Žmogus, atskleidęs Saulės sistemos paslaptis

IŠ ATSIBUSKITE! BENDRADARBIO VOKIETIJOJE

ŠEŠIOLIKTAME amžiuje europiečiams kometos kėlė pagarbią baimę. Todėl, kai nakties danguje pasirodė viena iš jų, atrasta danų astronomo Ticho Brahės, Katarina Kepler jos pasižiūrėti prižadino iš miego šešiametį sūnų Johaną. Po daugiau nei 20 metų Brahė mirė. Ką dabar imperatorius Rudolfas II paskirs Šventosios Romos imperijos matematiku? Juo tapo 29 metų Johanas Kepleris ir tas pareigas ėjo iki pat mirties.

Matematika nebuvo vienintelis mokslas, kurį jis aukštai vertino. Šis vyras išgarsėjo ir kaip optikas bei astronomas. Nedidelio ūgio Kepleris pasižymėjo stulbinamu intelektu ir ryžtu. Nors primygtinai verčiamas, tapti Romos kataliku atsisakė. Dėl to buvo diskriminuojamas.

Genialus matematikas

Johanas Kepleris gimė 1571 metais Veil der Štato miestelyje Švarcvaldo pakraštyje. Nors šeima buvo neturtinga, vietos aukštuomenės padedamas Johanas įgijo gerą išsilavinimą. Jis studijavo teologiją Tiubingeno universitete, nes ketino tapti liuteronų dvasininku. Bet pripažinimo susilaukė kaip genialus matematikas. Todėl 1594-aisiais, mirus vienam iš matematikos mokytojų, dirbusių liuteronų mokykloje Grace (Austrija), Johaną pakvietė į jo vietą. Čia gyvendamas išleido pirmąjį žymų veikalą, pavadintą „Kosmografijos mįslė“.

Astronomas Brahė daug metų kruopščiai užrašinėjo  planetų stebėjimo duomenis. Perskaitęs Keplerio leidinį, buvo nustebintas autoriaus matematikos bei astronomijos žiniomis ir pakvietė jį darbuotis kartu Benatkyje, netoli Prahos (dabar Čekija). Kai dėl religinės nepakantos buvo priverstas palikti Gracą, Kepleris kvietimą priėmė. Ir, kaip jau minėta, Brahei mirus, tęsė jo darbą. Taigi vietoje kruopštaus planetų stebėtojo imperatoriaus rūmai dabar turėjo genialų matematiką.

Reikšmingas įvykis optikos srityje

Kad galėtų visokeriopai pasinaudoti Brahės surinktais planetų stebėjimo duomenimis, Kepleriui reikėjo daugiau suprasti apie šviesos spindulių lūžimą. Kaip nuo planetų atsispindinti šviesa, patekusi į žemės atmosferą, lūžta? Kepleris tai paaiškino leidinyje „Vitelo papildymai“, kuriuo gerokai praplėtė viduramžių mokslininko Vitelo darbą šia tema. Knygos pasirodymas buvo reikšmingas įvykis optikos srityje. Kepleris buvo pirmasis mokslininkas, paaiškinęs akies funkcionavimo principą.

Tačiau didžiausią dėmesį jis skyrė ne optikai, bet astronomijai. Senovės astronomai dangų laikė tuščiaviduriu rutuliu, kurio vidinė pusė tarsi žėrinčiais deimantais nusagstyta žvaigždėmis. Ptolemajas manė Žemę esant visatos centru, o Kopernikas buvo įsitikinęs, kad visos planetos sukasi aplink nejudančią Saulę. Brahė aiškino, jog planetos sukasi aplink Saulę, o ši skrieja orbita aplink Žemę. Kadangi, priešingai Žemei, visos planetos buvo laikomos dangaus kūnais, manyta, kad jos tobulos. Dėl to atrodė, kad kiekvienai jų tiktų judėti tobulo apskritimo formos orbita pastoviu greičiu. Toks buvo mokslo žinių lygis, kai Kepleris ėmėsi imperijos matematiko pareigų.

Šiuolaikinės astronomijos pradžia

Naudodamasis Brahės sudarytomis planetų stebėjimo lentelėmis Kepleris tyrinėjo dangaus kūnų judėjimą ir iš to, ką matė, darė išvadas. Jis buvo ne tik genialus matematikas, bet ir ryžtingas, veiklus, nuolat žinių trokštantis žmogus. Jo genialumą įrodo 7200 sudėtingų skaičiavimų, kuriuos atliko studijuodamas Marso stebėjimo lenteles.

