Nicolaas Copernicus: Het heliocentrisch model

Portretten van Nicolaas Copernicus laten een man zien van middelbare leeftijd, keurig geschoren en met licht golvend haar. Hij heeft een promi­nente, ietwat havikachtige neus en in zijn ogen schuilt een vastberaden blik. Coper­nicus valt niet echt op in een rij portretten uit de Renaissance; het is haast niet voor te stellen dat hij de grondlegger is van een revolutionaire theorie die de wetenschap op haar grondvesten deed schudden. Wie was de man die het vertrouwde wereldbeeld zo radicaal veranderde?

Nicolaas Copernicus werd op 19 februari 1473 geboren in Toruń (dat toen nog Thorn heette), de stad waar ook zijn moeder vandaan kwam. Toruń was destijds een van de belangrijkste steden in het noorden van het koninkrijk Polen, waar de stad sinds 1466 deel van uitmaakte. Door zijn gunstige ligging aan de oever van de Wisła was Toruń welvarend. Nicolaas’ vader, een koopman, was kort voor de geboorte van zijn zoon overgekomen uit Krakau, dat destijds de hoofdstad was van het koninkrijk Polen.

Over de jeugd van Copernicus is niet veel bekend. Waarschijnlijk gingen Nicolaas en zijn jongere broertje Andreas naar de parochieschool van de Sint-Johanneskathedraal, en later naar een middelbare school in de nabijgelegen stad Chełmno. Toen hij tien jaar oud was, verloor de toekomstige astronoom zijn vader. Vanaf dat moment werd de belangrijkste man in zijn leven een oom van moederskant: Lucas Watzenrode, die in 1489 bisschop van Ermland werd.

Op deze lithografie van Jean-Léon Huens werkt Nicolaas Copernicus aan zijn heliocentrische theorie. Links, het omslag van een editie van Narratio prima uit 1566, waarin zijn onderzoek werd samengevat.

Een kosmopolitische stad

In 1491 schreef Copernicus zich in aan de Academie van Krakau, de huidige Jagiellonische Universiteit, die op dat moment de enige universiteit in heel Polen was. De academie werd opgericht in 1364 en kwam in de tweede helft van de 15^de eeuw bekend te staan om haar gerenommeerde wiskunde- en sterrenkundefaculteit. Dat was vooral te danken aan een paar briljante professoren, zoals Jan van Glogau, die de geografische positie van Krakau berekende. Het was de ideale voedingsbodem voor de nieuwe culturele stroming die Polen bereikte vanuit Zuid-Europa: de Renaissance.

Krakau was een kosmopolitische stad, er kwamen mensen uit alle hoeken van Europa: handelaren, ambachtslieden en intellectuelen. Een invloedrijke leraar in Krakau was de Italiaanse humanist Filippo Buonaccorsi, die had gestudeerd aan de Academia Romana, waar hij Callimachus werd genoemd. De universiteit was populair onder humanisten en al snel rolden de eerste boeken van de drukpers. Al dat intellectuele vuur moet fascinerend zijn geweest voor de jonge Nicolaas. Toch rondde hij zijn studie in Krakau niet af: in 1495 werd Copernicus met hulp van zijn oom, de bisschop van Erm­land, benoemd tot kanunnik van Frombork, waar het bisdom zetelde. De bisschop zag echter al snel in hoe getalenteerd zijn neef was, en koos ervoor om hem rechten te laten studeren in Bologna.

Het Archiginnasio-paleis van Bologna was de zetel van de Universiteit van Bologna toen Copernicus daar studeerde. Tegenwoordig is hier de gemeentelijke bibliotheek gevestigd. Op de foto is de binnenplaats te zien.

Zo’n reis naar Italië – de bakermat van de renaissancecultuur waar de moderne wereld en de Oudheid samenkwamen – was in die tijd de droom van elke intellectueel. Maar voor Copernicus stond er nog meer op het spel: als hij een titel wist te behalen aan een van de oudste en meest prestigieuze universiteiten van Europa, zou hij snel kunnen stijgen in de kerkelijke hiërarchie. In dat geval zou hij ook carrière kunnen maken aan het koninklijke hof.

