המהפכה הקופרניקאית

המהפכה הקופרניקאית הייתה מהפכה באופן המחשבה באסטרונומיה בראשית העת החדשה. הרעיון המרכזי של מהפכה זו היה שכדור הארץ אינו נייח, אלא סובב סביב צירו וסביב השמש.

המהפכה החלה למעשה עם פרסום ספרו של ניקולאוס קופרניקוס "על תנועת גרמי השמים" בשנת 1543. עיקרה של מהפכה זו הוא השינוי בתפיסת תנועת גרמי השמיים מתפיסה גאוצנטרית, שלפיה כדור הארץ נמצא במרכזו של היקום ואותו מקיפים גרמי השמיים פעם ביום בערך, לתפיסה הליוצנטרית, לפיה כדור הארץ סובב סביב צירו במשך יממה וגם מקיף במהלך שנה את השמש, שנחה במרכז מערכת השמש. עד פרסום ספרו של קופרניקוס הגישה הרווחת באסטרונומיה המערבית הייתה זו שהתבססה בימי יוון העתיקה.

המהפכה הקופרניקאית היוותה חלק עיקרי במהפכה המדעית, וגרמה למהפכות גם בתחומים רבים אחרים. היא חוללה טלטלה תרבותית עצומה באירופה, והובילה, יחד עם גורמים נוספים, לערעור כוחה של הכנסייה.

רקע
אלי שמש והסברים דתיים
בתרבויות רבות, היו אלי ואלות שמש – שבהם אלים או ישויות על טבעיות אחרות היו אחראים ליצירה, ולתפקוד השמש. אלו היו הסברים על-טבעיים לשאלות כמו – כיצד נוצרה השמש (וכן הירח, הארץ הכוכבים), כיצד היא מקיפה את הארץ (שלפעמים נתפסה ככדור ולפעמים כמסה שטוחה) ומה גורם לאירועים כמו ליקוי חמה או ליקוי ירח. האמונה באלי שמש פחתה בעקבות התחזקות הדתות המונותאיסטיות והחלשות דתות פוליתאיסטיות אולם סיפורים עליהם שרדו כאגדות עממיות.

אלי השמש היוו רקע להסברים קוסמולוגיים על-טבעיים ששרדו גם לאחר התפשטות המונותאיזם. הן העניקו הסבר אלוהי ועל-טבעי להיווצרות השמש, הירח והכוכבים. וכן העניקו הסברים לתופעות נפוצות כמו תנועת השמש והירח בשמים, קיום יום ולילה, זריחה, ליקוי חמה ועוד. מאידך תופעות כמו התחלפות עונות השנה, ובמיוחד הקיום של חורף וכפור יוחסו לפעמים לאלים נפרדים. ההסבר הקוסמולוגי הזה תיאר גם מודל הגאוצטרי שבו כדור הארץ נמצא במרכז היקום, והשמש, הכוכבים והירח (שגדול וחשוב יותר מהכוכבים) מקיפים אותו.

בתרבות הכנענית לדוגמה, הייתה האמונה הרווחת שלעת ערב האלה שמש הייתה נכנסת לבית אל שאול הנמצא מתחת לעולם, ומקום משכנו של האל מות, ובבוקר הייתה נחלצת משם וקמה לתחייה ומתחילה מחדש את מסעה ברקיע. השיוט ברקיע נתפס כנעשה באמצעות כלי מסוים: סירה בתרבות המצרית או מרכבה בתרבויות הכנענית והיוונית (בה רכב הליוס שכונה בפי הרומאים סול). עמי קדם קיימו סוגי טקסי פולחן לאלי השמש שנועדו לוודא את המשך זריחתה התקינה. לדוגמה כל פרובינציה שנכבשה על ידי האינקה, הייתה אמורה להקדיש שליש מהאדמות והעדרים שלה לאינטי, אל השמש. האצטקים הקריבו לאל השמש קורבנות אדם, כי האמינו שהשמש מאבדת דם בכל זריחה, וכדי שלא תיעלם, יש צורך להחזיר לה דם זה, שיבוא מעורקיהם של הנזבחים.

במונותאיזם הסיבה ליצירת השמש, ולתנועת השמש בשמיים, ושאר האירועים הקוסמולוגיים עברה לאלוהים במקום לאל שמש ייעודי, אך הסיבות לכל הדברים נותרו הסבר על-טבעי, וכן נותר הרעיון כי באמצעות תפילות, ניסים או חטאים בני אדם מסוגלים להשפיע על הקוסמולוגיה – לדוגמה לגרום לליקוי חמה. גם האמונה ההפוכה השתמרה – לפיה תנועת הכוכבים בשמיים משפיעה על גורלות האדם – אסטרולוגיה.

העמדה הרווחת ביוון העתיקה

מרבית המודלים של היקום ביוון העתיקה הציגו את כדור הארץ במרכזו. הדבר תאם למרבית המיתולוגיות והאמונות שרווחו באותה תקופה (מיתוס הינדי קבע שהעולם ניצב על גבו של צב ענק; היוונים טענו שאת העולם נושא בידיו הטיטאן אטלס, וכו').

פילוסופים רבים, כגון אפלטון, שהציג את העולם ככישור ענקי, ואנכסימנדרוס, שהציג אותו כעמוד ענקי, הציגו מודלים גאוצנטריים אחרים, אולם המודל שהשפיע בצורה המקיפה ביותר על האסטרונומיה היה המודל של אריסטו.

מודל זה, שהתבסס על כתביו של הרקלידס מפונטוס, הציג את העולם כמערכת של גלגלים שמרכזם בכדור הארץ. הגלגלים נושאים עליהם את כוכבי הלכת השונים, שמקיפים את כדור הארץ אחת ליממה. כל הגלגלים מונעים על ידי ה"מניע הראשוני", הנע ללא הפסקה.

