Han afslørede solsystemets hemmeligheder
Han afslørede solsystemets hemmeligheder
AF VÅGN OP!-SKRIBENT I TYSKLAND
I DET sekstende århundrede betragtede europæerne kometer med ærefrygt. Derfor gennede Katharina Kepler en nat sin seksårige søn, Johannes, ud af sengen for at han skulle se en komet som den danske astronom Tycho Brahe havde gjort berømt. Da Tycho Brahe døde over 20 år senere, skulle kejser Rudolf II udvælge en der kunne efterfølge Tycho Brahe som kejserlig matematiker. Hvem valgte han? Den 29-årige Johannes Kepler. Han beklædte stillingen som hofmatematiker resten af livet.
Det er ikke kun inden for matematikken at Kepler er højt agtet. Han udmærkede sig også i optik og astronomi. Kepler var lille af vækst, havde et forbløffende intellekt og var resolut af natur. Da han nægtede at konvertere til katolicismen, selv under meget stort pres, blev han udsat for diskrimination.
Genial matematiker
Johannes Kepler blev født i 1571 i Weil der Stadt i Tyskland, en landsby i udkanten af Schwarzwald. Hans familie var fattig, men stipendier fra den lokale adel sikrede ham en god uddannelse. Han studerede teologi ved universitetet i Tübingen med det formål at blive luthersk præst. Men man opdagede at han havde et særligt talent for matematik. Da en matematiklærer ved den lutherske skole i Graz i Østrig døde i 1594, fik Kepler hans stilling. Mens Kepler boede dér, udgav han sit første store værk, Mysterium Cosmographicum (Universets hemmelighed).
Astronomen Tycho Brahe havde i årevis ført omhyggelige optegnelser over sine planetobservationer. Da han læste Mysterium Cosmographicum, blev han imponeret over Keplers forståelse af matematik og astronomi, og han indbød Kepler til at slutte sig til ham i Benátky i nærheden af Prag i det man nu kalder Tjekkiet. Kepler tog imod indbydelsen da religiøs intolerance tvang ham til at forlade Graz. Og da Tycho Brahe døde, trådte Kepler, som nævnt tidligere, i hans sted. Det kejserlige hof fik nu en genial matematiker i stedet for en omhyggelig observator.
En milepæl i optik
For at få fuld gavn af Tycho Brahes samling af planetobservationer var Kepler nødt til at vide mere om lysets brydning. Hvordan brydes lyset når det trænger ind i Jordens atmosfære? Keplers forklaringer blev udgivet i Ad Vitellionem Paralipomena, Quibus Astronomiae Pars Optica Traditur (Supplement til Vitelo — en redegørelse for den optiske del af astronomien), et værk der byggede videre på det arbejde som videnskabsmanden Vitelo havde udført i middelalderen. Keplers bog var en milepæl inden for optik. Han var den første der forklarede hvordan øjet fungerer.
Keplers hovedbeskæftigelse var dog ikke optik, men astronomi. De første astronomer troede at himmelen var en hul sfære med stjerner fastgjort på indersiden som funklende diamanter. Ptolemaios betragtede Jorden som universets centrum, hvorimod Kopernikus mente at planeterne bevægede sig rundt om en stationær sol. Tycho Brahe mente at de andre planeter bevægede sig rundt om Solen, som selv kredsede rundt om Jorden. Fra Jorden ses planeterne som himmellegemer, og derfor betragtede man dem som fuldkomne. Den eneste form for bevægelse man mente var passende for hver planet, var en bevægelse i en perfekt cirkel med konstant hastighed. Det var en sådan opfattelse der gjorde sig gældende da Kepler tog fat på sit arbejde som kejserlig matematiker.
Den moderne astronomis begyndelse
På grundlag af Tycho Brahes tabeller over planetobservationer undersøgte Kepler himmellegemernes bevægelser og drog konklusioner ud fra hvad han så. Han var ikke blot et matematisk geni, men besad også en stærk viljestyrke og et umætteligt videbegær. Hans enorme arbejdskapacitet ses af de 7200 vanskelige udregninger han foretog da han undersøgte tabellerne over observationerne af Mars.
Og det var netop Mars at Kepler først rettede sin opmærksomhed imod. En meget grundig undersøgelse af tabellerne åbenbarede at Mars ganske vist kredsede om Solen, men ikke i en cirkel. Den eneste bane der stemte med observationerne, var en ellipseformet bane med Solen i det ene brændpunkt. Kepler fornemmede dog at nøglen til at afsløre himmelens hemmeligheder ikke var Mars, men Jorden. Ifølge professor Max Caspar „førte Keplers opfindsomhed til et genialt kunstgreb“. Han benyttede tabellerne på en yderst ukonventionel måde. I stedet for at bruge dem til at undersøge Mars forestillede Kepler sig at han stod på Mars og kiggede på Jorden. Han beregnede at Jordens hastighed var omvendt proportional med dens afstand til Solen.
