
地動説[ a ] (地動説モデルとも呼ばれる)は、太陽を宇宙の中心に置き、地球と惑星はその軌道上にあるとする、廃止された天文学モデルです。これは、地球を宇宙の中心に置く地動説に取って代わりました。現代天文学では、地動説は相対性理論に基づくモデルに取って代わられ、宇宙には絶対的な中心や特定の基準系は存在しません。
歴史的に、地動説は地球を中心とする天動説と対立していた。地球が太陽の周りを公転するという考えは、紀元前3世紀にサモスのアリスタルコスによって提唱された[ 1 ] 。彼はクロトンのフィロラオス(紀元前470年頃 - 385年)が提示した概念に影響を受けていた。紀元前5世紀、ギリシャの哲学者フィロラオスは、地球は球形で「神秘的な」中心の火の周りを公転しており、この火が宇宙を支配しているという考えを何度か抱いていた[ 2 ] 。しかし、中世ヨーロッパでは、アリスタルコスの地動説はほとんど注目されなかった。おそらくヘレニズム時代の科学書が失われたためであろう[ b ]。
16世紀になって初めて、ルネサンス期の数学者、天文学者、そしてカトリック聖職者であったニコラウス・コペルニクスが地動説の数学的モデルを提示し、コペルニクス革命へとつながった。続く16世紀には、ヨハネス・ケプラーがそれまでに発見されたすべての惑星の軌道を楕円軌道(真の地動説)とし、ガリレオ・ガリレイは自身の望遠鏡を用いて観測した太陽系の像を発表した。
ウィリアム・ハーシェル、フリードリヒ・ベッセル、その他の天文学者の観測により、太陽は太陽系の重心に近いものの、宇宙の中心ではないことが明らかになった。現代天文学では、普遍的な中心は区別されていない。これらの発見の後も、非公式な言葉遣いでは、この用語の真実性が依然として保持されており、その範囲は我々の惑星系に限定されている。[ 4 ]
地球の球形性は少なくとも紀元前4世紀からギリシャ・ローマ天文学で広く認識されていたが、 [ 5 ]地球の毎日の自転と太陽の周りの1年の公転はコペルニクス革命まで普遍的に受け入れられることはなかった。
地球が動いているという考えは、少なくとも紀元前4世紀のピタゴラス学派から提唱され、紀元前3世紀にはサモスのアリスタルコスによって完全に発展した地動説が提唱されたが、これらの考えは静止した球状の地球という見方に取って代わることはできず、紀元2世紀以降、中世の天文学にも受け継がれることになる主流のモデルは、プトレマイオスの『アルマゲスト』に記述された地動説であった。

宇宙の最初の非地球中心モデルは、ピタゴラス派の哲学者フィロラオス(紀元前390年没)によって提唱された。彼は、宇宙の中心には「中心の火」があり、その周りを地球、太陽、月、惑星が等周期の円運動をしていると説いた。この体系では、地球と中心の火と一直線上にあり、地球と同じ周期で中心の火の周りを公転する「反 地球」の存在が想定された。太陽は中心の火の周りを1年で一周し、星は静止していると考えられた。地球は常に中心の火に対して同じ面を隠しており、中心の火と「反地球」の両方が地球からは見えない。ピタゴラス派の等周期円運動の概念は、その後約2000年間、異議を唱えられることなく受け入れられ、コペルニクスは、地球が動いているという考えが新しいものでも革命的なものでもないことを示すために、ピタゴラス派に言及した。[ 6 ]ケプラーは、ピタゴラス派の「中心の火」を太陽と解釈し、「ほとんどの宗派は意図的にその教えを隠していた」と述べている。[ 7 ]
ポントスのヘラクリデス(紀元前4世紀)は、地球の自転が天球の見かけ上の日々の動きを説明すると述べた。かつては、彼は水星と金星が太陽の周りを公転し、太陽は(他の惑星とともに)地球の周りを公転していると信じていたと考えられていた。[ 8 ]マクロビウス(西暦395年- 423年)は後にこれを「エジプト体系」と呼び、「エジプト人の技量から逃れることはできなかった」と述べたが、古代エジプトで知られていたという他の証拠はない。[ 9 ] [ 10 ]

地動説を最初に提唱した人物として知られているのは、サモスのアリスタルコス(紀元前270年頃)である。同時代のエラトステネスと同様に、アリスタルコスは地球の大きさを計算し、太陽と月の大きさと距離を測定した。彼の推定から、太陽は地球の6~7倍の大きさであると結論づけ、より大きな天体の方がより強い引力を持つと考えた。
アリスタルコスの地動説に関する著作は失われているが、同時代のアルキメデスによる簡潔な記述や、後世の著述家による散発的な言及から、その内容の一部が知られている。アルキメデスによるアリスタルコスの理論の説明は、彼の著書『砂計算人』に記されている。その説明はわずか3つの文から成り、トーマス・ヒースは次のように翻訳している。[ 11 ]
ゲロン王よ、あなたはご存知でしょうが、「宇宙」とは、ほとんどの天文学者が地球の中心を中心とし、半径が太陽の中心と地球の中心を結ぶ直線の長さに等しい球体に与えた名称です。これは、あなたが天文学者から聞いた一般的な説明(τὰ γραφόμενα)です。しかし、アリスタルコスはいくつかの仮説からなる書物を出版し、その中でなされた仮定の結果として、宇宙は先ほど述べた「宇宙」よりもはるかに大きいことが示唆されています。彼の仮説は、恒星と太陽は動かず、地球は太陽の周りを円周上を公転し、太陽はその軌道の中心に位置し、恒星の球は太陽と同じ中心に位置しており、地球が公転すると彼が想定する円は、恒星までの距離に対して、球の中心からその表面までの距離と同じような比率を持つ、というものである。
—砂の計算者(アレナリウスI、4–7)[ 11 ]
アリスタルコスはおそらく、星々が非常に遠くにあると考えていたのだろう。地球の軌道が天球の大きさに比べて大きければ、星々の見かけ上の角距離は一年を通して変化するはずだからだ。実際、星々は非常に遠くにあるため、恒星視差が観測可能になったのは、1830年代に十分な性能を持つ望遠鏡が開発されてからのことだった。
紀元前の他の文献には、アリスタルコスの地動説に関する記述は知られていない。数少ない古代の記述の中で最も古いものは、プルタルコスの著作の2つの箇所にある。これらの箇所には、アルキメデスの記述[ 12 ]には明示的に述べられていない詳細、すなわちアリスタルコスの理論では地球が自転しているという点が言及されている。これらの記述のうち最初のものは、『月の球体に現れる顔について』 [ 13 ]にある。