Būtent Marsas pirmiausia ir patraukė Keplerio dėmesį. Skrupulingai tyrinėdamas lentelių duomenis mokslininkas suprato, kad Marsas sukasi aplink Saulę ne apskritimu. Stebėjimai parodė, jog tai turėjo būti elipsė, kurios viename židinyje yra Saulė. Bet Kepleris suprato, kad raktas, galintis atskleisti dangaus paslaptis, yra ne Marsas, o Žemė. Anot profesoriaus Makso Kasparo, „išradingumas paskatino Keplerį į dalykus pažvelgti visiškai naujai“. Jis neįprastai pasinaudojo lentelėmis ir, užuot pagal jas tyrinėjęs Marsą, įsivaizdavo pats iš jo žvelgiąs į Žemę. Mokslininkas  apskaičiavo, kad Žemės judėjimo greitis kinta atvirkščiai proporcingai jos atstumui nuo Saulės.

Dabar Kepleris suprato, kad Saulė — ne tik Saulės sistemos centras. Sukdamasi aplink ašį ji savo jėga tarsi magnetu veikia planetų judėjimą. Kasparas rašo: „Tai buvo nauja įspūdinga samprata, kuria vadovaudamasis jis tyrinėjo toliau ir atrado naujus dėsnius.“ Kepleris į planetas žiūrėjo kaip į fizinius kūnus, harmoningai valdomus nekintamų dėsnių. Tai, ką jis suvokė apie Marsą ir Žemę, turėjo tikti ir kitoms planetoms. Todėl mokslininkas priėjo prie išvados, kad kiekviena planeta juda aplink Saulę elipsine orbita greičiu, kuris kinta priklausomai nuo jos atstumo iki Saulės.

Keplerio planetų judėjimo dėsniai

1609 metais Kepleris išleido veikalą Astronomia Nova (Naujoji astronomija), laikomą pirmąja šiuolaikinės astronomijos knyga, vienu iš svarbiausių kada nors parašytų šios mokslo srities leidinių. Tame šedevre pateikti du pirmieji Keplerio planetų judėjimo dėsniai. Trečiasis dėsnis pasirodė veikale Harmonice Mundi (Pasaulio harmonija) 1619 metais mokslininkui gyvenant Lince (Austrija). Visi trys dėsniai apibūdina pagrindinius planetų judėjimo principus: formą orbitos, kuria planeta skrieja aplink Saulę; planetos judėjimo greitį; sąryšį tarp planetos atstumo iki Saulės ir laiko, per kurį planeta apskrieja aplink Saulę.

Kaip į tai reagavo Keplerio laikų astronomai? Jie nesuprato Keplerio dėsnių svarbos. Kai kuriuos jo išvados net šokiravo. Bet gal tai nebuvo vien jų kaltė. Kepleris savo darbus lotynų kalba parašė tokiu stiliumi, kurį perprasti sekėsi ne ką lengviau, kaip prasiskverbti pro Venerą gaubiančius debesis. Tačiau Keplerio sąjungininkas buvo laikas. Maždaug po 70 metų Izaokas Niutonas jo darbais pagrindė judėjimo ir sunkio jėgos dėsnius. Šiandien Kepleris pripažįstamas vienu žymiausių visų laikų mokslininkų, kurio  dėka astronomija iš viduramžiškos tapo šiuolaikine.

Europa religinio karo gniaužtuose

Tą patį mėnesį, kai Kepleris suformulavo savo trečiąjį dėsnį, kilo Trisdešimties metų karas. Visą tą laikotarpį (1618—1648 m.) Europą vargino religinės žudynės bei plėšikavimai, o Vokietija neteko trečdalio gyventojų. Vis labiau įsigalėjo raganų medžioklė. Mirties bausmės vos išvengė ir raganavimu apkaltinta Keplerio motina. Kadangi, turimomis žiniomis, prieš karą Kepleriui atlyginimas rūmuose buvo mokamas nereguliariai, karo metu vargu ar jį kas mokėjo iš viso.

Būdamas liuteronas, Kepleris visą gyvenimą kentėjo dėl religinio persekiojimo ir išankstinio priešiško nusistatymo jo atžvilgiu. Atsisakęs tapti Romos kataliku, mokslininkas buvo priverstas palikti Gracą, o tai reiškė nuostolius ir sunkumus. Benatkyje ir toliau buvo spaudžiamas atsiversti. Bet Kepleris negalėjo sutikti su stabų ir šventųjų garbinimu — jam tai buvo Velnio darbai. Lince nesutarimai su liuteronais dėl jų tikėjimo, kad Dievas visur esantis, baigėsi tuo, kad garsiajam mokslininkui neleido dalyvauti Viešpaties Vakarienėje. (Skaitykite šio žurnalo 20—21 puslapiuose.) Kepleriui, įsitikinusiam, kad harmonija, vyraujanti tarp planetų, turi būti akivaizdi ir tarp žmonių, religinė nepakanta kėlė pasibjaurėjimą. Jis tvirtai laikėsi savo pažiūrų ir noriai kentėjo. „Niekada nemaniau, kad kentėjimas kartu su broliais dėl religijos ir Kristaus šlovės, patiriant skriaudas ir panieką, prarandant namus, laukus, draugus ir namiškius, galėtų teikti tokį pasitenkinimą“, — rašė Kepleris (Ernstas Cineris. Johannes Kepler).