Nu forstod Kepler at Solen ikke blot er centrum i solsystemet. Den virker også som en slags magnet og øver en kraft på planeternes bevægelser samtidig med at den roterer om sin egen akse. Max Caspar skriver: „Det var denne nye opfattelse der fra da af ledte ham videre i hans forskning, og som førte til opdagelsen af hans love.“ Kepler anså planeterne for at være fysiske legemer som blev harmonisk styret af de samme love. Det han havde lært om Mars og Jorden, måtte gælde alle planeter. Han konkluderede derfor at hver planet kredser om Solen i en elliptisk bane med en hastighed der varierer i forhold til dens afstand fra Solen.
Keplers love for planetbevægelse
I 1609 udgav Kepler Astronomia Nova (Den nye astronomi), der betragtes som den første bog om moderne astronomi og som en af de vigtigste bøger der nogle sinde er skrevet om emnet. Dette mesterværk indeholdt de første to af Keplers love for planetbevægelse. Hans tredje lov blev udgivet i Harmonices mundi (Verdensharmonierne) i 1619 mens han boede i den østrigske by Linz. Disse tre love beskriver de grundlæggende principper for en planets bevægelse: formen af en planets bane rundt om Solen, planetens hastighed samt forholdet mellem en planets afstand fra Solen og den tid det tager den at komme én gang rundt om Solen.
Hvordan reagerede de astronomer der levede samtidig med Kepler? De forstod ikke betydningen af Keplers love. Nogle var chokerede og troede ikke engang på ham. Og det kan man måske ikke helt bebrejde dem. Kepler indhyllede sine værker i en latinsk prosa der var næsten lige så uigennemtrængelig som skyerne på Venus. Men med tiden indså man betydningen af hans love. Omkring 70 år senere brugte Isaac Newton nemlig Keplers arbejde som grundlag for sine love om gravitation og bevægelse. I dag anses Kepler for en af de største videnskabsmænd nogen sinde — en videnskabsmand som var med til at føre astronomien ud af middelalderen og ind i den moderne tidsalder.
Europa opslugt af religionskrig
Samme måned som Kepler formulerede sin tredje lov, brød Trediveårskrigen ud. I denne periode (1618-1648) blev befolkningen i Europa decimeret af plyndringer og mord i religionens navn, og Tyskland mistede en tredjedel af sin befolkning. Heksejagt var almindeligt udbredt. Keplers mor blev beskyldt for hekseri og undgik med nød og næppe at blive henrettet. Før krigen var Keplers løn ved hoffet efter sigende blevet udbetalt uregelmæssigt, men under krigen blev den så godt som aldrig udbetalt.
Igennem hele livet oplevede Kepler, der var lutheraner, religiøs modstand og fordom. Han blev tvunget til at forlade Graz — hvilket indebar store tab og trængsler — fordi han nægtede at blive katolik. I Benátky forsøgte man flere gange at få ham til at ændre tro. Men Kepler kunne ikke acceptere brugen af billeder og helgener; for ham var sådanne skikke af den Onde. I Linz førte uenighed med andre lutheranere som mente at Gud er allestedsnærværende, til at han blev nægtet adgang til at fejre Herrens aftensmåltid. (Se side 20 og 21 i dette blad). I Keplers øjne var religiøs intolerance afskyelig, og han var af den opfattelse at harmonien blandt planeterne burde manifestere sig blandt menneskene. Han holdt fast ved sine synspunkter og var villig til at lide for dem. „Jeg havde ingen anelse om at det kunne være så tilfredsstillende at lide sammen med mine mange brødre for troens skyld og til ære for Kristus ved at udholde fortræd og vanære og ved at forlade hus, marker, venner og hjem,“ skrev Kepler. — Bogen Johannes Kepler af Ernst Zinner.
I 1627 publicerede han Tabulae Rudolphinae (De Rudolfinske Tabeller), som han betragtede som sit største astronomiske værk. I modsætning til hans tidligere bøger nød den stor anerkendelse mange steder og var inden længe uundværlig for astronomer og søfarende. Kepler døde i november 1630 i Regensburg i Tyskland. En af Keplers kolleger var til stadighed forbløffet over at Kepler havde „en så velfunderet lærdom og omfattende viden om de mest dybtgående hemmeligheder“. En værdig hyldest til den mand der afslørede solsystemets hemmeligheder.
[Tekstcitat på side 26]
Kepler anses for en af de største videnskabsmænd nogen sinde — en videnskabsmand som var med til at føre astronomien ud af middelalderen og ind i den moderne tidsalder
[Tekstcitat på side 27]
I Keplers øjne var religiøs intolerance afskyelig, og han var af den opfattelse at harmonien blandt planeterne burde manifestere sig blandt menneskene
[Ramme på side 27]
Keplers syn på astrologi og teologi
Johannes Keplers opdagelser inden for astronomien gav ham et strålende omdømme, men det skal indrømmes at han lå under for de religiøse opfattelser der var fremherskende på hans tid. Derfor skrev han en hel del om astrologi skønt han forkastede „meget af det man påstod at vide om stjernernes indflydelse“.