ただ、友よ、クレアンテスのように私を不敬罪で訴えないでくれ。クレアンテスは、サモスのアリスタルコスが宇宙の炉を動かしたとして、ギリシャ人は彼を不敬罪で告発する義務があると考えていた。アリスタルコスは、天は静止したままで、地球は斜めの円を描いて回転し、同時に自転していると考えることで、この現象を救おうとしたのだ。
—月の球体に現れる顔について(De facie in orbe lunae、第6章、922 F~923 A頁)
クレアンテスの著作は他の著述家による引用の中に断片的にしか残っていないが、ディオゲネス・ラエルティオスは『哲学者列伝』の中で『アリスタルコスへの反論』(Πρὸς Ἀρίσταρχον)をクレアンテスの著作の一つとして挙げており[ 14 ]、一部の学者[ 15 ]は、クレアンテスがアリスタルコスを不敬虔だと非難したのはこの部分だったのではないかと示唆している。
プルタルコスによる2番目の言及は、彼の『プラトン問題』にある。[ 16 ]
プラトンは、太陽、月、そして5つの惑星(プラトンはこれらの惑星の回転を時間の道具と呼んだ)と同様に、地球も動かしていると考えていたのだろうか。そして、「宇宙全体を極から極へと伸びる軸を中心に球状になっている」地球は、静止してまとまっているのではなく、回転し公転している(στρεφομένην καὶ ἀνειλουμένην)と考える必要があったのだろうか。後にアリスタルコスとセレウコスが主張したように、前者はこれを単なる仮説(ὑποτιθέμενος μόνον)として、後者は確固たる意見(καὶ ἀποφαινόμενος)として述べている。
—プラトニックな質問 ( Platonicae Quaestiones viii. I、1006 C)
アリスタルコスの地動説に関する残りの記述は極めて簡潔で、既に引用した記述から得られる以上の情報は提供していない。アリスタルコスを明示的に名前で言及しているものは、アエティオスの『哲学者の意見』 、セクストゥス・エンピリクスの『数学者に対する反論』[ 16 ]、およびアリストテレスへの匿名の注釈者[ 17 ]にある。アエティオスの『哲学者の意見』の別の箇所では、天文学者セレウコスが地球の運動を肯定したと報告しているが、アリスタルコスについては言及していない。[ 16 ]
プルタルコスが「アリスタルコスの信奉者」についてさりげなく言及していることから、古典期には他にも地動説を支持した天文学者がいたものの、その業績が失われてしまった可能性が高い。[ 18 ]アリスタルコスの地動説モデルを支持したことが知られている古代の天文学者で他に名前が知られているのは、セレウコス朝でアリスタルコスの1世紀後に活躍したヘレニズム時代の天文学者、セレウキアのセレウコス(紀元前190年生まれ)だけである。[ 19 ]セレウコスはアリスタルコスの地動説システムの支持者であった。[ 20 ]セレウコスは、地動説の幾何学的モデルの定数を決定し、このモデルを用いて惑星の位置を計算する方法を開発することで、地動説を証明した可能性がある。彼はヒッパルコスと同時代人であったため、当時利用可能であった初期の三角法を用いた可能性がある。[ 21 ]セレウコスの著作の断片がアラビア語訳で現存しており、ラーゼス(865年生まれ)が言及している。[ 22 ]
あるいは、彼の説明には潮汐現象[ 23 ]が関係していた可能性があり、彼は潮汐現象は月への引力と地球が地球と月の重心の周りを公転することによって引き起こされると理論づけたとされる。
コペルニクス以前のヨーロッパでは、地動説に関する憶測が時折見られました。ローマ時代のカルタゴでは、異教徒のマルティアヌス・カペラ(西暦5世紀)が、金星と水星は地球の周りを回るのではなく、太陽の周りを回っているという見解を示しました。[ 24 ]カペラのモデルは、中世初期に9世紀の様々な匿名の評論家によって議論され[ 25 ]、コペルニクスは自身の研究に影響を与えた人物として彼に言及しています。[ 26 ]また、マクロビウス(西暦420年)も地動説モデルについて述べています。[ 27 ]
アーリヤバタ(476~550年)は、その代表作であるアーリヤバティーヤ(499年)の中で、地球が自転し、惑星の周期が太陽を基準として与えられる惑星モデルを提唱した。 [ 28 ] [ 27 ]ラッラ などの彼の直系の注釈者や、他の後世の著者は、地球が自転するという彼の革新的な見解を否定した。[ 29 ]アーリヤバタの計算は、惑星が太陽の周りを公転するという根底にある太陽中心モデルに基づいていると主張されているが、[ 30 ] [ 31 ]これも反駁されている。[ 32 ]一般的な合意としては、会合異常(太陽の位置による)は物理的に太陽中心軌道を意味するものではなく(このような補正は後期バビロニアの天文学文献にも見られる)、アーリヤバタの体系は明示的に太陽中心ではなかったということである。[ 33 ]彼はまた、日食や月食 の時刻、月の瞬間的な動きなど、多くの天文学的計算を行った。[ 34 ]アーリヤバタのモデルを初期に追随した人物には、ヴァラーハミヒラ、ブラフマグプタ、バースカラ2世などがいる。
しばらくの間、イスラムの天文学者たちはプトレマイオス体系と地球中心モデルを受け入れており、アル・バッタニーはこれらを用いて太陽と地球の間の距離が変化することを証明した。[ 35 ] [ 36 ] 10世紀には、アル・シジは地球が自転していることを認めた。[ 37 ] [ 38 ]後の天文学者アル・ビールーニーによると、アル・シジは、星の見かけの動きは天球の動きではなく地球の動きによるものだという同時代の人々の信念に基づいて、アル・ズーラキーと呼ばれるアストロラーベを発明した。[ 38 ] [ 39 ]イスラムの天文学者たちはプトレマイオスのモデルを批判し始め、その中にはイブン・アル=ハイサムも含まれており、彼の著書『アル=シュクーク・アラー・バタラミユース』(「プトレマイオスに関する疑念」、紀元1028年)[ 40 ] [ 41 ]プトレマイオスのモデルに矛盾点を見出したが、アル=ハイサムは地動説モデルに固執し続けた。[ 42 ]

