – teleskopy zwierciadlane, refraktory – teleskopy soczewkowe) spowodowało odkrycie już nie tysięcy (nieuzbrojonym okiem widać na niebie około 6000 gwiazd), ale setek tysięcy gwiazd. Zaczęły też powstawać liczne katalogi gwiazd nieba północnego i południowego. Na hierarchiczną budowę kosmosu zwrócił już uwagę w 1734 r. Emanuel Swedenborg (1668–1772). W swojej pracy Principia wyraża godny uwagi pogląd o hierarchii i samopodobieństwie struktury kosmosu. Według niego cząstki elementarne tworzą ciała niebieskie (planety oraz księżyce) rozmieszczone wokół gwiazd, a te dalej struktury wyższego rzędu. Jego idee i badania kontynuowali następnie filozof Immanuel Kant (1724–1804) oraz fizyk Johann Heinrich Lambert (1723–1777). W 1755 roku Kant w swojej pracy Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Ogólna historia naturalna i teoria nieba) opisuje Drogę Mleczną jako układ gwiazd w kształcie dysku. Uważał on, że inne obserwowane mgławice są podobnymi, eliptycznymi systemami gwiazd. Sugerował także, że galaktyki mogą skupiać się w gromady, które z kolei mogą tworzyć supergromady i tak dalej. Podobne idee głosił także Lambert. W swojej pracy Cosmologische Briefe (Listy kosmologiczne – 1761) wspomina on o hierarchicznym uporządkowaniu świata. Także w tym samym czasie Thomas Wright (1711–1786), w opublikowanej w 1750 r. pracy An Original Theory or New Hypothesis of the Universe (Oryginalna teoria lub hipoteza Wszechświata) mówi o Drodze Mlecznej jako płaskim krążku zbudowanym z licznych gwiazd. Kant zasugerował, że podobną strukturę okrągłą lub spiralną mogą mieć inne mgławice, będąc podobnymi do naszej Drogi Mlecznej. Dalsze badania Williama Herschela (1738–1822) dały początek rozwojowi kosmologii obserwacyjnej. W 1785 roku w dziele On the Construction of the Heavens (Konstrukcja nieba) przedstawił mapę rozkładu

Rysunek 2.18. Emanuel Swedenborg (1668–1772)

Rysunek 2.19. Johann Heinrich Lambert (1723–1777)

Rysunek 2.20. Thomas Wright (1711–1786)

gwiazd w naszej Galaktyce, wiążąc obserwowaną liczbę gwiazd na danym obszarze nieba ze względnym zasięgiem Drogi Mlecznej w danym kierunku przestrzeni. Odkrył on także wiele obiektów mgławicowych, o których

Rysunek 2.21. William Herschel (1738–1822)

wspominał Kant. Prace badawcze Herschela nad budową Drogi Mlecznej kontynuowali Hugo von Seeliger (1848–1924) – eliminacja konieczności obejrzenia brzegu Galaktyki – oraz Jacobus Cornelius Kapteyn (1851–1922), który określił średnie odległości do gwiazd w kolejnych klasach wielkości gwiazdowych w Galaktyce. W 1917 roku Harlow Shapley (1885–1972) zwiększył 10-krotnie wielkość modelu galaktyki Kapteyna (3-krotnie większy niż dzisiejsze szacowania) oraz potwierdził wcześniejsze obserwacje K. Bohlina o niecentralnym położeniu Słońca w Galaktyce. Sugerował on także, że Galaktykę otacza halo (otoczka) małych gromad kulistych. Odmienny pogląd prezentował Huber Doust Curtis (1872–1942), który uważał, że odległości pomiędzy poszczególnymi galaktykami są znacznie większe. Dowodów na potwierdzenie poprawności jego koncepcji dostarczyły prace Johna Charlesa Duncana (1882–1967) oraz Edwina Powella Hubble’a (1889–1953). Nader ważne dla rozwoju badań nad strukturą Wszechświata było okrycie amerykańskiego astronoma Vesto Melvina Sliphera (1875–1969). W 1912 roku, badając widmo galaktyki M31, wykrył on po raz pierwszy przesunięcie linii widmowych tego obiektu, wynikające z prawa Dopplera. Obliczenia wykazały, że obiekt ten zbliża się do Ziemi z prędkością około 300 km/s (przesunięcie do nadfioletu). W 1914 roku po raz pierwszy wyniki te zostały przedstawione na zebraniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego. Do 1925 roku zostało przebadanych już 41 widm różnych galaktyk, przy czym większość z nich oddalała się od Ziemi (przesunięcie ku czerwieni), co nazwano ucieczką galaktyk. W 1929 roku E.P. Hubble sformułował prawo, interpretując przesunięcia widm galaktyk jako wpływ efektu Dopplera, wynikające z faktu wzajemnego oddalania się od siebie poszczególnych galaktyk. Stała szybkości oddalania (ucieczki) nosi nazwę stałej Hubble’a (H ≈ 68÷75 km/s/Mpc), a prędkość ucieczki galaktyk wzrasta w miarę wzrostu odległości pomiędzy obiektami (początkowo została błędnie oszacowana na około 500 km/s/Mpc, by w latach 1960–1980 zmaleć do 60–90 km/s/Mpc). Prawo Hubble’a pozwalało też na oszacowanie wieku Wszechświata na około 12–15 mld lat. Prace obserwacyjne wszystkich wymienionych badaczy położyły podwaliny pod rozwój nowoczesnej kosmologii.

