Ο Άνθρωπος που Εξιχνίασε τα Μυστικά του Ηλιακού Συστήματος

ΑΠΟ ΑΡΘΡΟΓΡΑΦΟ ΤΟΥ ΞΥΠΝΑ! ΣΤΗ ΓΕΡΜΑΝΙΑ

ΟΙ ΕΥΡΩΠΑΙΟΙ του 16ου αιώνα έβλεπαν με δέος τους κομήτες. Όταν, λοιπόν, φάνηκε στο νυχτερινό ουρανό ένας κομήτης, ο οποίος έγινε γνωστός χάρη στον Δανό αστρονόμο Τίχο Μπράχε, η Καταρίνα Κέπλερ ξύπνησε τον εξάχρονο γιο της, τον Γιοχάνες, για να του τον δείξει. Έπειτα από 20 και πλέον χρόνια, όταν πέθανε ο Μπράχε, ποιον διόρισε ο Αυτοκράτορας Ροδόλφος Β΄ διάδοχό του ως αυτοκρατορικό μαθηματικό; Σε ηλικία 29 χρονών, ο Γιοχάνες Κέπλερ έγινε ο μαθηματικός του Αυτοκράτορα της Αγίας Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, θέση που κατείχε για όλη την υπόλοιπη ζωή του.

Δεν είναι μόνο τα μαθηματικά η επιστήμη στην οποία ο Κέπλερ χαίρει μεγάλης εκτίμησης. Διακρίθηκε και στον τομέα της οπτικής και της αστρονομίας. Ο Κέπλερ, κοντός στο ανάστημα, είχε εκπληκτική ευφυΐα καθώς και αποφασιστικό χαρακτήρα. Έπεσε θύμα διακρίσεων όταν αρνήθηκε να μεταστραφεί στο Ρωμαιοκαθολικισμό ακόμη και κάτω από μεγάλη πίεση.

Μαθηματική Ιδιοφυΐα

Ο Γιοχάνες Κέπλερ γεννήθηκε το 1571 στο Βάιλ ντερ Στατ, μια μικρή πόλη στις παρυφές του Μέλανα Δρυμού της Γερμανίας. Η οικογένειά του ήταν φτωχή αλλά, χάρη στις υποτροφίες που παρείχαν οι τοπικοί ευγενείς, ο Γιοχάνες έλαβε καλή εκπαίδευση. Σπούδασε θεολογία στο Πανεπιστήμιο του Τίμπιγκεν εφόσον σχεδίαζε να γίνει Λουθηρανός ιερωμένος. Αλλά το ταλέντο του στα μαθηματικά αναγνωρίστηκε. Όταν πέθανε ένας καθηγητής μαθηματικών στο Λουθηρανικό γυμνάσιο του Γκρατς της Αυστρίας, το 1594, ο Κέπλερ πήρε τη θέση του. Ενώ βρισκόταν εκεί, δημοσίευσε το πρώτο σημαντικό έργο του με τίτλο Κοσμογραφικό Μυστήριο (Mysterium Cosmographicum).

Ο αστρονόμος Μπράχε είχε αφιερώσει χρόνια τηρώντας σχολαστικά ένα αρχείο  αστρονομικών παρατηρήσεων. Όταν διάβασε το Κοσμογραφικό Μυστήριο, ο Μπράχε εντυπωσιάστηκε με το ταλέντο του Κέπλερ στα μαθηματικά και στην αστρονομία και τον προσκάλεσε να πάει μαζί του στο Μπένατεκ, κοντά στην Πράγα, που τώρα ανήκει στην Τσεχία. Ο Κέπλερ δέχτηκε την πρόσκληση του Μπράχε όταν η μισαλλοδοξία τον ανάγκασε να φύγει από το Γκρατς. Και, όπως περιγράφτηκε προηγουμένως, όταν πέθανε ο Μπράχε, ο Κέπλερ τον διαδέχθηκε. Στη θέση ενός σχολαστικού παρατηρητή, η αυτοκρατορική αυλή είχε τώρα μια μαθηματική ιδιοφυΐα.