アル・ビールーニーは、地球が自転し太陽の周りを公転している可能性について議論したが、マスウディック・カノン(1031年)[ 43 ]では、地球中心説と静止した地球説を信じていることを表明した[ 44 ] 。地球が自転していれば、天文学的観測と矛盾しないことは認識していたが[ 45 ] 、数学の問題ではなく自然哲学の問題だと考えた[ 38 ] [ 46 ] 。
12世紀には、プトレマイオス体系に代わる非太陽中心説が、ヌール・アッディーン・アル=ビトルージなどのイスラム天文学者によって開発されました。彼はプトレマイオスモデルを数学的なものであって物理的なものではないと考えていました。[ 47 ] [ 48 ]彼の体系は13世紀にヨーロッパの大部分に広まり、彼の考えに対する議論と反論は16世紀まで続きました。[ 48 ]
イルハン朝ペルシアのマラガ天文学学派は、地球の自転を含む「非プトレマイオス的」惑星モデルをさらに発展させた。この学派の著名な天文学者には、アル・ウルディ(1266年没) 、アル・カティビ(1277年没)[ 49 ]、アル・トゥースィー(1274年没)などがいる。
使用された議論と証拠は、コペルニクスが地球の運動を支持するために使用したものと類似している。[ 50 ] [ 51 ]アヴェロエスとマラガ学派によって 展開されたプトレマイオス批判は、地球の自転を明確に扱っているが、明確な地動説には至っていない。[ 52 ] マラガ学派の観測は、クシュジ(1403~1474年)の下、ティムール朝時代のサマルカンド天文台でさらに改良された。
インドでは、ニラカンタ・ソマヤジ(1444~1544年)が、アーリヤバタの『アーリヤバティーヤ』の注釈書である『アーリヤバティーヤバーシャ』の中で、惑星が太陽の周りを公転し、太陽が地球の周りを公転するという、後にティコ・ブラーエが提唱したシステムと同様の、地球中心の惑星モデルのための計算システムを開発しました。ソマヤジは『タントラサングラハ』(1501年)で、自身の惑星システムをさらに改訂し、ティコ・ブラーエとコペルニクスのモデルの両方よりも、内惑星の太陽中心軌道を数学的に正確に予測できるシステムを開発しましたが、[ 53 ] [ 54 ]宇宙の特定のモデルは提案しませんでした。[ 55 ]ニラカンタの惑星システムには、地球の自転も組み込まれていました。[ 56 ]ケーララ学派の天文学と数学の天文学者のほとんどは、彼の惑星モデルを受け入れたようです。[ 57 ] [ 58 ]

マルティアヌス・カペラ(西暦5世紀)は、金星と水星は地球の周りを回るのではなく、太陽の周りを回るという見解を示した。[ 24 ]カペラのモデルは、中世初期に9世紀の様々な匿名の解説者によって議論され[ 59 ]、コペルニクスは彼を自身の研究に影響を与えた人物として挙げている。[ 60 ]マクロビウス(西暦420年)は、地動説モデルを記述した。[ 27 ]ヨハネス・スコトゥス・エリウゲナ(西暦815-877年)は、ティコ・ブラーエのモデルを彷彿とさせるモデルを提案した。[ 27 ]
14世紀、ニコル・オレーム司教は地球が自転している可能性について論じ、一方、ニコラウス・クザーヌス枢機卿は著書『博識な無知』の中で、太陽(あるいは他の点)が宇宙の中心であると主張する理由があるのかどうかを問いかけた。神秘主義的な神の定義と並行して、クザーヌスは「このように世界の構造(machina mundi)は、ほぼあらゆる場所に中心を持ち、円周はどこにもない」[ 61 ]と書き、ヘルメス・トリスメギストス[ 62 ]を想起させた。
一部の歴史家は、マラゲ天文台の思想、特にウルディ補題とトゥースィー対として知られる数学的装置がルネサンス期のヨーロッパ天文学に影響を与え、間接的にルネサンス期のヨーロッパ天文学、ひいてはコペルニクスに受け継がれたと主張している。[ 46 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] コペルニクスは、アラビア語の文献に見られるのと同じ惑星モデルでそのような装置を使用した。[ 67 ]コペルニクスが『コメンタリオルス』で使用した2つの周転円による等位点の正確な置き換えは、ダマスカスのイブン・アル=シャティール(1375年頃没)の以前の著作に見られる。[ 68 ]コペルニクスの月と水星のモデルもイブン・アル=シャティールのものと同一である。[ 69 ]
アヴェロエスによるプトレマイオス批判がルネサンス思想に及ぼした影響は明白であるが、 1957年にオットー・E・ノイゲバウアーが提唱したマラガ学派の直接的な影響については未解決の問題である。[ 52 ] [ 70 ] [ 71 ]トゥースィー夫妻はコペルニクスが数学的天文学の再定式化に用いたことから、彼が何らかの形でこの考えを知ったというコンセンサスが高まっている。伝達経路の一つとして考えられるのは、ビザンツ科学によるもので、ビザンツ科学はアル・トゥースィーの著作の一部をアラビア語からビザンツ・ギリシア語に翻訳した。トゥースィー夫妻を含むビザンツ・ギリシア語写本がイタリアにいくつか現存している。[ 72 ]数学系譜プロジェクトは、ナシル・アル・ディーン・アル・リ・リ→シャムス・アルディーン・アル・ブハーリー→グレゴリー・キオニアデス→マヌエル・ブリエニオス→セオドア・メトカイテス→グレゴリー・パラマス→ニロス・カバシラス→デメトリオス・キドネス→ゲミストスという「系図」があることを示唆している。プレトン→バシリオス・ベッサリオン→ヨハネス・レギオモンタヌス→ドメニコ・マリア・ノヴァーラ・ダ・フェラーラ→ニコラウス(ミコワイ・コペルニク)・コペルニクス。[ 73 ]レオナルド・ダ・ヴィンチ(1452–1519) は「太陽は動かない」と書きました。[ 74 ]数学系譜プロジェクトによると、彼はベッサリオンの弟子の弟子でした。[ 73 ]トゥースィー夫妻の考えは、アラビア語のテキストをラテン語に翻訳することなくヨーロッパに伝わった可能性があるため、写本の痕跡をほとんど残さずに伝わった可能性があると示唆されています。[ 75 ] [ 46 ]
