Het heelal volgens de Grieken

Dit artikel verscheen in National Geographic Historia editie 1, 2019.

De eerste Griekse filosofen hadden verschillende theorieën over de vorm van de aarde en haar plaats in het universum. Anaximander zag de aarde als een hangende cilinder, de pythagoreeërs stelden dat het een bol was en Aristarchus kwam tot de conclusie dat de aarde om de zon draaide.

Ptolemaeus bouwde voort op elementen uit voorgaande ideeën over de kosmos. Zijn grote bijdrage was om de nieuwe kennis van de geometrie van bolvormige lichamen toe te passen op de astronomie. Met het boek de Almagest liet hij een wetenschappelijke topprestatie na, die ruim een millennium lang onomstreden bleef. Olieverfschilderij van Justus van Gent, 15de eeuw, Musée du Louvre Parijs.

De hemel beweegt als een bol, de aarde is in onze perceptie overal bolvormig en staat in het midden van het heelal. De banen die de planeten beschrijven, hebben als middelpunt een denkbeeldig punt in de buurt van de aarde.’ Deze woorden uit het boek Almagest van de Alexandrijnse geograaf Claudius Ptolemaeus vatten het beeld van de aarde en het universum van de Griekse astronomen in het midden van de 2de eeuw n.C. goed samen.

Deze theorie zou in de Middeleeuwen vrijwel onveranderd de overheersende visie op het heelal blijven. Volgens dit model werd de aarde gezien als een bolvormig lichaam in het centrum van het universum. Een millennium vóór Ptolemaeus zag het wereldbeeld van de Grieken er heel anders uit. Homerus bijvoorbeeld schiep een poëtisch beeld; volgens hem bevonden de ‘onvermoeibare zon en de maan en de lucht gekroond met sterren’ zich boven de aarde, die werd omringd door de ‘oceaanrivier’. Er bestond volgens Homerus bovendien een mysterieuze ondergrondse ruimte, namelijk ‘de schaduwrijke verblijfplaats van Hades’, de god van de onderwereld, waar Odysseus volgens de Odyssee aankwam na het doorkruisen van ‘de oceaan van diepe wervelingen’. Aldaar bereikte hij een smal strand met bossen gewijd aan Persephone.

De stap van de poëtische en religieuze visie van het universum naar een meer wetenschappelijke en wiskundige opvatting, gekenmerkt door de waarneming van feiten met het uiteindelijke doel ze uit te leggen, was een van de slimste intellectuele avonturen die de Grieken ondernamen.

De eerste theorieën

In de tijd waarin deze eerste meer wetenschappelijke theorieën werden ontwikkeld, was een belangrijke rol weggelegd voor de zogenaamde presocratische filosofen. Dit was een groep denkers die tussen de 6de en 5de eeuw v.C. leefde in Ionië, een gebied aan de westkust van het huidige Turkije. Hun hypothesen lijken elkaar soms tegen te spreken, soms wekken ze zelfs de indruk dat ze enkel bedacht zijn om andere theorieën te ontkrachten. De waarde van deze wetenschappelijke bijdragen is er echter niet direct minder om: de dialectische houding was een manier om fouten te corrigeren en theorieën aan te scherpen.

De eerste presocratische filosoof, Thales van Milete, stelde in de 6de eeuw v.C. dat de aarde in het water dreef ‘als een stuk hout’. Zijn ideeën verschilden niet veel van dat wat de Egyptenaren en Babyloniërs dachten, noch van wat er in de Bijbel staat. Hoewel zijn beeld van een drijvende aarde dus niet enorm vernieuwend was, is zijn werk bij ons bekend gebleven vanwege zijn voorspelling van een zonsverduistering in 585 v.C. en de wiskundige stelling die zijn naam draagt. Er zat echter een grote zwakke plek in deze theorie, namelijk de vraag waardoor het water waarop de aarde drijft wordt ondersteund. Over dezelfde vraag struikelden andere filosofen van dit tijdperk, zoals Anaximenes, die geloofde dat de aarde werd opgehouden in de lucht, of Xenophanes die dacht dat de aarde onder onze voeten vastzat en alle overgebleven ruimte vulde.

Anaximander woonde tussen 610 en 545 v.C in Milete, een stad in Klein-Azië. Hij stelde dat de wereld was ontstaan uit het oneindige (apeiron) en uit de eeuwige beweging, die ertoe leidden dat de tegenovergestelde begrippen zoals kou en hitte van elkaar werden gescheiden. Hij geloofde ook dat de wereld niet eeuwig was en dat deze op een zekere dag weer zou oplossen in het oneindige, waaruit vervolgens weer nieuwe werelden zouden worden geboren. Hierboven een fragment van een reliëf met een portret van Anaximander van Milete uit het Museo Nazionale Romano te Rome.

