9789147093915 by Smakprov Media AB

Nyﬁken på jorden?

Nyﬁken på jorden? vänder sig till dem som söker en ökad förståelse för vår fascinerande planet. Författaren Per Enghag öppnar dörren till den kunskap om jorden som byggts upp under mer än 2 500 år. Här presenteras några av naturvetenskapens verkliga visionärer och upptäckter som förändrat vår syn på världen och oss själva. Del 1 – Den fasta grunden Nyﬁken på jorden? är uppdelad i två band. I första delen ligger fokus på den fasta grunden, från jordens innersta kärna till marken omedelbart under våra fötter. Här behandlas även solen som är förutsättningen för livet på jorden och månen, vår närmaste granne i rymden. Vi tar avstamp hos antikens människor, som ställde frågor om naturen till naturen själv. Vad består materien av? Vilken form har jorden? Och vilka lagar styr vår värld?

Nyﬁken på j rden ? per enghag Del 1

✰✰✰ Del 2 – Den dynamiska planeten I andra delen ligger fokus på den dynamiska planeten med dess vindar, havsströmmar, våldsamma vulkanutbrott, smältande glaciärer och vandrande kontinenter. Här behandlas jordens klimat och de ofta dramatiska klimatförändringar som har ägt rum i det förgångna. Boken ger en grund att stå på i faktaﬂödet kring orsaker till den globala uppvärmningen och en klarare bild av de stora utmaningar som vi människor och vår jord står inför.

Per Enghag har även skrivit trilogin Jordens grundämnen (1998–2000) som ﬁnns översatt till engelska (2004) och japanska (2007).

1 Best.nr 47-09391-5 Tryck.nr 47-09391-5

Den fasta grunden

Omsl 1.indd 1

08-12-03 07.39.07

Boken är utgiven med stöd från Magn. Bergvalls stiftelse Sven och Dagmar Saléns stiftelse Carl Tryggers Stiftelse för Vetenskaplig Forskning

Mångfaldigande av innehållet i denna bok, helt eller delvis, är enligt lagen (1960:729) om upphovsrätt till litterära och konstnärliga verk förbjudet utan medgivande av författarna och förlaget. Förbudet gäller varje form av mångfaldigande genom tryckning, kopiering, bandinspelning etc samt lagring på datamedia.

Nyﬁken på jorden? Del 1: Den fasta grunden Del 2: Den dynamiska planeten © 2008 Per Enghag och förlaget (Industrilitteratur/Liber) Textredigering: Nina Pettersson Formgivning: Kajsa Åström Sättning: Lillan Östlund Repro: Repro 8 AB, Nacka Tryck: Sahara Printing, Egypten 2009 ISBN 978-91-47-09391-5

00_Inledning_001_009.indd 2

08-12-01 08.19.08

förord I december 2006 beslutade FN:s generalförsamling att 2008 skulle bli ”International Year of Planet Earth”, det vill säga ett Jordens År. Arbetet med boken, Nyfiken på jorden?, har dock pågått sedan 2004. Att utgivningen sker just det år som FN valt som Jordens År är en ren tillfällighet. En lycklig slump. Boken som ges ut i två delar tar sin utgångspunkt hos antikens människor, som ställde frågor om naturen till naturen själv. I de följande kapitlen behandlas sedan vår planet ur många aspekter. Den första delen har fokus på den fasta grunden med inslag av mineralogi, geologi och skatter i berget och beskriver jorden som den jättestora magnet den är. Den andra delen behandlar den dymaniska jorden. Planetens dramatiska bergskedjeveckningar och vandrande kontinenter får en framträdande plats. Dynamiken leder till många frågor:Varför skälver jorden, varför bildas tsunamier och varför uppkommer vulkanutbrott? Har vår planet blivit varmare därför att atmosfärens koldioxidhalt ökat eller har koldioxidhalten ökat därför att jorden värmts upp? I sista kapitlet ställs frågorna: Hur startade livet och var? Boken vänder sig främst till den stora grupp av människor, en intresserad allmänhet, som verkligen är nyfikna på vår planet och dess öde. Även om boken inte är en lärobok i geovetenskap, finns förhoppningen att den ska komma till användning som introduktions- och bredvidläsningslitteratur för studenter. Lärare på olika nivåer i skolsystemet kan finna spännande exempel, vilka kan berika undervisningen. Kanske rent av väcka elevernas intresse för fortsatta studier inom naturvetenskapen. Avslutningsvis vill jag tacka några utomstående personer som följt bokens framväxt. Hela manus har lästs, korrigerats

Per Enghag

NYFIKEN PÅ JORDEN?