他の学者たちは、コペルニクスがこれらの考えを後期イスラムの伝統とは独立して発展させた可能性が高いと主張している。[ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]コペルニクスは『天球回転論』の中で、「イスラム黄金時代」(10世紀から12世紀)の天文学者、アルバテグニウス(アル=バッタニ)、アヴェロエス(イブン・ルシュド) 、テビット(サービト・イブン・クッラ)、アルザケル(アル=ザルカーリー)、アルペトラギウス(アル=ビトルージ)を明示的に言及しているが、後のマラガ学派の天文学者の存在については認識していない。[ 80 ]
コペルニクスはトゥーシーのカップルを独自に発見したか、あるいはコペルニクスが引用したプロクロスの『ユークリッド原論第一巻注解』 [ 81 ]からそのアイデアを得た可能性があると主張されている。[ 82 ]この数学的手法に関するコペルニクスの知識のもう1つの可能性のある情報源は、ニコル・オレームの『希望に関する質問』であり、彼女はアル・トゥーシーが提案したものと同様の円運動の組み合わせによって天体の往復直線運動を生み出す方法を説明した。[ 83 ]
コペルニクスが受け継いだ惑星理論に関する知識の現状は、ゲオルク・フォン・ポイエルバッハの『新惑星理論』(1472年にレギオモンタヌスによって出版)にまとめられている。1470年までに、ポイエルバッハとレギオモンタヌスが所属していたウィーン天文学学派の観測精度は、最終的に地動説が発展することを必然とするほど高くなっており、実際、レギオモンタヌスはコペルニクスより約30年も前の1476年に亡くなる前に、地動説の明確な理論に到達していた可能性もある。[ 84 ]

ニコラウス・コペルニクス(1473年 - 1543年)は、著書『天球の回転について』 ( De revolutionibus orbium coelestium、 1543年にニュルンベルクで初版刊行)の中で、 2世紀のプトレマイオスが『アルマゲスト』で地球中心説を提示したのとほぼ同じように、宇宙の太陽中心説について論じた。コペルニクスは、自らが提唱した体系の哲学的意味合いについて論じ、それを幾何学的に詳細に展開し、厳選された天文観測を用いてモデルのパラメータを導き出し、星や惑星の過去と未来の位置を計算できる天文表を作成した。こうしてコペルニクスは、太陽中心説を哲学的思弁から予測的な幾何学的天文学へと移行させた。しかし実際には、コペルニクスの体系は、プトレマイオスの体系よりも惑星の位置をより正確に予測することはできなかった。[ 85 ]この理論は、惑星の逆行運動は実際のものではなく、知覚され見かけ上のものに過ぎない、つまり、通過する物体が地平線に対して後退しているように見える視差効果であると主張することで、惑星の逆行運動の問題を解決した。この問題は、地球中心説のティコ・ブラーエの体系でも解決された。しかし、後者は主要な周転円を排除しながらも、ケプラーが「プレッツェル」と特徴づけた惑星の不規則な往復運動を物理的現実として保持した。 [ 86 ]
コペルニクスは『天球回転論』の初期の(未出版の)写本(現存)の中でアリスタルコスを引用し、「フィロラオスは地球の運動性を信じており、サモスのアリスタルコスもそう考えていたと言う人もいる」と述べている[ 87 ] 。しかし、出版された版では、キケロの著作でヒケタスの理論に関する記述を見つけ、プルタルコスからピタゴラス派、ヘラクレイデス・ポンティクス、フィロラオス、エクファントスに関する記述を得たと述べるにとどまっている。これらの著者は、地球が動いていると提唱したが、地球は中心の太陽の周りを公転しているわけではないとしている。
コペルニクスは1543年に『天球回転論』の中で自身の体系を決定的に発表した。彼は1506年に執筆を開始し、1530年に完成させたが、出版したのは彼の死の年であった。彼は教会から高い評価を受けており、この書を教皇パウルス3世に献呈していたにもかかわらず、出版された版にはオジアンダーによる署名のない序文が添えられており、その中で彼はこの体系を擁護し、仮説が必ずしも真実ではないとしても計算に役立つと主張していた。おそらくこの序文のせいで、コペルニクスの著作はその後60年間、異端であるかどうかについての議論をほとんど引き起こさなかった。ドミニコ会士の間では、地動説の教えを禁止すべきだという初期の提案があったが、当時は何も実現しなかった。
ニコラウス・コペルニクスの地動説に関する最初の情報は、1514年5月1日より前に完成した写本で流布された。[ 88 ] 1533年、ヨハン・アルブレヒト・ヴィドマンシュテッターはローマでコペルニクスの理論を概説する一連の講義を行った。この講義は教皇クレメンス7世と数人のカトリック枢機卿によって興味深く聴かれた。[ 89 ]
1539年、マルティン・ルターは次のように述べたと伝えられている。
「空や太陽、月ではなく、地球が動いて回っていることを証明しようとする新しい占星術師の話が出ている。まるで馬車や船に乗って移動している人が、地球や木々が歩いて動いているのに、自分は静止して休んでいると主張するようなものだ。だが、今の時代はそういうものだ。賢くなろうとする人は、何か特別なものを発明しなければならず、しかもその方法は必ず最善でなければならないのだ!愚か者は天文学の技術全体をひっくり返そうとしている。しかし、聖書が述べているように、ヨシュアは太陽に静止するように命じたが、地球には命じなかったのだ。」[ 90 ]
これは夕食時の会話の中で報告されたもので、正式な信仰告白ではありませんでした。しかし、メランヒトンは長年にわたってこの教義に反対していました。[ 91 ] [ 92 ]
『天球回転論 』の出版から数年後、ジョン・カルヴァンは説教の中で、「太陽は動かず、地球が回転し、自転している」と言って「自然の秩序を歪める」人々を非難した。[ 93 ] [ d ]
ジョルダーノ・ブルーノの生涯(1548年~1600年)において、コペルニクスの地動説を擁護したことが知られているのは彼だけである。 [ 98 ] 1584年、ブルーノは2つの対話(『La Cena de le Ceneri』と『De l'infinito universo et mondi』)を出版し、その中で惑星の球体説に反対し(クリストフ・ロートマンは1586年に、ティコ・ブラーエは1587年に同じことをした)、コペルニクスの原理を肯定した。
