Pria yang Menyibak Rahasia Tata Surya

OLEH PENULIS SEDARLAH! DI JERMAN

ORANG Eropa abad ke-16 sangat mengagumi komet. Maka, pada suatu malam, sewaktu sebuah komet yang dipopulerkan oleh astronom Denmark Tycho Brahe terlihat di langit, Katharina Kepler membangunkan putranya, Johannes, yang berusia enam tahun untuk menyaksikan komet itu. Lebih dari 20 tahun kemudian, sewaktu Brahe meninggal, siapakah yang dilantik Kaisar Rudolf II untuk menggantikan jabatan Brahe sebagai matematikawan kekaisaran? Pada usia 29 tahun, Johannes Kepler menjadi matematikawan kekaisaran untuk Kaisar Romawi Suci, suatu jabatan yang ia pegang hingga akhir hayatnya.

Kepler sangat dihargai bukan hanya dalam bidang matematika. Ia menjadi sangat terkenal di bidang optik dan astronomi. Kepler, meski perawakannya kecil, memiliki kecerdasan yang memukau dan juga kepribadian yang gigih. Ia didiskriminasi sewaktu tidak mau pindah agama ke Katolik Roma, sekalipun di bawah tekanan hebat.

Jenius dalam Matematika

Johannes Kepler lahir pada tahun 1571 di Weil der Stadt, sebuah kota kecil di pinggiran Hutan Hitam Jerman. Meskipun keluarganya miskin, beasiswa dari para bangsawan lokal memungkinkan Johannes mendapatkan pendidikan yang baik. Ia mempelajari teologi di Universitas Tübingen, sesuai niatnya untuk menjadi rohaniwan Lutheran. Tetapi, kejeniusannya di bidang matematika mendapat pengakuan. Pada tahun 1594, ketika seorang guru matematika di SMA Lutheran di Graz, Austria, meninggal dunia, Kepler menggantikannya. Sewaktu berada di sana, ia menerbitkan karya besarnya yang pertama, Cosmographic Mystery (Misteri Kosmografis).

Astronom Brahe telah menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mencatat pengamatannya tentang planet  dengan cermat dan teliti. Ketika ia membaca Cosmographic Mystery, Brahe terkesan dengan pemahaman Kepler tentang matematika dan astronomi, dan ia mengundang Kepler untuk bergabung dengannya di Benátky, dekat Praha, sekarang di Republik Ceko. Kepler menerima undangan itu ketika intoleransi keagamaan memaksanya meninggalkan Graz. Dan, sebagaimana diceritakan di atas, ketika Brahe meninggal, Kepler menggantikan dia. Sebagai ganti seorang pengamat yang sangat teliti, sekarang dewan penasihat kekaisaran memiliki orang yang jenius di bidang matematika.

Tonggak Sejarah di Bidang Optik

Untuk memperoleh manfaat sepenuhnya dari kumpulan pengamatan Brahe tentang planet, Kepler perlu lebih banyak memahami tentang pembiasan cahaya. Bagaimana pantulan cahaya dari sebuah planet dibiaskan sewaktu memasuki atmosfer bumi? Penjelasan Kepler tertuang dalam buku Supplement to Witelo, Expounding the Optical Part of Astronomy (Suplemen untuk Witelo, Menjabarkan Bagian Optik dari Astronomi), yang memberikan lebih banyak perincian tentang karya Witelo, ilmuwan Abad Pertengahan. Buku Kepler itu adalah tonggak sejarah di bidang optik. Ia adalah orang pertama yang menjelaskan cara kerja mata.

Akan tetapi, bidang utama yang Kepler geluti bukanlah optik, melainkan astronomi. Para astronom masa awal yakin bahwa langit adalah bulatan kosong dengan bintang-bintang yang menempel di bagian dalamnya seperti berlian yang berkilauan. Ptolemeus menganggap bumi sebagai pusat alam semesta, sedangkan Kopernikus yakin bahwa planet-planet semuanya mengitari matahari yang tidak bergerak. Brahe memperkirakan bahwa planet-planet lain berputar mengelilingi matahari, yang selanjutnya mengorbit bumi. Karena berbeda dengan bumi, semua planet lainnya adalah benda langit, benda-benda ini dianggap sempurna. Satu-satunya bentuk gerakan yang dianggap cocok untuk planet-planet itu ialah bentuk lingkaran sempurna, setiap planet bergerak dengan kecepatan konstan. Dalam iklim inilah Kepler memulai tugasnya sebagai matematikawan kekaisaran.