Ορόσημο για την Οπτική

Προκειμένου να ωφεληθεί πλήρως από τη συλλογή των αστρονομικών παρατηρήσεων του Μπράχε, ο Κέπλερ έπρεπε να καταλάβει περισσότερα για τη διάθλαση του φωτός. Πώς το ανακλώμενο φως που προέρχεται από έναν πλανήτη διαθλάται όταν εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της γης; Οι εξηγήσεις του Κέπλερ ενσωματώθηκαν στο βιβλίο Συμπλήρωμα στον Βιτέλλιο: Ανάπτυξη του Οπτικού Μέρους της Αστρονομίας (Ad Vitellionem Paralipomena, Quibus Astronomiae Pars Optica Traditur), το οποίο διεύρυνε το έργο του επιστήμονα του Μεσαίωνα Βιτέλλιου. Το βιβλίο του Κέπλερ αποτέλεσε ορόσημο για την οπτική. Αυτός ήταν ο πρώτος που εξήγησε τη λειτουργία του ματιού.

Η κύρια ενασχόληση του Κέπλερ, όμως, δεν ήταν η οπτική αλλά η αστρονομία. Οι πρώτοι αστρονόμοι πίστευαν ότι ο ουρανός ήταν μια κοίλη σφαίρα με αστέρια κολλημένα στην εσωτερική της επιφάνεια τα οποία λαμπύριζαν σαν διαμάντια. Ο Πτολεμαίος θεωρούσε ότι η γη ήταν το κέντρο του σύμπαντος, ενώ ο Κοπέρνικος πίστευε πως όλοι οι πλανήτες περιστρέφονταν γύρω από έναν σταθερό ήλιο. Ο Μπράχε ισχυριζόταν ότι οι άλλοι πλανήτες περιστρέφονταν γύρω από τον ήλιο, ο οποίος με τη σειρά του διέγραφε τροχιά γύρω από τη γη. Εφόσον σε σχέση με τη γη όλοι οι άλλοι πλανήτες ήταν ουράνια σώματα, θεωρούνταν ότι είχαν τέλειο σχήμα. Η μόνη κατάλληλη μορφή κίνησης για αυτά τα σώματα θα ήταν ο τέλειος κύκλος, και κάθε πλανήτης θα κινούνταν με σταθερή ταχύτητα. Μέσα σε αυτό το περιβάλλον ο Κέπλερ ανέλαβε το έργο του ως αυτοκρατορικός μαθηματικός.

Απαρχές της Σύγχρονης Αστρονομίας

Εφοδιασμένος με τους πίνακες που περιείχαν τις αστρονομικές παρατηρήσεις του Μπράχε, ο Κέπλερ μελέτησε τις κοσμικές κινήσεις και κατέληξε σε συμπεράσματα βασισμένα σε όσα έβλεπε. Το ταλέντο του στους υπολογισμούς συνδυαζόταν με την αποφασιστικότητα και την ακόρεστη περιέργειά του. Η τεράστια παραγωγική του ικανότητα γίνεται φανερή από τους 7.200 πολύπλοκους υπολογισμούς που έκανε μελετώντας τους πίνακες με τις παρατηρήσεις για τον Άρη.

