Teaduse ajalugu. John Gribbin
number on aasta 1700, kuid meie vaatenurgast oleks 1687 isegi parem, sest just sel aastal avaldas Isaac Newton oma ülimalt olulise teose „Philosophiae naturalis principia mathematica” („Loodusfilosoofia matemaatilised printsiibid”), ja kasutades Alexander Pope’i sõnu: saabus valgus.
Ma tahan öelda, et teaduslik revolutsioon ei toimunud ühiskonnast eraldi, kuid kindlasti polnud see tolleaegsete muutuste peamine tõukejõud, ehkki nii mõneski mõttes on teadusest saanud Lääne tsivilisatsiooni edasiviiv jõud (tänu mõjule, mille see on jätnud tehnoloogiale ja maailmavaatele). Ma tahan näidata, kuidas teadus arenes, kuid mul pole piisavalt ruumi, et anda täielik ajalooline tagapõhi, nagu enamikus ajalooraamatutes pole piisavalt ruumi teaduse ajaloole. Mul pole küllalt ruumi isegi selleks, et kogu teaduse ajalugu õiglaselt kajastada, nii et kui soovite põhjalikumat ülevaadet kvantmehaanika, looduslikul valikul põhineva evolutsiooniteooria või laamtektoonika sugustest võtmetähtsusega valdkondadest, siis peate seda otsima teistest raamatutest (sealhulgas minu omadest). Siin raamatus esile tõstetud sündmused on minu valitud ja seega mingil määral paratamatult subjektiivsed, kuid ma kavatsen teile näidata teaduse laia spektrit, mis on kõigest 450 aastaga väga palju muutunud: tõdemusest, et Maa pole universumi keskpunkt ja inimesed on „ainult” loomad, oleme jõudnud Suure Paugu teooria ja inimgenoomi täieliku kaardistamiseni.
Oma raamatus „New Guide to Science” („Uus teaduse teejuht”, väga eriline raamat, hoopis teistsugune kui need, mida mina kunagi kirjutada loodan) ütles Isaac Asimov, et teaduse lugu peab tavainimestele seletama järgmisel põhjusel:
Keegi ei saa tunda end kaasaegses maailmas koduselt ja mõista selle probleemide olemust – ja nende võimalikke lahendusi – enne, kui tal on mõistlik arusaamine sellest, millega teadus tegeleb. Veelgi enam, sisenemine teaduse maagilisse maailma pakub suurt esteetilist naudingut, inspiratsiooni noortele, rahuldab iha teadmiste järele ning paneb sügavalt hindama inimmõistuse imelist potentsiaali ja saavutusi.1
Ma ei suudaks ise paremini öelda. Teadus on üks inimmõistuse suuremaid saavutusi (väidetavalt kõige suurem), ja tõsiasi, et tema arengut mõjutavad peamiselt tavalised, taibukad, oma eelkäijate saavutustele samm-sammult oma saavutusi ehitavad inimesed, ei vähenda meie loo tähelepanuväärsust, vaid hoopis suurendab seda. Peaaegu iga selle raamatu lugeja, kui ta oleks olnud õigel ajal õiges kohas, oleks võinud teha siin kirjeldatud tohutuid avastusi. Ja kuna teaduse areng pole mitte mingil juhul seisma jäänud, siis võib mõni teie hulgast olla osaline selle loo järgmises peatükis.
John Gribbin Juuni 2001
Esimene osa
TEADUS VÄLJUB PIMEDUSEST
1. Renessansi inimesed
Ilmumine pimedusest
Renessanss oli ajastu, kui lääneeurooplased lõpetasid antiigi kummardamise ja inimesed mõistsid, et suudavad tsivilisatsiooni ja ühiskonna arengusse panustada sama palju kui nende Vana-Kreeka ja Vana-Rooma eelkäijad. Kui me tänapäeval seda meenutame, ei üllata meid mitte niisuguse enesekindluse teke, vaid see, et inimestel kulus oma alaväärsuskompleksist ülesaamiseks nii palju aega. Tsivilisatsiooni järjepideva arengu katkemise täpsed põhjused ei ole selle raamatu teema, kuid igaüks, kes on külastanud antiikaja mälestusmärke Vahemere ümber, võib mõista, miks varakeskaegsed (ümmarguselt öeldes umbes 400 pKr kuni 900 pKr) ja isegi kõrgkeskaegsed (umbes 900 pKr kuni 1400 pKr) inimesed tundsid end antiikaegsetega võrreldes kehvemana. Pantheoni ja Colosseumi sugused suurejoonelised Rooma ehitised tekitavad aukartust tänapäevalgi, ning ajal, kui teadmised, kuidas selliseid ehitada, olid kadunud, pidid need tõepoolest tunduma kas teise liigi või lausa jumalate kätetööna. Jah, nähes enese ümber käegakatsutavaid tõendeid antiikaja inimeste jumalikest oskustest ja lugedes Bütsantsist levima hakanud tekstidest nende suurte intellektuaalsete võimete kohta, on enam kui loomulik nõustuda, et antiikinimesed olidki vaimselt üle tavainimestest, kes elasid sajandeid hiljem, ning et Aristotelese või Eukleidese suguste filosoofide õpetusi tulebki võtta nagu pühakirja, mida ei tohi kahtluse alla seada. Täpselt selline olukord valitseski renessansi alguses. Kuna roomlaste panus teadusliku maailmavaate arengusse – nagu me seda tänapäeval nimetaks – oli üpris tagasihoidlik, siis pärinesid renessansi algusaja teadmised universumi olemusest põhimõtteliselt Antiik-Kreeka kõrgajast. See teeb kokku umbes 1500 aastat ühe koha peal tammumist, kuni Kopernik lõpuks oma tööd avaldas. Aga kui vanadele ideedele juba väljakutse esitati, järgnes areng hingematva kiirusega – viisteist sajandit oli kestnud stagnatsioon, kuid pärast Kopernikut ei möödunud viit sajanditki, kuni jõuti juba tänapäevase teaduseni. Kõlab küll labase klišeena, kuid ometi vastab tõele, et tüüpiline 10. sajandi itaallane oleks 15. sajandil tundnud end üsna koduselt, samal ajal kui tüüpilise 15. sajandi itaallase jaoks tunduks 21. sajandi Itaalia raskemini mõistetav kui keisriteaegne Rooma.