Awal Astronomi Modern

Diperlengkapi dengan tabel-tabel pengamatan gerakan planet yang disusun oleh Brahe, Kepler mempelajari gerakan kosmis dan menarik kesimpulan berdasarkan apa yang ia lihat. Selain jenius dalam soal angka, ia juga punya tekad yang kuat dan rasa ingin tahu yang tak habis-habisnya. Kesanggupannya yang luar biasa untuk bekerja dibuktikan oleh ke-7.200 perhitungan rumit yang ia rampungkan sewaktu mempelajari tabel-tabel pengamatan tentang Mars.

Dan, Mars-lah yang pertama-tama menarik perhatian Kepler. Setelah dengan saksama mempelajari tabel-tabel itu, tersingkaplah bahwa Mars mengorbit matahari tetapi bukan dalam lingkaran sempurna. Satu-satunya bentuk orbit yang cocok dengan pengamatan itu ialah bentuk elips (lonjong) dengan matahari sebagai salah satu titik fokusnya. Akan tetapi, Kepler sadar bahwa kunci untuk menyibakkan rahasia langit bukanlah Mars, melainkan planet Bumi. Menurut Profesor Max Caspar, ”Temuan Kepler memotivasi dia untuk mencoba pendekatan yang jenius.” Ia menggunakan tabel-tabel itu dengan cara yang tidak lazim. Ketimbang menggunakan tabel-tabel itu untuk  menyelidiki Mars, Kepler membayangkan dirinya sedang berdiri di Mars dan melihat ke bumi. Ia menghitung bahwa kecepatan gerakan bumi bervariasi dan berbanding terbalik dengan jaraknya dari matahari.

Sekarang, Kepler mengerti bahwa matahari bukan sekadar pusat dari tata surya. Matahari juga berfungsi seperti sebuah magnet, berputar pada porosnya dan mempengaruhi gerakan planet-planet. Caspar menulis, ”Ini adalah konsep yang benar-benar baru yang sejak saat itu memandu dia dalam risetnya dan menuntunnya ke penemuan hukum-hukumnya.” Bagi Kepler, semua planet adalah benda-benda fisik yang dengan harmonis diatur oleh serangkaian hukum yang seragam. Apa yang telah ia pelajari dari Mars dan Bumi pasti berlaku juga atas semua planet. Jadi, ia menyimpulkan bahwa setiap planet mengitari matahari dalam orbit elips pada kecepatan yang bervariasi sesuai dengan jaraknya dari matahari.

Hukum Kepler tentang Gerakan Planet

Pada tahun 1609, Kepler menerbitkan buku New Astronomy (Astronomi Baru), yang diakui sebagai buku astronomi modern yang pertama dan salah satu buku terpenting yang pernah ditulis tentang subjek itu. Mahakarya ini memuat dua hukum Kepler yang pertama tentang gerakan planet. Hukumnya yang ketiga diterbitkan dalam buku Harmonies of the World (Keharmonisan Dunia) pada tahun 1619, sewaktu ia tinggal di Linz, Austria. Tiga hukum ini mendefinisikan dasar-dasar gerakan planet: bentuk orbit planet yang mengitari matahari, kecepatan gerakan planet, dan hubungan antara jarak sebuah planet dari matahari dan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran.

Bagaimana reaksi para astronom rekan-rekan Kepler? Mereka tidak memahami betapa pentingnya hukum Kepler itu. Bahkan ada yang sama sekali tidak percaya. Mungkin mereka tidak dapat sepenuhnya dipersalahkan. Kepler telah menyelubungi karyanya dengan suatu prosa Latin yang sulit dipahami laksana lapisan awan tebal yang menyelubungi Venus yang nyaris tak tertembus. Tetapi, seraya waktu berlalu, hukum-hukum Kepler akhirnya diakui. Kira-kira 70 tahun kemudian, Isaac Newton menggunakan karya Kepler sebagai dasar untuk hukumnya tentang gerakan dan gravitasi. Dewasa ini, Kepler diakui sebagai salah satu ilmuwan terbesar sepanjang masa​—tokoh  yang turut menyeret astronomi keluar dari Abad Pertengahan ke zaman modern.

