När det gäller att förstå vår plats i universum är det få vetenskapsmän som har haft större betydelse än Nicolaus Copernicus. Han skapade den kopernikanska modellen av universum (även kallad heliocentrismen) och hans upptäckt att jorden och de andra planeterna kretsade kring solen utlöste en intellektuell revolution som skulle få långtgående konsekvenser.
Förutom att hans idéer spelade en viktig roll i den vetenskapliga revolutionen på 1600- och 1700-talen förändrade de människors syn på himlen och planeterna och skulle ha ett stort inflytande på män som Johannes Kepler, Galileo Galilei, Sir Isaac Newton och många andra. Kort sagt bidrog den ”kopernikanska revolutionen” till att inleda den moderna vetenskapens era.
Copernicus tidiga liv:
Copernicus föddes den 19 februari 1473 i staden Torun (Thorn) i kronan av kungariket Polen. Som yngsta av fyra barn i en välbärgad köpmansfamilj uppfostrades Copernicus och hans syskon i den katolska tron och hade många starka band till kyrkan.
Hans äldre bror Andreas skulle bli augustinerkanoniker, medan hans syster Barbara blev benediktinernunna och (under sina sista år) priorinna i ett kloster. Endast hans syster Katharina gifte sig någonsin och fick barn, som Copernicus tog hand om fram till sin död. Copernicus själv gifte sig aldrig och fick inga egna barn.
Copernicus föddes i en huvudsakligen germansk stad och provins och behärskade flytande både tyska och polska som ung, och han lärde sig även grekiska och italienska under sin utbildning. Med tanke på att det var akademins språk under hans tid, liksom den katolska kyrkan och det polska kungahuset, blev Copernicus också flytande i latin, som majoriteten av hans bevarade verk är skrivna på.
Copernicus’ utbildning:
År 1483 dog Copernicus far (som han uppkallades efter), varpå hans morbror, Lucas Watzenrode den yngre, började övervaka hans utbildning och karriär. Med tanke på de kontakter han upprätthöll med Polens ledande intellektuella personer skulle Watzenrode se till att Copernicus fick stor kontakt med några av sin tids intellektuella personligheter.
Och även om det inte finns mycket information om hans tidiga barndom tror Copernicus’ biografer att hans farbror skickade honom till St John’s School i Torun, där han själv hade varit mästare. Senare tros han ha gått i katedralskolan i Wloclawek (belägen 60 km sydost om Torun vid floden Vistula), som förberedde eleverna för inträde till universitetet i Krakow – Watzenrodes egen alma mater.
År 1491 inledde Kopernikus sina studier vid institutionen för konst vid universitetet i Krakow. Han blev dock snabbt fascinerad av astronomi, tack vare sin kontakt med många samtida filosofer som undervisade eller var knutna till Krakow School of Mathematics and Astrology, som hade sin storhetstid vid den tiden.
Copernicus studier gav honom en grundlig grund i matematisk-astronomisk kunskap, samt filosofi och naturvetenskapliga skrifter av Aristoteles, Euklides och olika humanistiska författare. Det var under tiden i Krakow som Copernicus började samla ihop ett stort bibliotek om astronomi, och där han påbörjade sin analys av de logiska motsägelserna i de två mest populära astronomiska systemen.
Dessa modeller – Aristoteles teori om homocentriska sfärer och Ptolemaios mekanism med excentriska och epicykliska sfärer – var båda geocentriska till sin natur. I enlighet med den klassiska astronomin och fysiken förespråkade de att jorden stod i universums centrum och att solen, månen, de andra planeterna och stjärnorna alla kretsade kring den.
För att få sin examen lämnade Kopernikus Krakow (ca 1495) för att resa till sin farbror Watzenrodes hov i Warmia, en provins i norra Polen. Efter att ha upphöjts till furstbiskop av Warmia 1489 försökte hans farbror placera Kopernikus i det värmländska kanonatet. Copernicus installation försenades dock, vilket fick hans farbror att skicka honom och hans bror att studera i Italien för att främja sina kyrkliga karriärer.
1497 anlände Copernicus till Bologna och började studera vid juristuniversitetet i Bologna. Där studerade han kanonisk rätt, men ägnade sig främst åt studier i humaniora och astronomi. Det var också i Bologna som han träffade den berömda astronomen Domenico Maria Novara da Ferrara och blev hans lärjunge och assistent.
Med tiden började Kopernikus känna ett växande tvivel på de aristoteliska och ptolemaiska modellerna av universum. Det gällde bl.a. de problematiska förklaringar som uppstod på grund av planeternas inkonsekventa rörelse (dvs. retrograd rörelse, ekvanter, deferenter och epicyklar) och det faktum att Mars och Jupiter verkade vara större på natthimlen vid vissa tidpunkter än vid andra.
