كتب ptolemaic model

رغم أنه تم وضع المبادئ الأساسية لمركزية الأرض لدى اليونان في وقت أرسطو، إلا أن تفاصيل النظام الذي وضعه لم تصبح بمثابة المعيار الرئيسي. وقد تمكن النظام البطلمي، الذي تبناه عالم الفلك الهليني كلاوديوس بطليموس في القرن الثاني الميلادي، من إتمام هذه العملية. ويعتبر كتابه، الذي يتمحور حول علم الفلك والذي أطلق عليه اسم Almagest، بمثابة خلاصة قرون من الأعمال التي قام بها علماء الفلك الإغريق والهيلينيون والبابليون، وقد تم قبوله على مدار ألفية كاملة على أنه النموذج الكوني الصحيح من خلال علماء الفلك الأوروبيين وعلماء الفلك الإسلاميين. وبسبب تأثيره الشديد، يعتبر النظام البطلمي في بعض الأحوال متطابقًا مع نموذج مركزية الأرض.

وقد قال بطليموس إن الأرض كانت في مركز الكون، من خلال الملاحظة البسيطة بأن نصف النجوم كانت فوق الأفق في حين أن نصفها الآخر كان تحت الأفق في أي وقت من الأوقات (النجوم الموجودة في المدار النجمي الدوار)، والافتراض بأن النجوم جميعها كانت على مسافة معتدلة من منتصف الكون. وإذا تمت إزالة الأرض من المركز بشكل فعلي، فإن هذا التقسيم للنجوم المرئية وغير المرئية لن يصبح متساويًا.

النظام البطلمي

في النظام البطلمي، يتحرك كل كوكب من خلال نظام يحتوي على مدارين أو أكثر: الأول يطلق عليه ناقل، في حين يطلق على المدارات الأخرى اسم فلك التدوير. والناقل عبارة عن دائرة توجد النقطة المركزية فيها في منتصف الطريق بين الإكوانت والأرض، ويشار إليها بالعلامة X في الصورة إلى اليسار، حيث تكون الإكوانت هي النقطة الصلبة المقابلة للأرض. وهناك مدار آخر، وهو فلك التدوير وهو مضمن في الناقل، ويشار إليه بالخط الأصغر المنقط في الصورة الموجودة إلى اليسار. وبالتالي، فإن أي كوكب يتحرك عبر فلك التدوير في نفس الوقت الذي يتحرك فيه فلك التدوير حول المسار الذي يميزه الناقل. وهاتان الحركتان معًا تسببان حركة الكوكب المحدد بشكل أقرب من الأرض أو أبعد عنها في نقاط مختلفة في تلك المدارات، مما جعل المراقبين يعتقدون أن الكوكب يبطئ الحركة ويتوقف ويتحرك للخلف (في شكل حركة تراجعية). وقد كانت تلك الحركة التراجعية واحدة من أكثر نقاط الاختلاف في الأنظمة الكونية اليونانية، وكانت أحد الأسباب الرئيسية التي جعلت بطليموس يتجه نحو نموذج أفلاك التدوير. ويعد نموذج أفلاك التدوير في الواقع نموذجًا رائعًا للمدار البيضاوي ذي الانحراف المنخفض، والذي تكون السمة الرئيسية فيه هي التركيز على الإزاحة. ولا يبدو أن شكل القطع الناقص الشهير للغاية نطاق ملحوظ عندما يكون الانحراف أقل من 5%، إلا أن مسافة إزاحة "المركز" (في الواقع ينصب التركيز على الشمس) تكون ملحوظة للغاية حتى في حالات الانحراف المنخفضة التي تمتلكها الكواكب.

وفي النهاية، حل نموذج مركزية الشمس محل نموذج مركزية الأرض. ومع ذلك، استمر نظام أفلاك التدوير قائمًا لأنه قدم توقعات دقيقة بشكل معقول وتتفق مع الملاحظات بشكل أكبر دقة من الأنظمة السابقة. وتتمركز أفلاك التدوير الخاصة بالزهرة وعطارد بصفة دائمة على خط بين الأرض والشمس (حيث يكون عطارد أقرب إلى الأرض)، مما يشرح السبب وراء كونها أقرب في السماء. وفي النهاية، تم استبدال النموذج بالنموذج البيضاوي الشكل الذي وضعه كبلر عندما أصبحت أساليب الملاحظة (التي تم تطويرها على يد تيكو براهي وغيره) دقيقة بشكل كافٍ لإثارة الشكوك حول نموذج أفلاك التدوير.