Πράγματι, ο Άρης ήταν εκείνος που έλκυσε αρχικά την προσοχή του Κέπλερ. Η επιμελής μελέτη των πινάκων αποκάλυψε ότι ο Άρης διέγραφε τροχιά γύρω από τον ήλιο, αλλά όχι κυκλική. Το μόνο σχήμα τροχιάς που προέκυπτε από τις παρατηρήσεις ήταν η ελλειπτική τροχιά με τον ήλιο να είναι η μία από τις εστίες της. Ο Κέπλερ, όμως, πίστευε ότι το κλειδί για την εξιχνίαση των μυστικών του ουρανού δεν ήταν ο Άρης αλλά ο πλανήτης Γη. Σύμφωνα με τον καθηγητή Μαξ Κάσπαρ, «χάρη στην επινοητικότητά του, ο Κέπλερ προσέγγισε το θέμα μεγαλοφυώς». Χρησιμοποίησε τους πίνακες με ασυνήθιστο τρόπο. Αντί να τους χρησιμοποιήσει για την εξερεύνηση του Άρη, ο Κέπλερ φαντάστηκε τον εαυτό του  να στέκεται στον Άρη και να κοιτάζει προς τη γη. Υπολόγισε ότι η ταχύτητα της γης ήταν αντιστρόφως ανάλογη της απόστασής της από τον ήλιο.

Τώρα, ο Κέπλερ κατάλαβε ότι ο ήλιος δεν είναι απλώς το κέντρο του ηλιακού συστήματος. Δρα επίσης σαν μαγνήτης, περιστρεφόμενος γύρω από τον άξονά του και ασκώντας δύναμη στην κίνηση των πλανητών. Ο Κάσπαρ γράφει: «Αυτή ήταν η μεγαλειώδης νέα ιδέα που τον κατηύθυνε έκτοτε στις έρευνές του και τον οδήγησε στην ανακάλυψη των νόμων του». Για τον Κέπλερ όλοι οι πλανήτες ήταν υλικά σώματα που διέπονταν αρμονικά από μια ομοιόμορφη σειρά νόμων. Αυτά που έμαθε από τον Άρη και τη Γη πρέπει να ισχύουν για όλους τους πλανήτες. Έτσι λοιπόν, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι κάθε πλανήτης περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο διαγράφοντας ελλειπτική τροχιά με ταχύτητα που ποικίλλει ανάλογα με την απόστασή του από τον ήλιο.

Οι Νόμοι του Κέπλερ για την Κίνηση των Πλανητών

Το 1609, ο Κέπλερ εξέδωσε τη Νέα Αστρονομία (Astronomia Nova) η οποία αναγνωρίζεται ως το πρώτο βιβλίο της σύγχρονης αστρονομίας και ένα από τα πιο σημαντικά βιβλία που γράφτηκαν ποτέ σε σχέση με το συγκεκριμένο θέμα. Αυτό το αριστούργημα περιείχε τους πρώτους δύο νόμους του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών. Ο τρίτος νόμος του δημοσιεύτηκε στις Αρμονικές του Κόσμου (Harmonice Mundi), το 1619, όταν ο Κέπλερ ζούσε στο Λιντς της Αυστρίας. Αυτοί οι τρεις νόμοι ορίζουν τις βασικές αρχές της κίνησης των πλανητών: το σχήμα της τροχιάς που διαγράφει ένας πλανήτης γύρω από τον ήλιο, την ταχύτητα με την οποία κινείται ο πλανήτης και τη σχέση ανάμεσα στην απόσταση ενός πλανήτη από τον ήλιο και στο χρόνο που χρειάζεται για να ολοκληρώσει μια περιστροφή.

Πώς αντέδρασαν οι άλλοι αστρονόμοι, συνάδελφοι του Κέπλερ; Δεν κατάφεραν να αντιληφθούν τη σπουδαιότητα των νόμων του. Μερικοί μάλιστα είχαν συγκλονιστεί και δεν μπορούσαν να τον πιστέψουν. Πιθανόν δεν έφταιγαν εκείνοι εξ ολοκλήρου. Το ύφος που χρησιμοποιούσε ο Κέπλερ για τη συγγραφή των έργων του στη λατινική ήταν τόσο δυσνόητο όσο αδιαπέραστα ήταν τα νέφη γύρω από την Αφροδίτη. Αλλά ο χρόνος ήταν με το μέρος του Κέπλερ. Περίπου 70 χρόνια αργότερα, ο Ισαάκ Νεύτων χρησιμοποίησε το έργο του Κέπλερ ως βάση των νόμων που διατύπωσε για την κίνηση και τη βαρύτητα. Σήμερα, ο Κέπλερ έχει αναγνωριστεί ως ένας  από τους μεγαλύτερους επιστήμονες όλων των εποχών​—αυτός που βοήθησε να βγει η αστρονομία από το Μεσαίωνα και να μπει στη σύγχρονη εποχή.

