Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi 1: Inngangur

Posted on: 08/03/2020 by Einar H. Guðmundsson

Yfirlit um greinaflokkinn

Þessi bloggfærsla er hugsuð sem inngangur og kynning á fyrirhugaðri röð yfirlitsgreina um sögu stjarneðlisfræði og  heimsfræði á Íslandi á tímabilinu frá upplýsingaröld til geimaldar. Ætlunin er að taka efnið fyrir í afmörkuðum skömmtum og réttri tímaröð með upphafi í kringum 1780. Jafnframt verður lögð áhersla á að setja umfjöllunina í samhengi við þróunina á alþjóðavettvangi á hverjum tíma.  -  Fremst og aftast eru drög að efnisyfirliti fyrir greinaflokkinn og verða þau uppfærð jafnóðum og nýjar færslur birtast.

Rétt er að geta þess strax í upphafi, að undirritaður er hvorki sagnfræðingur né heimspekingur og mun því fyrst og fremst nálgast þetta verkefni út frá persónulegum viðhorfum sínum og sérþekkingu í stjarneðlisfræði og heimsfræði. Umfjöllunin byggir þó jafnframt á ýmis konar sagnfræðigrúski, lestri og heimildaleit á erlendum sem innlendum bókasöfnum  og nú upp á síðkastið á hinum ómissandi (en oft varhugaverða) veraldarvef.

Ljóst er að fyrstu færslunar koma til með að fjalla nær eingöngu um alþýðufræðslu og kennslu á áðurnefndum sviðum, einfaldlega vegna þess, að vísindalegar rannsóknir í stjarneðlisfræði og heimsfræði hófust ekki hér á landi fyrr en talsvert var liðið á seinni hluta tuttugustu aldar. Sá hluti sögunnar verður tekinn fyrir í lok greinaflokksins.

Í þessu sambandi er rétt að minna á, að skólakennsla og alþýðufræðsla í raunvísindum eru mikilvægir þættir í menningu hverrar þjóðar. Þeir eiga meðal annars drjúgan þátt í því að móta vísindalæsi almennings og almenn viðhorf til vísinda og fræða. Þá byggir heimsmynd almennings á hverjum tíma á þessum sama grunni.

.

Smáþjóð á útjaðri vestrænnar menningar

Fyrr á tímum voru þeir Íslendingar, sem lögðu stund á háskólanám, aðeins örlítill hluti þjóðarinnar. Eftir siðaskiptin (1550) sóttu þessir einstaklingar nær undantekingarlaust þekkingu til Háskólans í Kaupmannahöfn, og þegar heim var komið voru þeir ýmist kallaðir lærðir menn eða lærdómsmenn (á kaþólskum miðöldum voru þeir menntamenn, sem ekki voru biskupar, hins vegar oft kallaðir fróðir). Aðrir Íslendingar tilheyrðu langflestir „alþýðunni“, allavega í þeim skilningi, sem hér verður lagður í orðið.

Hafnarháskóli var í raun háskóli íslensku þjóðarinnar til 1911, þegar Háskóli Íslands var stofnaður. Nám í verkfræði hófst þó ekki hér heima fyrr en 1940 og eiginlegt nám í raunvísindum þrjátíu árum síðar. Því má segja, að Ísland hafi verið á útjaðri raunvísindaiðkunar allt fram á síðasta fjórðung tuttugustu aldar, ef ekki lengur.

Eins og þegar hefur komið fram, fjallar greinaflokkur þessi um sögu stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi eftir 1780. Ef menn hafa áhuga á að kynna sér þekkingu Íslendinga á þessum fræðum fyrir þann tíma, má benda á ýmsa pistla, sem ég hef tekið saman um tímabilið frá siðaskiptum fram til 1800. Einnig hef ég fjallað um nokkra afmarkaða þætti úr sögu nítjándu og tuttugustu aldar og tekið saman heimildaskrá um stjörnulist á miðöldum. Allt þetta efni er hægt að nálgast á vefsíðunni:

Meðal lærðra manna fyrir 1780 var Gísli Þorláksson biskup (1631-1684). Hann var málsvari jarðmiðjukenningarinnar, eins og sjá má á latneskri dispútatíu hans um fastastjörnur og föruhnetti frá 1651. Sú merka ritsmíð er fyrsta prentaða ritgerðin um stjörnufræði eftir íslenskan höfund.