פילוסופיית הטבע של אריסטו
במאה הרביעית לפני הספירה פיתח אריסטו את תאוריית הפיזיקה שלו, שהייתה דומיננטית במהלך כאלף השנים הבאות. אריסטו טען כי לכל חפץ ולכל יצור חי קיימת מהות, והיא המאחדת את כל הקיים בעולם, לדוגמה, לכל הכיסאות יש מהות כיסאית, ולכל הסוסים יש מהות סוסית. עוד טוען אריסטו כי חמשת היסודות מהם מורכב העולם ניתנים למיון לפי קטגוריות: יבש, רטוב, קל, וכבד. כל יסוד מורכב משתי תכונות, לדוגמה, המים הם רטובים וכבדים. היסוד החמישי המרכיב את העולם הוא אתר, והוא נמצא רק מחוץ לעולמנו. בתאוריה האריסטוטלית יש חלוקה לעולם על ירחי ותת-ירחי. לפי גישה זו העולם התת-ירחי מורכב מארבעת היסודות הראשונים, בעוד העולם העל-ירחי מורכב אך ורק מאתר.

חלק מהותי נוסף בתאוריה הוא החלוקה לשני סוגי תנועות – תנועה טבעית ותנועה מלאכותית. התנועה הטבעית היא זו שכל גוף שואף למלא מתוקף הרכבו, למשל, אש שואפת מטבעה לעלות למעלה, בעוד הסלע שואף ליפול מטה. תנועה מלאכותית היא כל תנועה המונעת מהעצם לנוע באופן טבעי, לדוגמה אחיזת אבן באוויר. הבחנה נוספת בין העולם העל ירחי לתת ירחי הייתה בתחום זה, ולפיו בעולם העל ירחי קיימת אך ורק תנועה טבעית ומושלמת של כל הגופים במעגלים בקצב קבוע. מתוקף קיומה של תנועה כזו נדרש מישהו שיתחיל את התנועה – וזהו "המניע הראשוני" שעליו מדבר אריסטו כישות שהחלה את התנועה כולה.

הבחנה נוספת בין העולם העל ירחי לתת ירחי היא בתחום הסדר, אריסטו טען כי בעולם העל ירחי שולטת חוקיות מתמטית מושלמת וקבועה, בעוד שבעולם התת-ירחי שולט לכל היותר סדר מקורב. בתחום תנועת הכוכבים טוען אריסטו כי הכוכבים, העשויים אתר, מצויים על מעגלי קריסטל במבנה שנקרא "כדורים מקוננים" או "גלגלים", ובמרכזם של כל המעגלים נמצא כדור הארץ.

מודלים הליוצנטריים ביוון העתיקה

לא כל המודלים ביוון העתיקה תאמו את הגישה הרווחת. מספר פילוסופים ואסטרונומים הציגו מודלים הליוצנטריים אלפי שנים לפני קופרניקוס.

הפילוסוף פילולאוס, חבר האסכולה הפיתגוראית מהמאה ה-5 לפנה"ס, הציג מודל על פיו השמש, כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת מקיפים גוף אדיר שנקרא "האש המרכזית". על פיו, איננו רואים את האש המרכזית כי סיבוב כדור הארץ גורם לכך שהיא תמיד מוסתרת מפנינו. קפלר טען מאות שנים לאחר מכן ש"האש המרכזית" היה למעשה כינוי אחר לשמש עצמה, ושפילולאוס הסווה את עמדתו בכוונה.

מאה שנה לאחר מכן, הציג האסטרונום אריסטרכוס מסאמוס מודל הליוצנטרי של ממש, על פיו כדור הארץ מקיף את השמש. המודל לא זכה להכרה, והמודל של אריסטו הועדף על פניו. בין התומכים הבודדים למודל ההליוצנטרי בעת העתיקה ניתן למנות את סלאוקוס מסלאוקיה, פילוסוף יווני שהביע תמיכה במודל.

האסטרונומיה התלמאית
במאה השנייה לספירה פורסמה התאוריה של תלמי על תנועת גרמי השמיים. התאוריה מבוססת על כתבי אריסטו ואפלטון בספרייה הגדולה של אלכסנדריה, שנבנתה על ידי אלכסנדר מוקדון בשנת 330 לפנה"ס בערך. גישתו של תלמי מאמצת את הגישה האריסטוטלית בליווי שינוי מהותי שאפשר דיוק רב יותר בהתאמה לתצפיות: המעבר מרעיון הגלגלים לגישה לפיה כל הכוכבים שסובבים את כדור הארץ נעים על טבעות חלולות.

תלמי קבע בספרו "אלמגסט" חמש הנחות יסוד בעזרתן ניתן להסביר את תנועת כל גרמי השמיים:
 היקום הוא כדור מושלם ומסתובב
 הארץ הוא כדור מושלם
 הארץ נמצאת במרכז היקום
 ניתן להתייחס לארץ כאל נקודה עקב גודלו של היקום
 הארץ נייחת לחלוטין

אימוץ התאוריה האריסטוטלית והתלמאית על ידי הכנסייה
במאה ה-13 ניסה תומאס אקווינס ליישב את התאוריה התלמאית עם כתבי הקודש. על בסיס ההנחה בדבר "המניע הראשוני" מהתאוריה האריסטוטלית, הוא טען כי "המניע הראשוני" הוא למעשה אלוהים, וכי מעבר לכל המעגלים שסובבים את כדור הארץ מצויים גן העדן והגיהנום. יישוב התאוריה אפשר לכנסייה לקבל את התאוריה התלמאית ולאמץ אותה בתור העמדה הרשמית ביחס לגרמי השמיים. אימוץ זה על ידי הכנסייה כדוגמה כנסייתית מנע כל שינויים בתאוריה, ומנע מבעיות שצצו בעקבות חוסר התאמה לתצפיות להיפתר, שכן לא ניתן היה לשנות דוגמה כנסייתית מבלי שהדבר ישליך לרעה על הכנסייה עצמה, והכנסייה ניסתה למנוע בכל מחיר מצב שבו תצטייר כטועה.

גם הרמב"ם, במסגרת קבלה כללית של הפיזיקה של אריסטו, קיבל את המודל שהציג אריסטו.

