jobbra|bélyegkép|300px|A ptolemaioszi világkép Andreas Cellarius Harmonia macrocosmica című művében (1660/1661). A rajz a kora újkorban is használt geocentrikus kozmográfiai ábrázolások egyik ismert példája.
A geocentrikus világkép olyan történeti csillagászati és kozmológiai modell, amelyben a Föld a világegyetem vagy az ismert kozmosz nyugvó középpontja, a Nap, a Hold, a bolygók és a csillagok pedig körülötte mozognak. Legismertebb formája az arisztotelészi–ptolemaioszi rendszer, amely az ókori görög természetfilozófia, a hellenisztikus matematikai csillagászat, az arab nyelvű tudományosság és a középkori egyetemi oktatás egyik meghatározó kerete volt. A geocentrikus világkép nem azonos a lapos Föld elképzelésével: a klasszikus geocentrikus rendszerek többsége gömb alakú Földdel számolt.
A geocentrizmus történeti vizsgálatakor külön kell választani a Föld alakjának, a Föld helyének és a Föld mozgásának kérdését. Egy szerző elfogadhatta a Föld gömb alakját, miközben úgy vélte, hogy a Föld a kozmosz nyugvó középpontja. A klasszikus geocentrikus világkép ezért nem „lapos Föld-hit”, hanem gömb alakú Földdel számoló, de földközéppontú kozmológia volt.
A modell hosszú ideig nem puszta tekintélytiszteletből vagy vallási okból maradt fenn. A Föld nyugalma megfelelt a közvetlen érzéki tapasztalatnak, a Nap és a csillagok látszólag naponta körbejárták az eget, a csillagparallaxis szabad szemmel nem volt észlelhető, az arisztotelészi fizika pedig a nehéz testek természetes helyét a kozmosz középpontjában látta. Klaudiosz Ptolemaiosz matematikai rendszere az Almagesztben epiciklusokkal, deferensekkel, excentrikus körökkel és ekvánssal a bolygók látszó mozgását viszonylag jól előre tudta jelezni, ezért az ókor végétől a középkoron át a kora újkorig meghatározó tudományos keret maradt.
A geocentrikus világkép fokozatosan szorult háttérbe a heliocentrikus világkép és a kora újkori égi mechanika fejlődése nyomán. Kopernikusz 1543-as műve új matematikai rendet kínált, de kezdetben még körpályákkal számolt, ezért előrejelző pontossága nem minden esetben múlta felül egyértelműen a ptolemaioszi hagyományét. Tycho Brahe geoheliocentrikus rendszere átmeneti alternatívát adott: a Föld nyugvó központ maradt, a Nap és a Hold a Föld körül, a többi bolygó pedig a Nap körül mozgott. Johannes Kepler elliptikus pályái, Galileo Galilei teleszkópos megfigyelései és Isaac Newton mechanikája együtt vezettek ahhoz, hogy a geocentrikus világkép fizikai modellként elveszítse meghatározó szerepét.
A geocentrizmus története nem írható le egyszerűen „tudomány kontra vallás” sémában. A ptolemaioszi–arisztotelészi kozmológia valóban összekapcsolódott filozófiai és teológiai értelmezésekkel, és a 17. században a heliocentrizmus egyházi recepciója jelentős konfliktusokat váltott ki. A középkori és kora újkori elfogadottságát csillagászati, fizikai, filozófiai, oktatási, asztrológiai és bibliaértelmezési tényezők együtt magyarázzák.
Fogalmi tisztázás
A „geocentrikus világkép” több, egymással összefüggő, de nem teljesen azonos fogalmat takarhat. Szűkebb értelemben olyan csillagászati modell, amely a Földet tekinti a bolygómozgások leírásának középpontjaként. Tágabb értelemben természetfilozófiai és kozmológiai világkép is, amely a Földet a véges, gömbszerű kozmosz középpontjába helyezi, és a földi, változó világot elválasztja az égi, szabályosabb mozgású világtól.
A ptolemaioszi rendszer a geocentrizmus legismertebb matematikai formája. Nem egyszerűen azt állította, hogy „minden égitest körben kering a Föld körül”, hanem kifinomult számítási rendszert adott a bolygók látszó mozgására. A bolygókat epiciklusokon mozgatta; az epiciklus olyan kisebb kör volt, amelyen a bolygó mozgott, miközben e kör középpontja egy nagyobb körön, a deferensen haladt. A deferensek középpontja gyakran nem esett pontosan egybe a Földdel, az ekváns pedig Ptolemaiosz által bevezetett pont volt, amelyhez képest a bolygó mozgása egyenletesnek látszott.