Rúmri hálfri öld síðar samdi Þorleifur Halldórsson rektor (1683-1713) latneska dispútatíu um festinguna  (1707), sem byggði bæði á sólmiðjukenningu Kóperníkusar og hvirflakenningu Descartes (sjá nánari umfjöllun um grein Þorleifs hér, bls. 267-272). Um svipað leyti dispúteraði Magnús Arason landmælingamaður (1683-1728) þrisvar um tunglið á latínu (1708, 1709 og 1710). Hann lærði hjá Ole Römer og hafði meðal annars kynnt sér verk Keplers undir leiðsögn hans. Bæði Römer og Magnús voru eindregnir fylgismenn Descartes og aðhylltust því sólmiðjukenninguna, eins og hann.

Þessi mynd af jarðmiðjuheimi er tekin úr íslenska handritinu JS 392 8vo (161r-198v) frá því um miðja átjándu öld. Ástæða er til að ætla, að þetta hafi verið heimsmynd hins dæmigerða Íslendings á þeim tíma, enda er teikningin í fullu samræmi við kaflann Um þær sjö plánetur og tólf himinsins teikn, þeirra nöfn, náttúru og verkan í rímbókinni Calendarium perpetuum - ævarandi tímatal frá 1692 (bls. 100-108). Bókin sú er eftir Þórð Þorláksson biskup (1637-1697) og var mikið notuð hér á landi langt fram eftir átjándu öldinni. Hún gekk almennt undir nafninu „Þórðarrím“ (sjá nánar hér).

Fyrsti Íslendingurinn, sem kynnti sér náttúruspeki Newtons og fjallaði um hana í dispútatíum, var Stefán Björnsson reiknimeistari (1721-1798). Þessir fyrirlestrar hans frá árunum 1758-60 voru, eins og aðrar dispútatíur, prentaðir í mjög takmörkuðu upplagi. Þeir voru jafnframt á latínu og hafa því væntanlega ekki komið íslenskri alþýðu að miklu gagni. Í erindi Stefáns um verkan halastjarna, sem ganga niður í reikistjörnukerfi vort, er meðal annars fjallað um þyngdarlögmál Newtons og truflanir og sjávarfallakrafta af völdum halastjarna. Þetta mun hafa verið einn af fyrstu fyrirlestrum um þyngdarfræði Newtons við Háskólann í Kaupmannahöfn. Ýmsir Danir og Norðmenn, eins og til dæmis hinn merki fræðimaður Jens Kraft, höfðu þó áður kynnt sér verk meistarans í nokkrum smáatriðum og fjallað um þau í rituðu máli.

Áður en lengra er haldið, er rétt að minna á, að á ofanverðri átjándu öld hélt Danska vísindafélagið úti reglubundnum stjörnuathugnum á suðvesturhorni Íslands. Eyjólfur Jónsson (1735-1775) var skipaður stjörnumeistari árið 1772. Nokkrum árum eftir lát hans tók Norðmaðurinn Rasmus Lievog (1738-1811) við starfinu, sem hann sinnti til 1805, skömmu eftir að strandmælingarnar síðari hófust.  Um þessa merku sögu má lesa nánar í eftirfarandi færslum:

Turnar_Frímerki

Tveir stjörnuturnar. Til vinstri: Sívaliturn á þriggja alda afmæli turnsins árið 1942. Stjörnuathugunarstöðin er á þakinu (mikið breytt frá því á átjándu öld; sjá t.d. hér). Þarna störfuðu þeir Eyjólfur Jónsson frá 1766(?) til 1770 og Rasmus Lievog frá 1775 til 1779.  Til hægri: Stjörnuturninn í Lambhúsum (hönnuður frímerkis: Örn Smári Gíslason, eftir teikningu Johns Baine frá 1789). Þar sinnti Lievog athugunum frá 1783 til 1805.  