המהפכה הקופרניקאית
ניקולאוס קופרניקוס
שמאל|200px|ניקולאוס קופרניקוס, מחולל המהפכה הקופרניקאית
ניקולאוס קופרניקוס היה כומר פולני. במסגרת לימודיו הוא נסע לאוניברסיטת בולוניה בה למד ממשפט קאנוני, וכן יוונית, מתמטיקה ואסטרונומיה. וגר בשכירות אצל  (Domenico Maria Novara da Ferrara), אשר היה האסטרונום הראשי של האוניברסיטה. הוא למד אצלו ונעשה עוזרו במחקרים ובתצפיות אסטרונומיות. כנראה שדה פרארה הוא זה שהכיר לקופרניקוס שני ספרים אשר השפיעו רבות על ניסוח התיאוריה שלו: האחד תמצית לאלמג'סט של תלמי עם הערות ועדכונים על ידי מחבר התמצית ואילו השני הכיל ביקורת נוקבת על הנחות היסוד של האסטרולוגיה, בייחוד לאור העובדה שבאותה תקופה האסטרונומים טרם החליטו על סדר כוכבי הלכת.
בהמשך נסע לאוניברסיטת פדואה ללמוד רפואה ובמסגרתה הרחיב את ידיעותו באסרטונמיה על רקע משום האמונה, שרווחה באותם ימים, על הקשר בין גוף האדם לבין מצב גרמי השמים בעת הולדתו ובתקופת מחלתו. מניחים כי בפדואה הוא גילה את הפסקאות בכתבי אפלטון וקיקרו על דעות ההוגים בעת העתיקה לגבי תנועת כדור הארץ, ושם הוא גיבש את התשתית הראשונית לתאוריה שלו.

ב-1514 בהיותו כומר זוטר ביישוב נידח בוורמיה-מזוריה בפולין קופרניקוס כתב את קומנטריולוס (Commentariolus) – טקסט קצר בכתב יד, המתאר את הרעיונות שלו לגבי ההיפותזה ההליוצנטרית. החיבור פורסם בין חבריו, ללא חתימתו. בחיבור מצומצם זה קופרניקוס אף הביע את כוונתו לכתוב חיבור נרחב יותר. זאת לפי הציטוט של דבריו: השמטתי כאן את ההוכחות המתמטיות, אשר יופיעו בעבודה עתידית, נרחבת יותר. עם זאת במשך שנים רבות קופרניקוס נמנע מפרסום והרחבה של עבודתו זו, למרות בקשות מצד עמיתים ומלומדים שקראו את ספרו וביקשו ממנו לעשות זאת.

בשנת 1539 הגיע אל קופרניקוס גיאורג יואכים רטיקוס, מתמטיקאי צעיר מוויטנברג. רטיקוס דרבן את קופרניקוס לפרסם את ספרו, ועזר לו לבסס אותו מבחינה מתמטית. קופרניקוס פרסם בשנת 1543 את ספרו "על תנועת גרמי השמיים". קופרניקוס היה מאמין אדוק ולכן לא פרסם את ספרו בחייו, שכן ספרו יוצא למעשה נגד הדוגמה הכנסייתית, וניתן להניח שהוא חשש הן מההשלכות האישיות של פרסום כזה, והן מהזעזוע שהדבר יגרום לכנסייה.

ספרו התפרסם לאחר מותו והוקדש לאפיפיור פאולוס השלישי. בהקדמתו פונה קופרניקוס לאפיפיור ולמעשה מתנצל על פרסום התאוריה באומרו כי

ברור מפתיחה זו כי קופרניקוס מבין כי מעשיו ישליכו על הכנסייה ודורשים הסבר. הוא מבקש מהאפיפיור מחילה ומנסה להסביר שהדבר בלתי נמנע.

קופרניקוס בוחר לומר לאפיפיור שלא הוא עצמו שיוצר בעיה עם תנועת גרמי השמיים – הבעיה קיימת כבר בקרב המתמטיקאים שאינם מצליחים להתמודד איתה.

קופרניקוס מסביר מה הניע אותו להחליט לחקור מחדש את התאוריה המקובלת וגם מהסברו זה ניתן לראות עד כמה הוא רואה במעשה שליחות אלוהית, ולא יציאה כנגד הכנסייה:

קופרניקוס מציין את היקיטאס (פיתגוראי בן המאה הרביעית לפנה"ס) כאדם הראשון שהציע תאוריה לפיה השמש עומדת במרכז היקום.

ההקדמה לספר נכתבה על ידי אוסיאנדר, שהיה כומר בן זמנו של קופרניקוס. במשך שנים לא התפרסמה העובדה שלא קופרניקוס עצמו הוא זה שכתב את ההקדמה. אוסיאנדר מנסה למצוא מן פשרה שתאפשר לכנסייה לקבל את התאוריה הקופרניקאית ולא תפסול אותה על הסף:

אוסיאנדר מדגיש כי מדובר במודל תאורטי בלבד אשר משמש להסבר וניבוי של תנועות הכוכבים, אך אין צורך להניח כי אכן מדובר במציאות קיימת. כלומר, המודל הקופרניקאי מניח את השמש במרכז על מנת לקבל ניבויים מדויקים יותר, אבל זה לא אומר שהשמש אכן במרכז במציאות.

הספר נשלח לאפיפיור פאולוס השלישי והוחרם על ידי הכנסייה. אך במהלך מאה השנים שחלפו זכה לתהודת מה בעולם האסטרונומי.

יוהאנס קפלר
שמאל|ממוזער|200px|קפלר פיתח את תורתו של קופרניקוס וביסס אותה בצורה מתמטית.
שמאל|ממוזער|200px|תרשים המסלולים של השמש, כדור הארץ ומאדים על פי המודל ההליוצנטרי ועל פי המודל הגאוצנטרי. שימו לב ל"תנועה לאחור" של מאדים על פי המודל הגאוצנטרי, שהוסברה לראשונה על ידי קפלר.
יוהאנס קפלר הגרמני פרסם את ספרו "אסטרונומיה נובה" בשנת 1609. עבודתו של קפלר מבוססת על תצפיות שערך טיכו ברהה. קפלר הצטרף לברהה ב-1600, ותפס את מקומו ב-1601. בשנת 1572 גילה ברהה בתצפיותיו כוכב שביט חדש, וכוכב שבת חדש (שהתגלה לימים כסופר נובה). גילויים אלו היו משמעותיים שכן פירושם ש כן מתקיימים שינויים. תצפיותיו של ברהה שאפו לדיוק רב מאוד של 8 מעלות ועליהן התבסס קפלר בעבודתו.