Eropa Dilanda Perang Agama

Pada bulan yang sama sewaktu Kepler merumuskan hukumnya yang ketiga, meletuslah Perang Tiga Puluh Tahun. Selama periode itu (1618-48), Eropa diporakporandakan oleh pembunuhan dan penjarahan berlatar agama dan Jerman kehilangan sepertiga penduduknya. Perburuan tukang sihir merebak di mana-mana. Ibunda Kepler dituduh sebagai tukang sihir dan nyaris dieksekusi. Menurut laporan, sebelum perang saja gaji Kepler di istana kadang dibayar kadang tidak, dan pada masa perang ia sama sekali tidak menerima gaji.

Sepanjang kehidupannya, Kepler yang adalah seorang Lutheran mengalami penganiayaan dan prasangka agama. Ia dipaksa keluar dari Graz​—yang berarti kehilangan segala sesuatu dan mengalami kesukaran—​sebab ia menolak untuk menganut Katolik Roma. Di Benátky, ia sekali lagi dibujuk untuk berganti agama. Tetapi, Kepler menolak penyembahan kepada para patung dan santo; menurutnya praktek semacam itu adalah pekerjaan Iblis. Di Linz, ketidaksepakatan dengan rekan-rekannya dari Lutheran yang mempercayai bahwa Allah ada di mana-mana membuat ia dikucilkan dari Perjamuan Malam mereka. (Lihat halaman 20-1 di majalah ini) Intoleransi keagamaan sangat memuakkan bagi Kepler, yang yakin bahwa keharmonisan di antara planet-planet seharusnya terdapat juga di antara umat manusia. Ia berpaut pada keyakinannya dan rela menderita. ”Menderita bersama banyak saudara demi agama dan demi kemuliaan Kristus dengan bertekun menghadapi bahaya dan aib, harus meninggalkan rumah, ladang, sahabat, dan kampung halaman seseorang​—belum pernah terpikirkan oleh saya bahwa ini bisa menjadi pengalaman yang sedemikian memuaskan,” tulis Kepler.​—Johannes Kepler, oleh Ernst Zinner.

Pada tahun 1627, ia menerbitkan buku Rudolphine Tables (Tabel-tabel Rudolphine), yang ia anggap sebagai karya utamanya di bidang astronomi. Tidak seperti buku-bukunya yang terdahulu, buku ini diberi acungan jempol di mana-mana, dan segera menjadi buku wajib bagi para astronom dan navigator. Akhirnya, pada bulan November 1630, Kepler meninggal dunia di Regensburg, Jerman. Salah seorang kolega Kepler tak henti-hentinya mengagumi Kepler yang katanya memiliki ”ilmu yang begitu kokoh dasarnya dan pengetahuan yang begitu kaya tentang rahasia yang paling sulit dipahami”. Suatu penghormatan yang pantas diberikan untuk pria yang menyibak rahasia tata surya.

[Kutipan di hlm. 26]

Kepler diakui sebagai salah satu ilmuwan terbesar sepanjang masa​—tokoh yang turut menyeret astronomi keluar dari Abad Pertengahan ke zaman modern

[Kutipan di hlm. 27]

Intoleransi keagamaan sangat memuakkan bagi Kepler, yang yakin bahwa keharmonisan di antara planet-planet seharusnya terdapat juga di antara umat manusia

[Kotak di hlm. 27]

Astrologi dan Teologi Kepler

Meskipun Johannes Kepler membangun reputasi cemerlang atas temuan-temuannya di bidang astronomi, harus diakui bahwa ia dipengaruhi oleh gagasan religius yang meluas pada zamannya. Oleh karena itu, ia banyak sekali menulis tentang astrologi, kendati ia menolak ”banyak dari apa yang disebut sebagai pengaruh bintang”.

Ia juga sangat percaya kepada paham Susunan Kristen tentang Tritunggal. ”Salah satu gagasan yang paling ia pegang teguh​—gambar Tritunggal Kristen yang dilambangkan dengan lingkaran geometris dan, oleh karena itu, dunia kasatmata yang diciptakan—​secara harfiah merupakan cerminan dari misteri ilahi ini (Allah sang Bapak::pusat; Kristus sang Putra:: keliling; Roh Kudus:: ruang di antaranya).”​—Encyclopædia Britannica.