Rysunek 2.22. Wielki teleskop Williama Herschela w Bath koło Londynu

Rysunek 2.23. Pierwsza mapa Drogi Mlecznej Williama Herschela z 1785 r.

Rysunek 2.24. Galaktyka M31 (Wielka Mgławica w Andromedzie) bliźniaczo podobna do naszej własnej Galaktyki

Rysunek 2.25. Jacobus Cornelius Kapteyn (1851–1922)

Rysunek 2.26. Vesto Melvin Slipher (1875–1969)

Rysunek 2.27. Zdjęcia galaktyk oraz ich widma w zakresie widzialnym z przesunięciami długości fali ku czerwieni

Rysunek 2.28. Ucieczka galaktyk jako efekt rozszerzania się Wszechświata według obserwacji Vesto Melvina Sliphera (1875–1969)

Rysunek 2.29. Edwin Powell Hubble (1889–1953)

Tabela 2.3. Przykładowe wartości stałej Hubble’a

H_0 [(km/s)/Mpc]

Rok

Dane badawcze

625± 50

1927

G. Lemaitre

460 ± 40

1928

H. Robertson

500 ± 50

1929

E. Hubble, E. Humason, V. Slipher

290 ± 145

1931

O. Oort

558 ± 50

1934

R.C. Tolman

865 ± 100

1935

A.S. Eddington

260 ± 170

1951

A. Behr

280 ± 28

1952

W. Baade

180 ± 36

1956

M. Humason, J. Mayall, A.R. Sandage

75 ± 25

1958

A.R. Sandage

136 ± 16

1958

A. Holmberg

100 ± 20

1960

G. van der Bergh

75 ± 19

1968

A.R. Sandage

57 ± 6

1974

A.R. Sandage, G. Tammann

80 ± 8

1977

R.B. Tully, J.R. Fisher

61 ± 4

1979

M. Aaronson, J. Mould, J.P. Huchra

65 ± 4

1980

J. Mould, M. Aaronson, J.P. Huchra

95 ± 4

1980

M. Aaronson

63 ± 10

1982

R.B. Tully, J. Mould, M. Aaronson

71 ± 3

1982–1986

M. Aaronson i inni

92 ± 30

1987

J.P. Huchra

72 ± 9

1994

B.P. Schmidt (supernowe typ II)

71 ± 2

1996–1999

M. Hamuy, A.G. Riess, S. Jha (supernowe Ia)

82 ± 6

1996–2000

I. Jorgensen, D.D. Kelson,

70 ± 6

1998–2000

T.R. Lauer, L. Ferrarese

72 ± 8

2001

teleskop Hubble’a

76,9 ± 8,7

2006

satelita Chandra (badanie w promieniach X)

70,4 ± 1,5

2007

satelita WMAP (dane z 3 lat)

71,9 ± 2,6

2009

satelita WMAP (dane z 5 lat)

70,5 ± 1,3

2009

Satelita WMAp i inne wcześniejsze wyniki

74,2 ± 3,6

2009

teleskop Hubble’a (obserwacja cefeid)

72,6 ± 3,1

2010

teleskop Hubble’a (soczewkowanie)

71,0 ± 2,5

2010

satelita WMAP (dane obserwacyjne)

70,4 ± 1,3

2010

satelita WMAP i inne wyniki

74,3 ± 2,1

2012

teleskop Spitzera (badanie w podczerwieni)

69,32 ± 0,80

2012

satelita WMAP i inne wyniki

67,80 ± 0,77

2013

satelita Planck

74,4 ± 3,0

2013

Cosmicflows-2 (przesunięcie ku czerwieni, badanie cefeid, badanie supernowych Ia)

67,74 ± 0,46

2015

satelita Planck

73,24 ± 1,74

2016

teleskop Hubble’a (supernowe typu Ia)

67,6 ± 0,7

2016

SDSS-III (oscylacje barionów)

76,2 ± 3,4

2016

Cosmicflows-3 (przesunięcie ku czerwieni)

71,9 ± 2,4

2016

teleskop Hubble’a (soczewkowanie grawitacyjne)

70,0 ± 12,0

2017

LIGO + Virgo (pomiar fal grawitacyjnych, podwójne gwiazdy neutronowe)

73,45 ± 1,66

2018

teleskop Hubble’a (pomiar paralaksy cefeid)

73,52 ± 1,62

2018

teleskop Hubble’a + Gaia (pomiar cefeid)

67,66 ± 0,42

2018

satelita Planck

72,5 ± 2,1

2018

H0LiCOW (obserwacja kwazarów)

67,77 ± 1,30

2018

DES (pomiar supernowych)