קפלר ניסוח בספרו שלושה חוקים, המכונים חוקי קפלר:
 כוכבי הלכת נעים באליפסה (אם מחברים את שני המרחקים משני המוקדים לאותה נקודה במעטפת, הם יהיו שווים בכל מקום), כאשר השמש עומדת באחד המוקדים.
 כוכב לכת עובר שטחים דומים בזמנים דומים. כאשר הוא קרוב יותר לשמש הוא מהיר יותר.
 ישנו יחס קבוע בין זמן המחזור לרדיוס הממוצע שלו: זמן המחזור ברביעית פרופורציונלי לרדיוס הממוצע בשלישית.

את החוק הראשון גיבש קפלר בעת שחקר את תנועת מאדים. בתקופתו הטרידה את החוקרים "התנועה לאחור" של מאדים (Retrograde – ראו בתמונה משמאל), ולא נמצא פתרון מניח את הדעת לתנועה זו באמצעות גישת הטבעות. לאחר 11 שנים של מחקר וייאוש, ניסה קפלר לייחס למאדים תנועה אליפטית ולא מעגלית, והדבר תאם באופן מוחלט לתצפיות.

החוק השני של קפלר נגזר מתנועת כדור הארץ סביב השמש ומניח שככל שכוכב רחוק יותר מהשמש כך כוחה המגנטי (זה הכוח שאליו ייחס קפלר את התופעה) פועל עליו פחות והוא מאט את מהירותו, וככל שהוא קרוב יותר, כך הוא נע מהר יותר.

במחקרו של קפלר, בניגוד לזה הקופרניקאי אנו מגלים גם הסברים מיסטיים לתאוריות שלו, כך למשל:

ניתן לזהות בגישתו של קפלר מספר מאפיינים: ראשית, ניכר שהוא מייחס חשיבות מיסטית למספרים וסדר. חשיבות אפריורית וברורה מאליה שעליה מתבססים כל הדברים. שנית, ניכר שגם קפלר היה מאמין אדוק, ולא ביצע את מחקרו ככופר או כדי לסתור את דעת הכנסייה, אלא כמשרת את אלוהים בהביאו לכדי דיוק רב יותר את הידע על העולם שנברא.

חשיבות מחקרו של קפלר ניכרת במספר היבטים:
ראשית, שבירת המעגלים והמעגלים המשניים וההנחה כי העולם אינו מתבסס על "הצורה המושלמת" כי אם על אליפסות.
שנית, העמקת הגישה שלפיה דיוק מתמטי ותצפיות חשובים יותר מההיגיון המקובל, וזאת באמצעות ניסוח חוקים מתמטיים לתנועת הכוכבים והוכחה שהם מתאימים בדיוק רב לתצפיות ולתחזיות.
נוסף על כך, עצם ההנחה שכוכבים עוברים שטחים שווים בזמנים שווים סותרת את הגישה המקובלת בדבר תנועה בעולם העל ירחי, שהיא טבעית ומושלמת. מסקנה זו מנפצת למעשה את ההפרדה בין העולם העל ירחי לעולם התת-ירחי.

גלילאו גליליי
שמאל|ממוזער|200px|גלילאו גליליי נחשב לאחד המדענים החשובים בכל הזמנים.

גלילאו גליליי פעל בתקופתו של קפלר, כמאה שנים לאחר תקופתו של קופרניקוס. האמצעי העיקרי שבו השתמש גלילאו במחקריו היה הטלסקופ, שהיה אמצעי חדשני לתקופתו. הוא שכלל את המצאתו של הנס ליפרסהיי מטלסקופ בעל הגדלה של פי 10 לטלסקופ בעל הגדלה של פי 30.

בשנת 1610 הוא פרסם את ספרו "השליח הכוכבי" (Siderius Nuncius) ובו הוא סוקר את תגליותיו באמצעות הטלסקופ:
 הגילוי בדבר כוכבי הלכת והשבת – גלילאו מצא כוכבים רבים שלא היו ידועים, שכן לא יכלו להראות בעין בלתי מזוינת, מה שחיזק את ההנחה כי היקום גדול הרבה יותר משחשבו בתקופתו. נוסף על כך גילה גלילאו כי כוכבי השבת לא משנים את גודלם, לעומת כוכבי הלכת, ומכך הסיק כי מרחקם של כוכבי השבת גדול בהרבה מזה של כוכבי הלכת
 גילוי כתמי שמש – גילוי שממנו נגזרה מסקנתו של גלילאו כי השמש נעה סביב צירה. מתנגדיו טענו מדובר למעשה בירחים של השמש, אך טענה זו נסתרה על ידי גלילאו באמצעים מתמטיים שהוכיחו שאם אכן מדובר בירחים, הם אמורים להטיל צל שונה מהצל שנצפה על פני השמש.
 גילוי המכתשים על הירח – שהוכיח למעשה כי העולם העל ירחי אינו מושלם כפי שחשבו.
 גילוי ארבעת ירחי צדק – שהוכיח כי כדור הארץ אינו כה ייחודי בכך שיש לו ירחים, ולמעשה מוכיח שקיימת תנועה סביב כוכבים אחרים מלבד סביב השמש (או סביב כדור הארץ כפי שטענה התאוריה התלמאית).
 גילוי המופעים של נגה – הכוכב נגה נצפה בימים שונים בצורות שונות. זאת מפני שלעיתים הצד של נוגה הנצפה מכדור הארץ מואר במלואו, ולעיתים רק בחלקו (כמו מופעי הירח). התאוריה התלמאית מספקת הסבר חלקי בלבד לתופעה ומניחה שיהיו שני מופעים של נגה, אך לפי תצפיותיו של גלילאו מדובר בהרבה יותר מופעים שניתנים להסבר רק באמצעות מערכת הליוצנטרית. ניכרת כאן חשיבות הגילוי המדעי, הטלסקופ, שאפשר להגיע לרמת דיוק גבוהה יותר בתצפיות, ולגזור ממנה מסקנות מרחיקות לכת.

גישתו של גלילאו כלפי הכנסייה, ולמעשה כלפי גילויו בכלל הייתה גישה פרקטית מאוד: למשל, כאשר גילה את ארבעת ירחי צדק קרא להם מיד בשם "כוכבי המדיצ'י", על שם משפחת הפטרונים שלו, מה שהפך את הגילוי לבלתי ניתן לסתירה. גישתו כלפי כתבי הקודש הייתה כי יש לתת להם פירוש אלגורי ולא לפרש את הכתב כפשוטו, וכאשר נקלע לעימות עם מי מאנשי הכנסייה בדבר גילויו תמיד הקפיד לא לצאת בגלוי כנגד הכנסייה או להצדיק את התאוריה הקופרניקאית בפה מלא. לספרו צירף הסברים גרפיים רבים כך שיפנה גם להדיוטות ולא רק לחוקרים יודעי דבר המבינים את ההסברים המתמטיים והגאומטריים ופרסמו באיטלקית כך שיפנה לכלל העם האיטלקי ולא רק לאליטה דוברת הלטינית.

