Přelom 7. a 6. stol. př. n. l. byl ve znamení počátků antické vědy – nové éry poznávání světa kolem nás i nad námi. Řekové převzali pochopitelně astronomické znalosti ze starších kultur, avšak k problémům přistupovali zcela odlišně. Od pouhého pozorování a zaznamenávání jevů na obloze přešli k hledání jejich příčin a začali usilovat o vědecký výklad, který by je dovedl k poznání řádu vesmíru v prostoru.
Dodnes jim vděčíme za to, že vytvořili pojem „kosmos“ a položili si otázku, jaký vlastně je. Jejich pojetí kosmu vyžadovalo nejen hledání uspořádanosti, nýbrž i krásy (ostatně, od stejného slovního kořene pochází i dnešní slovo kosmetika). Jen to, co je úplné a ničeho nepostrádá, nestárne a nezaniká (a tedy se nemění), může být krásné.
Tháles z Milétu
Prvním z významných učenců antiky byl Tháles z Milétu (625–547 př. n. l.). Víme, že 18. května 603 př. n. l. pozoroval úplné zatmění Slunce a s využitím znalosti periody Saros úspěšně předpověděl další zatmění na 28. května 585 př. n. l. Dokazoval, že hvězdy svítí vlastním světlem, zatímco Měsíc pouze draženým světlem slunečním. Avšak pralátkou byla pro něho voda a proto považoval Zemi za plochou desku, plovoucí v oceánu.
Ve stejné době Anaximandros dospěl k názoru, že Země je ústředním tělesem celého pozorovatelného vesmíru, ale byl to zakladatel geometrické školy Pythagoras (580–500 př. n. l.), který jako první vyslovil názor, že Země je obrovská koule uprostřed vesmíru. Ve 2. polovině 5. století př. n. l. jeho žák Filolaus zformuloval světový systém s centrálním ohněm uprostřed vesmíru, okolo kterého obíhají Země, Slunce, Měsíc a planety, přičemž kulová Země se otáčí kolem své osy.
Platonův žák Eudoxos z Knidu (408–355 př. n. l.) utvořil první geocentrickou teorii pohybu Slunce, Měsíce, planet a hvězd v soustředných sférách kolem Země. Od samotného Platona pak pochází termín astronomie jako označení vědy, zabývající se vesmírem.
Vesmír je nekonečný
V téže době Démokritos (460–370 př. n. l.), proslavený svým učením o atomech, tvrdil, že vesmír je nekonečný a je v něm nekonečně mnoho světů. Mléčnou dráhu vysvětlil správně jako velké množství hvězd.
Ve 4. století př. n. l. vstoupil na scénu dějin jeden z největších géniů starověku – Aristoteles (384–322 př. n. l.), který mj. systematicky uspořádal všechny tehdejší poznatky o vesmíru a svými názory ovlivnil vývoj vědy na celá dvě tisíciletí… Řídil se při tom logikou, kterou sám utvořil a položil si kardinální otázky: „Pohybuje se Země, nebo stojí?“ a „Nachází se ve středu vesmíru, nebo mimo něj?“
Vycházel důsledně z pozorování chování čtyř prvků, považovaných za základní: zatímco vzduch a oheň stoupají samy vzhůru, těžší země a voda klesají. Neznal ovšem setrvačnost pohybu a soudil, že pro uvádění tělesa do pohybu v jiném směru než svislém je třeba neustálého působení síly.
Platí-li tyto principy v pozemské přírodě, musí platit i o celé zeměkouli, takže i ona jako nejtěžší musí zaujímat místo poblíž středu a tam nehybně setrvávat. Protože ale na obloze pozorujeme i otáčivé pohyby, musí existovat ještě další prvek, který na Zemi neznáme, jemuž je vlastní kruhový pohyb. Aristoteles ho pojmenoval éter.
Geocentrismus a heliocentrismus
Aristotelovo pojetí vesmíru přinášelo mnoho pozitivního. Vycházelo z pozorování (experimentu), bylo logické a poprvé v historii civilizace spojovalo úvahy s fyzikou. Po všechny časy už bylo nutné ptát se, zda uvažované řešení jakéhokoliv problému je také fyzikálně možné.