Sebaliknya, apa yang dikatakan Sir Isaac Newton mengenai doktrin Tritunggal? Ia menolak ajaran Tritunggal. Alasan utamanya menolak doktrin itu ialah sewaktu ia berupaya meneguhkan pernyataan dari kredo-kredo dan konsili gereja, ia mendapati bahwa Alkitab sama sekali tidak mendukung doktrin tersebut. Malah, ia sangat yakin bahwa Allah Yehuwa adalah penguasa berdaulat yang paling tertinggi dan Yesus Kristus lebih rendah daripada Bapaknya sebagaimana yang disebutkan dalam Alkitab. *​—1 Korintus 15:28.

[Catatan Kaki]

[Bagan/Gambar di hlm. 24-26]

(Untuk keterangan lengkap, lihat publikasinya)

Hukum Kepler tentang Gerakan Planet

Hukum-hukum Kepler tentang gerakan planet masih dianggap sebagai cikal bakal astronomi modern. Hukum tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut:

1 Setiap planet mengikuti orbit elips mengelilingi matahari, yang adalah salah satu titik fokus elips itu

← Matahari ←

↓ ↑

↓ ↑

Planet ● ↑

→ → →

2 Tiap-tiap planet bergerak lebih cepat sewaktu jaraknya lebih dekat ke matahari. Tidak soal jarak planet dari matahari, garis yang ditarik dari pusat matahari ke pusat planet itu menyapu bidang yang sama luasnya dalam waktu yang sama panjangnya

Planet bergerak lebih cepat

Planet bergerak lebih lambat

A ● B

↓ ↑

↓ Matahari

A

↓

↓

● B

A

→

→

● B

Jadi, jika waktu yang dibutuhkan planet itu untuk berjalan dari titik A ke titik B adalah sama dalam setiap contoh ini, maka bidang yang diarsir sama luasnya

3 Waktu yang dibutuhkan oleh setiap planet untuk menyelesaikan satu orbit mengitari matahari dikenal sebagai periode planet itu. Kuadrat periode dari dua planet mana pun sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari

[Bagan]

Planet Merkurius

Jarak dari Matahari * 0,387

Periode dalam tahun 0,241

Periode⁠² 0,058 *

Jarak⁠³ 0,058 *

Planet Venus

Jarak dari Matahari 0,723

Periode dalam tahun 0,615

Periode⁠² 0,378

Jarak⁠³ 0,378

Planet Bumi

Jarak dari Matahari 1

Periode dalam tahun 1

Periode⁠² 1

Jarak⁠³ 1

Planet Mars

Jarak dari Matahari 1,524

Periode dalam tahun 1,881

Periode⁠² 3,538

Jarak⁠³ 3,540

Planet Yupiter

Jarak dari Matahari 5,203

Periode dalam tahun 11,862

Periode⁠² 140,707

Jarak⁠³ 140,851

Planet Saturnus

Jarak dari Matahari 9,539

Periode dalam tahun 29,458

Periode⁠² 867,774

Jarak⁠³ 867,977

[Catatan Kaki]

[Gambar di hlm. 24]

Yupiter

[Gambar di hlm. 24]

Kopernikus

[Gambar di hlm. 24]

Brahe

[Gambar di hlm. 24, 25]

Kepler

[Gambar di hlm. 25]

Newton

[Gambar di hlm. 25]

Venus

[Gambar di hlm. 26]

Neptunus

[Gambar di hlm. 26]

Buku-buku dan teleskop Kepler

[Gambar di hlm. 27]

Saturnus

[Keterangan]

Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS

[Keterangan Gambar di hlm. 24]

Copernicus and Brahe: Brown Brothers; Kepler: Erich Lessing/Art Resource, NY; Jupiter: Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS; Planet: JPL

[Keterangan Gambar di hlm. 25]

Venus: Courtesy of NASA/JPL/Caltech; Planet: JPL

[Keterangan Gambar di hlm. 26]

Telescope: Erich Lessing/Art Resource, NY; Neptune: JPL; Mars: NASA/JPL; Earth: NASA photo