Astronomi
Verdensbilleder IV
Religion og videnskabDen årlige parallakse kan måles i løbet af ½ år og er den største vinkelforskel en astronom på Jorden med rimelighed kan opnå før rumalderen. Den kræver 2 målinger med ca. ½ års mellemrum og kræver altså nogen tålmodighed.
Daglig parallakse giver mulighed for at beregne afstande til planeter, hvis man gør antagelser om Jordens radius. (En måling af Jordens radius var kendt siden Eratosthenes, 276-194 f.v.t.)
Årlig parallakse giver mulighed for at beregne afstande til planeter, hvis man gør antagelser om Jordbanens radius.
Parallakserne til Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn, Månen, Solen er store nok til at kunne måles i Oldtiden. (Uranus bliver opdaget i 1781. Neptun i 1846 og Pluto i 1930. Disse 3 planeter har også målelige parallakser, men er for lyssvage til at kunne ses uden teleskop.).
Tycho Brahe (1546-1601) er kendt for sine uhyre nøjagtige målinger af planet- og stjernepositioner igennem 20 år. Han målte så nøjagtigt som der var muligt før teleskopets opfindelse i 1609. Han kunne måle vinkler med nøjagtigheden 0,016o det svarer til at kunne skelne mellem top og fod af en 1,75 meter høj person på 6 kms afstand. Med den målenøjagtighed kunne han ikke påvise nogen parallakse af nogen stjerne i forhold til andre stjerner. (Den nærmeste stjerne til Solen, Proxima Centauri, har en årlig parallakse på 0,00021o, som altså ligger langt under hvad Tycho kunne måle.) Derfor konkluderede Tycho, at enten lå Jorden og stjernerne stille, eller også måtte afstanden til selv de nærmeste stjerner være så enorm, at langt det meste af rummet måtte være tomt. Han hældede mest til den første mulighed (p.g.a. sine målinger, som var verdens bedste) og udgav i slutningen af sit liv sit verdensbillede, se figur 10.
Tychos verdensbillede er geoheliocentrisk (=Jorden og Solen i centrum), med Jorden i centrum og Månen og Solen kredsende deromkring. For de øvrige af Solsystemets medlemmer er Solen i centrum og de kredser deromkring.
Efter Tychos død i 1601 arbejder hans elev og medarbejder, Johannes Kepler (1571-1630), videre med beregninger udfra Tychos nøjagtige målinger og offentliggør sine tre love. Keplers første lov (1609): Planeterne har elliptiske baner (med Solen i det ene brændpunkt). Dermed når Kepler frem til et heliocentrisk system (ligesom Kopernikus), men fastslår at planetbanerne er ellipser (og ikke cirkler, som Kopernikus hævdede). Keplers anden lov (offentliggjort 1609 i Astronomia Nova): Den linje, som forbinder Solen med planeterne, overstryger lige store arealer i lige store tidsrum. Keplers tredje lov (offentliggjort 1619 i Harmonices Mundi): Planeternes omløbstid i anden potens er proportionale med planeternes halve storakser i tredje potens.
Galileo Galilei (1564-1642) kaldes den moderne naturvidenskabs fader. Han var filosof, fysiker og astronom. I 1609 opfandt han teleskopet (egentligt forbedrede det i f.t. en andens opfindelse) og brugte det til astronomi. Han gjorde hurtigt helt nye astronomiske opdagelser, bl.a. så han Saturns ringe og Jupiters 4 tydeligste måner. Han er kendt for princippet, at man kan ikke gætte naturlovene uden målinger. Eksempelvis kunne man ikke gætte faldloven: afstand = en halv gange acceleration gange tiden i anden, får man havde foretaget målinger. Et princip, der er helt moderne.