00_Inledning_001_009.indd 3

08-12-01 08.19.08

och diskuterats av tekn dr Sven Arvidsson, Sveriges geologiska undersökning och fil lic Jan Sidenvall, kemist, hydrogeolog. För all värdefull och uppmuntrande kritik, som framförts av dessa kolleger och vänner tackar jag hjärtligt. Delar av manus har på motsvarande sätt behandlats av docent Karin Eriksson, som speciellt granskat kapitlet om vulkaner och vulkanutbrott. Hon har också, tillsammans med geologen, fil lic Gunnar Eriksson, gett värdefulla synpunkter även på andra avsnitt i boken. Under arbetets gång har jag också fortlöpande fått värdefulla synpunkter från min dotter, fil dr Margareta Enghag utifrån hennes forskningsområde inom naturvetenskapens didaktik. Örebro i september 2008 Per Enghag Filosofie doktor, docent i materialkemi

NYFIKEN PÅ JORDEN?

00_Inledning_001_009.indd 4

08-12-01 08.19.10

redaktion och projektgrupp I bokprojektet Nyfiken på jorden? har följande personer deltagit. Utan dessa medverkandes engagemang hade inte boken varit möjlig. för textbearbetning och redigering har frilans Nina Pettersson, Stockholm, svarat. Hennes omsorg om alla nyfikna icke-naturvetare har vidgat kretsen av möjliga läsare. för den läsvänliga formen har Kajsa Åström, formgivare,

Mentor Communications AB. för de med lätt hand tecknade illustrationerna

Mirjam Lidén, illustratör och konstnär, Örebro. för de många vackra och dramatiska naturfotona

docent Karin Eriksson, Hedemora. för sättning Lillan Östlund, Industrilitteratur, Mentor

Communications AB. för bildadministration Staffan Johanson, Industrilitteratur,

Mentor Communications AB. för projektledning Anneli Noréus, (förlagschef) Industrilitteratur, Mentor Communications AB.

Boken har producerats av Industrilitteratur. I ett sent produktionstekniskt skede övergick titeln till Liber AB, som svarat för tryckningen.

NYFIKEN PÅ JORDEN?

00_Inledning_001_009.indd 5

08-12-01 08.19.10

00_Inledning_001_009.indd 6

08-12-01 08.19.10

innehåll del 1: den fasta grunden 1. Pionjärerna

Vår tids kunskap om jorden och människan vilar på en grund som lades för mer än 2 500 år sedan.

2. Klotets form – citron eller apelsin?

Jordens form var föremål för vetenskapliga diskussioner långt in i nya tiden. Det ansågs visserligen bevisat att jorden inte var platt och inte heller centrum i solsystemet.

3. Jordens inre

Genom studiet av seismiska vågor vet vi att vår planet är uppbyggd av skikt med olika densitet. Längst in ﬁnns den supertunga kärnan och utanför den manteln ...

4. Konsten att mäta jordytan

I dag kan satelliter ge information om en viss punkts latitud, longitud och höjd över havet, med en noggrannhet på några tiotal meter. Men i äldre tider innebar det ...

NYFIKEN PÅ JORDEN?

00_Inledning_001_009.indd 7

08-12-01 08.19.11

5. Marken under våra fötter

Mineral är de ämnen som bygger upp jordskorpan. De ﬂesta har invecklad kemisk sammansättning men det ﬁnns också de som förekommer som rena grundämnen ...

6. Jorden i tiden

124

Hur gammal är vår planet och vilka processer har format den? Att väldiga tidrymder måste ha förﬂutit för att ge landskapet sin form stod klart redan för 1800-talets människor.

7. Skatten i berget

160

Guld, olja, kol och malm är exempel på rikedomar i jordskorpan. Geologiska processer under miljarder år har skapat koncentrationer av mineral i berget.

8. Den stora magneten

202

Jorden är en magnet, en jättelik rund magnet. Men dess axel sammanfaller inte helt med jordaxeln, kring vilken planeten roterar. Den avvikelsen på 11,5˚ har betydelse för navigationen.

9. Solen – livgivande men farlig

230

Solen är vår närmaste stjärna och själva förutsättningen för livet på jorden. Dess väldiga kärnkraftverk är den största energikällan i vårt solsystem och ger oss både värme och ljus.

NYFIKEN PÅ JORDEN?

00_Inledning_001_009.indd 8

08-12-01 08.19.20

10. Norrsken

254

Varför norrsken uppstår var länge ett mysterium. Varslade de praktfulla ljusfenomenen om krig, hårt väder eller onda tider? Eller var det valkyriornas ﬂammande svärd som brände på himlen?

11. Månen

272

Månen i sin bana kring jorden är den himlakropp som ligger närmast oss. Det är en jämförelsevis stor satellit, men betydligt lättare än jorden.