Přinášelo však i omyly, které zatížily následující staletí. Kromě chybného důkazu geocentrismu a nehybnosti Země to bylo především striktní rozdělení vesmíru na dva světy, řídící se zcela odlišnými zákonitostmi. Pozemský se čtyřmi známými prvky a jejich fyzikálními pravidly a nebeský z éteru s úplně jiným způsobem pohybu byly odděleny sférou Měsíce – až do novověku se pak rozlišoval svět sublunární a supralunární.
Je zřejmé, že s ohledem na uznávanou aristotelovskou logiku bylo v antickém vědeckém světě napříště přijatelné rozvíjet jen geocentrické systémy. Správné postřehy některých učenců, zejména pokračovatelů pythagorovské a platonské školy, byly předem diskvalifikovány. Patřil mezi ně především pozoruhodný heliocentrický systém Aristarcha ze Samu ze 3. století př. n. l., který předpokládal, že Země obíhá kolem Slunce a ještě se otáčí kolem své osy.
Kladné i záporné důsledky Aristotelova odkazu si můžeme názorně předvést na následujícím případu z té doby. Když bylo měřením zjištěno, že průměry Slunce a Měsíce se na obloze mění, bylo už zcela samozřejmé, že bude nutno opravit původní předpoklad, že obě tělesa se pohybují kolem Země v neměnné vzdálenosti. Ovšem jediné „únosné“ řešení bylo vytvořit nový výklad pohybu v kruhových sférách geocentrického systému – ten byl díky Aristotelově autoritě nedotknutelný.
Zlatý věk antické astronomie
V dalších staletích se už teorie neobešla bez experimentů, tedy v astronomii bez pozorování, měření a výpočtů. To je další velká zásluha řecké astronomie. Aristarchos ze Samu (kolem 310–230 př. n. l.) si všiml, že úhlový rozměr stínu Země při úplném zatmění Měsíce je asi 3x větší než úhlový rozměr Měsíce. Z toho odvodil, že úhlový průměr Země na obloze Měsíce činí 2°, čili že Měsíc od Země je vzdálen zhruba 60 poloměrů Země. Což je skvělá shoda se skutečností.
Kolem roku 270 př. n. l. se pokusil změřit úhel Měsíc– Země–Slunce v době, kdy rozhraní světla a tmy na povrchu Měsíce procházelo středem měsíčního kotouče. Jeho výsledek byl 870 (ačkoliv správně to mělo být 8950) a z toho odvodil, že Slunce je od Země jen 19x dál než Měsíc, tj. 1140 poloměrů Země. Tento výsledek přečkal staletí a ještě i Mikuláš Koperník ho považoval za správný. Ve skutečnosti je Slunce 390x dál než Měsíc! Ale pro antiku byla rozhodující správná představa, že Měsíc je menší než Země a Slunce naopak mnohem větší.
Alexandrie – centrum antické vědy
Po rozpadu říše Alexandra Velkého na menší státy pokračovala tradice řecké astronomie v hlavním městě helénského Egypta – Alexandrii. Počátkem 3. století př. n. l. (r. 280 př. n. l.) tam bylo založeno unikátní vědecké středisko Museion, které fungovalo až do konce 4. století n. l. – společně tu bydlilo a pracovalo mnoho básníků a učenců všech oborů. Mimochodem: veškeré zajištění jim poskytoval stát! Součástí střediska byla ohromná knihovna, v níž bylo postupně soustředěno 700 tisíc svazků. Byla však zničena požáry a fanatickými křesťany, kteří s ní chtěli vyhubit křesťanství. (???)
Mezi velké úspěchy alexandrijské astronomie patřilo poměrně přesné změření rozměrů Země. Eratosthenés z Kyrény (276–192 př. n. l.) určil obvod Země na základě pozorování rozdílu polední výšky Slunce mezi Alexandrií a Syenou (Asuán), ležící směrem na jih. Zatímco v Syeně bylo Slunce přesně v zenitu, v Alexandrii bylo od zenitu vzdálené 7,20. Protože úhel 7,20 je 1/50 celé kružnice, vypočítal, že obvod Země je 50x větší než vzdálenost z Alexandrie do Syeny. Kolem roku 200 př. n. l. zkonstruoval Apolónius z Perge nový přístroj pro měření výšky hvězd – astroláb.