In Italië stortte de jonge Copernicus zich niet op zijn rechtenstudie, maar volgde zijn hart: de exacte wetenschap­pen. Algauw kwam hij in contact met de beroemde astronoom Domenico Novara, die hij – eerder als assistent dan als student – ondersteunde bij een aantal van zijn waarnemingen. In 1500 reisde Coper­nicus naar Rome om de eeuwwisseling te vie­ren, en waarschijnlijk ook om bij de pauselijke curie praktijkervaring op te doen in canoniek recht. Daar kondigde hij aan een lezing over astronomie te geven. Als Copernicus daadwer­kelijk heeft gesproken in Rome, was het waar­schijnlijk geen officiële toespraak maar een optreden in besloten kring, zoals gebruikelijk was in de Renaissance. Wellicht presenteerde hij de resultaten van zijn onderzoek voor een publiek van wetenschappers en bekenden. Hoe het ook is gegaan, het ging om een eenmalige lezing. Daarna heeft Copernicus heeft zijn ideeën over astronomie nooit meer in het open­baar verkondigd.

Tussen Polen en Italië

Ook na zijn studie in Bologna had Copernicus nog geen titel behaald, terwijl dat wel van hem werd verwacht. Daarom kreeg Nicolaas bij terugkomst in Polen toestemming van het kapittel van Frombork om opnieuw naar Italië af te reizen. Hij schreef zich in voor een studie medicijnen, die waarschijnlijk beter aansloot bij wat Copernicus echt interessant vond: het obser­veren van de natuur. In 1501 vertrok Nicolaas weer naar Italië, ditmaal naar Padua. Deze stad werd destijds beschouwd als het mekka van de natuurwetenschappen. In twee jaar tijd zou Copernicus er worden opgeleid tot arts.

Copernicus in de toren van Frombork, Olieverfschilderij door Jan Matejko. 1873.

Aan het eind van die periode, na in totaal een jaar of tien te hebben gestudeerd in drie verschillende steden, was het voor Copernicus – die intussen al dertig was – echt zaak om een officiële titel te behalen. En die verkreeg hij verrassend genoeg aan een vierde universiteit: die van Ferrara. In 1503 haalde hij daar zijn aca­demische titel, niet in medicijnen, maar in canoniekrecht. Eindelijk kon Copernicus definitief terugkeren naar Ermland. Hij had niet alleen zijn plicht vervuld, maar ook had hij kennis opgedaan in talloze andere vakgebieden en was hij vele ervaringen rijker.

Terug in Polen verbleef hij eerst een aantal jaar bij zijn oom, als secretaris en lijfarts. Ze woonden in het kasteel van Lidzbark Warmiński, de bisschopszetel. Copernicus reisde met zijn oom door heel Polen. Tijdens een reis naar Krakau in 1508 publiceerde hij een vertaling van de brie­ven van de Byzantijnse geschiedschrijver Theo­phylactus Simocatta. Hoewel zijn kennis van het Grieks niet perfect was, geeft zijn versie blijk van zijn brede intellectuele vorming.

In dienst van de kathedraal

Rond 1510 groeiden Copernicus en zijn oom uit elkaar. De oude Watzenrode, die twee jaar later zou overlijden, kon Copernicus’ passie voor de wetenschap niet waarderen. Hij was ook niet te spreken over diens schijnbare gebrek aan ambi­tie om zich op te werken. De astronoom vertrok uit Lidzbark Warmiński en verhuisde naar Frombork. Daar werd hij eerst benoemd tot kan­selier en vervolgens tot rentmeester van de kathedraal. In de oorlog tussen het koninkrijk Polen en de Duitse Orde (1520-­’21) leidde hij de verdediging van het kasteel van Olsztyn. Al die jaren deed hij zijn uiterste best om het kapittel van nut te zijn. Na de dood van een van de bis­schoppen werd hij halverwege de jaren twintig van de zestiende eeuw zelfs tijdelijk benoemd tot beheerder van het bisdom. Toch had hij nooit de ambitie om in de voetsporen van zijn oom te treden.

De dynamiek van de hemel

Voor zijn waarnemingen gebruikte Copernicus drie eenvoudige instrumenten, die waren uitgevonden door de oude Grieken. Ptolemaeus gebruikte diezelfde instrumenten in de 2^de eeuw om zijn eigen model van de kosmos uit te werken. Daarin beschouwde hij de aarde als middelpunt van het universum. Twee van de instrumenten, het kwadrant en het triquetrum, waren bedoeld om de hoogte van de zon en van de andere hemellichamen te bepalen (in graden). Het armillarium was een ingewikkeld instrument dat diende om de schijnbare beweging van het hemelgewelf rond de aarde gedurende het jaar te laten zien, en om de lengte- en breedtegraad van de planeten en sterren vast te stellen.

Armillarium De ringen zijn een weergave van het schijnbare pad van de zon in een jaar (ecliptica), de equinoxen, de zonnewenden en de dierenriem.