والترتيب البطلمي للمدارات من الأرض للخارج كما يلي:

1. القمر
2. عطارد
3. الزهرة
4. الشمس
5. المريخ
6. المشترى
7. زحل
8. النجوم الثابتة
9. مدار الجرم الرئيسي المتحرك

لم يتم اختراع أو تقديم هذا الترتيب على يد بطليموس، إلا أنه يتفق مع السماوات السبع في علم الكونيات الديني والشائع في التقاليد الدينية الأوروأسيوية.

وقد استخدم علماء الفلك اليونانيون الناقل ونموذج فلك التدوير، وكذلك الشذوذ المداري (المدار الذي ينحرف عن مركز الأرض قليلاً)، على مدار قرون. في الشكل التوضيحي، لا تكون الأرض هي مركز المدار ولكن X تكون هي مركز المدار، مما يجعل المدار شاذًا أو منحرفًا (من الكلمة اليونانية ἐκ ec- والتي تعني "من" وκέντρον centrum والتي تعني "المركز"). ولسوء الحظ، لم يتوافق النظام الذي كان متاحًا في وقت بطليموس بشكل جيد مع الملاحظات، رغم أنه تحسن بشكل كبير من خلال نظام أرسطو. في بعض الأحيان، يمكن أن يكون حجم الدورة التراجعية للكوكب (خصوصًا تلك الخاصة بالمريخ) أصغر، وفي بعض الأحوال يمكن أن تكون أكبر. وقد دفع عدم الاتفاق هذا بطليموس إلى اختراع فكرة الإكوانت. والإيكوانت كانت عبارة عن نقطة بالقرب من مركز مدار الكوكب، والتي يمكن أن يظهر من خلالها، إذا وقفت عندها وتابعت الوضع، أن مركز فلك تدوير الكوكب يتحرك بنفس السرعة. وبالتالي، فإن الكوكب يكون يتحرك بالفعل بسرعات مختلفة عندما كان فلك التدوير موجودًا في نقاط مختلفة في مداره. ومن خلال استخدام الإيكوانت، كان بطليموس يقول إنه يمكن الحفاظ على الحركة المتسقة والدائرية، رغم أنه ابتعد على النموذج المثالي لأفلاطون والقائم على الحركة الدورانية المتسقة. والنظام الناجم، والذي أصبح مقبولاً في النهاية بشكل كبير في الغرب، يبدو أنه غير مقبول من الناحية العملية لدى علماء الفلك في العصر الحديث، فكل كوكب يحتاج إلى فلك تدوير يدور في مدار، وتحدث إزاحة من خلال نقطة إيكوانت مختلفة لكل كوكب. إلا أنه توقع العديد من الحركات السماوية، بما في ذلك بدايات ونهايات الحركة التراجعية، في وقت تطويره بشكل جيد إلى حد ما.

مركزية الأرض وعلم الفلك الإسلامي

بسبب السيطرة العلمية لنظام بطليموس في علم الفلك الإسلامي، فقد قبل علماء الفلك الإسلاميون نموذج مركزية الأرض بالإجماع.

في القرن الثاني عشر، انحرف الزرقالي عن الفكرة اليونانية القديمة المتعلقة بالحركة الدورانية المتسقة من خلال افتراض أن الكوكب عطارد يتحرك في مدار بيضاوي الشكل، في حين أن البطروجي قدم نموذجًا للكواكب ابتعد فيه عن آليات الإيكوانت وأفلاك التدوير، رغم أن ذلك أدى إلى الوصول إلى نظام أقل دقة من الناحية الحسابية. وقد رفض فخر الدين الرازي (1149–1209)، أثناء التعامل مع مفهوم الفيزياء والعالم المادي في كتابه المطالب، مفهوم أرسطو وابن سينا حول مركزية الأرض في الكون، إلا أنه قال بدلاً من ذلك إن "هناك ألف ألف عالم (ألف ألف عوالم) أكثر من هذا العالم وكل منها أكبر وأضخم من هذا العالم، كما أنه يحتوي على ما يحتوي عليه هذا العالم." ولدعم نقاشاته من ناحية العقيدة، فإنه يقتبس آية من القرآن نصها "الحمد لله رب العالمين" مع التركيز على كلمة "العالمين" التي تعد بمثابة صيغة الجمع."