特に、コペルニクスの見解を支持し、地球の運動が風や雲などの運動によって知覚されるという反論に反対するために、ブルーノは『晩餐』の中でガリレオの相対性原理に関する議論の一部を先取りしている。[ 99 ]ブルーノはローマ異端審問所によって有罪判決を受け、1600年にローマのカンポ・デ・フィオーリで火刑に処された。[ 100 ]彼が現在ガリレオの船として知られている例も用いていることに注意。[ 101 ]

『天球回転論』の出版以前は、プトレマイオスが提唱した地球が宇宙の中心であり、すべての天体が地球の周りを公転するという体系が最も広く受け入れられていた。おそらく当時最も優れた天文学者であったティコ・ブラーエ(1546年~1601年)は、コペルニクスの地動説に反対し、プトレマイオスの天動説に代わる、現在ティコ・ブラーエの天動説として知られる地動説を提唱した。この天動説では、太陽と月は地球の周りを公転し、水星と金星は地球の太陽軌道の内側で太陽の周りを公転し、火星、木星、土星は地球の太陽軌道の外側で太陽の周りを公転する。
ティコはコペルニクス体系を高く評価していたが、天文学、物理学、そして宗教の観点から、地球が動いているという考えには異議を唱えた。当時のアリストテレス物理学(近代ニュートン物理学はまだ1世紀も先のことだった)は、地球のような巨大な物体の運動を物理的に説明することはできなかったが、天体の運動については、エーテルと呼ばれる別の種類の物質でできており、それが自然に動いていると仮定することで容易に説明できた。そこでティコは、コペルニクス体系は「プトレマイオス体系の余分なものや矛盾するものを巧みに、そして完全に回避している。数学の原理に反する点は一切ない。それにもかかわらず、動きに不向きな巨大で怠惰な物体である地球に、エーテルの松明と同じくらい速い動き、しかも三重の運動を帰している」と述べた。[ 102 ]同様に、ティコは、アリスタルコスとコペルニクスが目に見える視差がないことを説明するために想定した、星までの途方もない距離に異議を唱えた。ティコは星の見かけの大きさ(現在では錯覚であることがわかっている)を測定し、幾何学を用いて、見かけの大きさを持ち、かつ地動説が要求するほど遠くにあるためには、星は巨大でなければならない(太陽よりもはるかに大きく、地球の軌道の大きさかそれ以上でなければならない)と計算した。これに関してティコは、「もしよろしければ、これらのことを幾何学的に推論してみてください。そうすれば、推論によるこの仮定(地球の運動)に伴う不条理(他にも言うまでもない)がどれほど多いか分かるでしょう」と書いた。[ 103 ]また、コペルニクス体系が「聖書の権威に複数の箇所で反している」ことを、それを拒否したい理由として挙げ、自身の地球中心説は「物理学の原理にも聖書にも反していない」と述べた。[ 104 ]
ローマのイエズス会天文学者たちは当初ティコの体系を受け入れようとしなかった。最も著名なクラヴィウスは、ティコは「火星を太陽より低い位置に置きたいので、天文学全体を混乱させている」とコメントした。 [ 105 ]しかし、望遠鏡の登場により、いくつかの地動説モデルに問題があることが明らかになった後(例えば、金星が太陽の周りを回っていることが実証された)、ティコの体系とその変形は地動説論者の間で人気を博し、イエズス会天文学者のジョヴァンニ・バッティスタ・リッチョーリは、ティコが物理学、恒星天文学(望遠鏡を使用)、宗教を用いて太陽中心説に反対し、ティコの体系を擁護する議論を17世紀まで続けた。

ヴェン島の天文台でブラーエが行った測定結果を用いて、ヨハネス・ケプラー(1571–1630)は1609年から1619年の間に惑星運動の法則を発展させた。 [ 109 ]ケプラーは『新天文学』( 1609年)の中で、地球が火星の軌道の中心にある場合の地球に対する火星の動きの図を作成したが、これは火星の軌道が完全に不完全で、決して同じ経路をたどらないことを示している。火星の軌道が完全な円から明らかに逸脱している問題を解決するために、ケプラーは数学的な定義と、それとは独立して太陽の周りの対応する楕円の両方を導き出し、赤い惑星の動きを説明した。[ 110 ]
1617年から1621年にかけて、ケプラーは『コペルニクス天文学要旨』の中で、すべての惑星が楕円軌道を描き、太陽が楕円の焦点の一つに近いという、真に太陽中心の太陽系モデルを開発した。 [ 111 ]これにより、惑星の位置予測の精度が大幅に向上した。ケプラーの考えはすぐには受け入れられず、例えばガリレオはそれを無視した。1621年、『コペルニクス天文学要旨』はカトリック教会の禁書目録に掲載された。[ 112 ] 1630年から1650年の間、この本は惑星運動の3つの法則すべてを網羅し、物理的な原因によってそれらを説明していたため、最も広く使われた天文学の教科書となり、楕円軌道に基づく天文学の支持者を多数獲得した。[ 113 ]

ケプラーが発見した法則は、中世の科学を克服し、近代天文学を確立する上で重要な一歩となった。[ 114 ]これらの法則は天文学において特に基礎的な重要性を持つ。[ 115 ]ケプラーは、自身が知っていた5つの古典的な惑星について法則を定式化した。しかし、宇宙原理によれば、これらの法則は宇宙のあらゆる場所で有効であると想定されている。ケプラーの法則は、衛星、小惑星帯、オールトの雲、木星と土星の環、星団、銀河の中心を周回する天体、そして宇宙空間にある他のすべての天体に等しく適用される。さらに、これらの法則は宇宙旅行の基礎を形成し、衛星の軌道を説明する。[ 116 ]

ガリレオ・ガリレイ(1564年~1642年)は、新しく発明された望遠鏡で夜空を観測することができた。彼は、木星には衛星が周回していること、太陽は自転していることを、それぞれ『星界の報告』 (1610年)[ 117 ]と『太陽黒点に関する書簡』(1613年)で発表した。この頃、彼は金星が満ち欠けのあらゆる段階を示すことも発表した(これはコペルニクスに対する反論を裏付けるものであった)。[ 117 ]イエズス会の天文学者たちがガリレオの観測結果を確認するにつれ、イエズス会はプトレマイオスのモデルから離れ、ティコ・ブラーエの教えへと傾倒していった。[ 118 ]