Η Ευρώπη Βυθίζεται σε Θρησκευτικό Πόλεμο

Τον ίδιο μήνα που ο Κέπλερ διατύπωνε τον τρίτο νόμο του, ξέσπασε ο Τριακονταετής Πόλεμος. Σε αυτή την περίοδο (1618-1648), η Ευρώπη αποδεκατίστηκε από θρησκευτικές δολοφονίες και λεηλασίες και η Γερμανία έχασε το ένα τρίτο του πληθυσμού της. Οι κυνηγοί μαγισσών βρίσκονταν παντού. Η μητέρα του Κέπλερ κατηγορήθηκε ότι ασκούσε μαγεία και γλίτωσε την τελευταία στιγμή την εκτέλεση. Ο Κέπλερ που, όπως λέγεται, δεν πληρωνόταν τακτικά από την αυλή πριν από τον πόλεμο, στη διάρκειά του δεν πληρωνόταν καθόλου.

Σε όλη τη ζωή του ο Κέπλερ, Λουθηρανός στο θρήσκευμα, αντιμετώπισε θρησκευτικό διωγμό και προκατάληψη. Αναγκάστηκε να εγκαταλείψει το Γκρατς​—πράγμα που σήμαινε στερήσεις και κακουχίες—​επειδή αρνήθηκε να γίνει Ρωμαιοκαθολικός. Στο Μπένατεκ ήρθε αντιμέτωπος και με άλλες προσπάθειες μεταστροφής του. Αλλά ο Κέπλερ δεν μπορούσε να δεχτεί τη λατρεία εικόνων και αγίων. Τέτοιες συνήθειες ήταν για εκείνον «έργα του πονηρού». Στο Λιντς, η διαφωνία του με τους ομόθρησκούς του Λουθηρανούς, οι οποίοι πίστευαν ότι ο Θεός είναι πανταχού παρών, οδήγησε στον αποκλεισμό του από τον εορτασμό του Δείπνου. (Βλέπε σελίδες 20, 21 αυτού του περιοδικού.) Η μισαλλοδοξία ήταν αποκρουστική για τον Κέπλερ, ο οποίος πίστευε ότι η αρμονία μεταξύ των πλανητών έπρεπε να είναι φανερή και ανάμεσα στους ανθρώπους. Έμεινε προσκολλημένος στις πεποιθήσεις του και ήταν διατεθειμένος να υποφέρει. «Ποτέ δεν περίμενα ότι θα έφερνε τόση ικανοποίηση το να υποφέρεις μαζί με πολλούς άλλους αδελφούς για χάρη της θρησκείας και για τη δόξα του Χριστού υπομένοντας βλάβη και ατίμωση, αφήνοντας την οικογένεια, τα κτήματα, τους φίλους και το σπίτι σου», έγραψε ο Κέπλερ.​—Γιοχάνες Κέπλερ (Johannes Kepler), του Ερνστ Τσίνερ.

Το 1627 εξέδωσε τους Ροδόλφειους Πίνακες (Tabulae Rudolphinae), τους οποίους θεωρούσε το σπουδαιότερο αστρονομικό του έργο. Ανόμοια με τα προηγούμενα, αυτό το βιβλίο του γνώρισε ευρεία αποδοχή και σύντομα έγινε απαραίτητο στους αστρονόμους και στους θαλασσοπόρους. Τελικά, το Νοέμβριο του 1630, ο Κέπλερ πέθανε στο Ρέγκενσμπουργκ της Γερμανίας. Κάποιος από τους συνεργάτες του Κέπλερ έμενε διαρκώς κατάπληκτος από την «καλά θεμελιωμένη πολυμάθεια και τον πλούτο των γνώσεων που είχε [ο Κέπλερ] γύρω από τα πιο βαθιά μυστικά». Ένας επάξιος φόρος τιμής στον άνθρωπο που εξιχνίασε τα μυστικά του ηλιακού συστήματος.