Een van de discipelen van Thales, Anaximander van Milete, kwam met een oplossing voor dit probleem. Hij stelde dat de aarde zich bevond in het centrum van het universum, bewegingloos dankzij haar ‘balans en homogeniteit’ en haar centrale positie. De aarde had volgens hem de vorm van een kolom, zoals de losse bouwstenen waaruit een tempelzuil is opgebouwd, met een hoogte die een derde van de breedte bedroeg. De mens zou volgens Anaximander het bovenste vlak bewonen.

Anaximander meende dat de wereld was ontstaan uit een bol van vuur rondom de aarde, die vervolgens brak en de oorsprong was van de zon, de maan en de sterren. Ook was hij de eerste die een hypothese formuleerde over de grootte van de aarde. Naar zijn mening was de zon 27 keer zo groot als de aarde en achttien keer zo groot als de maan. Zijn discipel Anaximenes dacht daarentegen dat de aarde veel groter was. Hij stelde zich een vlakke aarde voor die werd ondersteund door de lucht en overdekt was door het hemelgewelf. Aan Anaximenes danken we het beeld van de hemel als een doorschijnende halfronde bol waaraan de sterren vastzitten.

Dit beeld laat de belangrijkste kenmerken zien van het wereldbeeld van de eerste presocratische filosofen. Een platte landmassa is verdeeld in continenten rond de Middellandse Zee. Het water geeft de aarde weer zoals de Griekse zeelieden die hadden verkend. Daarachter opent zich de afgrond van de oceaan, die de massa van de aarde omringt, zodat het lijkt alsof deze op het water drijft. De wereld wordt overkoepeld door een sferisch firmament, waarover de zon, de maan en de sterren bewegen. In deze fase stelden de Grieken zich een gesloten en klein universum voor. Anaximander zou de eerste zijn die het universum als iets oneindigs zag.

De school van Pythagoras

Kort daarna kwam Pythagoras, de denker van Samos die een invloedrijke filosofische school stichtte. De pythagoreeërs namen twee principes van hun voorgangers over: Anaximanders theorie van een aarde met een rond, plat oppervlak en het idee dat de sterren vastzaten op een doorschijnende bol. Volgens de volgelingen van Pythagoras was het universum een bol die draaide om een as waarvan het zichtbare uiteinde herkenbaar is als de Ursa Minor (kleine beer). Een sterrenbeeld dat ‘zich nooit baadt in de oceaan,’ aldus Pythagoras, waarmee hij wil zeggen dat het gedurende het hele jaar zichtbaar is.

Pythagoras meende later dat de aarde in het centrum van het universum stond en de vorm had van een bol. Het is helaas niet bekend hoe hij op dat laatste idee kwam; volgens sommigen bracht de gebogen schaduw van de aarde op de maan tijdens verduisteringen hem erop, terwijl hij volgens anderen de bestaande theorie van een koepelvormige hemel op andere astronomische objecten overbracht. Weer andere auteurs stellen ten slotte dat Pythagoras deze aantrekkelijke theorie niet alleen op wiskunde, maar ook op esthetiek baseerde; hij vond de bol namelijk de mooiste van de geometrische vormen. Philolaüs, geboren in het midden van de 5de eeuw v.C., introduceerde het idee dat de aarde en de rest van de sterren rond een centraal vuur draaiden, dat hij de troon of de wachttoren van Zeus noemde. Hij stelde ook het bestaan van de zogenaamde tegenaarde voor, een aan de aarde gelijkwaardige planeet die onzichtbaar was door de positie van de zon. Misschien was hij wel op zoek naar het tiende hemellichaam; voor de pythagoreeërs was tien het perfecte getal.


Al met al ontwikkelden Pythagoras en zijn volgelingen hun zeer geavanceerde kosmologische modellen op basis van hun observaties, ook al bevatten ze daarnaast vaak een focus op hun ideeën over perfecte vormen en getallen.

Atlas leidde de Titanen in hun gevecht tegen de goden van de Olympus. Na de overwinning van de Olympiërs veroordeelde Zeus hem ertoe de wereld op zijn schouders te dragen tot in de eeuwigheid, zoals is te zien in deze Atlas van Franese. Kopie uit ca. 150 n.C. van een hellenistisch origineel, nationaal archeologisch museum Napels.