Bildkällor

300

Sökord

303

del 2: den dynamiska planeten 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Panta rhei Varför skälver jorden? Den inre elden Vattenplaneten Is Vindar och havsströmmar Klimatet i tiden Växthuseffekt eller ...? Liv

Nobelpristagare i boken Bildkällor Sökord

NYFIKEN PÅ JORDEN?

00_Inledning_001_009.indd 9

08-12-01 08.19.39

01_PionjNﾌビerna_010_031.indd 10

08-12-01 08.33.05

1. Pionjärerna Vår tids kunskap om jorden och människan vilar på en grund som lades för mer än 2 500 år sedan. Under antiken formulerades några av naturvetenskapens mest grundläggande frågor: Vilken form har jorden? Vilken är vår plats i universum? Vad består materien av? Och vilka lagar styr vår värld? De svar som de första naturﬁlosoferna fann om naturen och människan, om matematik, fysik och astronomi bygger vi vidare på än i dag.

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 11

08-12-01 08.33.07

vår tid används naturvetenskapens alla resurser för att beskriva jorden, något som vi kommer att möta i alla de kapitel som följer. I antiken (tiden efter 800 f Kr), fanns inte samma förutsättningar för den som sökte svar på frågor om tingens innersta väsen eller om jordens och människans plats i kosmos. I sökandet efter sanning återstod då att vända sig till traditioner eller myter (av grekiskans mythos, berättelse) som tillhandahöll riktlinjer för tillvaron – eller att ställa frågor direkt till naturen själv.

den levande materien

Venus från Willendorf, bokens inledande kapitelbild i modern stentappning. Ovan en liten lerskulptur efter den historiska förlagan. Den 11,1 cm höga kvinnoskulpturen hittades vid en utgrävning år 1908 nära Willendorf i Österrike. Föremålets ålder uppskattas till cirka 23 000 år. De överdrivna kvinnliga formerna ska snarare tolkas som en fertilitetssymbol än som en Moder Jord-gudinna.

Naturen, Moder Jord, sågs som ett levande väsen, god och omsorgsfull, även om hon ibland kunde vara okontrollerbar och skapa kaos och naturkatastrofer. Mineral och metaller, som vi ser som ”döda ting”, hade också liv, de hade fötts i Moder Jords sköte. Man uppfattade inte jorden som statisk, metaller ansågs exempelvis utvecklas från oädla till ädla. I naturens egen omvandlingsprocess var silver slutmålet för metallerna bly och vismut. När gruvkarlar fann en ådra med vismut utbrast de: ”Vi har kommit för tidigt, det är vismut än!” Djupare ner hade utvecklingen gått längre, och man hade förväntan om att finna silver där. Och det gjorde man faktiskt ofta. Det blev ett talesätt att ”vismut är silvrets tak”. Guld kunde ofta utvinnas på likartat sätt i omedelbar närhet av silverfyndigheter. I vattendrag på Andernas sluttningar vaskade indianer fram guld. Det åtföljdes ibland av ett hårt och dåligt silver, som fick det nedsättande namnet platina. Det kastades tillbaka i strömmen i förhoppningen om att det i sinom tid skulle mogna till gult och värdefullt guld. I Europa förändrades synen på materien från den nya tidens början omkring 1500 och under den period som brukar betecknas den naturvetenskapliga revolutionen på 1700talet. Dess syn på materien, bestående av molekyler, atomer och elementarpartiklar, har vi tillägnat oss och finner naturlig och riktig. För andra uppfattningar, se exempelvis [ref 1.1].

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 12

08-12-01 08.33.08

jorden lever – fortfarande Äldre tiders föreställningar om en levande jord finns kvar även i våra dagar. Natur- och fruktbarhetsgudinnan, ibland kallad Moder Jord, dyrkas fortfarande i många kulturer. I indiankulturerna har de gamla uppfattningarna om en levande jord bestått. Smohalla från en colombiansk indianstam uttalade sig i mitten av 1800-talet om européernas förhållningssätt: Ni ber mig att ploga jorden! Ska jag ta en kniv och skära i min moders bröst? Sen när jag dör kommer hon inte att låta mig vila vid hennes barm. Ni ber mig att gräva efter stenar! Ska jag gräva under hennes hud efter hennes ben? Sen när jag dör kan jag inte återföras in i hennes kropp för att födas på nytt. Ni ber mig att klippa gräs och göra hö och sälja det för att bli rik såsom vita män! Men hur vågar jag klippa av min moders hår? Den brittiske naturforskaren James Lovelock (f 1919) anför att alla jordens levande organismer utgör en enhet. Med sin så kallade Gaia-hypotes har han givit ett alldeles speciellt uttryck för en levande jord.1

den platta skivan För gemene man i antikens första århundraden var säkert inte frågan om materiens natur primär. Sannolikt var inte heller frågor om jordens form centrala, eller om himlen med alla dess vandrande stjärnor och planeter. Men det saknades inte helt idéer om världens beskaffenhet. Jorden uppfattades som en plan skiva, vilande på ett fast underlag, och himlavalvet välvde sig som en kupa däröver. Jordskivan var cirkelformad och ett stort randberg bar upp ett fast himlavalv, format som ett halvklot. I Babylon och Egypten saknades en väl formulerad uppfattning om jordens och himlens natur. Men där fanns ändå grogrund för ”naturvetenskap”. I båda kulturområdena var 1