Az arisztotelészi kozmológia ezzel szemben elsősorban fizikai és természetfilozófiai rendszer volt. A négy földi elem — föld, víz, levegő, tűz — természetes helye és mozgása magyarázta a földi jelenségeket, míg az égi szférák anyagát az éterrel hozták összefüggésbe. A két rendszer — az arisztotelészi fizikai kozmológia és a ptolemaioszi matematikai csillagászat — sokáig együtt élt, de nem mindig illeszkedett tökéletesen egymáshoz. Ptolemaiosz ekvánsa például matematikailag hasznos volt, de feszültségben állt azzal az elvvel, hogy az égi mozgásoknak tökéletesen egyenletes körmozgásoknak kell lenniük.
A geoheliocentrikus rendszer átmeneti modell volt a tiszta geocentrizmus és a heliocentrizmus között. Ilyen volt Tycho Brahe rendszere, amelyben a Föld nyugalomban maradt a középpontban, a Nap a Föld körül, a többi bolygó pedig a Nap körül mozgott. Ez a modell több kopernikuszi előnyt átvett, miközben elkerülte a Föld mozgásának elfogadását. A 17. század elején ezért komoly tudományos alternatívának számított, nem puszta teológiai menedékmegoldásnak.
A modern fizikában használhatók földközéppontú koordinátarendszerek például műholdak, földrajzi helymeghatározás vagy földközeli pályák számítására. Ez azonban nem azonos a történeti geocentrikus világképpel, mert ezek a koordinátarendszerek nem tesznek fizikai állítást a Föld abszolút nyugalmáról vagy központi helyzetéről a világegyetemben. Egy koordinátarendszer megválasztása számítási kényelmi kérdés is lehet; a történeti geocentrizmus ezzel szemben fizikai állítást tett arról, hogy a Föld a kozmosz nyugvó középpontja.
Ókori eredet
jobbra|bélyegkép|260px|Parallaktikus vonalzó, latinul triquetrum. A hasonló műszerek magassági szögek mérésére szolgáltak; Ptolemaiosz is ismert ilyen megfigyelési eszközöket.
Az archaikus görög kozmológiában még nem a későbbi matematikai geocentrizmus jelent meg. Homérosz és Hésziodosz világképe inkább a korai közel-keleti világábrázolásokkal rokon: a lakott világot körülvevő Ókeanosz, az égbolt, a föld és az alvilág mitikus rendje jellemzi. Ez nem azonos a későbbi ptolemaioszi rendszerrel. A görög csillagászat fejlődésének egyik jelentősége éppen az volt, hogy a mitikus vagy költői világábrázolásokat fokozatosan geometriai, megfigyelési és természetfilozófiai modellekkel váltotta fel.
Anaximandrosz a Földet oszlop vagy henger alakú testnek képzelte, amely a kozmosz középpontjában lebeg. Modellje ma nyilvánvalóan téves, de jelentős lépés volt abban, hogy a világ rendjét nem pusztán mitikus történettel, hanem természetes és geometriai magyarázattal próbálta értelmezni. Anaximenész és más ión filozófusok szintén a kozmosz természetes rendjét keresték, bár modelljeik még távol álltak a későbbi matematikai csillagászattól.
A püthagoreus hagyományhoz kapcsolják a gömb alakú Föld gondolatának korai elterjedését. A gömb a görög filozófiai gondolkodásban a tökéletes forma eszményével társult, és a későbbi csillagászati érvelésben is fontos szerepet kapott. A püthagoreusok egyes modelljei nem voltak geocentrikusak: Filolaosz például központi tűz körül mozgó Földdel számolt. Ez jól mutatja, hogy az ókori gondolkodásban a geocentrizmus mellett más lehetőségek is megjelentek, még ha nem is váltak uralkodóvá.
Platón műveiben a Föld gömbként és központi helyzetben jelenik meg, az égi mozgásokat pedig a körmozgás tökéletességével hozta összefüggésbe. Tanítványa, Eudoxosz matematikai modellt dolgozott ki az égitestek mozgására. Homocentrikus szférarendszere több egymásba illeszkedő gömb mozgásával próbálta leírni a bolygók látszólagos pályáit. Ez még nem volt ptolemaioszi értelemben pontos előrejelző rendszer, de jelentős lépés volt a bolygómozgások geometriai modellezésében.