67,78 ± 0,91

2019

J. Ryan i inni (obserwacje kwazarów)

74,03 ± 1,42

2019

teleskop Hubble’a (pomiar cefeid)

68,0 ± 4,2

2019

Fermi-LAT (pomiar promieniowania gamma)

Rysunek 2.30. Zależność prędkości ucieczki od odległości galaktyk wg prawa Hubble’a

Rysunek 2.31. Wartości średniej oraz odchyleń standardowych dla stałej Hubble’a oznaczanych po 2001 r. w ramach różnych projektów badawczych

Pierwsze nowoczesne próby zastosowania teorii fizycznych do opisu całego Wszechświata podjęli Carl Gottfried Neumann (1832–1925) oraz Hugo von Seeliger (1848–1924) w latach 1874–1896 (pierwsze próby H. Bentley i I. Newton). Badali oni nieskończony, jednorodny, euklidesowy wszechświat w kategoriach prawa grawitacji Newtona i doszli do wniosku, że taki wszechświat nie może być opisany przez statyczne rozwiązania równań Newtona. Tak więc teoria świata nieskończonego w przestrzeni i czasie oraz jednorodnego i statycznego musiała upaść.

W 1915 roku Willem de Sitter (1872–1934) proponuje model niebędący jeszcze modelem relatywistycznym, gdyż wtedy nie jest jeszcze znana ogólna teoria względności. Model obrazuje pustą przestrzeń, ma jednak taką właściwość, że gdy umieścić w nim cząsteczki materialne, oddalają się one od siebie w wyniku tzw. odpychania kosmicznego (siła wprowadzona do modelu przez W. de Sittera).

W 1917 roku Albert Einstein (1879–1955) zastosował do opisu świata stworzoną w 1915 r. ogólną teorię względności (OTW), zastępując fizykę klasyczną fizyką relatywistyczną. Opis ukazał się w artykule Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie (Kosmologiczne rozważania na temat ogólnej teorii względności) zamieszczonym w Sprawozdaniach Pruskiej Akademii Nauk. Generalnie modele kosmologiczne można podzielić na dwie grupy: a) modele stanu stacjonarnego (istnieje stan równowagi dynamicznej, a Świat istniał zawsze, jest stały w przestrzeni i w czasie, pomimo zmienności, oddalania się i powstawania nowych galaktyk, ubytek materii jest kompensowany w procesie nieustannego tworzenia materii z „niczego”) oraz b) modele świata ekspandującego (Wszechświat ulega dynamicznym

Rysunek 2.32. Willem de Sitter (1872–1934)

Rysunek 2.33. Albert Einstein (1879–1955)

zmianom w okresie trwania). Sam model Einsteina nie był w pełni relatywistyczny, gdyż należał do modeli statycznych, a materia opisywana w wielkiej skali była nieruchoma (średnia gęstość była wszędzie jednakowa), natomiast przestrzeń była skończona oraz zamknięta, ale nieograniczona (tak jak powierzchnia sfery). Nie mogąc uzyskać statycznych rozwiązań, Einstein wprowadził dodatkowy czynnik, tzw. stałą kosmologiczną, która jest odpowiedzialna za efekt odpychania wzrastającego z odległością pomiędzy obiektami (na dużych dystansach przeważa nad działaniem sił grawitacji). W tym samym roku – 1917 – W. de Sitter zaproponował inne proste rozwiązania równań Einsteina, także ze stałą kosmologiczną. Pracę pod tytułem On Einstein Theory of Gravitation and its Astronomical Consequences – Third paper (Na temat teorii grawitacji Einsteina i jej astronomicznych konsekwencji – Część trzecia) opublikowano w Przeglądzie Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. Nowe rozwiązanie dawało ciekawy efekt, a mianowicie taki, że światło wyemitowane w przestrzeni powinno wykazywać przesunięcie ku czerwieni, co miało być jednak efektem grawitacyjnym, a nie dopplerowskim. Dokładną interpretację modelu Einsteina–de Sittera podał w 1922 r. Cornel Lenczos (1893–1972).

Rysunek 2.34. Główne typy modeli ewolucji Wszechświata: a) (Immanul Kant – 1755, Albert Einstein – 1916) model Wszechświata statycznego z materią i stałą kosmologiczną (model płaski), b) (Aleksander Friedman – 1922) standardowy model Wielkiego Wybuchu (Big Bang) z istnieniem punktu osobliwego, c) (Georges Lamaitre – 1927, Arthur S. Eddington – 1930/31) kosmologiczny model zmienny (wahliwy) zawierający materię i stałą kosmologiczną, d) (W. McMilan – 1918, Sir James H. Jeans – 1920, Herman Bondi i Thomas Gold –1948) model stanu stacjonarnego, w którym Wszechświat jest pusty, bez materii oraz stałej kosmologicznej, e) (Willem de Sitter – 1931) model Wszechświata oscylującego (cyklicznego) zawierającego materię oraz stałą kosmologiczną, f) (Richard Tolman – 1931, Paul Steinhardt – 2006, Neil Turok – 2006) model oscylujący z odbiciem (model skaczący)