Läs mer om Lovelock och Gaia-hypotesen i kapitel 20. NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 13

08-12-01 08.33.09

det ekonomiskt och politiskt viktigt att utveckla praktiska och avancerade metoder för tidmätning. Man iakttog stjärnornas och planeternas rörelser och vattennivåernas förändringar i de stora floderna. Periodiciteten i solens och månens kretslopp utnyttjades, och årets längd bestämdes genom observation av den ljusstarka stjärnan Sirius.

skalderna, gudarna och jorden

Iliaden och Odysséen tillskrivs vanligen Homeros som tros ha levat för omkring 2 700 år sedan. De båda verken skildrar det trojanska kriget och relationen mellan öde, gudar och människor och ger en färgstark bild av den klassiska antikens föreställningsvärld.

De grekiska bygderna på Mindre Asiens kust stod omkring år 800 f Kr i livlig förbindelse med den asiatiska kulturvärlden. Dessa greker övertog i mycket babyloniernas och egyptiernas synsätt, vilket är tydligt hos Homeros och Hesiodos. Homeros var (sannolikt) en historisk person från Jonien i Mindre Asien. Han levde på 700-talet f Kr och knyts till Iliaden och Odysséen, de två verk som inleder den grekiska och därmed den västerländska litterära traditionen. Hesiodos var en grekisk skald, verksam omkring 700 f Kr och den första riktigt gripbara personen i europeisk litteratur. Inspirerad av muserna på Helikons berg beskrev han världens uppkomst, gudarnas födelse och maktkamp. Hesiodos redovisar ett betydligt mer avancerat astronomiskt kunnande än Homeros. Han använder himlakropparnas rörelser för att bestämma tider för sådd och skörd och längden av årets olika perioder. Hans bok Verk och dagar har betecknats som en antik ”bondepraktika” med jordbrukstekniska anvisningar och ekonomisk analys. Om jordens form har både Homeros och Hesiodos samma uppfattning. Den är en platt, cirkulär skiva. Det gjorde det möjligt för Poseidon att (i sagan) se Odysseus långt borta i Scheria på andra sidan Grekland, trots att guden själv befann sig i havet utanför Pisidien i Mindre Asien. Ingen krökning av jordens yta skymde sikten. Runt denna platta skiva flyter floden Oceanus vid horisonten och återvänder till sig själv i sin cirkulära rörelse. Från Oceanus passerar vatten i kanaler in under jordens yta och uppenbarar sig i jordiska floder och källor. Över jordplattan reser sig himlavalvet, för evigt orörligt i sitt läge. Solen, månen och stjär-

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 14

08-12-01 08.33.10

norna rör sig i banor under himlavalvet, stiger upp i öster ur Oceanus och sänker sig i samma flod i väster efter fullbordat dygnslopp. Båda författarna nämner förutom solen och månen också morgonstjärnan, aftonstjärnan, Plejaderna, Orion, Sirius och Stora Björnen.

på titanen atlas axlar I den grekiska mytologin var problemet med att förhindra himlavalvet att störta ner påträngande. Det löstes genom att titanen Atlas, som deltagit i ett uppror mot gudarna, dömdes till att på sina axlar bära de pelare som håller himlavalvet uppe. Atlasbergen i norra Afrika har sitt namn efter den urstarke titanen. Än i dag bär Atlas soluren i våra villaträdgårdar, och miljoner besökare vid Rockefeller Center på Manhattan i New York ser honom fortfarande bära upp himmel och jord.