Stjörnuturninn í Lambhúsum er fyrsta og jafnframt eina opinbera stjörnuathugunarstöðin, sem starfað hefur hér á landi. Á öllum tímum hafa þó ýmsir áhugasamir Íslendingar fylgst með stjörnuhimninum og áhugaverðum stjarnfræðilegum fyrirbærum og ekki síst misjafnlega óvæntum atburðum, sem þar eiga sér stað. Um þetta er meðal annars fjallað í eftirfarandi færslum:

Íslenskir sérfræðingar komu tiltölulega seint að þróun nýrrar stjarnmælingatækni eða smíði stjarnmælingatækja af einhverju tagi. Til skamms tíma höfum við því fyrst og fremst verið í hlutverki notandans á því sviði. Það á til dæmis við í samstarfi okkar um Norræna stjörnusjónaukann, sem hófst 1997. Af þeim ástæðum verður hér lítið fjallað um stjörnusjónauka eða annan tækjabúnað fyrr en síðar í greinaflokknum. Í millitíðinni má þó benda á eftirfarandi heimildir:

 

Upplýsing og alþýðufræðsla

Eitt af helstu einkennum upplýsingartímans var mikil fjölgun fræðslurita, sem ætluð voru leikmönnum og því samin á þjóðtungum í stað latínu, ritmáli lærðra manna. Strax í upphafi átjándu aldar var framboð á alþýðuritum á þeim sviðum, sem við nú köllum raunvísindi, orðið verulegt víða í Evrópu. Mest var útgáfustarfsemin í löndum eins og Englandi, Frakklandi og Þýskalandi og þaðan barst þekkingin áfram til annarra landa.

Sól upplýsingarinnar skín á mannheima. Á borðanum stendur Lucem post nubila reddit (eftir skýin kemur ljósið á ný) og með skýjum er sennilega verið að vísa til „hinna myrku miðalda“. Myndin er úr bókinni Vernünfftige Gedancken von Gott, der Welt und der Seele des Menschen, auch allen Dingen überhaupt eftir heimspekinginn Christian Wolff. Verkið kom upphaflega út í Halle árið 1720 en myndin er tekin úr útgáfu frá 1747.

Alþýðuritum um náttúruspeki og heimsmynd fjölgaði verulega í Danaveldi eftir 1760 og var þar bæði um að ræða rit frumsamin á dönsku og þýdd verk, einkum úr þýsku, frönsku og ensku. Hér á landi birtust fyrstu alþýðlegu greinarnar um raunvísindi og tækni í  Ritum þess (konunglega) íslenska Lærdómslistafélags á árunum 1781 til 1796. Það er ástæðan fyrir því, að þessi greinaflokkur mun fyrst og fremst fjalla um tímabilið eftir 1780.

Þótt lítið sé hægt að fullyrða um það með vissu, þá hefur talsverður hluti  íslenskrar alþýðu, þar á meðal margir prestar, sennilega lesið fræðslurit um raunvísindi á dönsku á seinni hluta átjándu aldar og í byrjun þeirrar nítjándu. Sem dæmi má nefna, að Jón Jónsson „lærði“, sem reyndar gat lesið mörg tungumál, hafði kynni af eftirtöldum alþýðuritum á dönsku, eins og sjá má í hinum ágætu neðanmálsgreinum hans í verkinu Sá guðlega þenkjandi náttúruskoðari frá 1798:

  • W. Derham, 1759: Astro- et physico-Theologie, eller de synlige himmelske Corporers og Jordens utallige Creatures og Naturs Betragtning, til et øyensynligt og uomstødeligt Beviis, at der er en Gud til, og at han er det høyeste Gode, det allerbeste, allerviseste og almægtige Væsen. (Sjá einnig hér og hér.)
  • C. Bastholm, 1787, Philosophie for Ulærde.
  • P. Søeborg, 1788: Stierne-Catechismus for almindelig Mand. (Peder Søeborg varð aðstoðarmaður Christians Horrebow í Sívalaturni skömmu eftir að Eyjólfur Jónsson stjörnufræðingur fluttist til Íslands árið 1770.)
  • L. Euler, 1792-93: Breve til en Prindsesse i Tydskland over adskillige Gienstande af Physiken og Philosophien. (Hér má sjá enska útgáfu frá 1802: Vol. I , Vol. II ásamt umsögn.)

Af þessum verkum mun bók Bastholms hafa náð mestri hylli, bæði í Danmörku og hér heima. Meðal annarra alþýðurita, sem komu út í Kaupmannahöfn um svipað leyti, voru bækur með nöfnum eins og Den astronomiske Børneven (1794) og Naturlære for Fruentimmere (1800). Hvort þessi síðasttöldu verk voru lesin á Íslandi, veit ég ekki.