Rysunek 2.35. Zależność przebiegu współczynnika ekspansji S(t) lub promienia R(t) Wszechświata od wartości współczynnika krzywizny (k) lub gęstości materii (ρ) we Wszechświecie dla podstawowych modeli kosmologicznych i czasu od początku istnienia (T): 1 – model zamknięty Friedmana–Lemaitre'a (k > 0; ρ > rk; Wk < 0; Λ = 0), 3 – model płaski (lekko otwarty) Einsteina–de Sittera (k = 0; ρ = rk; Wk = 0; Λ = 0), 2 – model otwarty Friedmana–Lemaitre'a (k < 0; ρ < rk; Wk > 0; Λ = 0), 4  – model przyspieszający Lemaitre'a (k = 1; ρ > rk; Ω < 0; Λ > ΛE) (T_1 – czas Friedmana–Lemaitre'a, T_3 – czas Einsteina–de Sittera, T_2 – czas Friedmana–Lemaitre'a, T_4 – czas Lemaitre'a

Pierwszy prawdziwie relatywistyczny model oparty na OTW opublikował w 1922 r. Aleksander Aleksandrowicz Friedman (1888–1925) w pracy pod tytułem Über die Krümmung des Raumes (O krzywiźnie przestrzeni). Jego model tworzył zbiór rozwiązań równań Einsteina, których ten ostatni nie znalazł ze względu na błąd w swojej oryginalnej pracy opublikowanej w 1917 r. Model ten nie wymagał wprowadzenia siły odpychającej. Przewidywał natomiast istnienie rozszerzającego się Wszechświata z określonym punktem osobliwym w skończonym czasie w przeszłości. Rozwiązania równań Einsteina dla modelu Friedmana można przedstawić za pomocą trzech typów wykresów uzależniających wartość współczynnika ekspansji S(t) lub promienia Wszechświata R(t) od czasu. W zależności od znaku i wartości liczbowej współczynnika krzywizny czasoprzestrzeni (k) (lub ρ – gęstości materii we Wszechświecie) można otrzymać różne modele Wszechświata: a) dla k = −1 (ρ < rkr) wzrost monotoniczny wartości S(t), model rozszerzającego się – otwartego Wszechświata opartego na geometrii Łobaczewskiego, b) dla k = 0 (ρ = rkr) wzrost monotoniczny wartości S(t), model rozszerzającego się – stacjonarnego Wszechświata opartego na geometrii Euklidesowej (model Einsteina–de Sittera) oraz c) dla k = +1 (ρ > rkr) wzrost do maksimum i malenie do S = 0 (R(t) = 0), model pulsującego – zamkniętego Wszechświata opartego na geometrii Riemanna. Stan, w którym S(t) = R(t) = 0, z matematycznego punktu widzenia stanowił tak zwaną osobliwość, wymagającą interpretacji astrofizycznej, gdyż gęstość materii i energii osiąga wtedy wartość nieskończoną, co odnosi się także do wartości prędkości cząsteczek w przestrzeni. Sam Einstein dopiero w 1923 r. uznał poprawność rozwiązań Friedmana, darząc dużą niechęcią modele mające początek i rozszerzającego się Wszechświata. Model Friedmana był bardzo słabo znany aż do końca lat 20. XX w.

Rysunek 2.36. Georges Henri Joseph Édouard Lemaitre (1894–1966)

Rysunek 2.37. Sir Arthur Stanley Eddington (1882–1944)

Rysunek 2.38. Albert Einstein oraz Georges Henri Joseph Édouard Lemaitre w czasie spotkania obu naukowców (fotografia z 1933 r., ze zbiorów archiwalnych Uniwersytetu Katolickiego w Louvain)

W 1927 roku belgijski astronom oraz kosmolog Georges Henri Joseph Édouard Lemaitre (1894–1966) zaproponował inny model Wszechświata bazujący na równaniach Einsteina, który opublikowano w Rocznikach Brukselskiego Towarzystwa Naukowego (Un universe homogene de masse constante et de rayon croissant, rendantcompte de la vitesse radiale des nebuleuses extragalactiques – Jednorodny wszechświat o stałej masie i rosnącym promieniu tłumaczący radialną prędkość pozagalaktycznych mgławic). Model łączył w sobie cechy modelu Einsteina (wypełnienie materią) z zaletami modelu de Sittera (ekspansja). Zgodnie z tym modelem, obecne stadium ewolucji Wszechświata jest efektem radioaktywnego rozpadu Pierwotnego Atomu o promieniu kilku lat świetlnych, w którym była skoncentrowana cała masa Wszechświata. Pierwotny atom, jako obiekt niestabilny, ulegał wybuchowi i rozpadowi, a zawarta w nim materia ulegała rozproszeniu, oddalając się od siebie. Fragmenty te ulegały dalszym przemianom, tworząc galaktyki. W modelu tym można wyróżnić wyraźnie trzy okresy: 1) okres gwałtownej ekspansji początkowej osobliwości (materia istniała w tym okresie w postaci obłoków pyłowo-gazowych), 2) okres chwilowego zwolnienia tempa ekspansji do stanu praktycznie statycznego (okres powstawania i ewolucji galaktyk) oraz 3) okres ponownego wzrostu tempa ekspansji (okres ewolucji gwiazd). Długością poszczególnych okresów można tu manipulować przez dobór odpowiedniej wartości stałej kosmologicznej Λ. Przy użyciu takiej wartości stałej, jak dla modelu Einsteina, wydłuża się znacznie okres (2) (przy zastosowaniu stałej wartości szybkości ucieczki wiek Wszechświata byłby równy 4 ∙ 10^9 lat – 4 mld lat). W opisie znajdują się także wzory opisujące efekt Dopplera, co zbliżało go do świata rzeczywistego. O prawdziwości modeli ekspansyjnych świadczyły wyniki prac V.M. Slipera z 1914 r. (wzajemne oddalanie się galaktyk), H. Shapleya z 1918 r. (ciemniejsze – bardziej odległe galaktyki poruszają się szybciej) oraz A. van Maanena z 1922 r. (wzrost prędkości radialnych galaktyk wraz ze wzrostem odległości).