thales förmedlar orientens kunskap Egyptiernas och babyloniernas avancerade metoder för registrering av planetrörelser och för tidmätning intresserade människor i närliggande kulturområden. Thales, som föddes omkring 625 och dog i mitten av 500-talet f Kr, var en lärd man med en extraordinär bredd: statsman, ingenjör, matematiker, astronom och affärsman. Han kom från Miletos, en grekisk handelsstad i Jonien på nuvarande Turkiets västra kust, se bild 1.2, och gjorde långa resor, särskilt till Egypten och Babylonien. Thales satte sig in i de elementära metoder som tillämpades där för att lösa problem med praktisk geometri, till exempel för att upprätta kartor. Utan tvivel lärde han sig också mycket om astronomi. Mycket kunnande hade ackumulerats i dessa länder som följd av sekellånga observationer av himlakropparna. Av kaldéerna fick han lära sig om den så kallade Saros-cykeln, en period på 6 585,3 dygn (18 år, 11 dagar, 8 timmar) som användes för att beräkna månförmörkelser. Den kan möjligen också användas för att förutse solförmörkelser. Han vann stor berömmelse då han, hemma i Jonien, kunde förutsäga en solförmörkelse i Miletos år 585. Den bedriften har dock blivit mycket

1.1 Den två ton tunga statyn av Atlas (uppförd 1936) som bär världsalltet på sina axlar utanför Rockefeller Center i New York. Den himmelsbärande titanen har haft motsvarigheter i myter från Främre Orienten. BILD

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 15

08-12-01 08.33.10

Makedonien

Abdera

Istanbul

Stageira Egeiska havet

Anatolien

Scheria (Korfu) Ithaka Aten

Samos

Miletos

Peleponnesos Pisidien

Joniska havet 1.2 Födelseorter för Thales, Anaximandros och Leukippos (Miletos), Demokritos (Abdera), Pythagoras och Aristarchos (Samos), Eudox0s (Knidos), Platon (Aten), Aristoteles (Stageira).

Knidos

BILD

Rhodos Kreta

diskuterad och ifrågasatt [ref 1.2]. På frågan om vad som är alltings ursprung gav Thales svaret vatten. Även han ansåg att jorden är en cirkulär skiva som flyter på vatten.

från mythos till logos Den mångkunnige Thales förmedlade sin kunskap om matematik, astronomi och meteorologi till sin lärjunge Anaximandros (611–547 f Kr). Det skapade hos denne ett stort intresse för geografi. Anaximandros införde Babylons och Egyptens kartritningskonst, med anor från 1300-talet f Kr, i den grekiska världen. Och det var från Miletos som soluret, som då länge varit känt i Babylonien, kom till Grekland. Anaximandros står för ett djärvt nytänkande i fråga om jorden. Han menade att den visserligen är en skiva med cirkulär form, en cylinder, men att den svävar fritt i centrum av den sfär som utgör himlavalvet. På skivans ena plana yta bor människorna. En sådan hypotes är ett beundransvärt exempel på ett abstrakt tänkande, viktigt för all vetenskaplig 16

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 16

08-12-01 08.33.10

teoribildning. Jordcylindern förblir i sitt läge, vilande på intet – så var Anaximandros förklaring – därför att den har samma avstånd till var och en av de andra himmelska kropparna. Uppfattningen att en himlakropp kan sväva fritt möter vi också hos Job i Gamla Testamentet. I hans bok, kapitel 26 vers 7, står det skrivet att ”Han (Herren) spänner ut nordanrymden över det tomma och hänger upp jorden på intet” (1917 års översättning). Dateringen av Jobs bok är osäker, men 500-talet f Kr anförs som trolig. I så fall är boken ungefär samtida med Thales. Omkring år 500 f Kr levde också den gåtfulle Herakleitos, som sägs ha hyst låga tankar både om filosofer och om skalder som Homeros. Själv uppehöll han sig vid logos, ett av den grekiska filosofins nyckelord. Begreppet är mångbottnat, men kan tolkas som lag, förnuft eller tillvarons innersta ordning.Vid den här tiden fanns ingen tydlig skiljelinje mellan tro och vetenskap. Rubriken ”Från mythos till logos” bör heller inte läsas ”från vidskeplighet till rationellt tänkande’’. Med logos avsåg Herakleitos en form av kosmisk eller ”världsordnande” princip, som gör världen med alla dess motsättningar till en sammanhållen enhet. Han sägs också ha hävdat att allting befinner sig i ständig rörelse och tillskrivs det bevingade uttrycket ”allting flyter”. Herakleitos kan kanske räknas som en tidig fysiker, men han framstår samtidigt som en av de främsta metafysikerna i filosofins historia [ref 1.11].

grekisk naturfilosofi föds – utanför aten Vid mitten av 500-talet f Kr kom Persien att utgöra ett hot för de grekiska bosättarna i Mindre Asien. Med stöd av Aten lyckades emellertid de tolv stadsstaterna i det joniska förbundet, städerna på Mindre Asiens kust, behålla sin frihet. Egeiska havet blev ett hav under grekisk kontroll. Den politiska oron föranledde dock många jonier att emigrera till det grekiska fastlandet, till Sicilien och till kolonierna i södra Italien. Anaximandros stannade i Miletos och utvecklades till en originell tänkare. Han betraktas som grundaren av NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 17