Han havde også en stærk tro på treenighedslæren. „En af de opfattelser som han var en ivrig tilhænger af — billedet af den kristne treenighed symboliseret ved en geometrisk sfære, og dermed den synlige, skabte verden — var i virkeligheden en genspejling af dette guddommelige mysterium (Gud Faderen::centrum; Kristus Sønnen::omkredsen; Den hellige ånd::det mellemliggende rum).“ — Encyclopædia Britannica.
Hvad mente sir Isaac Newton om treenighedslæren? Han benægtede den. Hans væsentligste grund til at forkaste treenighedslæren var at når han i Bibelen søgte at finde bekræftelse på synodernes udtalelser og trosbekendelsernes indhold, fandt han ingen støtte for denne lære. Faktisk troede han fuldt og fast på Jehova Guds ubestridelige suverænitet og på Bibelens ord om at Jesus Kristus er underordnet sin Fader. * — 1 Korinther 15:28.
[Fodnote]
^ par. 30 Se Vagttårnet for 15. oktober 1977, side 476-79.
[Diagram/illustrationer på side 24-26]
(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)
Keplers love for planetbevægelse
Man betragter stadig Keplers love for planetbevægelse som den moderne astronomis begyndelse. Lovene kan opsummeres således:
1 Hver planet følger en elliptisk bane rundt om Solen, som er et af ellipsens brændpunkter
← Solen ←
↓ ↑
↓ ↑
Planet ● ↑
→ → →
2 Jo tættere en planet er på Solen, jo hurtigere bevæger den sig. Uanset hvor langt en planet befinder sig fra Solen, overstryger en linje fra Solens centrum til planetens centrum lige store arealer i lige store tidsrum
Planeten bevæger sig hurtigere
Planeten bevæger sig langsommere
A ● B
↓ ↑
↓ Solen
A
↓
↓
● B
A
→
→
● B
Hvis den tid det tager for planeten at bevæge sig fra punkt A til punkt B, er den samme i alle tre eksempler, er de farvelagte arealer lige store
3 Den tid det tager en planet at komme én gang rundt om Solen, kaldes planetens omløbstid. Kvadratet på en vilkårlig planets omløbstid er proportionalt med dens middelafstand til Solen i tredje potens.
[Oversigt]
Planet Merkur
Afstand fra Solen * 0,387
Omløbstid (år) 0,241
Omløbstid2 0,058 *
Afstand3 0,058 *
Planet Venus
Afstand fra Solen 0,723
Omløbstid (år) 0,615
Omløbstid2 0,378
Afstand3 0,378
Planet Jorden
Afstand fra Solen 1
Omløbstid (år) 1
Omløbstid2 1
Afstand3 1
Planet Mars
Afstand fra Solen 1,524
Omløbstid (år) 1,881
Omløbstid2 3,538
Afstand3 3,540
Planet Jupiter
Afstand fra Solen 5,203
Omløbstid (år)11,862
Omløbstid2 140,707
Afstand3 140,851
Planet Saturn
Afstand fra Solen 9,539
Omløbstid (år) 29,458
Omløbstid2 867,774
Afstand3 867,977
[Fodnoter]
^ par. 61 Den relative afstand i forhold til Jordens. For eksempel er Mars’ afstand til Solen 1,524 gange Jordens afstand til Solen.
^ par. 63 Bemærk at de to tal i dette diagram er ens eller næsten ens for hver planet. Forskellen bliver større jo længere planeten er fra Solen. Isaac Newton justerede senere Keplers lov da han formulerede den universelle gravitationslov. Newton foretog de nødvendige korrektioner ved at tage den pågældende planets masse og Solens masse med i beregningerne.
^ par. 64 Bemærk at de to tal i dette diagram er ens eller næsten ens for hver planet. Forskellen bliver større jo længere planeten er fra Solen. Isaac Newton justerede senere Keplers lov da han formulerede den universelle gravitationslov. Newton foretog de nødvendige korrektioner ved at tage den pågældende planets masse og Solens masse med i beregningerne.
[Illustration på side 24]
Jupiter
[Illustration på side 24]
Kopernikus
[Illustration på side 24]
Tycho Brahe
[Illustration på side 24, 25]
Kepler
[Illustration på side 25]
Newton
[Illustration på side 25]
Venus
[Illustration på side 26]
Neptun
[Illustration på side 26]
Keplers teleskop og bøger
[Illustration på side 27]
Saturn
[Kildeangivelse]
Med tilladelse af NASA/JPL/Caltech/USGS
[Kildeangivelse på side 24]
Kopernikus og Brahe: Brown Brothers; Kepler: Erich Lessing/Art Resource, NY; Jupiter: Med tilladelse af NASA/JPL/Caltech/USGS; planet: JPL
[Kildeangivelser på side 25]
Venus: Med tilladelse af NASA/JPL/Caltech; planet: JPL
[Kildeangivelser på side 26]
Teleskop: Erich Lessing/Art Resource, NY; Neptun: JPL; Mars: NASA/JPL; Jorden: Foto af NASA