בשנת 1632 הוא מפרסם את ספרו "דיאלוג על שתי מערכות עולם" ובו מתנהל דיון בין נציג הכנסייה, אזרח פשוט, וגלילאו עצמו. ספרו זה מקעקע למעשה את כל עמדות הכנסייה ומתפרסם כשגלילאו בן 70. זהו הצעד הבוטה ביותר שידוע שעשה גלילאו כנגד הכנסייה ובעקבותיו נשפט ונידון למעצר בית.

גליליי מת בשנת 1642, אולם משנתו ועמדותיו לא נעלמו, והגותו שינתה את פני האסטרונומיה והמדע מקצה אל קצה.

אייזק ניוטון
אסטרונום אנגלי בשם אדמונד האלי, התעניין בחוקי קפלר. הוא ניסה לראות האם ניתן להשתמש ברעיונות של גלילאו על דינמיקה בשביל להסביר את תנועת הכוכבים ואת חוקי קפלר. כאשר הוא נכשל הוא נסע לבקר את אייזק ניוטון, ב-1684 על מנת לשכנע אותו לחפש הסבר תאורטי לחוקים הללו. לתדהמתו, גילה האלי שניוטון כבר פתר את הבעיה אך לא פרסם את תוצאותיו. האלי מיהר לשכנע את ניוטון לפרסם את עבודותיו ואף מימן את פרסום הספר.

בשנת 1687, כמעט מאה וחמישים שנה לאחר פרסום הספר של קופרניקוס, פרסם ניוטון את ספרו הנודע, ה"פרינקיפיה", או בשמו המלא "היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע", שבו השלים את המהפכה הקופרניקנית. בספר זה הציג ניוטון את תורתו הפיזיקלית על חוקי התנועה (הידועים בשמות החוק הראשון של ניוטון, החוק השני של ניוטון והחוק השלישי של ניוטון) ועל חוק המשיכה האוניברסלי.

אייזק ניוטון ביסס את התאוריה הקופרניקנית ואת חוקי קפלר מבחינה מדעית. אמנם גלילאו גליליי קידם את השיטה ההליוצנטרית בזכות תצפיותיו האסטרונומיות, אך עדיין לא ידעו הקופרניקנים לתת נימוקים נגד הטיעונים של תומכי השיטה הגאוצנטרית. לדוגמה, איך ניתן היה להסביר שאבן הנזרקת באוויר כלפי מעלה נופלת באותו מקום, מבלי להתחשב בסיבובו של כדור הארץ. בעוד קופרניקוס, קפלר וגלילאו הסבירו כיצד בנויה מערכת השמש, לא היו בידם הסבר לשאלה מדוע הכוכבים נעים סביב השמש כפי שהם נעים, כלומר מהם חוקי הטבע הקובעים את תנועתם. האיש שהצליח להעמיד פיזיקה חדשה שתתאים לקוסמולוגיה ההליוצנטרית, והן לשורה רחבה של תופעות אחרות, הוא ניוטון. בכך ניוטון גם הדגים טענה נוספת של המדענים תומכי קופרניקוס – לפיה אותם חוקי טבע, קבועים, ובלתי משתנים, חלים ביחס לכל העצמים – הן ביחס לכדור הארץ, הירח או השמש (שנחשבו בעבר גופים שמימיים בעלי חוקים משלהם), והן ביחס לגופים "ארציים" שאנו נתקלים בהם בחיי יומיום כגון כדורי תותח, משקולות או כל עצם אחר.

השפעות המהפכה הקופרניקאית
המהפכה הקופרניקאית חוללה טלטלה ברחבי אירופה, והובילה, לצד גורמים אחרים, לשינוי תפיסתי נרחב, בכל תחומי הדעת והתפיסה. כוחה של הכנסייה התערער, ונפתח הפתח לתקופה חדשה – העת החדשה.

המהפכה הקופרניקאית נחשבת לחלק מרכזי מאוד במהפכה המדעית, ומקובל לקבוע את שנת 1543 (שנת פרסום ספרו של קופרניקוס-על תנועת גרמי השמים) כנקודת הפתיחה של המהפכה.

הפולמוס הדתי-מדעי 
המהפכה הקופרניקאית נחשבת העימות הראשון ואולי המפורסם ביותר בין תאולוגיה למדע. ערעור מרכזיותה של האדמה, וחוסר התנועה שלה, וכן היבטים נוספים היה מבחינת הכנסייה הקתולית, ערעור על ההגמוניה שלה ופיחות במעמדה. גם דתות אחרות כמו היהדות והנצרות הפרוטנסטית התנגדו בתחילה בתקיפות למודל ההליוצנטרי שדרש סיבוב של כדור הארץ עצמו, דבר שלפי תפיסתם סתר את הכתוב בתנ"ך.

קופרניקוס לא העז להעלות את רעיונותיו החדשניים בימי חייו. קופרניקוס לא שש לפרסם את קומנטריולוס בדפוס וחיכה במשך עשרות שנים לפני שהעז לפרסם את ספרו "על הקפות כיפות השמיים" ממש סמוך למותו בשוכבו על ערש דווי. קופרניקוס עצמו היה איש כנסייה, והקדיש את ספרו לאפיפיור. המוציא לאור שלו, אוסיאנדר, הוסיף הקדמה (שייתכן שלא אושרה על ידי קופרניקוס) שטענה כי התיאוריה של סיבוב כדור הארץ על צירו הועלתה אך ורק כהשערה, והיא לא נטענת כאמת מחייבת. לזמן מה הספיקו טקטיקות אלו. עם זאת ההתרסה הנועזת יותר של גלילאו גליליי, גרמה לכנסייה לגנות אותו גינוי רשמי, ובדיעבד, את עבודותיו של קופרניקוס.