[Πρόταση που τονίζεται στη σελίδα 26]

Ο Κέπλερ έχει αναγνωριστεί ως ένας από τους μεγαλύτερους επιστήμονες όλων των εποχών​—αυτός που βοήθησε να βγει η αστρονομία από το Μεσαίωνα και να μπει στη σύγχρονη εποχή

[Πρόταση που τονίζεται στη σελίδα 27]

Η μισαλλοδοξία ήταν αποκρουστική για τον Κέπλερ, ο οποίος πίστευε ότι η αρμονία μεταξύ των πλανητών έπρεπε να είναι φανερή και ανάμεσα στους ανθρώπους

[Πλαίσιο στη σελίδα 27]

Η Αστρολογία και η Θεολογία του Κέπλερ

Μολονότι ο Γιοχάνες Κέπλερ απέκτησε έξοχη φήμη για τις ανακαλύψεις του στον τομέα της αστρονομίας, πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι είχε επηρεαστεί από τις θρησκευτικές ιδέες που επικρατούσαν στις μέρες του. Έγραψε, λοιπόν, εκτενώς για την αστρολογία, αν και απέρριπτε «πολλά από όσα θεωρούνταν γνωστά σχετικά με την επιρροή των άστρων».

Ήταν, επίσης, πιστός οπαδός της Τριάδας του Χριστιανικού κόσμου. «Μία από τις ιδέες τις οποίες υποστήριζε ένθερμα​—η απεικόνιση της Χριστιανικής Τριάδας μέσω του συμβόλου μιας γεωμετρικής σφαίρας και, κατ’ επέκταση, του ορατού δημιουργημένου κόσμου—​ήταν ουσιαστικά αντανάκλαση αυτού του θεϊκού μυστηρίου (Θεός ο Πατέρας::κέντρο· Χριστός ο Γιος::περιφέρεια· Άγιο Πνεύμα::ενδιάμεσος χώρος)».​—Εγκυκλοπαίδεια Μπριτάνικα (Encyclopædia Britannica).

Απεναντίας, τι είχε να πει ο Σερ Ισαάκ Νεύτων για τη δοξασία της Τριάδας; Εκείνος αρνούνταν τη διδασκαλία της Τριάδας. Ο κύριος λόγος για τον οποίο την απέρριπτε ήταν πως, όταν επιδίωξε να εξακριβώσει τις δηλώσεις των συμβόλων πίστης και των εκκλησιαστικών συνόδων, δεν βρήκε υποστήριξη της δοξασίας αυτής στις Γραφές. Μάλιστα, πίστευε ακλόνητα στην υπέρτατη κυριαρχία του Ιεχωβά Θεού και στη Γραφική θέση του Ιησού Χριστού ως κατώτερου από τον Πατέρα του. a​—1 Κορινθίους 15:28.

[Υποσημείωση]

[Διάγραμμα/​Εικόνες στη σελίδα 24-26]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

Οι Νόμοι του Κέπλερ για την Κίνηση των Πλανητών

Οι νόμοι του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών εξακολουθούν να θεωρούνται η αφετηρία της σύγχρονης αστρονομίας. Συνοπτικά μπορούν να διατυπωθούν ως εξής:

1 Κάθε πλανήτης διαγράφει ελλειπτική τροχιά γύρω από τον ήλιο, ο οποίος είναι η μία εστία της έλλειψης