1615年の「クリスティーナ大公妃への手紙」の中で、ガリレオは地動説を擁護し、聖書に反するものではないと主張した。彼はアウグスティヌスの聖書解釈の立場を取り、問題となっている聖句が教訓書や歴史書ではなく、詩や歌の書である場合は、すべての箇所を文字通りに解釈すべきではないとした。聖書の著者は地上世界の視点から書いており、その視点から見れば太陽は昇り沈む。実際には、太陽が空を横切って動いているように見えるのは、地球の自転によるものである。1615年2月、トマソ・カッチーニやニッコロ・ロリーニを含む著名なドミニコ会士たちは、ガリレオの地動説に関する著作が聖書とトレント公会議の布告に違反しているように見えたため、異端審問所にその著作を報告した。[ 119 ] [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ]枢機卿で異端審問官のロベルト・ベラルミーノは裁定を求められ、4月に、地動説を現実の現象として扱うことは「非常に危険なこと」であり、哲学者や神学者を苛立たせ、「聖書を偽りとすることで聖なる信仰を損なう」だろうと書いた。[ 123 ]
1616年1月、フランチェスコ・インゴリ司教はガリレオに宛てて、コペルニクス体系に異議を唱える論文を送った。ガリレオは後に、この論文が2月に続くコペルニクス説の禁止に決定的な役割を果たしたと信じていると述べた。[ 124 ]モーリス・フィノッキアーロによれば、インゴリはおそらく異端審問所からこの論争に関する専門家の意見を書くよう依頼されており、この論文が禁止の「主要な直接的根拠」となったという。[ 125 ]この論文は、地動説に反対する18の物理的および数学的議論に焦点を当てていた。それは主にティコ・ブラーエの議論を借用しており、地動説では恒星が太陽よりもはるかに大きい必要があるという問題点に言及していることは注目に値する。インゴリは、地動説における恒星までの距離が非常に大きいことは、「恒星が地球の軌道円の大きさを超えるか、または等しいほどの大きさであることを明確に証明している」と書いている。[ 126 ]インゴリは論文に4つの神学的議論を含めたが、ガリレオには物理的および数学的議論に焦点を当てるよう提案した。ガリレオは1624年までインゴリへの返答を書かなかった。[ 127 ]
1616年2月、異端審問所は、資格審査員と呼ばれる神学者委員会を招集し、彼らは満場一致で地動説を「哲学的に愚かで不条理であり、聖書の多くの箇所で明確に矛盾するため、正式に異端である」と非難する報告書を提出した。異端審問所はまた、地球の運動についても「哲学的に同じ判断が下され、神学的真理に関して言えば、少なくとも信仰上は誤りである」と判断した。[ 128 ] [ 129 ]ベラルミーノはガリレオに個人的に命じた。
...この教義や意見を教えたり擁護したり、議論したりすることを完全に控えること...太陽が世界の中心に静止し、地球が動くという意見を完全に放棄し、今後、口頭でも書面でもいかなる方法でもそれを保持、教え、擁護しないこと。
—ベラルミーノとガリレオに対する異端審問所の命令、1616年。[ 130 ]
1616年3月、異端審問所がガリレオに対して禁令を出した後、教皇庁聖宮長官、索引省、そして教皇は、コペルニクス体系を擁護するすべての書籍と書簡を禁じた。彼らはそれを「聖書に全く反する偽りのピタゴラス教義」と呼んだ。[ 130 ] [ 131 ] 1618年、聖務省はコペルニクスの『天球回転論』の改訂版を暦の計算に使用することを許可するよう勧告したが、原著の出版は1758年まで禁じられたままだった。[ 131 ]
教皇ウルバヌス8世はガリレオに地動説の長所と短所を公表するよう促した。ガリレオの回答である『二つの主要な世界体系に関する対話』(1632年)は、序文で次のように述べているにもかかわらず、明らかに地動説を擁護していた。
私は、地球上で実施可能なすべての実験は、地球の運動性を結論づけるには不十分な手段であるが、動いているか動いていないかにかかわらず地球に等しく適用できることを示そうと努める... [ 132 ]
そして彼の率直な発言は、
自然界にそのような中心が存在するかどうかは、非常に合理的に議論の余地があると言えるでしょう。なぜなら、あなたも他の誰も、世界が有限で形あるものか、それとも無限で無限であるかを証明したことがないからです。しかしながら、とりあえず、世界は有限で、有限の球形であり、その上に中心があると仮定しましょう... [ 132 ]
聖職者の中には、対話の中で教皇の見解をシンプリチオという登場人物が擁護していたことから、この本を教皇を愚か者として描いていると解釈する者もいた。ウルバヌス8世はガリレオに敵対的になり、ガリレオは再びローマに召喚された。[ 133 ] 1633年のガリレオの裁判では、「教えること」と「真実として保持し擁護すること」の微妙な区別が問われた。地動説を提唱したため、ガリレオはコペルニクス説を撤回せざるを得なくなり、晩年の数年間は自宅軟禁下に置かれた。JLハイルブロンによれば、ガリレオの同時代人で教養のある人々は「ガリレオやコペルニクスに関連して異端に言及することには、一般的または神学的な意味はないことを理解していた」という。[ 134 ]
1664年、教皇アレクサンドル7世は、これまでの地動説書籍に対するすべての非難を含む禁書目録『禁書目録』(アレクサンドル7世首相の命令により発行)を出版した。 [ 135 ]