I hopp om att lösa detta använde Kopernikus sin tid vid universitetet till att studera grekiska och latinska författare (dvs. Pythagoras, Cicero, Plinius den äldre, Plutarch, Herakleitos och Platon) samt de fragment av historisk information som universitetet hade om antika astronomiska, kosmologiska och kalendermässiga system – som inkluderade andra (främst grekiska och arabiska) heliocentriska teorier.
1501 flyttade Kopernikus till Padua, till synes för att studera medicin som en del av sin kyrkliga karriär. Precis som han hade gjort i Bologna genomförde Copernicus sina utsedda studier, men förblev engagerad i sin egen astronomiska forskning. Mellan 1501 och 1503 fortsatte han att studera gamla grekiska texter, och man tror att det var vid denna tid som hans idéer om ett nytt astronomisystem – där jorden själv rörde sig – slutligen utkristalliserades.
Den kopernikanska modellen (även känd som heliocentrismen):
Inom 1503, efter att äntligen ha tagit sin doktorsgrad i kanonisk rätt, återvände Kopernikus till Värmland, där han skulle tillbringa de återstående 40 åren av sitt liv. År 1514 började han göra sin Commentariolus (”Liten kommentar”) tillgänglig för sina vänner att läsa. Detta fyrtio sidor långa manuskript beskrev hans idéer om den heliocentriska hypotesen, som byggde på sju allmänna principer.
Dessa sju principer fastslog följande: Alla himlakroppar roterar inte runt en enda punkt; Jordens centrum är centrum för månens sfär – månens bana runt jorden; alla sfärer roterar runt solen, som är nära universums centrum; avståndet mellan jorden och solen är en obetydlig bråkdel av avståndet från jorden och solen till stjärnorna, så parallax observeras inte i stjärnorna; Stjärnorna är orörliga – deras skenbara dagliga rörelse orsakas av jordens dagliga rotation; jorden rör sig i en sfär runt solen, vilket orsakar den skenbara årliga vandringen av solen; jorden har mer än en rörelse; och jordens omloppsrörelse runt solen orsakar den skenbart omvända riktningen av planeternas rörelser.
Därefter fortsatte han att samla in data för ett mer detaljerat arbete, och 1532 var han nära att färdigställa manuskriptet till sitt magnum opus – De revolutionibus orbium coelestium (Om de himmelska sfärernas revolutioner). I den förde han fram sina sju huvudargument, men i mer detaljerad form och med detaljerade beräkningar som stöd för dem.
På grund av rädsla för att publiceringen av hans teorier skulle leda till fördömande från kyrkan (samt, kanske, oro för att hans teori uppvisade vissa vetenskapliga brister) höll han dock tillbaka sin forskning fram till ett år innan han dog. Det var först 1542, när han var nära döden, som han skickade sin avhandling till Nürnberg för att publiceras.
Copernicus’ död:
Till slutet av 1542 drabbades Copernicus av en hjärnblödning eller stroke som gjorde honom förlamad. Den 24 maj 1543 dog han vid 70 års ålder och begravdes enligt uppgift i Frombork-katedralen i Frombork i Polen. Det sägs att han på sin dödsdag, den 24 maj 1543 vid 70 års ålder, fick ett förhandsexemplar av sin bok, som han log åt innan han gick bort.
Under 2005 genomförde ett arkeologiskt team en skanning av golvet i Frombork-katedralen och förklarade att de hade hittat Kopernikus’ kvarlevor. Därefter använde en kriminalteknisk expert från polska polisens centrala kriminaltekniska laboratorium det uppgrävda kraniet för att rekonstruera ett ansikte som var mycket likt Kopernikus’ drag. Experten fastställde också att kraniet tillhörde en man som hade dött vid 70 års ålder – Copernicus ålder vid sin död.
Dessa fynd bekräftades 2008 när en jämförande DNA-analys gjordes från både kvarlevorna och två hårstrån som hittades i en bok som man visste att Copernicus hade ägt (Calendarium Romanum Magnum, av Johannes Stoeffler). DNA-resultaten stämde överens, vilket bevisade att Copernicus kropp verkligen hade hittats.
Den 22 maj 2010 fick Kopernikus en andra begravning i en mässa ledd av Józef Kowalczyk, före detta påvliga nuntien i Polen och nyutnämnd primat av Polen. Copernicus kvarlevor begravdes på nytt på samma plats i katedralen i Frombork, och en gravsten i svart granit (bilden ovan) identifierar honom nu som grundare av den heliocentriska teorin och även som kyrkokanoniker. På gravstenen finns en avbildning av Copernicus modell av solsystemet – en gyllene sol omgiven av sex av planeterna.