Sir Isaac Newton (1642-1727) betegnes ofte som den absolut største fysiker, der har levet. Han fandt gravitationsloven (offentliggjort 1687 i Matematica), den kraft der virker mellem to masser, og fik dermed reduceret Solsystemet til gravitationskræfter, der virker mellem masser. Dermed ses også, at Solen, som langt den tungeste del af Solsystemet, står relativt stille, mens de lettere planeter af gravitationskraften holdes i baner omkring Solen. Hans love forklarer Keplers love og næsten alle observationer i Solsystemet. Hans love viser deres styrke ved at være så generelle, at de også i dag kan bruges til at regne på rumfærgen, Sorte huller o.s.v.
(Newtons love kommer lidt til kort ved ekstreme hastigheder eller tæt på store masser. Eksempelvis ligger Merkur så tæt ved den tunge Sol, at Newtons love ikke gælder helt nøjagtigt, men skal modificeres af Einsteins relativitetsteori (1915).)
Et princip der viser, hvorfor det heliocentriske verdensbillede er at foretrække fremfor det geocentriske, er:
Simple is beautiful.
Kopernikus cirkler er væsentligt simplere end Aristoteles-Ptolemæus deferenter og epicykler.
Ohms lov er et eksempel på en fysisk lov, der er så simpel som muligt:
Den kan ikke tænkes forsimplet/forbedret.
Hvor fysikkens love er unødigt komplicerede, kan de tænkes forsimplet i fremtiden.
(F.eks. arbejder bl.a. professor Holger Beck Nielsen på at finde GUT=Grand Unified Theory=Teorien for alting=en teori, der forener alle de kendte naturkræfter. Foreløbig virker GUT-teorierne dog matematisk meget komplicerede.)
En journalist bad professor Niels Bohr om at give en kort forklaring af komplementaritetsprincippet.
Bohr tænkte lidt og svarede: Det vil jeg ikke, for det ville bare blive kort, klart og forkert.
Komplementaritetsprincippet er det princip, at en elektron nogle gange opfører sig som en partikel og andre gange som en bølge. Tilsvarende gør også en foton (lyspartikel). I vores begrebsverden er en partikel, som er på ét sted, og en bølge, som har udstrækning, to uforenelige begreber. Tilsammen udgør de altså den moderne fysiks (efter 1924-25) beskrivelse af elementarpartikler.
Fysikkens love må ikke gøres så forsimplede, at de bliver upræcise beskrivelser. Så ryger en del af naturerkendelsen. (Dog er det iorden, at skrive at man foretager nogle approksimationer, hvorved nogle komplicerede beregninger kan blive muliggjorte.)
Eksempelvis kan det til nogle formål betale sig at regne planetbanerne som cirkler, hvilket er en approksimation. Dette er faktisk benyttet i figur 9.
Victor F. Weisskopf: A Beethoven sonata contains not only sonic vibrations but also an emotional message.
Fra: Frontiers and limits of science.
Fysikken har grænser og begrænsninger. Eksempelvis kan man ifølge Weisskopf beskrive en Beethovensonate fysisk med de og de frekvenser og tonelængder, men derved går man glip af det egentlige det følelsesmæssige budskab, som musikken indeholder det ligger (foreløbigt) langt uden for en fysisk (grundig) beskrivelse.
Fysikken har klart nogle grænser, hvor dens beskrivelser er yderst fattige. F.eks.: Poesi, kunst, musik, filosofi, religion,
.
Dog flyttes fysikkens grænser hele tiden noget, men det er et åbent spørgsmål om naturvidenskab og humanisme nogensinde mødes helt? De supplerer nok bedre hinanden.
Jens Martin Knudsen: Videnskab er om hvordan, religion er om hvorfor.
Andre JMK-citater: http://www.fys.ku.dk/~raben/jmk/
Den kendte marsforsker JMKs citat om videnskab og religion beskriver videnskab og religion som to forskellige perspektiver.
Eksempel: Månen
Religion Hvorfor? F.eks. i Biblen er Månen til at lyse på Jorden, at fastsætte tider, til fester
Videnskab Hvordan? I naturvidenskab starter man med at beskrive hvordan Månen reflekterer Solens lys, hvordan Månen forårsager tidevand. Desuden alle de mekanismer og processer man kan finde.