Kwadrant Als je dit instrument op de zon richt, kun je de hoogte van deze ster bepalen. De graden zijn af te lezen op de boog. Dit kwadrant uit het Bera-observatorium in Milaan is gemaakt in 1784.

Ook een economisch genie

Copernicus was niet alleen geïnteresseerd in astronomie en geneeskunde, hij had ook grote belangstelling voor economie. In 1528 publiceerde hij een traktaat over het slaan van munten. Daarin uitte hij zijn bezorgdheid over de devaluatie van de munten die destijds in Polen werden gebruikt. De ‘goede munten’, die meer edelmetaal bevatten, werden het hoogst gewaardeerd en verdwenen langzaam maar zeker (omdat ze konden worden omgesmolten). Zo bleven alleen de ‘slechte munten’ op de markt, waar minder edelmetaal in zat. Die ontwikkeling, beschreven door Copernicus, werd later opnieuw ontdekt door de Engelsman Thomas Gresham en staat tegenwoordig bekend als de wet van Gresham.

De geldwisselaar en zijn vrouw, Marinus van Reymerswale. Museo Del Prado, Madrid.

Astronomische wachttoren

Copernicus stond echter ook nacht na nacht naar de hemel te staren. Er is een astronomische tabel met waarnemingen van de bewegingen van de zon die stamt uit zijn tijd in Olsztyn. Wat daarvan over is, is vandaag de dag te zien op een van de muren van de kruisgang in het kasteel.

In Frombork liet hij het pavimentum bouwen, een afgevlakt stuk grond waar hij alle astronomische instrumenten neerzette die hij zelf had gemaakt. Tot zijn dood zou hij de resultaten van zijn astronomische waarnemingen heel precies noteren, waardoor hij een steeds verder uitge­werkt model van het universum opbouwde.

Het persoonlijke leven van Copernicus blijft in duisternis gehuld. Zijn goede vriend Tiedemann Giese, de bisschop van Chełmno, beschreef hem als iemand die niet bijzonder sociaal was en opging in zijn eigen wereld. In 1538 dook er een raadselachtige persoon op in zijn leven: Anna Schilling, zijn huishoudster. Er werd overal geroddeld over de intieme verhou­ding die ze zou hebben met de zestigjarige kanunnik, totdat de bisschop van Ermland, Jan Dantyszek, Copernicus beval om haar weg te sturen. Het gevolg was dat Copernicus zich weer ging richten op zijn dagelijkse verplichtingen en wetenschappelijke projecten.

Toen Copernicus aan de Academie van Krakau studeerde, was dat een belangrijke universiteit op het gebied van astronomie. De stad was destijds een kosmopolitisch centrum waar humanistische ideeën tot bloei kwamen. Op de afbeelding is de Mariakerk te zien, gelegen aan de Grote Markt.

Al een jaar of dertig circuleerden er in Europa hand geschreven kopieën van een kort traktaat van Copernicus. Daarin beschreef hij, weliswaar zonder daarbij wiskundig bewijs te leveren, de fundamenten van de heliocentrische theorie. Volgens die theorie bevond de zon zich in het midden van het universum, en draaide de aarde daaromheen. Die tekst, het Commentariolus, zou een beroemd document worden onder astronomen. ‘Alle sferen draaien om de zon, die zich bevindt in het midden van hen allemaal (...). Alle bewe­gingen die lijken plaats te vinden aan het firma­ment zijn in werkelijk­heid geen gevolg van bewegingen van het firmament, maar van de bewegingen van de aarde,’ schreef Copernicus daar.

Rheticus wilde de bedenker van deze theorie weleens ontmoeten. Tot zijn grote verbazing had Copernicus al een compleet manuscript liggen, vol waarnemingen en geometrische modellen. Met zijn enthousiasme, en met de steun van vrienden van de astronoom, waaronder de eerdergenoemde Tiedemann Giese, wist Rheti­cus Copernicus over te halen hem toestemming te geven om zijn Narratio prima te schrijven. Dit boek, een versimpelde uitleg van het onderzoek van Nicolaas Copernicus, verscheen in 1540 in Gdańsk. Drie jaar later werd, dankzij Rheticus’ persoonlijke inspanningen, de volledige versie gepubliceerd: Over de omwentelingen der hemellichamen. Tegen die tijd was de gezondheid van Copernicus al sterk achteruitgegaan door de beroerte die hij een paar maanden daarvoor had gehad. Hij stierf datzelfde jaar, op 24 mei 1543.

Het terrein van de kathedraal van Frombork, die op een heuvel lag en door muren omringd was. Daarbinnen bevond zich de toren waar Copernicus vermoedelijk zou hebben gewoond.