Rysunek 2.39. Zmiana parametru wielkości Wszechświata (R) w czasie ewolucji dla podstawowych modeli Aleksandra Aleksandrowicza Friedmana w zależności od wartości parametrów: k (krzywizna Wszechświata), Ω (krytyczny współczynnik gęstości Wszechświata Ω = ρk/rk) i Λ (stała kosmologiczna)

Rysunek 2.40. Albert Einstein oraz Sir Arthur Stanley Eddington (fotografia z 1930 r. wykonana przed wejściem do apartamentów dla gości w Obserwatorium Astronomicznym w Cambridge)

Modelem Lemaitre’a zajmował się w latach następnych angielski astronom i fizyk Sir Arthur Stanley Eddington (1882–1944). Jego model zakładał, że w wyniku ekspansji gęstość Wszechświata, jako całości, będzie malała aż do uzyskania gęstości równej zero (ρ = 0). Model zyskał nazwę modelu Eddingtona. Po nieskończenie długim czasie trwania statycznego stanu Einsteina Wszechświat doznał pewnego zakłócenia (model nie wyjaśnia jakiego) i zaczął się rozszerzać, początkowo bardzo powoli, a później coraz szybciej. Zgodnie z modelem Eddingtona ekspansja Wszechświata trwa już być może około 10 mld lat, choć nie jest wykluczone, że trwa znacznie dłużej. Podstawowa różnica w stosunku do poprzednich modeli polegała na tym, że brak było w nim momentu osobliwego. Z tego powodu model zyskał niewielkie uznanie w latach 30. XX w. (nie wyobrażano sobie powstawania pierwiastków ciężkich poza stanem osobliwym, choć wg Eddingtona mogły one powstawać we wnętrzu gwiazd). Model był częścią szerszego planu objaśniania fizyki, choć zawierał, tak jak model Einsteina, stałą kosmologiczną.

Wszystkie wspomniane powyżej modele (teorie) uzyskały nazwę teorii gorącego Wszechświata ze względu na fakt istnienia pierwotnej osobliwości i fakt, że Wszechświat powstał w wyniku wielkiej eksplozji, tzw. Wielkiego Wybuchu (Big Bang). Dokładne omówienie badań dotyczących Wielkiego Wybuchu zostało umieszczone w rozdziale 3. Pomimo zbieżności tych modeli czas, jaki upływa od początku, jest różny i problem charakteru Wszechświata dalej pozostaje otwarty. Charakter Wszechświata zależy od gęstości materii i energii w nim zgromadzonej. Najnowsze badania zostały więc skierowane w kierunku pomiaru gęstości materii, co ułatwiłoby wybór modelu Wszechświata.

Do innych relatywistycznych modeli Wszechświata można zaliczyć model dla światów izotropowych stworzony w 1928 r. przez Howarda Percy’ego Robertsona (1903–1961) i Arthura Goeffreya Walkera (1909–2001). Analiza modelu de Sittera (niezależnie od Lemaitre’a) wykazała, że nie jest to model statyczny, lecz stacjonarny i rozszerza się, wyglądając zawsze identycznie. Z kolei Richard Chace Tolman (1881–1948) oparł swoją teorię na nowo powstałej termodynamice relatywistycznej. Uzyskał on model oscylacyjny, przy czym wspólnie z M. Wardem wykazali, że jeśli w modelu zachodzą procesy nieodwracalne, to okres trwania poszczególnych cykli wydłuża się, a ich amplituda rośnie. W fazie rozszerzania się Wszechświata jego entropia wzrasta, podczas gdy w okresach kurczenia maleje. Niemniej w kolejnych maksimach ekspansji entropia układu jest coraz większa.