08-12-01 08.33.11

grekisk och därmed av västerländsk filosofi. Det var alltså inte i Aten, inte ens i själva Grekland, som den grekiska filosofin uppkom.

att ställa frågor till naturen själv

År 1902 hittades denna solvagn från bronsåldern, cirka 1350 f Kr, i en själländsk mosse (Trundholm). Solskivan med sitt fint utsirade cirkelformade mönster kan tolkas som en synodisk tidscykel, vilket skulle kunna tyda på att solvagnen kan ha fungerat som en kalender. Den förgyllda sidan visar vagnens färd från öst till väst, dagen, den mörka den motsatta, natten. Solvagnen med hästen mäter 59 cm.

Empiriskt vetande systematiserades i gamla Babylon och Egypten. Det gällde främst periodiciteten i de astronomiska händelserna, mån- och solförmörkelser. Det möjliggjorde upprättandet av årskalendrar. Tolkningen av naturfenomenen gjordes inom mytologins ramar. Solen blev en triumfvagn för guden Phoebus (”den strålande”, ett binamn på den grekiske guden Apollon). Åskan och blixten uppfattades som Zeus vapen. Det var inom den grekiska filosofin som man började uppfatta naturfenomenen som just naturliga [ref 1.3]. Rationella svar började sökas till varför översvämningar, blixt och åska, jordbävningar, sol- och månförmörkelser uppkommer. Det betydde inte att man övergav tron på gudarna, men förklaringar till naturfenomen skulle baseras på fattbara strukturer utan hänvisning till hemlighetsfulla makter och myter. Frågan varför skulle ställas till naturen själv. Detta kom att få en djupgående betydelse för kunskapen om jorden.

fyra element eller atomer i tomrum? Hur är egentligen materien uppbyggd? Allt som omger oss – bergen, jorden, vattnet, luften, växterna och levande varelser – vad består det av? Empedokles (omkring 490–430 f Kr) från Akragas (nuvarande Agrigento) på Siciliens sydkust, uttryckte uppfattningen att materien är byggd av fyra grundelement – vatten, luft, eld och jord. Samma grundelement bygger upp all sorts materia. Han uttryckte, som en väsentlig del av sin naturfilosofi, att i världsalltet kan inget tomrum förekomma. Empedokles var en märklig man, mystiker, vandringspredikant och undergörare men också politiker och läkare. En samtida iakttagare uttryckte att han ”gick som en gud genom världen”. Demokritos (460–370) var född i den lilla trakiska hamnstaden Abdera i nordöstra Grekland, bild 1.2. Där, vid den 18

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 18

08-12-01 08.33.11

viktiga handelsvägen mellan Trakien och Persien, hade hans far förvärvat en avsevärd förmögenhet. Den strategiskt belägna orten hade utvecklats till ett kulturellt centrum, vilket gjorde det möjligt för den unge Demokritos att få en god utbildning, bland annat av persiska lärare. Efter faderns död – och med tillgång till den ärvda förmögenheten – kunde Demokritos göra långa resor för studier i Persien, Egypten och Babylonien, kanske också i Indien. Demokritos var ingen anhängare av Empedokles elementteori. I stället formulerade han, inspirerad av sin lärare Leukippos, uppfattningen att materien bestod av tomrum, ett vakuum vari odelbara partiklar, atomer, rör sig. Han lär ha försökt göra sin uppfattning förståelig med följande liknelse: När ett nytt ting kommer till synes i världen är det i själva verket inte något nytt som uppstår. De osynliga atomerna, som alltid finns där, flyger tillsammans i en svärm, alldeles som duvorna när de får mat. När något förgår är det ingenting som förintas, utan atomerna skiljer sig på samma sätt som duvorna, sedan de blivit matade, flyger åt olika håll och blir sittande ensamma, osynliga under taklisterna. I ett givet ögonblick samlar de sig åter i en svärm. Demokritos ”atomteori” var ingen naturvetenskaplig teori i modern mening, men den levde kvar genom århundradena som en vision, som till slut fick sin bekräftelse. Under decennierna före vår tideräknings början gjorde poeten Lucretius i Rom ett pedagogiskt försök att förklara idén genom att likna atomerna vid dammpartiklar i ett mörkt rum, synliggjorda i en ljusstråle [ref 1.4]: Alltså dig höves dess mera att synnerligt noga betrakta dessa så ytterligt små sig i solskenet rörande dammkorn, eftersom just deras sätt, då de röra sig, låter oss ana, att hos atomerna ock man en liknande rörelse finner.