גלילאו מצא ראיות נוספת לטובת התאוריה בירחים של צדק, אולם הוא לא היה מוכן "למות על תורתו" או "על קידוש" אמונתו, וחזר בו, לפחות למראית עין, מהשקפותיו. אם כי מסופר שלאחר מכן התבטא "ואף על פי כן נוע תנוע", כאומר, האמת למעשה כי הארץ היא הסובבת את השמש, ולא קבועה במקומה והשמש סובבת אותה (בניגוד למותו ההרואי של ג'ורדנו ברונו, גלילאו מת בשיבה טובה במיטתו בשנת 1642). המשפט המפורסם "ואף על פי כן נוע תנוע" (במקור "EPPUR SI MUOVE") נקשר בשמו של גלילאו כתגובה לפסק דינו בעת שנשפט מול הכנסייה, אולם לא סביר להניח שמשפט זה אכן נאמר בפני הכנסייה שבכוחם היה לדונו לחיים או למוות.

הביקורת של הפרוטסטנטית נגד קופרניקוס הייתה מרה כמעט יותר מהקתולית. מרטין לותר אמר ש  פיליפ מלנכתון היה נחרץ באותה מידה; כך גם קלווין, שלאחר ציטוט הטקסט כתב: "אַף תִּכּוֹן תֵּבֵל בַּל תִּמּוֹט" (תהלים, צ"ג, א), וסיכם בנימת ניצחון: "מי יעז להציב את סמכותו של קופרניקוס מעל סמכותה של רוח הקודש?" אפילו וסלי, שפעל במאה השמונה עשרה, למרות שלא העז להיות נחרץ כל כך, קבע בכל זאת שהדוקטרינות החדשות באסטרונומיה "נוטות לעבר כפירה".

המהפכה הקופראינאית הייתה המקרה הראשון בו המדע החליף את הגורמים המניעים את העולם בחוקי טבע במקום ברצונם של אלים (אלי שמש או אלוהים). חוקי הטבע אחידים, שרירותיים, ובלתי משתנים. אין שום גורם שניתן לפנות אליו כדי לשנותם, ואין טקסים, תפילות, חטאים או מצוות שיכולים לשנותם ולא במקצת. בהמשך "נישל" המדע אלים וכוחות על-טבעיים משורה של תפקידים שניתנו להם בעבר – יצירת כדור הארץ, יצירת הכוכבים ומערכת השמש, השליטה ברעידות אדמה, שליטה על מזג האוויר, היצירה של ראשית החיים, התפתחות בעלי החיים והצמחים, הופעה של מחלות מידבקות, ריפוי מחלות, מחלות נפש, הולדת תינוקות, מוצא והתפתחות האדם, הסבר טבעי למוות ועוד.

התפתחות היקום וגילו
בתפיסה האורתודוקסית, העולם נברא בשישה ימים, והכיל, מאותו זמן ואילך, את כל הגופים השמימיים שהוא מכיל כעת, ואת כל מיני בעלי החיים והצמחים, כמו גם כמה אחרים שנספו במבול. תמה זו שונה מהתמה התאולוגית המודרנית לפיה הקידמה היא חוק היקום. כל הנוצרים האמינו כי בזמן נפילת האדם מגן עדן היה שילוב נורא של אסונות. אלוהים אמר לאדם וחוה לא לאכול מפרי עץ מסוים, אבל הם בכל זאת אכלו ממנו. כתוצאה מחטא זה, אלוהים קבע שהם וכל צאצאיהם יהיו בני תמותה, ושאחרי המוות אפילו צאצאיהם הנידחים ביותר יסבלו עונש נצחי בגיהנום.

ממוזער|טקסט= ב-1650 פורסמה כרונולוגיית אשר, שקבעה לפי ספר בראשית, כי העולם נברא בשנת 4004 לפנה"ס|ב-1650 פורסמה כרונולוגיית אשר, שקבעה לפי ספר בראשית, כי העולם נברא בשנת 4004 לפנה"ס

האמונות האלה נתפסו בעבר כהיסטוריה עובדתית, המוצגת בתנ"ך בצורה מדויקת ומילולית או שניתן להסיק מהטקסט שלו את כל מה שחשוב. רוב הנצרות הפרוטסטנטית קיבלה בדרך כלל את התאריך 4004 לפני הספירה, שנקבע על ידי הארכיבישוף ג'יימס אשר.
מי שחשבו ש-6,000 שנה הוא זמן קצר מדי לקיומו של היקום הגלוי סבלו מנידוי. במאה ה-18 כבר לא ניתן היה לשרוף אותם או לכלוא אותם, אבל תאולוגים עשו הכל כדי לאמלל את חייהם ולמנוע את הפצת תורתם.

תורתו של ניוטון לא עשתה דבר כדי לזעזע את האורתודוקסיה הדתית. ניוטון עצמו היה אדם דתי מאד, והיקום שתיאר לא הכיל התפתחות. כדי להסביר את המהירויות המשיקיות של כוכבי הלכת, המונעות מהם ליפול אל השמש, הוא הניח שבתחילה הם הושלכו ביד אלוהים; מה שקרה מאז הובא בחשבון על ידי חוק הכבידה.

ממוזער|טקסט=ספרו של עמנואל קאנט על התפתחות היקום Universal Natural History and Theory of the Heavens, שיצא לאור ב 1755|ספרו של עמנואל קאנט Universal Natural History and Theory of the Heavens, שיצא לאור ב 1755. הניסיון הראשון לתאר התפתחות היקום לפי חוקי טבע ולא בבריאה
לפי ברטראנד ראסל, הניסיון הרציני הראשון לבנות תאוריה מדעית של התפתחות השמש, כוכבי הלכת והכוכבים, נעשה על ידי קאנט בשנת 1755, בספרו General Natural History and Theory of the Heaven . בו או מנסה לתאר את מקור כל מבנה היקום על פי עקרונות ניוטונים. זוהי עבודה יוצאת דופן שבמובנים מסוימים, צופה את תוצאות האסטרונומיה המודרנית. קאנט מתחיל בקביעה שכל הכוכבים הנראים לעין בלתי מזוינת שייכים למערכת אחת, זו של שביל החלב. כוכבים אלה נמצאים כמעט במישור אחד, וקאנט מציע שיש ביניהם אחדות – מערכת. הוא מתייחס לערפיליות כאל קבוצות אחרות דומות אך מרוחקות להפליא של כוכבים, השקפה שמקובלת כיום במדע. הייתה לו גם תאוריה לפיה הערפיליות, הגלקסיו, הכוכבים, כוכבי הלכת והלוויינים, כולם נבעו מהתעבות של חומר שהתפזר במקרה והיו לו אזורי צפיפות גבוהים בחלק מהמקומות. הוא האמין שהיקום החומרי הוא אינסופי, וכי יש מעבר הדרגתי מכאוס לארגון, שמתחיל במרכז הכובד של היקום, ומתפשט לאט החוצה מנקודה זו לעבר האזורים המרוחקים ביותר. תהליך הכולל מרחב אינסופי ודורש זמן אינסופי.