W 1933 roku powstaje pierwszy model kosmologiczny pozostający w opozycji do ogólnej teorii względności – OTW. Edward Arthur Milne (1896–1950) publikuje pierwsze założenia modelu w pracy World-Structure and the Expansion of the Universe (Struktura Świata i ekspansja Wszechświata), a podsumowuje w monumentalnym dziele Relativity, Gravitation and World Structure (Relatywizm, grawitacja i struktura Wszechświata) z 1935 r. Duże zasługi nad rozwojem kosmologii Milne’a położył także Gerald James Whitrow (1912–2000). Założenia teorii Milne’a mówiły, że materia nie jest związana z przestrzenią, a sama przestrzeń nie ma struktury, nie mogąc się w takim razie rozszerzać. Jest nicością, w której umieszczona jest materia. Sformułował on także zasadę równouprawnienia obserwatorów (zasada kosmologiczna, nowe sformułowanie zasady względności). W kosmologii Milne’a istnieją dwa równoległe opisy Wszechświata (dynamiczny i kinematyczny). Opis w czasie t przedstawia Wszechświat rozszerzający się od początkowej osobliwości, która nastąpiła w chwili t = 0 (według filozofii Milne’a nie rozszerza się przestrzeń, lecz tylko ekspanduje materialny układ galaktyk, zajmując nowe obszary w pustej przestrzeni). Opis tego ruchu spełnia dokładnie prawo Hubble’a. Z kolei opis w czasie t przedstawia Wszechświat jako układ statyczny, nierozszerzający się i trwający odwiecznie, bez początku. Jednak i w tym układzie widoczne jest przesunięcie ku czerwieni, które nie wynika z efektu Dopplera, lecz jest rezultatem odmiennych rytmów dynamicznego zegara t = 0 i atomowego zegara t. Wkrótce potem także E.A. Milne oraz Wellington Harold McCrea (1887–1969) pełniej rozwinęli zagadnienia możliwości budowania nienewtonowskich modeli kosmologicznych oraz ich analogii z modelami relatywistycznymi.

W 1948 roku trzej brytyjscy astronomowie: Hermann Bondi (1919–2005), Thomas Gold (1920–2004) oraz Fred Hoyle (1915–2001), przedstawili model alternatywny wobec modelu gorącego Wszechświata. Jest on określany jako teoria stanu stacjonarnego Wszechświata. Podejście Bondiego i Golda różni się nieco o metody Hoyle’a, chociaż końcowe rezultaty są podobne. H. Bondi i T. Gold zmodyfikowali jeden z kosmicznych postulatów, podczas gdy Hoyle dokonał zmian w równaniach. Bondi i Gold zaostrzyli zasadę kosmologiczną, twierdząc, że Wszechświat ma jednakową strukturę nie tylko w przestrzeni, ale i w czasie (Doskonała Zasada Kosmologiczna – Perfect Cosmological Principle – PCP). Z kolei F. Hoyle zakładał możliwość kreacji materii w pustej przestrzeni w wyniku istnienia we Wszechświecie energii ujemnej. Wydajność tego procesu powinna wynosić około 4,5 ∙ 10–45 kg ∙ m–3 ∙ s–1 (wyprodukowanie 1 kg masy w sześcianie o objętości 1,0 m^3 zajmuje 7 ∙ 10^36 lat). Równania kosmologiczne Hoyle’a mają kilka rozwiązań, przy czym najprostsze daje obraz świata stacjonarnego. Zaletą tych równań jest także i to, że nie zawierają one punku osobliwego.

Rysunek 2.41. Hermann Bondi (1919–2005)

Oprócz wspomnianych dwóch grup modeli (gorącego Wszechświata oraz stanu stacjonarnego) istnieją jeszcze inne modele kosmologiczne. Część z nich nie jest oparta na teorii Ensteina, która zakłada stałość stałej grawitacji G. Już w 1937 r. Paul Adrien Dirac (1902–1989) wysunął przypuszczenia dotyczące zmienności wartości stałej grawitacji. W późniejszym czasie modele oparte na takich właśnie założeniach stworzyli: Pascual Jordan (1902–980), Carl Henry Brans (ur. 1935) i Robert Henry Dicke (1916–1997) oraz F. Hoyle i Jayant Vishnu Narlikar (ur. 1938), wykorzystując jako punkt wyjściowy sugestię znaną pod postacią zasady Macha (bezwładność ciał wynika z obecności odległych gwiazd). Z kolei model kosmologiczny P. Diraca oparty był na koincydencji dużych liczb. Modele te nie uzyskały jednak większego znaczenia i popularności, i zostały zdominowane przez model gorącego Wszechświata.

Rysunek 2.42. Thomas Gold (1920–2004)

Rysunek 2.43. Fred Hoyle (1915–2001)

Zasada Ernsta Macha – ruch można opisywać względem konkretnej bazy, a nie względem abstrakcyjnej przestrzeni absolutnej, a bezwładność ciał bierze się z obecności tła odległych gwiazd. Zlikwidowanie tła powinno usunąć bezwładność ciał materialnych.

Koincydencja dużych liczb Diraca – wynika ona z wiary w podobieństwa wartości stosunków FE/FG = R/r = 10^40, gdzie FE – siła oddziaływania elektromagnetycznego, FG – siła oddziaływania grawitacyjnego, R – wielkość charakteryzująca skalę rozmiarów Wszechświata, r – promień elektronu.