att räkna med pythagoras Pythagoras föddes cirka 570 f Kr på Samos, se bild 1.2. Han var alltså en jonier. Under sin uppväxttid fick han viss undervisning av Thales och Anaximandros. Han följde deras NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 19

08-12-01 08.33.11

b Kvadraten på hypotenusan är summan av kvadraterna på kateterna. Så lyder den berömda formuleringen av Pythagoras sats. Den säger således att om c är längden av hypotenusan i en rätvinklig triangel och a och b är längderna av kateterna, så är a2+b2=c2.

råd att resa till Egypten för att lära mer om naturkunskapens praktiska tillämpningar [ref 1.5]. Men väl där blev han i stället tillfångatagen, vid en invasion i Nildeltat, och förd som krigsfånge till Babylon. Här kom han i kontakt med magerna och deras heliga riter. Han fick också tränga in i babyloniernas matematiska vetenskap och lära sig deras avancerade samordning av aritmetik och musik. Omkring år 520 återvände Pythagoras till Samos och efter en tid flyttade han till Kroton, cirka 50 kilometer norr om nuvarande Catanzaro i Syditalien. Där grundade han en skola, som blev mycket berömd. I den verkade han till sin död i 75-årsåldern. Pythagoras är en stor personlighet i vetenskapshistorien. Medan Thales kunskap mest var praktiskt tillämpbar så blev Pythagoras pionjär för en teoretiskt baserad vetenskap. Han införde den teoretiska geometrin och utforskade dess principer. Mest känd är han för den sats som bär hans namn. Han var också uppfinnare av den akustiska vetenskapen. En viktig upptäckt i detta sammanhang var att tonhöjden från ett stränginstrument står i ett enkelt matematiskt förhållande till strängens längd. Som astronom var han originell. Jorden är, menade han, klotformad och planeterna roterar i cirkulära banor, vilkas storlek varierar som musikaliska intervall och därmed som matematiska tal. Det fick senare beteckningen ”sfärernas harmoni”. Tanken på musik har mångenstädes smugit sig in i konsten och litteraturen [ref 1.6]. Det uttrycks exempelvis av Shakespeare i Köpmannen i Venedig: ”Det finns ej minsta sfär av dem du ser, som ej i flykten sjunger änglars sång.” Den krassa verkligheten är dock att ingen sfärernas musik ljuder från planeternas rörelser. Det är tyst därute.

sfären – den vackraste av alla kroppar Pythagoras system var geocentriskt, med jorden som ett stillastående centrum i världsalltet, en uppfattning som senare modifierades av efterföljarna, pytagoréerna. Pythagoras skrev inte ner sina doktriner. En första exposé över Pythagoras arbeten nedtecknades av Philolaus, samtida med Sokrates och Demokritos. Philolaus levde i Thebe un20

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 20

08-12-01 08.33.11

der de sista decennierna av 400-talet f Kr, alltså cirka 100 år efter Pythagoras. Det kan därför vara svårt att veta vilka resultat och åsikter som är Pythagoras egna, och vilka som tillkommit genom pytagoréernas arbeten. Den brittiske matematikern och historikern Thomas Heath anför i sin bok Aristarchus of Samos – The Ancient Copernicus (1913) starka skäl för att det var Pythagoras själv som först framförde läran om en sfärisk jord [ref 1.7]. Han ansågs ha grundat sin uppfattning på iakttagelser av månförmörkelser. Då månen passerar den skugga som den solbelysta jorden kastar ut i rymden så avtecknar sig jordskuggan alltid cirkelformig på månen. Det fanns dock ytterligare ett skäl för Pythagoras att uppfatta jorden som en sfär, ett matematiskt-estetiskt skäl. Han ansåg jorden rund därför att sfären är den vackraste av alla fasta kroppar. Pythagoras hade förutom naturvetare också varit teolog och en moralisk reformator. I hans efterföljd grundades slutna sällskap med stränga religiösa och etiska krav på medlemmarna. Senare ändrade rörelsen karaktär och nypytagoreismen blev i romersk tid en inflytelserik filosofisk riktning.

grekisk filosofi tar säte i aten Med Sokrates (cirka 470–399 f Kr) och Platon (427–347 f Kr) fick grekisk filosofi sitt centrum i Aten. Platon grundade där sin berömda Akademi år 387 f Kr. Den blev ett säte för studier och samtal inom filosofi och matematik. En av hans första lärjungar var den 23-årige Eudoxos (408–355 f Kr). Den stimulerande intellektuella miljön i Akademin bidrog säkert till att Eudoxos utvecklades till en av den antika tidens främste matematiker och astronomer. Hans avancerade geometriska beräkningar av himlakropparnas rörelser gav stöd för uppfattningen att alla himlakroppar roterade i cirkulära koncentriska sfärer, med den sfäriska jorden som ett stillastående centrum. Eudoxos var ytterligare en i den långa raden av grekiska vetenskapsmän med rötter i den grekiska världens utkanter. Han föddes i Knidos, en hamnstad vid Egeiska havets kust i