Een gelukkig sterfbed

Over de dood van Copernicus gaat het volgende verhaal, hoewel dat vermoedelijk een verzinsel is. Toen Copernicus op zijn sterfbed lag, en al buiten bewustzijn was, werd er een kopie van zijn pas gedrukte astronomische verhandeling in zijn handen gelegd. De astronoom kwam even bij, zag het boek en blies vervolgens tevreden zijn laatste adem uit.

Een stervende Copernicus ontvangt een exemplaar van zijn boek. Deze illustratie van Josep Planella is opgenomen in een verzameling biografische portretten uit 1876: De mannen van de wetenschap.

Een revolutionair werk

Over de omwentelingen der hemellichamen haalde de theorie van Claudius Ptolemaeus onderuit, die al 1500 jaar dominant was. Volgens Ptolemaeus was de aarde het middelpunt van de wereld en cirkelden alle hemellichamen daar­omheen. De denkfouten in zijn geocentrische theorie werden steeds duidelijker. Bovendien leverde Copernicus stevig wiskundig bewijs voor zijn stelling dat de zon het middelpunt van het zonnestelsel was. De planeten draaiden in cirkelvormige banen om die ster heen. Coper­nicus had inspiratie geput uit het werk van een andere auteur die had gefilosofeerd over de mogelijkheid dat de aarde niet stilstond, en uit zijn eigen waarnemingen. Niet alleen werd dui­delijk dat de aarde niet de navel van het univer­sum was, de planeet bleek ook nog te bewegen. Daarover had hij drie dingen te zeggen: de aarde draaide om de zon, om haar eigen as, en was gekanteld ten opzichte van die as.

Copernicus schreef een voorwoord bij Over de omwentelingen der hemellichamen, dat hij richtte aan paus Paulus III: ‘Mochten er charlatans zijn die, ondanks hun gebrek aan wiskundige kennis, hier een oordeel over vellen vanwege een pas­sage in de Heilige Schrift, waarvan ze de betekenis op boosaardige wijze verdraaien, en zij zouden het wagen om mijn ordening te verwer­pen en aan te vallen, dan zal ik daar geen nota van nemen. (...) Wiskunde wordt geschreven voor wiskundigen die, als mijn verstand me niet bedriegt, zullen menen dat dit werk een waarde­volle bijdrage vormt aan de kerkelijke republiek, waar Uwe Heiligheid nu de scepter zwaait.’

Copernicus had gelijk. Zijn ideeën over het universum leidden tot veel reacties; zijn theorie werd verguisd door mensen die er geen verstand van hadden, maar wiskundigen en astronomen waren gefascineerd. Galileo Galilei zei dat hij niemand kende die, na het lezen van Copernicus’ werk, nog in staat was geweest om de geocen­trische theorie te verdedigen.

Galilei werd aangeklaagd wegens ketterij, omdat hij de theorie van Copernicus had verde­digd, terwijl die in 1616 was verboden. Hij werd veroordeeld door een tribunaal, maar twijfelen aan de heliocentrische theorie deed hij niet. Nadat hij zijn standpunt over de aarde had her­roepen, zei hij: ‘En toch beweegt zij.’

Een wereld van cirkels en sferen

De heliocentrische theorie van Copernicus was niet alleen gebaseerd op waarnemingen en wiskundige berekeningen. Hij putte ook uit filosofische ideeën die verre van wetenschappelijk waren. Zo ging zijn beeld van de ronde aarde uit van het idee dat de cirkel ‘de volmaaktste vorm van allemaal’ was. Pas in 1609 zou Kepler bewijzen dat de planeten niet in cirkels bewegen, maar in ellipsen. Het idee van de zon als middelpunt kwam van een aantal volgers van de Griekse filosoof en wiskun dige Pythagoras. Zij geloofden in een centraal vuur dat de hele wereld in beweging bracht. Copernicus meende dat er ‘sferen’ bestonden, acht concentrische lagen rondom de zon, waar de sterren aan vastzaten, zoals ook de middeleeuwse kosmologen beweerden. Daarom geloofde hij dat het universum eindig was, in tegenstelling tot wat later de overheersende visie werd. Hij beweerde echter wel dat het ‘immens’ was, veel groter dan in de Middeleeuwen werd geloofd.

Gesloten Universum. In dit diagram zijn de acht hemelsferen te zien die volgens Copernicus’ model om de zon heen draaien.

Het model van Copernicus volgens Harmonia Macrocosmica van Andreas Cellarius. 1660.