Arisztotelész a geocentrikus világképet átfogó fizikai rendszerbe illesztette. Szerinte a Föld gömb alakú és a kozmosz középpontjában nyugszik. A nehéz elemek természetes mozgása a középpont felé irányul, ezért a Föld a legbelső helyet foglalja el. Az égi világ a földi világtól eltérő, romolhatatlanabb anyagból áll, mozgása pedig körkörös. Arisztotelész a Föld gömb alakja mellett is érvelt, például a holdfogyatkozáskor látható földárnyék alakjával és a csillagok földrajzi helytől függő láthatóságával.
Az arisztotelészi kozmológia
Az arisztotelészi kozmológia a világot két nagy tartományra osztotta. A Hold pályája alatti szublunáris világ a változás, a keletkezés és a pusztulás helye volt. Itt a négy elem — föld, víz, levegő és tűz — természetes mozgása határozta meg a jelenségeket. A föld és a víz lefelé, a világ közepe felé törekedett, a levegő és a tűz pedig felfelé. A Hold pályája fölötti égi világot ezzel szemben szabályosabbnak, romolhatatlanabbnak és körmozgásúnak tekintették.
Ez a keret a Föld középponti helyzetét nem feltétlenül pozitív kiváltságként értelmezte. Az arisztotelészi–középkori világképben a középpont a nehéz elemek természetes helye volt, vagyis a legsűrűbb, leganyagibb és a változásnak leginkább kitett régió. A magasabb égi szférák ezzel szemben szabályosabbnak és nemesebbnek számítottak. Ezért félrevezető a geocentrizmust automatikusan az ember kozmikus önfelmagasztalásaként értelmezni.
A középkori irodalmi és teológiai világképben ez a hierarchia gyakran erőteljes szimbolikus jelentést kapott. Dante Alighieri Isteni színjáték című művében például a pokol a Föld belsejében, végső pontja pedig a világ középpontjában helyezkedik el. Ez a kép jól mutatja, hogy a középpont nem feltétlenül „trón” vagy kitüntetett dicsőséghely volt, hanem a legsúlyosabb, legmélyebb és leganyagibb régióként is értelmeződhetett.
A ptolemaioszi rendszer
Ptolemaiosz 2. századi fő műve, az Almageszt, az ókori matematikai csillagászat egyik legnagyobb hatású alkotása volt. A mű nem csupán filozófiai kozmológiát adott, hanem részletes számítási eszközt a Nap, a Hold, a bolygók, a csillagok és a fogyatkozások kezelésére. Ptolemaiosz az elődök — különösen Apollóniosz és Hipparkhosz — eredményeit foglalta össze és fejlesztette tovább.
A ptolemaioszi rendszer középpontjában a gömb alakú Föld állt. A csillagok a külső csillagszférán helyezkedtek el, a Hold, a Nap és az öt szabad szemmel látható bolygó pedig saját összetett pályarendszer szerint mozgott. A rendszer a bolygók látszólagos retrográd mozgását epiciklusokkal magyarázta: a bolygó egy kisebb körön mozgott, miközben e kör középpontja egy nagyobb körön haladt a Föld körül. Az excentrikus körök és az ekváns további eszközök voltak a sebességváltozások és az egyenetlenségek matematikai kezelésére.
A rendszer geocentrikus volt, de nem egyszerű, koncentrikus körökből álló modell. A bolygópályák matematikai középpontjai nem minden esetben estek egybe pontosan a Földdel. Ez a részlet fontos, mert megmutatja, hogy Ptolemaiosz nem puszta filozófiai sémát ismételt, hanem a megfigyelésekhez igazított, rugalmas matematikai rendszert alkotott.
A ptolemaioszi rendszer nagy előnye az volt, hogy előrejelzéseket adott. Alkalmas volt naptárak, asztrológiai táblázatok, csillagászati táblák és bolygópozíciók számítására. Az asztrológia és a csillagászat a premodern világban nem vált el olyan élesen, mint a modern tudományos intézményrendszerben: ugyanazok a bolygótáblák és számítási eljárások szolgálhattak naptári, orvosi, politikai, asztrológiai és csillagászati célokat is. Mai szemmel a ptolemaioszi modell bonyolultnak tűnik, de saját korában kinematikai modellként hatékony volt. Tévedése nem abban állt, hogy semmit sem magyarázott, hanem abban, hogy a megfigyelt mozgásokat rossz fizikai alapon értelmezte, és egyre összetettebb segédszerkezetekkel kellett fenntartani.
Miért volt sokáig meggyőző?
A geocentrikus világkép elfogadottságát több megfigyelési és természetfilozófiai tényező magyarázta. A modell nem azért élt tovább, mert mindenki figyelmen kívül hagyta volna a bizonyítékokat, hanem azért, mert a rendelkezésre álló megfigyelések, műszerek és fizikai fogalmak között sokáig erősnek tűnő érvek szóltak mellette.