Den grekiska filosofen Sokrates från Aten är en av filosofihistoriens giganter trots att han inte själv författade något. Som lärare till Platon kom han att utöva ett omätligt inflytande på eftervärlden. NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 21

08-12-01 08.33.12

Skolan i Aten, av Rafael 1508–1511. I mitten syns Platon och Aristoteles och till vänster Sokrates som vänder ryggen mot de båda filosoferna. Pythagoras sitter vid trappans fot längst till vänster och i förgrunden syns Herakleitos med huvudet stött i handen i en klassisk tänkarpose.

nuvarande Turkiet. Efter tiden i Platons Akademi studerade han astronomi i Egypten. År 365 f Kr blev han Platons kollega i Aten.

aristoteles och naturvetenskapen År 367 f Kr kom en annan landsortsyngling till Akademin, sjuttonåringen Aristoteles (384–322 f Kr). Aristoteles hade växt upp i den lilla staden Stageira på halvön Chalkidike i norra Grekland. Hans far hade varit livläkare hos den makedoniske kungen Amyntas III, bror och företrädare till kung Filip II. Aristoteles stannade i Aten i 20 år, men lämnade Akademin och Aten efter Platons död 347 f Kr. Fyra år senare kallades han till det makedoniska hovet som uppfostrare och lärare för kung Filips son, prins Alexander, som i historien blev känd som Alexander den store. År 335 f Kr återvände Aristoteles till Aten och grundade en egen skola, Lykeion. Den uppfördes i protest mot den inriktning som Platons akademi hade fått (idealism och matematik). Lykeion inriktades mer på empirisk naturveten-

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 22

08-12-01 08.33.12

skap. Med outtröttlig energi trängde Aristoteles in i och kartlade stora delar av tidens vetande. Några exempel på efterlämnade och bevarade skrifter belyser hans vidsträckta intressen: Om himlen, Om uppkomst och undergång, Om själen, Fysiken och Metafysiken. Skrifter som Djurens naturhistoria och Om djurens delar visar att Aristoteles, vid sidan om allt annat, också var en framstående zoolog.

först bergstoppen – sist hamnen Aristoteles stödde Pythagoras idé om en klotformad jord. Han försvarade doktrinen i sin bok Om himlen. Liksom Pythagoras stödde han sig på den cirkelformiga jordskuggan, som kunde iakttas vid alla månförmörkelser. Då man flyttar sig på havet eller på en stor slätt så ändrar sig horisontens läge bland stjärnorna. Så skulle inte vara fallet om man färdas på en platt yta. Utan tvivel hade han därvid stöd av de sjöfarande grekernas mångomvittnade erfarenhet: Då ett fartyg på Egeiska havet närmade sig en klippö såg den sjöfarande först bergstoppen dyka upp vid synranden. Efter hand blev bergens sluttningar synliga och slutligen hamnen med dess bodar och hus. I vilken riktning man än seglade tycktes havet vika nedåt vid horisonten. Jordens yta var uppenbarligen krökt. När Christofer Columbus år 1492 hissade segel för sin färd västerut för att finna Indien, bevisligen beläget österut, så var beslutet grundat på att jorden är rund. Han behövde inte ifrågasätta utsagan att jorden är universums centrum. Det var ovidkommande för hans uppdrag. Han ”seglade parallellen”, det vill säga följde parallellcirklarna, rakt västerut. Den tekniken skulle ha fört honom till Indien om inte de amerikanska kontinenterna legat emellan.

horror vacui och kvintessensen De olika uppfattningarna om materiens byggnad vägdes och värderades också. Aristoteles menade att det hos naturen existerar ett horror vacui, en fruktan för det tomma rummet. All materia är därför kontinuerligt uppbyggd. Aristoteles anslöt sig till Empedokles uppfattning om de fyra elementen

Den grekiska filosofen och naturforskaren Aristoteles lade delar av den grund (fysik, logik, etik) som den moderna vetenskapen vilar på.

NYFIKEN PÅ JORDEN?

01_PionjÑrerna_010_031.indd 23

08-12-01 08.33.15

Nyﬁken på jorden?

Nyﬁken på j rden ? per enghag Del 1

Per Enghag har även skrivit trilogin Jordens grundämnen (1998–2000) som ﬁnns översatt till engelska (2004) och japanska (2007).

1 Best.nr 47-09391-5 Tryck.nr 47-09391-5

Den fasta grunden

Omsl 1.indd 1

08-12-03 07.39.07