ルネ・デカルトの最初の宇宙論論文は、1629年から1633年の間に書かれ、『世界』と題され、地動説モデルが含まれていたが、デカルトはガリレオの論述に照らしてそれを放棄した。[ 136 ]デカルトは『哲学原理』( 1644年)で、惑星は周囲の大気に対して相対的に動くのではなく、曲がった空間内の空間物質渦の周囲に構成され、遠心力とそれに伴う求心圧力によって回転するという力学的モデルを導入した。[ 137 ]ガリレオ事件は、ケプラーの『コペルニクス天文学要約』がその後数十年にわたってますます影響力を持つようになったため、ヨーロッパ全土における地動説の普及を全体的に遅らせることはほとんどなかった。[ 138 ] 1686年までに、このモデルは十分に確立され、一般の人々は、ベルナール・ル・ボヴィエ・ド・フォントネルがフランスで出版し、その後数年で英語や他の言語に翻訳された『世界の多元性についての対話』でそれについて読むようになった。これは「科学の最初の偉大な普及活動の1つ」と呼ばれている。[ 136 ]
1687年、アイザック・ニュートンは『自然哲学の数学的原理』を出版し、万有引力と後にニュートンの運動法則として知られるようになる法則に基づいてケプラーの法則を説明した。これにより、ニュートンの地動説はやや現代的なものであったものの、確固たる理論的基盤の上に置かれた。1680年代半ばにはすでに、太陽が太陽系の重心から「ずれている」ことを認識していた。[ 139 ]ニュートンにとって、静止していると考えられるのは太陽や他の物体の正確な中心ではなく、「地球、太陽、およびすべての惑星の共通の重心は世界の中心とみなされるべき」であり、この重心は「静止しているか、または直線に沿って一様に前方に移動する」かのどちらかである。ニュートンは、中心がどこにあろうとも静止しているという一般的な合意を考慮して、「静止している」という選択肢を採用した。[ 140 ]
一方、カトリック教会は文字通りの意味で地動説に反対し続けましたが、これは決して全ての天文学に反対していたわけではありません。実際、教会は暦を維持するために観測データが必要でした。この取り組みを支援するため、教会は大聖堂自体を子午線と呼ばれる太陽観測所として使用することを許可しました。つまり、大聖堂は「逆日時計」または巨大なピンホールカメラに改造され、大聖堂のランタンの窓の穴から太陽の像が子午線上に投影されました。[ 141 ]

18 世紀半ば、教会の反対は薄れ始めた。フランシスコ会ミニム派のル・スール神父とジャキエ神父という 2 人のカトリック数学者が 1742 年にニュートンの『プリンキピア』の注釈付きコピーを出版したが、その序文には著者の研究は地動説を前提としており、その理論なしには説明できないと記されていた。1758 年、カトリック教会は地動説を主張する書籍の一般的な禁止を禁書目録から削除した。[ 142 ]ローマ学院の天文台は1774 年に教皇クレメンス 14 世によって設立された(1878 年に国有化されたが、 1891 年に教皇レオ 13 世によってバチカン天文台として再設立された)。カトリック教会は、地動説に対する積極的な抵抗をやめたにもかかわらず、コペルニクスの『天球回転論』やガリレオの『対話』の検閲されていない版の禁止を解除しなかった。この問題は1820年に再燃し、聖宮長官(カトリック教会の主任検閲官)のフィリッポ・アンフォッシが、カトリックの聖職者ジュゼッペ・セッテレの著書が地動説を物理的事実として公然と扱っているという理由で、出版許可を拒否した。[ 143 ]セッテレはピウス7世に訴えた。この問題は索引省と聖務省によって再検討された後、アンフォッシの決定は覆された。[ 144 ]ピウス7世は1822年に異端審問聖省の布告を承認し、ローマで地動説に関する書籍の印刷を許可した。その後、 1835年に出版された索引の次版では、コペルニクスの『天球回転論』とガリレオの『対話』は削除された。
地動説の明らかな証拠は、1727年にジェームズ・ブラッドリー、1838年にフリードリヒ・ヴィルヘルム・ベッセル、1851年にレオン・フーコーによって提示された。ブラッドリーは恒星の光行差を発見し、地球の相対運動を証明した。ベッセルは、 61 Cygniという星の視差を 0.314秒角と測定することで、星の視差がゼロより大きいことを証明した。同年、フリードリヒ・ゲオルク・ヴィルヘルム・シュトルーヴェとトーマス・ヘンダーソンは、ベガとアルファ・ケンタウリという他の星の視差を測定した。フーコーの実験と同様の実験は、1661年にフィレンツェで V. ヴィヴィアーニによって、1833年にリミニでバルトリーニによって行われた。[ 145 ]
タルムードでは既に、ギリシャ哲学と科学は「ギリシャの知恵」という総称で危険なものと見なされていました。当時もその後も、一定期間にわたって禁じられました。コペルニクスの体系について 最初に記述したユダヤ人学者は、コペルニクスの名前は挙げていませんが、プラハのマハラルで、著書『ベエル・ハ・ゴラ』(1593年)の中で述べています。マハラルは徹底的な懐疑論を展開し、いかなる科学理論も信頼できるものではないと主張し、その例として、宇宙に関する最も基本的な見解さえも覆す、当時としては斬新な地動説を挙げています。[ 146 ]
コペルニクスは、ブラーエやケプラーと共同研究を行ったダヴィド・ガンス(1541–1613)の著書にも登場する。ガンスはヘブライ語で天文学に関する2冊の本を著した。短い本『マゲン・ダヴィド』(1612年)と、完全な本『ネフマド・ヴェナイム』(1743年出版)である。彼はプトレマイオス、コペルニクス、ブラーエの3つの体系を、どちらにも肩入れすることなく客観的に記述した。 ジョセフ・ソロモン・デルメディゴ(1591–1655)は著書『エリム』(1629年)の中で、コペルニクスの議論は非常に強力で、愚か者だけがそれを受け入れないだろうと述べている。[ 147 ]デルメディゴはパドヴァで学び、ガリレオの弟子であった。[ 148 ]
ユダヤ教内部でコペルニクスモデルに関する実際の論争が起こったのは18世紀初頭になってからである。この時代のほとんどの著述家はコペルニクスの地動説を受け入れていたが、ダヴィド・ニエトとトビアス・コーンは、地動説が聖書に矛盾するという理由で反対した。ニエトはそれほど熱意もなく、単にその理由で新しい体系を拒否しただけであったが、コーンはコペルニクスを「サタンの長子」と呼ぶまでに至った。ただし、彼はタルムードの一節に基づいて特定の反論を提示するのは難しいとも認めている。[ 149 ]