První hvězdný katalog
Nejlepším pozorovatelem starověku byl Hipparchos z Nikaie (190–125 př. n. l.), který sestrojil nejpřesnější přístroje své doby. Sestavil hvězdný katalog asi 850 hvězd, jehož přesnost byla překonána až v 16. století a pro určení jasnosti hvězd vynalezl stupnici, používanou dosud.
Vzdálenost Měsíce od Země změřil s chybou pouhých 10% a délku roku stanovil s přesností na šest minut. Objevil rovněž další pohyb Země – precesi, spočívající v pomalé změně polohy rotační osy Země v prostoru.
Na základě vlastních pozorování dospěl k představě pohybu planet po excentrických drahách: planety se sice pohybují po kružnicích, ale střed těchto kružnic je mírně odlišný od středu Země. A pro vysvětlení jemných rozdílů v pozorovaných pohybech planet zavádí představu pohybu planet po malých doplňkových kružnicích – epicyklech, jejichž středy se pohybují kolem Země po mírně excentrických velkých kružnicích – deferentech.
První astronomická encyklopedie
Vyvrcholením alexandrijské astronomie bylo vytvoření poměrně dokonalého popisu pohybu planet, který uvedl v systém Klaudius (??o??) Ptolemaios (asi 85–166 n. l.). Podrobný výklad obsahuje jeho dílo Megalé syntaxis (Velká stavba), které lze považovat za encyklopedii celé antické astronomie.
Sestává ze 13 knih: 1. kniha rozebírá základy sférické astronomie a Ptolemaiovu soustavu, 2. řeší problémy sférického trojúhelníku, 3. rozebírá pohyb Slunce, 4. obsahuje základy teorie Měsíce a Slunce, 5. popisuje používání a konstrukci tehdejších astronomických přístrojů -–astrolábu, kvadrantu, armilární sféry a triquetru, 6. obsahuje tabulky Měsíce a zatmění, 7. a 8. se zabývají hvězdami, Mléčnou dráhou, precesí, východy a západy Slunce a jsou doplněny katalogem 1 025 hviezd pro 48 souhvězdí s polohami k roku 138 n. l.,
9. obsahuje výklad pořadí sfér planet a pohybu Merkuru, 10. analyzuje pohyby Venuše a Marsu, 11. rozebírá pohyb Jupiteru a Saturnu, 12. vysvětluje retrográdní pohyb planet a 13. kniha se zabývá problémem jejich šířky. Ptolemaios ve svém díle spojil Aristotelův názor na výsadní postavení Země ve vesmíru s představou Hipparchovou.
Základní tvrzení Ptolemaiovy geocentrické světové soustavy.
1. Země má tvar koule; 2. Země leží vestředu nebeské sféry; 3. Země nevykonává žádný pohyb; 4. všechna nebeská tělesa se pohybují tak, že jejich pozorovaný pohyb lze vysvětlit řadou kruhových pohybů; 5. planety se pohybují po epicyklech, jejichž středy obíhají kolem Země po větších kružnicích – deferentech; 6. středy oběžných epicyklů Merkuru a Venuše se pohybují vždy ve směru Slunce, přičemž oběhnou kolem Země po deferentech za stejný čas jako Slunce; 7. Mars, Jupiter a Saturn vykonají po svých epicyklech úplný oběh za jeden rok, přičemž jejich poloha na epicyklu vzhledem ke středu epicyklu má vždy stejnou orientaci, jako směr Slunce od Země; 8. dráha Slunce a Měsíce je položená excentricky vůči středu Země.
Dlouhé ticho do středověku
K vysvětlení všech pozorovaných nepravidelností v pohybu planet sice Ptolemaios musel ve svém systému zavést celkem 40 epicyklů, ale zato dosáhl přijatelného souladu mezi výpočtem a skutečností, takže polohy planet bylo možné předpovídat v rámci tehdejší přesnosti pozorování. Zejména proto se geocentrický model udržel téměř beze změn až do středověku.