2.3. Literatura uzupełniająca

Literatura polskojęzyczna

Adams F., Laughlin G., Ewolucja Wszechświata, WN PWN, Warszawa 2000.

Alfven H., Kosmologia i antymateria, PWN, Warszawa 1973.

Asimov I., Wybuchające gwiazdy – tajemnic supernowych, Wyd. Alfa, Warszawa 1989.

Astronomia popularna, pod red. S. Piotrowskiego, Wiedza Powszechna, Warszawa 1972.

Barrow J.D., Teorie wszystkiego: w poszukiwaniu ostatecznego wyjaśnienia, Wyd. Znak, Kraków 1995.

Baryszew J., Teerikorpi P., Wszechświat. Poznanie kosmicznego ładu, Wyd. WAM, Kraków 2005.

Block D., Astronomia dla każdego, Świat Książki, Warszawa 1995.

Boschke F.L., Proces tworzenia trwa, PWN, Warszawa 1966.

Charap J.M., Objaśnianie Wszechświata – Fizyka w XXI wieku, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006.

Coynee G.V., Omizzolo A., Podróż przez Wszechświat – poszukiwanie sensu przez człowieka, Wyd. WAM, Kraków 2003.

Dworak Z., Sołtys Z., Żbik M., Wszechświat i ewolucja, Ludowa Spółdzielnia Wydawnicza, Warszawa 1989.

Eddington A.S., Czy Wszechświat się rozszerza?, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2006.

Emmerich R., Materia Wszechświata. Tajemnice cząstek elementarnych, Wyd. Atla 2, Wrocław 2008.

Galaktyczne bąble, pustki i dziury w czasie: Najnowsze odkrycia kosmologii, pr. zbiorowa pod red. J. Cornella, Wyd. Pandora, Łódź 1994.

Ginzburg W.Ł., O fizyce i astrofizyce, PWN, Warszawa 1979.

Grabińska T., Od nauki do metafizyki, WN PWN, Warszawa 1998.

Greene B., Struktura kosmosu – przestrzeń, czas i struktura rzeczywistości, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006.

Heller M., Ewolucja kosmosu i kosmologii, PWN, Warszawa 1983.

Heller M., Filozofia przyrody – zarys historyczny, Wyd. Znak, Kraków 2005.

Heller M., Fizyka ruchu i czasoprzestrzeni, WN PWN, Warszawa 1993.

Heller M., Granice nauki, Copernicus Center Press, Kraków 2014.

Heller M., Kosmologia Lemaitre’a, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2008.

Heller M., Osobliwy Wszechświat: wstęp do teorii klasycznej osobliwości kosmologicznej, PWN, Warszawa 1991.

Heller M., Podglądanie Wszechświata, Wyd. Znak, Kraków 2011.

Heller M., Pabjan T., Elementy filozofii przyrody, Copernicus Center Press, Kraków 2014.

Heller M., Pabjan T., Stworzenie i początek Wszechświata, Copernicus Center Press, Kraków 2013.

Heller M., Życiński J., Wszechświat – maszyna czy myśl, Polskie Towarzystwo Teologiczne, Kraków 1988.

Historia astronomii, pr. zbiorowa pod red. M. Hoskina, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2007.

Horsky Z., Plevec M., Człowiek poznaje Wszechświat, PWN, Warszawa 1966.

Jaki L.S., Bóg i kosmologowie, Wyd. RAF-SCRIBA, Racibórz–Wrocław 1995.

Jakubowski L., Słownik fizyczny, Wiedza Powszechna, Warszawa 1984.

Jaroszyński M., Galaktyki i budowa Wszechświata, WN PWN, Warszawa 1993.

Kopczyński W., Trautman A., Czasoprzestrzeń i grawitacja, PWN, Warszawa 1981.

Kolb R., Ślepi obserwatorzy nieba – ludzie, których idee ukształtowały obraz Wszechświata, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006.

Kopernik – Astronomia – Astronautyka: Przewodnik encyklopedyczny, PWN, Warszawa 1973.

Korpikiewicz H., Kosmogeneza – człowiek w Układzie Planetarnym Słońca, Wyd. UAM, Poznań 2000.

Kragh H., Wielkie spekulacje: Teorie i nieudane rewolucje w fizyce i kosmologii, Copernicus Center Press, Kraków 2015.

Kubiak M., Gwiazdy i materia międzygwiazdowa, WN PWN, Warszawa 1994.

Kuhn T.S., Przewrót Kopernikański – astronomia planetarna w dziejach myśli zachodu, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006.

Kulikowski P.G., Poradnik miłośnika astronomii, PWN, Warszawa 1976.

Lesch H., Müller J., Nasz Wszechświat – o gwiazdach, planetach i czarnych dziurach, Świat Książki, Warszawa 2004.

Mała encyklopedia PWN, WN PWN, Warszawa 1996.