Copernicus’ arv:
Trots hans rädsla för att hans argument skulle leda till förakt och kontroverser resulterade publiceringen av hans teorier endast i milda fördömanden från religiösa myndigheter. Med tiden försökte många religiösa forskare argumentera mot hans modell och använde en kombination av biblisk kanon, aristotelisk filosofi, ptolemaisk astronomi och då accepterade föreställningar om fysik för att misskreditera idén om att jorden själv skulle kunna röra sig.
Hur som helst blev Kopernikus’ teori inom loppet av några generationer mer utbredd och accepterad, och fick under tiden många inflytelserika försvarare. Bland dessa fanns Galileo Galilei (1564-1642), vars undersökningar av himlen med hjälp av teleskopet gjorde det möjligt för honom att lösa vad som vid den tiden sågs som brister i den heliocentriska modellen.
Dessa inkluderade de relativa förändringarna i Mars och Jupiters utseende när de befinner sig i opposition respektive konjunktion till jorden. Medan de för blotta ögat framstår som större än vad Copernicus modell föreslog, bevisade Galileo att detta är en illusion som orsakas av ljusets beteende på avstånd och kan lösas med ett teleskop.
Med hjälp av teleskopet upptäckte Galileo också månar som kretsar kring Jupiter, solfläckar och ojämnheterna på månens yta, som alla bidrog till att undergräva uppfattningen att planeterna var perfekta klot, snarare än planeter som liknade jorden. Medan Galileos förespråkande av Kopernikus’ teorier resulterade i hans husarrest, följde andra snart efter.
Den tyske matematikern och astronomen Johannes Kepler (1571-1630) bidrog också till att förfina den heliocentriska modellen med sitt införande av elliptiska banor. Dessförinnan använde sig den heliocentriska modellen fortfarande av cirkulära banor, vilket inte förklarade varför planeterna kretsade kring solen i olika hastigheter vid olika tidpunkter. Genom att visa hur planeterna accelererade när de befann sig på vissa punkter i sina banor och saktade ner på andra, löste Kepler detta.
Det var dessutom så att Kopernikus’ teori om att jorden kunde röra sig skulle komma att inspirera till en omprövning av hela fysikområdet. Medan tidigare idéer om rörelse var beroende av en yttre kraft för att sätta igång och upprätthålla den (t.ex. vinden som driver ett segel) bidrog Kopernikus’ teorier till att inspirera begreppen gravitation och tröghet. Dessa idéer skulle komma att formuleras av Sir Isaac Newton, vars Principia utgjorde grunden för modern fysik och astronomi.
I dag hedras Copernicus (tillsammans med Johannes Kepler) i den liturgiska kalendern i den episkopala kyrkan (USA) med en högtidsdag den 23 maj. År 2009 föreslog upptäckarna av det kemiska grundämnet 112 (som tidigare hade kallats ununbium) att Internationella unionen för ren och tillämpad kemi skulle döpa om det till copernicum (Cn) – vilket de gjorde 2011.
I 1973, på 500-årsdagen av hans födelsedag, gav Förbundsrepubliken Tyskland (även kallad Västtyskland) ut ett silvermynt på 5 mark (se ovan) med Kopernikus namn och en representation av det heliocentriska universumet på ena sidan.
I augusti 1972 sköts Copernicus upp för att göra rymdbaserade observationer, ett astronomiskt observatorium i omloppsbana som skapats av NASA och Storbritanniens Science Research Council. Satelliten, som ursprungligen kallades OAO-3, bytte namn 1973 i samband med 500-årsdagen av Copernicus födelse. Copernicus, som var i drift fram till februari 1981, visade sig vara det mest framgångsrika av OAO-uppdragen och gav omfattande röntgen- och ultraviolettinformation om stjärnor och upptäckte flera långperiodiska pulsarer.
Två kratrar, den ena belägen på månen och den andra på Mars, är uppkallade till Copernicus ära. Europeiska kommissionen och Europeiska rymdorganisationen (ESA) genomför för närvarande Copernicusprogrammet. Programmet, som tidigare kallades Global Monitoring for Environment and Security (GMES), syftar till att skapa ett autonomt, operativt jordobservatorium på flera nivåer.
Den 19 februari 2013 firade världen 540-årsdagen av Copernicus födelsedag. Även nu, nästan fem och ett halvt århundrade senare, anses han vara en av de största astronomer och vetenskapliga hjärnor som någonsin levt. Förutom att han revolutionerade fysiken, astronomin och vårt begrepp om rörelselagar står den moderna vetenskapens tradition i sig själv i stor skuld till denna ädla vetenskapsman som satte sanningen över allt annat.
Universe Today har många intressanta artiklar om forntida astronomi, till exempel What is the Difference Between the Geocentric and Heliocentric Models of the Solar System.
För mer information bör du läsa Nicolaus Copernicus, Nicolaus Copernicus biography, och Planetary Motion: The History of an Idea That Launched the Scientific Revolution.
Astronomy Cast har ett avsnitt på Episode 338: Copernicus.