Þeim, sem vilja lesa nánar um upplýsinguna í Danaveldi og áhrif hennar langt fram á nítjándu öld, má benda á eftirtalin rit:

Þeir tiltölulega fáu Íslendingar, sem fóru til náms við Háskólann í Kaupmannahöfn á dögum þýsk-dönsk-íslensku upplýsingarinnar, lærðu frumatriði stærðfræðilegrar stjörnufræði, fyrst hjá Horrebow-feðgunum Peder og Christian og síðar hjá Thomas Bugge. Náttúruspekina lærðu þeir hjá Christian Kratzenstein og síðar hjá Bugge til 1806, þegar Hans Christian Örsted tók við.  Undurstöðuatriði þessara fræða voru hins vegar ekki kennd við skóla hér á landi fyrr en um og uppúr 1846, eftir að Reykjavíkurskóli var kominn til sögunnar. Nánar er um þetta fjallað í eftirfarandi færslum:

Í eftirfarandi heimildum má svo lesa um almennan bakgrunn þessarar sögu á átjándu og nítjándu öld og vel fram á þá tuttugustu:

Í þessum greinaflokki verður meðal annars fjallað um flest þau rit um stjarneðlisfræði og heimsfræði á íslensku, sem stóðu almenningi til boða á hverjum tíma. En áður en að því kemur, verður gefið örstutt yfirlit um vísindalegan grundvöll þessara fræða á tímabilinu frá miðri átjándu öld til vorra tíma. Farið verður dýpra í einstök atriði í seinni færslum, þar sem það á við.

 

Grunnurinn að heimsmynd nútímans

Um miðja átjándu öld hafði náttúruspeki Newtons að mestu leyst hugmyndafræði Descartes af hólmi meðal náttúruvísindamanna í Englandi og á meginlandi Evrópu. Flest alþýðurit um heimsmynd stjarnvísinda endurspegluðu þessa þróun, þar á meðal hin íslensku. Staðreyndin er og sú, að án alþýðuritanna hefði það tekið mun lengri tíma en ella fyrir hugmyndafræði Newtons að festa sig í sessi í menningu Vesturlanda. Þar var hún svo allsráðandi í raunvísindum allt fram á tuttugustu öld.

Í miðjunni er málverk G. Knellers af Isaac Newton frá árinu 1689. Honum sitt til hvorrar handar eru myndir af forsíðum verkanna Stærðfræðilögmál náttúruspekinnar (1687) og Ljósfræði (1704).

Í upphafi þótti flestum fræði Newtons ákaflega torskilin, enda var bók hans um Stærðfræðilögmál náttúruspekinnar ekkert léttmeti. Það kom því í hlut ýmissa snjallra náttúruspekinga og stærðfræðinga að kynna  hugmyndir meistarans fyrir öðrum menntamönnum og almenningi. Um þá fræðslu má til dæmis lesa í eftirfarandi heimildum:

Mynd úr hinu áhrifamikla riti, Elémens de la philosophie de Neuton, frá 1738. Hún sýnir höfundinn, Voltaire, vinna að bókinni. Himneskt ljós þekkingarinnar skín í gegnum höfuð Newtons og endurspeglast niður á handritið. Það er ástkona Voltaires og samstarfsmaður,  Émilie du Châtelet, sem heldur á speglinum. Du Châtelet var framúrskarandi náttúruspekingur og  þýddi til dæmis verk Newtons á frönsku. Hún aðstoðaði einnig Voltaire við að skilja verk enska meistarans.

Ef menn vilja kynna sér sögu stjarnvísinda og heimsfræði fyrir daga Newtons og þau áhrif sem forverar höfðu á hugmyndir hans, má benda á eftirfarandi öndvegisrit:

Rekja má upptök nútíma stjarneðlisfræði og heimsfræði til rannsókna Newtons í aflfræði og ljósfræði. Þar skiptir mestu framsetning hans á þyngdarlögmálinu og notkun þess til að útskýra, meðal annars, áhrif þyngdarinnar á jarðnesk fyrirbæri og hreyfingar reikistjarna, tungla og halastjarna í sólkerfinu. Lögmálið var jafnframt hryggjarstykkið í heimsmyndinni, sem við hann er kennd. Nánari umfjöllum um þetta efni er að finna í næstu færslum.