Het genie van Archimedes

In de 5de eeuw v.C. namen de Grieken kennis van de astronomisch observaties over van de Babyloniërs, die veel talrijker en beter geordend waren dan die van de Grieken. Deze gegevens waren samen met de vooruitgang in de studie van de geometrie van bolvormige lichamen een grote stimulans voor de Griekse astronomie. Ze zorgden voortdurend voor nieuwe ontdekkingen die de bestaande hypothesen perfectioneerden. Er verschenen steeds meer wiskundige en astronomische verhandelingen, en het aantal waarnemingen en ontdekkingen nam toe. In het midden van de 4de eeuw v.C. bevestigde ook Aristoteles de hypothese dat de aarde een bol is en dat de zon en de sterren om haar heen draaiden. Hij verwees hierbij naar de berekeningen van andere wiskundigen om de omtrek van de aarde te meten. Die zou in totaal 72.000 kilometer bedragen, bijna twee keer zo groot als de werkelijke omvang: 40.075 kilometer.

In de 3de eeuw v.C. was het onderzoek naar de aarde en de kosmos opmerkelijk ver ontwikkeld in de Griekse wetenschappelijke wereld. Dit wordt geïllustreerd door de woorden van Archimedes, de grote wiskundige van Sicilië, in zijn werk Arenarius & Dimensio Circuli uit 216 v.C. ‘Het is je bekend dat de meeste astronomen de naam ‘wereld’ geven aan de bol waarvan het middelpunt wordt gevormd door de aarde en waarvan de straal gelijk is aan de rechte lijn tussen het midden van de zon en het midden van de aarde, zoals we dat hebben geleerd uit de werken die door astronomen zijn geschreven’.

De aarde bevindt zich centraal in het systeem van Ptolemaeus, zoals is te zien op deze afbeelding van Oliver Lodge uit 1893.

Archimedes verwees in zijn Arenarius (ook bekend als De zandrekenaar) naar de revolutionaire theorieën van een Ionische astronoom die een paar decennia eerder leefde en een model van het universum poneerde waarin de planeten, waaronder de aarde, om de zon cirkelden. ‘Aristarchus van Samos,’ schreef Archimedes, ‘maakte de aanname openbaar dat de sterren en de zon onbeweeglijk zijn en dat de aarde zich in een cirkel om de zon beweegt, die zich in het middelpunt van haar baan bevindt.’ Plutarchus beweerde in aanvulling hierop dat de aarde rond haar as draaide. Ook probeerde Aristarchus in zijn verhandeling over de afstanden en metingen van de zon en de maan de grootte van de kosmos te berekenen. Door middel van astronomische waarnemingen, in het bijzonder van maansverduisteringen en geometrische berekeningen, concludeerde hij dat de aarde tussen achttien en twintig maal verder verwijderd is van de zon dan van de maan. In werkelijkheid is de afstand van de aarde tot de zon ongeveer vierhonderd keer groter dan die tussen de aarde en de maan. De berekening van Aristarchus had de verdienste dat hij het universum een veel grotere omvang toeschreef dan dat men zich tot die tijd had voorgesteld.

Hoe groot is het heelal?

Het heelal heeft een diameter van 93 miljard lichtjaar. Concreet is het heelal zo groot dat we er nooit achter gaan komen wat er nog meer is wat wij nu al kunnen zien. Het valt namelijk buiten onze waarneming. Om wat meer gevoel bij te krijgen over welke grootte wij het hebben is datgene wat wij wel kunnen waarnemen zo groot is als een tennisbal , waarbij het heelal zo groot is als de aarde. Oftewel, het is niet te bevatten hoe groot het heelal daadwerkelijk is.

Al met al bestond er in de 3de eeuw v.C. al een goed gedefinieerd model van het heelal, met een bolvormige aarde die draaide om een as en met hemellichamen die eveneens in circulaire banen bewogen. Het grote twistpunt over dit model was de vraag of de aarde of de zon centraal stond. In de hellenistische en Romeinse periode bleef het geocentrische model het algemeen aanvaarde beeld van het heelal, net als gedurende de Middeleeuwen.

Het zou een lange stagnatie veroorzaken in de westerse astronomie. Het waren de hypothesen van Copernicus, de Aristarchus van de moderne tijd, en de observaties van Galilei met zijn telescoop, die de visie op het heelal zouden veranderen en een nieuw pad van vooruitgang zouden openen voor de astronomie.

Alles weten over het wereldbeeld volgens de Grieken? Lees het artikel in National Geographic Historia editie 1, 2019.