עם השנים השתכללו תאוריות המסבירות את ההיסטוריה של מערכת השמש, הגלקסיות והיקום במונחים של התפתחות הנובעת מחוקי טבע קבועים. דוגמה לכך היא התפתחות מערכת השמש, הסברים על היווצרות גלקסיות, השערת ההתנגשות הענקית, נוקליאוסינתזה כוכבית כהסבר להופעת יסודות כבדים יחסית המאפשרים בנייה של כובכי לכת כמו כדור הארץ, תאוריית המפץ הגדול ועוד תחומים הנחקרים במסגרת קוסמולוגיה.

ההפרדה בין חומר לרוח
הפולמוס הדתי עם הכנסייה נבע מערעור שהציב המודל ההליוצנטרי על התפיסה האריסטוטלית ששלטה בעולם המדעי וקודמה על ידי הכנסייה. בעת העתיקה ובימי הבינים ההפרדה בין מדע ופילוסופיה הייתה מועטה ביותר. גם גישתו של אריסטו הייתה, במובן הזה, הוליסטית.

ניתן לציין כמה נקודות בהן ערער המודל המדעי החדש על תפיסתו הפילוסופית של אריסטו.

ראשית, היחסים בין הארץ לגרמי השמיים היוו ייצוג של היחסים בין חומר לרוח. העובדה שכדור הארץ לא זז, על פי הגישה הישנה, ייצגה את החומר, שאין לו רצון. הוא נמשך למטה, אל המצב הסטטי. הוא רק מתבלה כל הזמן. האדם מורכב מחומר ורוח. החומר שבו מושך אותו למטה, אל כדור הארץ, אל חוסר היכולת לשנות. הרוח שבו מושכת אותו כלפי מעלה, אל התנועה הרצונית, המכוונת. גרמי השמיים הם אידיאל רוחני. הם נעים, ותנועתם המעגלית מעידה על כך שתנועתם היא מטרה בפני עצמה. באופן מסוים, גרמי השמים נמשלו לאל, שקיומו אינו לצורך מטרה מסוימת אלא לצורך עצמו. ערעור על הגישה של "למעלה" ו"למטה" מוחלטים משותפים לכוכבים ולכדור הארץ, יחסיים למרכז כדור הארץ, הוא ערעור על האמונה בקיום חומר בזוי מול רוח נעלה.

מקומו של האדם ביקום ובהיסטוריה
המודל ההליוצנטרי היה אחת משורה של שינוי תפיסות ביחס למקומו של האדם ביקום והיחס שלו לטבע. בסיפורי הבריאה התנכ"ים, האדם הוא נזר הבריאה, שני רק לאלוהים ולמלאכים, וניצב בראש ממלכת החי. התפיסה של המודל הגאוצנטרי שמה את כדור הארץ ואת האדם במרכז היקום. המודל ההליוצנטרי צנוע בהרבה – כדור הארץ אינו מרכז מערכת שמש. בהמשך התגלה כי השמש עצמה היא כוכב אחד, לא גדול במיוחד, מבין מיליארדי כוכבים המקיפים את הגלקסיה, והיא גם לא קרובה למרכז גלקסיה זו. בהמשך התגלה גם כי קיימות מיליארדי גלקסיות נוספות. בנוסף התגלה כי השמש עצמה לא קיימת מראשית ימי היקום, כדי להכיל יסודות כבדים כמו ברזל או יותר, יש הכרך בסינתוז שלהם במערכות כוכבית אחרות בתהליך נוקליאוסינתזה.

מישור אחר בו "הושפל" האדם הוא המישור של התפתחות החיים – שבו התגלה כי חלק מהתפתחות החי מערב אירועים מקריים ולא מכוונים. האדם הוא חיה חדשה יחסית, ובעלי חיים אחרים, כמו דינוזאורים, שלטו בכוכב במשך עשרות מיליוני שנים – זמן ארוך בהרבה מקיום המין אדם ועוד יותר ארוך מהציוויליזציה האנושית. עוד התגלה כי גם ציוויליזציה זו, שמהווה את כל ההיסטוריה הידוע, היא בעצם רק תקופה קצרה יחסית ביחס לעשרות אלפי שנים של תרבות אנושית.

טלאולוגיה
הגישה המדעית החדשה הכניסה מוטיבים של מקריות וחוסר תכלית. בעוד שניתן לנמק, אידאולוגית, את מרכזיותו של כדור הארץ, את מרכזיותה של השמש קשה יותר לנמק. (קופרניקוס בעצמו הציג את שיטתו כשיטה מדעית בלבד, שאין לה קשר לפילוסופיה. זה היה תקדים בהפרדתו של המדע מן הדת.) בתפיסתו של אריסטו, כפי שאומצה על ידי הכנסייה, העולם בנוי בצורה טלאולוגית, כלומר – לכל תכלית, והדברים הנעלים ביותר הם תכלית עצמם. כשם שהייתה תכלית לזרע של פרח כך גם הייתה תכלית לאדם. ברגע שהמרכז הוא השמש וכדור הארץ מקיף אותה "סתם", גם תכליתם של דברים אחרים, כמו בני אדם, מוטלת בספק, כמו גם קיומו של האל כתכלית לעצמו. מכאן ברורה התנגדותה של הכנסייה למודל ההליוצנטרי.

הערעור על תפיסת החושים
המודל ההליוצנטרי הביא להכרה שהחושים אינם מייצגים נאמנה את המציאות. גם אם נראה שגרמי השמים סובבים סביב הארץ – אין זה מחייב שכך היא אכן המציאות. בעקבות זאת השתנו הגדרות האונטולוגיה, כלומר התפיסה של "מהות הדבר הקיים". התכונות נתפסו כנפרדות מן העצמים, בניגוד לתפיסה מוקדמת יותר שגרסה מהות פנימית לתכונות, עד שנחשבו לחלק מן העצמים.