Aflfræði Newtons, og þar með þyngdarfræði hans og heimsmynd, byggðu á forsendum hans um rúm og tíma. Tími Newtons var algildur, það er hann var aðskilinn frá rúminu (og öllu öðru) og leið alls staðar áfram í jöfnum mæli, eins fyrir alla athugendur.  Rúmið var einnig algilt og óendanlegt, óbreytanlegt þrívítt evklíðskt rúm. Það var eins og óendanlega stór kassi, heimkynni alls efnis og vettvangur allrar hreyfingar og allra atburða í alheimi.

Þessar forsendur Newtons um rúm og tíma voru grunnur eðlisfræði og stjörnufræði í  einar tvær aldir, eða þar til Einstein setti fram takmörkuðu afstæðiskenninguna árið 1905.  Eins og nafnið gefur til kynna, eru bæði rúm og tími afstæð fyrirbæri í kenningu hans. Í daglegu lífi upplifum við þó enn rúm og tíma að hætti Newtons og það án frekari umhugsunar. Þetta á jafnvel við, þegar við beitum hinni handhægu staðsetningartækni, GPS, sem væri algjörlega gagnslaus, ef ekki væri tekið tillit til afstæðikenninga Einsteins.

Þegar Einstein setti fram almennu afstæðiskenninguna árið 1915 gjörbreytti hann einnig hugmyndum eðlisfræðinga og stjörnufræðinga um þyngdina og sýndi jafnframt fram á, að þyngdarlögmál Newtons gildir aðeins sem góð nálgun við ákveðnar aðstæður, til dæmis þær sem ríkja á jörðinni og í sólkerfinu. Hinsvegar er myndin af alheimi öll önnur í kenningu Einsteins en hjá Newton. Meira um það í seinni færslum.

Albert Einstein í kringum 1933. Í bakgrunni er teikning af hamfarakenndum árekstri tveggja svarthola ásamt meðfylgjandi þyngdarbylgjum og þyngdarlinsuhrifum.  Nánari skýringar: Stuttmynd SXS frá því í febrúar 2016.

Það eru fleiri greinar eðlisfræðinnar en aflfræði og afstæðiskenningar, sem hafa verið mikilvægar fyrir þróunina í stjarneðlisfræði og heimsfræði á undanförnum tveimur öldum. Þar má meðal annars nefna ljósfræði og rafsegulfræði, varmafræði og safneðlisfræði, skammtafræði, atómeðlisfræði, kjarneðlis- og öreindafræði og loks rafgasfræði og þéttefnisfræði. Þá hafa efnisfræði og efnafræði ásamt verkfræði oftar en ekki skipt sköpum í tengslum við hönnun og smíði sjónauka og annarra stjarnmælingatækja. Þá má heldur ekki gleyma stærðfræðinni og viðamiklum tölvureikningum. Að auki hefur heimspekin ávallt svifið yfir vötnunum, jafnt í þessum sem öllum öðrum vísindum.

Að mínu mati væri það óðs manns æði að ætla sér að lýsa alþóðlegri þróun stjarneðlisfræði og heimsfræði síðustu tveggja alda af einhverju viti í nokkrum bloggfærslum. Þar sem umfjöllun mín í þessum færslum er fyrst og fremst bundin við Ísland, mun ég því ekki reyna að rekja hina alþjóðlegu sögu sem slíka, heldur aðeins glugga í þá þætti hennar sem tengjast beint þróuninni hér heima. Hins vegar mun ég gæta þess að vísa í gagnlegar heimildir um hinn alþjóðlega bakgrunn á hverjum tíma.

Í lokin eru hér drög að efnisyfirliti fyrir greinaflokkin, eins og höfundurinn hugsar sér hann núna. Mikilvægt er að hafa í huga, að skiptingin í tímabil miðast fyrst og fremst við íslenskan veruleika og umfjöllunina og þróunina hér á landi.  -  Drögin verða uppfærð jafnóðum og nýtt efni kemur á vefinn. Þau koma því ekki til með að fá sitt endanlega form fyrr en síðasta færslan birtist á þessum síðum.

* Stjarneðlisfræði og heimsfræði á Íslandi: Efnisyfirlit *

 

Um Einar H. Guðmundsson

Prófessor emeritus við Háskóla Íslands - Tölvupóstfang: einar@hi.is - Vefsíða: https://einar.hi.is/
Þessi færsla var birt undir Eðlisfræði, Stjörnufræði. Bókamerkja beinan tengil.