Elegantne Kopernik
Kopernik oli teadusrevolutsioonis justkui vahelüli ning ühes tähtsas aspektis pigem Vana-Kreeka filosoof kui kaasaegne teadlane. Ta nimelt ei teinud katseid ega vaadelnud taevakehi (vähemalt mitte arvestataval määral) ega oodanud ka, et keegi teine tema mõttevälgatusi katsetaks. Tema suur idee oli lihtsalt idee – või nagu tänapäeval mõnikord öeldakse: „mõtteline eksperiment” –, näitamaks uut, Ptolemaiose loodud (või avaldatud) keerulisest süsteemist lihtsamat võimalust taevakehade liikumist kirjeldada. Kui tänapäeva teadlasel tuleb hiilgav mõte, kuidas universumit kirjeldada, siis on tema esmane eesmärk uut mõtet katse või vaatluse abil tõestada, et näha, kui hästi see maailma kirjeldamiseks sobib. Ent 15. sajandil sellist olulise tähtsusega sammu teadusliku meetodi edendamiseks ei astutud ning Kopernikule ei tulnud kordagi pähe oma ideed, s.t universumi mõttelist mudelit, kuidagi uute vaatlustega tõestada või julgustada kedagi teist seda tegema. Koperniku jaoks oli tema mudel Ptolemaiose omast parem lihtsalt sellepärast, et tema oma oli – tänapäevast väljendit kasutades – elegantsem. Elegantsus on sageli mudeli kasulikkuse juures usaldusväärne hindaja, kuid kindlasti ei ole see eksimatu. Nagu hiljem välja tuli, oli Koperniku intuitsioon sedapuhku õige.
Jah, tõepoolest, Ptolemaiose süsteem ei olnud elegantne. Ptolemaios (tuntud ka kui Ptolemaios Aleksandriast) elas teisel sajandil pKr ning kasvas üles Egiptuses, mis oli pikka aega Kreeka kultuuri mõju all olnud (nagu näitab ka tema kodulinna nimi). Tema elust on väga vähe teada, kuid tööde hulgas, mida ta järeltulevatele põlvedele pärandas, on suurepärane kokkuvõte Kreeka astronoomilistest ja kosmoloogilistest arusaamadest, mis olid kestnud viis sajandit. Seda raamatut tuntakse araabiakeelse pealkirja „Almagest” järgi, mis tähendab „suurim” ja iseloomustab tabavalt järgnenud sajanditel valitsenud suhtumist sellesse teosesse. Kreekakeelse originaali pealkiri kirjeldab raamatut lihtsalt kui matemaatilist kokkuvõtet. Teoses kirjeldatud astronoomiline süsteem polnud kaugeltki Ptolemaiose enda mõte, kuid ilmselt kohendas ja arendas ta edasi teiste antiikkreeklaste ideid. On siiski alust arvata, et erinevalt Kopernikust, kes tõlgendas eelkäijate andmeid, vaatles Ptolemaios ka ise planeetide liikumisi (samuti koostas ta olulisi tähekaarte).
Ptolemaiose süsteem põhines ideel, et taevased objektid liiguvad mööda ringjooni, lihtsalt sellepärast, et ringid on täiuslikud kujundid (see on näide, kuidas elegantsus ei pruugi alati viia tõeni!). Tol ajal oli teada ainult viis planeeti, mille liikumist uurida (Merkuur, Veenus, Mars, Saturn ja Jupiter), lisaks Päike, Kuu ja tähed. Et sobitada nende objektide vaadeldav liikumine täiusliku ringi nõudega, pidi Ptolemaios lisaks peamisele ideele, et Maa on universumi keskel ja kõik muu keerleb selle ümber, võtma kasutusele veel kaks olulist täpsustust. Esimene (ja selle peale oli tuldud juba palju varem) oli, et mingi planeedi liikumist saab kirjeldada kui liikumist mööda väikest ringi, mille keskpunkt liigub omakorda mööda suurt ringjoont ümber Maa. Väikest ringi (omamoodi „ratast rattal”) nimetatakse epitsükliks, suurt ringi deferendiks, lisaks tõstis Ptolemaios kõigi deferentide keskpunktid Maast eemale, varasemad autorid polnud deferentide ekstsentrilisusega järjekindlad olnud. Teine täpsustus (ning paistab, et selle arendas lõpliku kujuni välja Ptolemaios ise) väitis, et suured kristallsfäärid – nagu neid kutsuma hakati („kristall” tähendab siin