← Ήλιος ←

↓ ↑

↓ ↑

Πλανήτης ● ↑

→ → →

2 Κάθε πλανήτης κινείται ταχύτερα όταν βρίσκεται πιο κοντά στον ήλιο. Ανεξάρτητα με την απόσταση του πλανήτη από τον ήλιο, η γραμμή που συνδέει το κέντρο του ήλιου με το κέντρο του πλανήτη διαγράφει σε ίσους χρόνους επιφάνειες με ίσα εμβαδά

Ο πλανήτης κινείται ταχύτερα

Ο πλανήτης κινείται βραδύτερα

Α ● Β

↓ ↑

↓ Ήλιος

Α

↓

↓

● Β

Α

→

→

● Β

Επομένως, αν ο χρόνος που χρειάζεται ο πλανήτης για να μετακινηθεί από το σημείο Α στο σημείο Β είναι ο ίδιος σε κάθε παράδειγμα, τότε τα σκιασμένα εμβαδά είναι ίσα

3 Ο χρόνος που χρειάζεται κάθε πλανήτης για να ολοκληρώσει μια τροχιά γύρω από τον ήλιο είναι γνωστός ως περίοδος του πλανήτη. Τα τετράγωνα των περιόδων οποιωνδήποτε δύο πλανητών είναι ανάλογα με τους κύβους των μέσων αποστάσεών τους από τον ήλιο

[Πίνακας]

Πλανήτης Ερμής

Απόσταση τον Ήλιο b 0,387

Περίοδος σε χρόνια 0,241

Περίοδος² 0,058 c

Απόσταση³ 0,058 d

Πλανήτης Αφροδίτη

Απόσταση τον Ήλιο 0,723

Περίοδος σε χρόνια 0,615

Περίοδος² 0,378

Απόσταση³ 0,378

Πλανήτης Γη

Απόσταση τον Ήλιο 1

Περίοδος σε χρόνια 1

Περίοδος² 1

Απόσταση³ 1

Πλανήτης Άρης

Απόσταση τον Ήλιο 1,524

Περίοδος σε χρόνια 1,881

Περίοδος² 3,538

Απόσταση³ 3,540

Πλανήτης Δίας

Απόσταση τον Ήλιο 5,203

Περίοδος σε χρόνια 11,862

Περίοδος² 140,707

Απόσταση³ 140,851

Πλανήτης Κρόνος

Απόσταση τον Ήλιο 9,539

Περίοδος σε χρόνια 29,458

Περίοδος² 867,774

Απόσταση³ 867,977

[Υποσημείωση]

[Εικόνα στη σελίδα 24]

Δίας

[Εικόνα στη σελίδα 24]

Κοπέρνικος

[Εικόνα στη σελίδα 24]

Μπράχε

[Εικόνα στη σελίδα 24, 25]

Κέπλερ

[Εικόνα στη σελίδα 25]

Νεύτων

[Εικόνα στη σελίδα 25]

Αφροδίτη

[Εικόνα στη σελίδα 26]

Ποσειδώνας

[Εικόνα στη σελίδα 26]

Τηλεσκόπιο και βιβλία του Κέπλερ

[Εικόνα στη σελίδα 27]

Κρόνος

[Ευχαριστίες]

Ευγενής παραχώρηση από NASA/​JPL/​Caltech/​USGS

[Ευχαριστίες για την προσφορά των εικόνων στη σελίδα 24]

Κοπέρνικος και Μπράχε: Brown Brothers· Κέπλερ: Erich Lessing/​Art Resource, NY· Δίας: Ευγενής παραχώρηση από NASA/​JPL/​Caltech/​USGS· Πλανήτης: JPL

[Ευχαριστίες για την προσφορά των εικόνων στη σελίδα 25]

Αφροδίτη: Ευγενής παραχώρηση από NASA/​JPL/​Caltech· Πλανήτης: JPL

[Ευχαριστίες για την προσφορά των εικόνων στη σελίδα 26]

Τηλεσκόπιο: Erich Lessing/​Art Resource, NY· Ποσειδώνας: JPL· Άρης: NASA/​JPL· Γη: Φωτογραφία NASA