تشير "ثورة المراغة" إلى ثورة مدرسة المراغة ضد علم الفلك البطلمي. وقد كانت "مدرسة المراغة" عبارة عن تقليد فلكي بدأ في مرصد مراغة واستمر مع علماء الفلك من جامع دمشق ومرصد سمرقند. ومثل أسلافهم الأندلسيين، حاول علماء فلك المراغة حل مشكلة الإيكوانت (الدائرة التي كان يعتقد أن كوكب أو مركز فلك التدوير يدور حول محيطها بشكل غير متسق) وقاموا بإنتاج بدائل للنموذج البطلمي بدون التخلي عن فكرة مركزية الأرض. وقد حققوا نجاحًا أكبر من أسلافهم الأندلسيين فيما يتعلق بتوفير بدائل للنظام البطلمي أدت إلى التخلص من الإيكوانت والشذوذ أو الانحراف، كما كانوا أكثر دقة من النموذج البطلمي فيما يتعلق بتوقع المواضع الخاصة بالكواكب، كما اتفقوا بشكل أكبر مع الملاحظات التجريبية. وتشتمل قائمة أهم علماء الفلك من مدرسة المراغة على مؤيد الدين أوردي (توفي عام 1266) وناصر الدين الطوسي (1201–1274) وقطب الدين الشيرازي (1236–1311) وابن الشاطر (1304–1375) وعلي القوشجي (حوالي 1474) والبيرجندي (توفي عام 1525) وشمس الدين الخفري (توفي عام 1550). وقد كتب ابن الشاطر، وهو عالم فلكي دمشقي (1304 - 1375 ميلادية) عمل في المسجد الأموي، كتابًا ضخمًا اسمه كتاب نهاية السؤال في تصحيح الأصول (والاسم يعني الاستفسارات النهائية المتعلقة بتصحيح نظرية الكواكب) اعتمادًا على نظرية تنحرف عن النظام البطلمي الذي كان سائدًا في تلك الفترة. وفي كتابه "Ibn al-Shatir, an Arab astronomer of the fourteenth century" (ابن الشاطر، عالم فلك عربي عاش في القرن الرابع عشر)، كتب إي إس كينيدي "الأهم أن نظرية ابن الشاطر القمرية، باستثناء الاختلافات الضئيلة فيما يتعلق بالمعاملات، متشابهة تمامًا مع نظرية كوبرنيكوس (1473 - 1543 ميلاديًا)." ويقترح اكتشاف أن نماذج ابن الشاطر متشابهة من الناحية الرياضية مع تلك الخاصة بكوبرنيكوس احتمالية انتقال هذه النماذج إلى أوروبا. وفي مدرسة المراغة ومراصد سمرقند، تمت مناقشة موضوع دوران الأرض على يد الطوسي وعلي القوشجي (الذي ولد عام 1403)، وتشبه النقاشات والأدلة التي استخدماها تلك التي استخدمها كوبرنيكوس لدعم مفهوم حركة دوران الأرض.

ومع ذلك، لم تقم مدرسة المراغة بعمل نقلة نوعية إلى مركزية الشمس. وما زال تأثير مدرسة المراغة على كوبرنيكوس قيد التأمل، حيث إنه لا يوجد دليل موثق لإثبات ذلك التأثير. واحتمالية أن كوبرنيكوس قد قام بشكل مستقل بتطوير أفكار الطوسي تبقى مفتوحة، حيث إنه لم يقم أي باحث حتى هذه اللحظة بإظهار أنه لديه معلومات حول أعمال الطوسي أو أعمال مدرسة المراغة.