Pro toto období antiky bylo rozhodující, zda konečný výpočet byl ve shodě s pozorováním – v žádném případě však antickým astronomům nešlo o to, že systémy kruhů, které k výpočtům používali, by měly odpovídat skutečnému uspořádání pohybů v přírodě. Jenže následující staletí tuto podstatnou výhradu dokonale smazala a z geocentrického systému se posléze stalo fyzikální dogma. Obdobná zásada způsobila, že pojem eukleidovského prostoru zůstal jen teorií a fyzikálně reálným prostorem se stal až po dlouhých patnácti stoletích.
Arabské intermezzo
Zánikem alexandrijského vědeckého střediska koncem 4. století n. l. skončila éra antické vědy. Jejím následníkem se stala věda arabská. Jednou z jejích velkých zásluh je to, že dokázala zachovat, znovu oživit a dokonce dále rozvinout antickou astronomii, přestože zpočátku byli Arabové na nižší kulturní úrovni.
Centrum učenosti v Bagdádu
Mnozí alexandrijští učenci našli nová útočiště v Sýrii a Persii, od počátku 5. století se začala řecká astronomická díla překládat do syrského jazyka. Na šíření antické vzdělanosti měli zpočátku vliv především nestoriáni, (tehdy významná východní křesťanská církev) a jejich prostřednictvím se do arabského světa dostal v 6.století Ptolemaiův spis, který přeložili do syrštiny.
Roku 829 byla v Bagdádu založena astronomická observatoř a jedním z prvních jejích činů byl překlad Ptolemaia do arabštiny – tak se mu dostalo názvu Al Magest. Bagdádská hvězdárna byla tehdy vybavena nejmodernějšími a nejpřesnějšími přístroji na světě, v 10. století tu byl používán sextant o poloměru 17 m.
Geocentrismus stále vládne
Hlavní vývojový trend arabské astronomie se zasloužil o cenná dílčí zpřesnění teorií a zejména tabulek pohybu Slunce a Měsíce, avšak geocentrismus přejímal bez kritiky. Porovnáním vlastních, velmi přesných pozorování s údaji Almagestu určil Al Battání (850–929) poměrně přesně hodnotu precese a sklonu ekliptiky. Al Sufi (903–986) provedl revizi Hipparchova hvězdného katalogu a sám určil přesnější hodnoty jasnosti hvězd. Abul Vefa (940–998) objevil variace v pohybu Měsíce…
Avšak novým myšlenkám jako by se nejlépe dařilo v okrajových oblastech arabského světa. Ve střední Asii působil chorezemský vědec Al Birúní (973–1048) (1029?), který svou vlastní metodou určil rozměry Země a byl přesvědčen o tom, že Země rotuje kolem své osy a obíhá kolem Slunce.
Tádžický učenec a filozof Omar Chajjám (1048–1123) mj. zreformoval kalendář, zavedený roku 1079. A konečně poslední velká osobnost arabské vědy, Ulughbeg (1394–1449), který na své observatoři v Samarkandu dosáhl výsledků, předstižených v Evropě až na přelomu 16. a 17. století. I on vážně pochyboval o tom, že geocentrismus představuje skutečný popis přírody, tím spíše, že znal názory indického učence Arjabháty ze 6. století.
Nové poznatky z Říše středu
Rozvoj astronomie pokračoval i v Číně. Na přelomu 7. a 8. století uskutečnil rozsáhlá pozorování poloh hvězd I Siň a o tisíc roků dřív než E. Halley vyslovil názor o existenci vlastního pohybu hvězd. Díky pozorováním observatoře Kai-feng máme záznam o vzplanutí supernovy v souhvězdí Býka dne 4. července 1054 – dnes v tomto místě pozorujeme Krabí mlhovinu a pulsar NP 0532. Avšak zbytek světa začal mít z této práce užitek až o mnoho století později, vlastně teprve nedávno.
Největší zásluhou arabské astronomie z hlediska dalšího rozvoje vědy je právě to, že odkaz antických astronomů dovedli Arabové předat včas jako štafetu pozdně středověké křesťanské Evropě.