McSween H.Y., Od gwiezdnego pyłu do planet: geologiczna podróż przez Układ Słoneczny, Prószyński i S-ka, Warszawa 1996.

Narlikar J., Struktura Wszechświata, PWN, Warszawa 1985.

Oksfordzki słownik biograficzny, Świat Książki, Warszawa 1999.

Oster L., Astronomia współczesna, PWN, Warszawa 1978.

Pacholczyk A.G., Wszechświat katastroficzny, Wyd. Biblos, Tarnów 1996.

Paczyński B., Muchotrzeb B., Granice Wszechświata, Wiedza Powszechna, Warszawa 1981.

Rybka E., Astronomia ogólna, PWN, Warszawa 1975.

Rybka E., Cztery wieki rozwoju myśli kopernikańskiej, PWN, Warszawa 1972.

Such J., Scześniak M., A. Szczuciński, Filozofia kosmologii, Wyd. UAM, Poznań 2000.

Słownik uczonych, Horyzont, Warszawa 2002.

Sokołowski L.M., Elementy kosmologii dla nauczycieli, studentów i dociekliwych uczniów, ZamKor, Kraków 2005.

Stewart I., Obliczanie Wszechświata: Jak matematyka odkrywa Wszechświat, Prószyński i S-ka, Warszawa 2018.

Wołczek O., Narodziny i rozwój Układu Słonecznego, Wyd. Ossolineum, Wrocław 1979.

Zabierowski M., Wszechświat i metafizyka, WN PWN, Warszawa 1998.

Literatura zagraniczna

Basu B., Cosmic Vistas: A Popular History of Astronomy, Published National Book Trust, New Delhi 2002.

Dryer J.L.E., A History of Astronomy from Thales to Kepler, Dover Publications Inc., London 1953.

Duner D., Parthemore J., Persson E., Holmberg G. (red.), The History and Philosophy of Astrobiology: Perspectives on Extraterrestrial Life and the Human Mind, Cambridge Scholars Publ., Newcastle 2013.

Fraser C.G., The Cosmos: A Historical Perspective, Greenwood Press, Westport 2006.

Glass I.S., Revolutionaries of the Cosmos: The Astrophysicists, Oxford University Press, Oxford 2006.

Gonzalez G., Richards J.W., The Privileged Planet: How Our Place in the Cosmos is Designed for Discovery, Regnery Publishing Inc., Washington 2004.

Gorbunov D.S., Rubakov V.A., Introduction to the Theory of the Early Universe: Cosmological Perturbation and Inflationery Theory, World Scientific, New Jersey 2011.

Jones M.H., Lambourne R.J. (red.), An Introduction to Galaxies and Cosmology, Cambridge University Press, Cambridge 2007.

Kanas N., Star Maps: History, Artistry and Cartography, Springer-Praxis Publishing, Chichester 2007.

Kelley D.H., Milone E.F., Exploring Ancient Skies: A Survey of Ancient and Cultural Astronomy, Springer Science and Busines, New York-Dordrecht 2011.

Kragh H.S., Conceptions of Cosmos. From Myths to the Accelerating Universe: A History of Cosmology, Oxford University Press, Oxford 2007.

Kragh H.S., Entropic Creation: Religious Contexts of Thermodynamics and Cosmology, Ashgate Press, Hampshire 2008.

Kragh H.S., Master of the Universe: Conversation with Cosmologist of the Past, Oxford University Press, Oxford 2015.

Kuhn T.S., The Copernican Revolution: Planetary Astronomy in the Development of Western Thought, Harvard University Press, Cambridge 1966.

Kwok S., Our Place in the Universe: Understanding Fundamental Astronomy from Ancient Discoveries, Springer Int. Publishing, Cham 2017.

Lang K.R., Chronology and Glossary with Data Tables, Springer Science-Business Media, New York 2006.

Leverington D., A History of Astronomy from 1890 to the Present, Springer Verlag, London 1995.

Longair M.S., The Cosmic Century: A History of Astrophysics and Cosmology, Cambridge University Press, Cambridge 2006.

Mahanti S., Founders of Modern Astronomy: From Hipparchus to Hawking, Vigyan Prasar, Delhi 2010.

Pannekoek A., A History of Astronomy, Interscience Publ. Inc., New York 1961.

Parnovsky S., Parnovski A., How the Universe Works,: Introduction to Modern Cosmology, World Scientific, New Jersey 2018.

Perlov D., Vilenkin A., Cosmology for the Curious, Springer Int. Publ., Cham 2017.

Ryden B., Introduction to Cosmology, Cambridge University Press, Cambridge 2017.

Seargent D., The Greatest Comets in History: Broom Stars and Celestial Scimitars, Springer Science and Busines, New York-Dordrecht 2009.

Tassoul J.-L., Tassoul M., A Concise History of Solar and Stellar Physics, Princeton University Press, Princeton 2004.

Wilson R., Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe, Taylor and Francis, London 2005.

Verschuur G., The Invisible Universe: The Story of Radio Astronomy, Springer Science and Business, Heidelberg-New York 2015.

Vittorio N., Cosmology, CRC Press, Boca Raton 2018.