Kluczowa idea 1. Wszechświat się rozszerza – i dlatego pytanie o jego początek trafiło do nauki

Historia nauki o wszechświecie zaczyna się od modelu, który działał, choć opierał się na założeniu możliwym do obalenia gołym okiem. W pierwszym wieku naszej ery Ptolemeusz umieścił nieruchomą Ziemię w środku ośmiu sfer niosących Księżyc, Słońce, gwiazdy i pięć znanych wówczas planet. Model działał, bo pozwalał przewidywać położenia ciał niebieskich, ale miał swoją cenę. Żeby rachunki się zgadzały, Ptolemeusz musiał przyjąć, że Księżyc bywa dwa razy bliżej Ziemi niż zwykle, a więc powinien czasem wydawać się dwukrotnie większy. Nie wydaje się. Ptolemeusz o tej wadzie wiedział, a jego model i tak przyjęto powszechnie.

 

Hawking zaczyna wykład jeszcze wcześniej, od Arystotelesa. Już w 340 roku przed naszą erą filozof potrafił wskazać dobre powody, by uznać Ziemię za kulę. Cień, który Ziemia rzuca na Księżyc podczas zaćmienia, jest zawsze okrągły, a Gwiazda Polarna stoi tym niżej, im dalej na południe się ją obserwuje. Grecy dokładali statek wyłaniający się zza horyzontu, widoczny najpierw żaglami, a dopiero potem kadłubem. A jednak ten sam Arystoteles kazał Słońcu, Księżycowi, planetom i gwiazdom krążyć wokół nieruchomej Ziemi po okręgach, bo z powodów raczej mistycznych niż fizycznych uważał ją za środek wszystkiego, a ruch po okręgu za najdoskonalszy.

 

To pierwsza lekcja, jaką autor wyciąga z tej historii. Trafne obserwacje nie chronią przed złym modelem, jeśli model ma bronić tego, w co i tak już wierzymy. Zmiana przyszła dopiero wtedy, gdy spór zaczęły rozstrzygać coraz lepsze świadectwa. Kopernik przesunął Słońce do centrum, choć na poważne potraktowanie jego pomysłu trzeba było czekać prawie sto lat. Galileusz zobaczył przez teleskop księżyce krążące wokół Jowisza, czyli dowód, że nie wszystko musi obiegać Ziemię. Kepler zastąpił doskonałe okręgi elipsami i dopiero wtedy przewidywania zgodziły się z niebem, a Newton w Principiach wyjaśnił te orbity powszechnym ciążeniem.

 

Przez kolejne stulecia obraz nieba robił się dokładniejszy, ale wciąż dotyczył jednej galaktyki. Dopiero w 1924 roku Edwin Hubble wykazał, że Droga Mleczna jest tylko jedną z ogromnej liczby galaktyk. Żeby to udowodnić, musiał najpierw nauczyć się mierzyć kosmiczne odległości. Pomysł był prosty. Pewne typy gwiazd świecą zawsze z tą samą mocą, a dla tych bliskich umiemy zmierzyć i odległość, i jasność widzianą z Ziemi, więc wiemy, jak jasne są naprawdę. Wystarczy potem znaleźć taką gwiazdę w odległej galaktyce i porównać obie jasności, żeby wyliczyć, jak daleko leży.