Nogen gange spørger man hvorfor? i naturvidenskab, men man mener ikke hvorfor? i betydningen den store mening, men nærmere hvilken mekanisme forårsager hvilken proces?.
Eksempel: Hvorfor lyser Månen? I naturvidenskab betyder det egentligt Hvordan lyser Månen?.
Jens Martin Knudsen: Slå følge med dem der søger sandheden, og vær på vagt overfor dem der mener at de har fundet den.
En professor der udtaler sig skråsikkert på TV om hvordan det hænger sammen med drivhuseffekten er nok ikke værd at lytte til.
En professor der udtaler sig mere forsigtigt på TV er mere værd at lytte til.
En professor der udtaler sig om hvilke data han bygger sin teori på og (hvis man er heldig) hvilke styrker og svagheder hans teori har, er meget værd at lytte til.
(Discoverykanalerne på TV har en uheldig tendens til at præsentere teorier som facts. De definerer endda Sandhed for tiden, som om at Sandhed er de teorier hvor de kan præsentere facts der stemmer overens med dem. Hvad med de andre facts?)
I videnskabsteori fremhæver man derfor, at en naturvidenskabelig teori i princippet skal kunne falsificeres/modbevises. Dermed er der nogle teorier omkring f.eks. en fjern fortid, som ikke helt lever op til dette og mister noget af deres status som videnskabelig teori.
Eksempel: Der er en teori om, at Asteroiderne var en planet, der senere er gået i stykker. Det ser ud til at Asteroiderne ligger omtrent i den afstand fra Solen, hvor man kunne forvente en planet ud fra mønsteret i planeters afstande fra Solen. På den anden side udgør Asteroiderne ikke masse nok til at svare til en planet. Man har dårligt råd til at efterprøve en planetødelæggelse, men kan dog foretage nogle computersimulationer. Det ændrer imidlertid ikke ved at teorien mister noget af dens status som videnskabelig teori.
En teori om liv på andre planeter lider også under nogle af disse mangler. Hvad betydning bør det have for den teori, hvis man undersøger en planet og ikke finder liv på den?
Har videnskabshistorie betydning?
Meget store teorier, som f.eks. teorier om Mælkevejens start endsige Universets start. Hvordan håndteres de mange observationer m.h.t. at efterprøve eller falsificere teorierne?
Jens Martin Knudsen: Vi må have respekt for de observerede data. Derimod er det vigtigt ikke at frygte autoriteter.
I begyndelsen, når man opdyrker et nyt forskningsområde, samler man data og opstiller såkaldte empiriske love, d.v.s. formler der sammenholder de observerede data, men som ikke behøver at forklare noget.
Senere prøver man så udfra de empiriske love at nå frem til øget erkendelse omkring naturen og måske finde nogle mere samlende love.
Eksempel: Observationer af planetbanerne førte til empiriske love om deferenter og epicykler. Senere til cirkler. Ptolemæus Almagest var svær at slippe af med, efter at professorerne havde brugt den i 1200 år.
Sluttelig førte Tychos målinger, Keplers beregninger, Galileis formler og principper samt Newtons forskning til nogle meget korrekte love, som øgede den naturvidenskabelige erkendelse og som havde stor forudsigelseskraft, idet de kan bruges på flyvemaskiner, rumfærger o.s.v.
M.h.t. meget store teorier, som f.eks. teorier om Mælkevejens start endsige Universets start, vil de observerede data pege i noget forskellige retninger man vil formentligt aldrig få alle data til entydigt at stemme med en stor teori.
Der er det vigtigt at holde sig til det brogede billede dataene giver og ikke bukke under for en autoritet en førende rumforsker, der måske ignorerer visse data og måske hævder, at billedet er meget klart, hvilket det ikke er. Ved at have et åbent sind overfor data, har man måske også et åbent sind overfor nødvendige nye teorier.
De foregående artikel-afsnit er:
Verdensbilleder I