19世紀、ハタム・ソフェルの弟子2人が、一方は地動説を、もう一方は天動説を支持していたにもかかわらず、ハタム・ソフェルから承認を得た書物を著した。1つは、イスラエル・ダビデ・シュレジンガー師による創世記の注釈書『ヤフェア・レ・ケツ』[ 150 ]で、地動説モデルに反対し、天動説を支持していた。 [ 151 ]もう1つは、エリザー・リップマン・ノイザッツ師による『メイ・メヌホット』[ 152 ]で、地動説モデルやその他の現代科学思想の受容を奨励していた。[ 153 ]
20世紀以降、ほとんどのユダヤ人は地動説の科学に疑問を呈してこなかった。例外として、シュロモ・ベニズリ[ 154 ]とハバドのRMMシュネールソンは、運動の相対性のため、地動説と地球中心説の議論は時代遅れだと主張した[ 155 ]。ハバドのシュネールソンの信奉者の多くは、地動説モデルを否定し続けている[ 156 ] 。

1783年、アマチュア天文家のウィリアム・ハーシェルは、自作の望遠鏡で星を観測し、宇宙の形状を決定しようと試みた。ハーシェルは、観測と測定に基づいて宇宙のモデルを初めて提唱した人物である。[ 157 ]当時、宇宙論における支配的な仮定は、天の川が宇宙全体であるというものであり、この仮定はその後、観測によって誤りであることが証明されている。[ 158 ]ハーシェルは、宇宙は円盤状であると結論付けたが、太陽が円盤の中心にあると仮定したため、このモデルは太陽中心説に基づいている。[ 159 ] [ 160 ] [ 161 ] [ 162 ]
天の川に属する星々が地球を取り囲んでいるように見えるのを見て、ハーシェルは特定の見かけの等級の星を注意深く数え、すべての方向でその数が同じであることを発見した後、地球は天の川の中心に近いに違いないと結論付けました。しかし、ハーシェルの方法論には 2 つの欠陥がありました。等級は星までの距離の信頼できる指標ではなく、彼が空虚な空間と間違えた領域の中には、実際には天の川の中心への視界を遮る暗く視界を遮る星雲があったのです。[ 163 ]
ハーシェルモデルは、その後100年間、わずかな改良はあったものの、比較的異議を唱えられることなく存続した。ヤコブス・カプテインは、ハーシェルの星の数に運動、密度、光度を導入したが、それでも太陽がほぼ中心にあることを示唆していた。[ 159 ]
19世紀初頭にはすでに、トーマス・ライトとイマヌエル・カントは、星雲と呼ばれるぼんやりとした光の塊は、実際には多くの恒星系からなる遠く離れた「島宇宙」であると推測していた。[ 164 ]天の川銀河の形状は、そのような「島宇宙」に似ていると予想されていた。
しかし、「そのような可能性に反対する科学的な議論が展開され」、この見解は20世紀初頭、ハーロー・シャプレーによる球状星団の研究とエドウィン・ハッブルによる1924年の測定まで、ほぼすべての科学者によって否定された。シャプレーとハッブルが太陽が宇宙の中心ではないことを示した後、宇宙論は地動説から銀河中心説へと移行し、銀河が宇宙の中心であるとされた。[ 158 ]
ハッブルが遠方の銀河からの光における赤方偏移を観測した結果、宇宙は膨張しており、中心軸がずれていることが示唆された。[ 160 ]その結果、銀河中心説が提唱されて間もなく、中心軸がずれた膨張宇宙のビッグバンモデルが採用され、銀河中心説は放棄された。コペルニクス原理、宇宙原理、ダークエネルギー、ダークマターなどのさらなる仮定が、最終的に現在の宇宙論モデルであるラムダCDMへとつながった。
相対性原理により、絶対速度の概念(特定のケースとして「静止」を含む)は排除され、宇宙の明白な「中心」を座標の自然な原点として排除します。議論を太陽系に限定したとしても、太陽はどの惑星の軌道の幾何学的中心にもなく、楕円軌道の焦点の1つにほぼ位置しています。さらに、惑星の質量は太陽の質量に比べて無視できないため、太陽系の重心は太陽の中心からわずかにずれています。[ 140 ](惑星の質量、主に木星の質量は、太陽の質量の0.14%です。)したがって、太陽系外惑星にいる架空の天文学者は、太陽の動きに小さな「揺れ」を観測するでしょう。[ 165 ]
現代の計算では、「地心」と「太陽心」という用語は、基準系を指すためによく使用されます。[ 166 ]このようなシステムでは、地球、地球-月系、太陽、太陽と主要惑星、または太陽系全体の重心を原点として選択できます。 [ 167 ]赤経と赤緯は、地球ベースの観測で使用される地心座標の例であり、太陽中心の緯度と経度は軌道計算に使用されます。これにより、「太陽中心速度」や「太陽中心角運動量」などの用語が生まれます。この太陽中心の考え方では、太陽に対して相対的に移動するため、太陽系のどの惑星も力学的エネルギーの源として使用できます。より小さな物体(人工または自然)は、重力アシスト により太陽中心速度を得る可能性があります。この効果により、太陽中心基準系での物体の力学的エネルギーが変化する可能性があります(ただし、惑星基準系では変化しません)。しかし、「地心」または「太陽中心」の座標系を選択することは、単なる計算の問題に過ぎません。哲学的な意味合いはなく、明確な物理的または科学的モデルを構成するものでもありません。一般相対性理論の観点からすると、慣性基準系はそもそも存在せず、実際の基準系は実際の時空に対する近似に過ぎず、その精度は高い場合も低い場合もあります。マッハの原理のいくつかの形式では、宇宙の遠方の質量に対して静止している座標系が特別な性質を持つとみなされています。
9世紀のサービト・イブン・クッラから14世紀のイブン・アル=シャティールに至るまでのすべてのイスラム天文学者、そしてアル=キンディーからアヴェロエス、そしてそれ以降のすべての自然哲学者は、ギリシャの世界観、すなわち2つの球体から成り、そのうちの1つである天球がもう1つを同心円状に包み込んでいるという世界観を受け入れていたことが知られている。
{{cite book}}ISBN /日付の不一致(ヘルプ){{citation}}ISBN /日付の不一致(ヘルプ){{cite book}}ISBN / 日付の不一致 (ヘルプ)フィレンツェ科学史研究所博物館の検索可能なオンライン版が利用可能で、 Le Opereの簡単な概要はFinn's fine booksおよびこちらで入手できます 。