שינוי התפיסה האונטולוגית חייב שינוי במתודה המדעית ובפילוסופיה של המדע. התפיסה האינסטינקטיבית של המתודה המדעית של אריסטו, שהתבססה על תצפיות ישירות בטבע ובארגונו, הוחלפה בפיתוח התאורטי-מתמטי של המדע ובשימוש באביזרי תצפית משוכללים יותר שביטלו את ביטחונם של הפילוסופים במראית העין. ניתן לראות השפעות של תפיסה זו בכתבי רנה דקארט, בספרו "על המתודה" הוא עורך ניסוי מחשבתי שבתחילתו הוא מניח שכל תחושותיו ותפיסותיו אינן מדויקות, ובסופו הוא מגיע למסקנה כי הדרך היחידה לבסס את קיומו של העולם כפי שהוא מכיר אותו היא על דרך הניסוי המחשבתי ולא על סמך התצפית.

ניתן לראות את ההתפתחות בתפיסת החושים גם באמנות של אותה תקופה, ציירים ואדריכלים הרחיבו את השימוש באשליות אופטיות בציורים, ובראשן – פרספקטיבה.

ערעור על כוחו של השכל הישר
מושגים רבים, שנראים כיום מובנים מאליהם לרוב האנשים כמו – כוכב, פלנטה, סיבוב כדור הארץ על צירו, שנה (כמשך זמן שלוקח להקיף את השמש), כבידה, חוקי טבע אוניברסליים, היו חסרי משמעות, בלתי מובנים או אבסורדיים לפני המהפכה הקופראינית. לדוגמה הרעיון לפיו בני האדם וכל היצורים האחרים שחיים על "אדמה מוצקה" חיים למעשה על קליפה דקיקה המסתובבת במהירות מאות קמ"ש. המרחק העצום אל השמש והעצום עוד יותר אל מערכות כוכבים אחרות היה בלתי נתפס אז והוא קשה להבנה גם לרוב האנשים כיום. הקשר בין אקלים ומזג אוויר לבין היבטים גאופיזיים של מערכת כדור הארץ (סיבוב כדור הארץ סביב השמש, נטיית ציר כדור הארץ ביחס למישור הסיבוב, סיבוב כדור הארץ סביב עצמו) הוא גם דבר שנובע מתוך תכונות המודל ההליוצנטרי.

המהפכה הקופראנית הייתה אחד המקרים הראשונים, בהם הגיון ותצפיות צרופים וזהירים הובילו למסקנות ותאוריות שנראו לאנשים חכמים רבים כנוגדת את השכל הישר. בעקבות תאוריה זו הגיעו תאוריות "מוזרות" נוספות כמו חוקי ניוטון (עצמים אינם נוטים לעצור מעצמם אלא בנוכחות חיכוך), תאוריות גאולוגיות על כדור הארץ, אבולוציה, אקולוגיה (בה יצורים שונים משפיעים זה על זה בצורות עקיפות ומורכבות), תורת היחסות, מבנה היקום (בעל ממדים עצומים במרחב ובזמן), המבנה המוזר של אטומים וחלקיקים, מכניקת הקוונטים ועוד. מדענים מציינים כי המדע, אף כי הוא מבוסס על הגיון, הוא גם סבוך ומורכב, ולכן נראה להדיוטות בלתי מובן, ו"בלתי טבעי". חלק מזה נובע מכך שהאדם בנוי בצורה מסוימת, כדי לתפוס את העולם בחושיו שלו, והוא מתקשה לקלוט לדוגמה מבנים גדולים מאד (כמו כוכבים או מערכות שמש) או מבנים קטנים מאד (כמו תאים, חיידקים או אטומים), וחושי האדם ובינתו מוגבלים ומכוונים כדי לשרוד ב"עולם האמצע".

שימוש מושאל במושג בתחום הפילוסופיה

במאה ה-18, הפילוסוף עמנואל קאנט הביא את שינויו של קופרניקוס בתחום האסטרונומיה כאנלוגיה לשינוייו בתחום האפיסטמולוגיה לאחר מכן, פילוסופים רבים הגדירו את עמדתו של קאנט כ"המהפכה הקופרניקאית של קאנט" או "המהפכה הקופרניקאית השנייה".

כיום המונח "מהפכה קופרניקאית" משמש באופן כללי כדי לתאר נקודת מבט חדשה לחלוטין, או שינוי גדול בתפיסה כלשהי.

ראו גם
מודל הליוצנטרי
מודל גאוצנטרי
ניקולאוס קופרניקוס
המהפכה המדעית
יוהאנס קפלר
גלילאו גליליי
אסטרונומיה
הפיזיקה של אריסטו
טלסקופ
שלוש מהפכות קופרניקניות
הרפורמציה הפרוטסטנטית

 לקריאה נוספת 
 צבי מזא"ה, על הסיבובים של כדורי השמים, גלגוליה של המהפכה הקופרניקאית, הוצאת מאגנס, 2021

קישורים חיצוניים

 פרופ׳ צבי מזא"ה, על הסיבובים של כדורי השמים: גלגוליה של המהפכה הקופרניקאית, הרצאה, אוניברסיטת תל אביב, המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת תל אביב, 12 בינואר 2022, באתר יוטיוב
 איתי נבו, המהפכה הגדולה ביותר, באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי, 21 בנובמבר 2019
 המהפכה הקופרניקאית: שיחה עם פרופ' רז חן-מוריס, באתר כאן 11, 10 במרץ 2024
 המהפכה הקופרניקאית: הגילוי המהפכני של קופרניקוס ששינה את העולם, באתר סוכנות החלל הישראלית
 ד"ר ירון כהן צמח, קופרניקוס, קאנט והמהפכה הקופרניקאית, חלק א, חלק ב' 28 באוקטובר 2014

הערות שוליים

*
קטגוריה:מהפכות
קטגוריה:העת החדשה
קטגוריה:היסטוריה של המדע
קטגוריה:היסטוריה של האסטרונומיה
קטגוריה:מדע ודת

mwl:Reboluçon científica
sv:Naturvetenskapliga revolutionen