1627 metais jis išleido Tabulae Rudolphinae (Rudolfo lentelės). Šią knygą Kepleris laikė svarbiu astronomijos mokslo darbu. Ji, kitaip nei ankstesnės, buvo aukštai įvertinta ir netrukus tapo nepakeičiama astronomams bei jūrininkams. Kepleris mirė 1630-ųjų lapkritį Rėgensburge (Vokietija). Vienas iš jo kolegų nepaliovė stebėtis „tokiais tvirtai pagrįstais [Keplerio] mokymais ir daugybės giliausių paslapčių pažinimu“. Tikrai pelnytas įvertinimas žmogui, kuris atskleidė Saulės sistemos paslaptis.

[Anotacija 26 puslapyje]

Kepleris pripažįstamas vienu žymiausių visų laikų mokslininkų, kurio dėka astronomija iš viduramžiškos tapo šiuolaikine

[Anotacija 27 puslapyje]

Kepleriui, įsitikinusiam, kad harmonija, vyraujanti tarp planetų, turi būti akivaizdi ir tarp žmonių, religinė nepakanta kėlė pasibjaurėjimą

[Rėmelis 27 puslapyje]

Keplerio požiūris į astrologiją ir teologiją

Nors astronominiai atradimai Johaną Keplerį labai išgarsino, reikia pripažinti, kad jam įtakos turėjo ir to meto religinės idėjos. Todėl mokslininkas nemažai rašė astrologijos temomis. Tiesa, „didumą to, kas, esą, buvo žinoma apie žvaigždžių daromą įtaką žmonėms“, atmetė.

Kepleris tvirtai tikėjo ir krikščioniškojo pasaulio Trejybę. „Viena patraukliausių idėjų jam buvo ta, kad Trejybę simboliškai vaizduoja geometrinė figūra — rutulys, — vadinasi, regimasis pasaulis tiesiogiai atspindi dieviškąją paslaptį (Dievas, Tėvas, — centras; Kristus, Sūnus, — rutulio paviršius; šventoji dvasia — vidinė erdvė)“ (Encyclopædia Britannica).

O ką apie Trejybės doktriną sakė seras Izaokas Niutonas? Jis ją atmetė. Pagrindinė priežastis buvo ta, jog patikrinęs dogmų ir Bažnyčios susirinkimų teiginius, nerado, kad ši doktrina būtų paremta Šventuoju Raštu. Niutonas tvirtai tikėjo, kad aukščiausioji valdžia priklauso Jehovai Dievui, o Jėzus Kristus, remiantis Šventuoju Raštu, yra Tėvui pavaldus. * (1 Korintiečiams 15:28)

[Išnaša]

[Schema/iliustracijos 24—26 puslapiuose]

(Prašom žiūrėti patį leidinį)

Keplerio planetų judėjimo dėsniai

Keplerio planetų judėjimo dėsniai tebelaikomi šiuolaikinės astronomijos pradžia. Juos galima reziumuoti taip:

1 Kiekviena planeta skrieja aplink Saulę elipse, kurios židinyje yra Saulė

← Saulė ←

↓ ↑

↓ ↑

Planeta ● ↑

→ → →

2 Kuo planeta arčiau Saulės, tuo juda greičiau. Kad ir koks tas atstumas būtų, įsivaizduojama linija, jungianti Saulės centrą su planetos centru, per vienodus laiko tarpus nubrėžia lygius plotus

Planeta juda greičiau

Planeta juda lėčiau

A ● B

↓ ↑

↓ Saulė

A

↓

↓

● B

A

→

→

● B

Taigi kiekvienu atveju, jeigu planeta nuo taško A iki taško B nuskrieja per tą patį laiką, nuspalvinti plotai yra lygūs

3 Laikas, per kurį kiekviena planeta apskrieja aplink Saulę, vadinamas planetos periodu. Bet kurios planetos periodo kvadratas yra proporcingas jos vidutinio atstumo nuo Saulės kubui

[Lentelė]

Planeta Merkurijus

Atstumas nuo Saulės * 0,387

Periodas metais 0,241

Periodas² 0,058 *

Atstumas³ 0,058 *

Planeta Venera

Atstumas nuo Saulės 0,723

Periodas metais 0,615

Periodas² 0,378

Atstumas³ 0,378

Planeta Žemė

Atstumas nuo Saulės 1

Periodas metais 1

Periodas² 1

Atstumas³ 1

Planeta Marsas

Atstumas nuo Saulės 1,524

Periodas metais 1,881

Periodas² 3,538

Atstumas³ 3,540

Planeta Jupiteris

Atstumas nuo Saulės 5,203

Periodas metais 11,862

Periodas² 140,707

Atstumas³ 140,851

Planeta Saturnas

Atstumas nuo Saulės 9,539

Periodas metais 29,458

Periodas² 867,774

Atstumas³ 867,977

[Išnašos]

[Iliustracija 24 puslapyje]

Jupiteris

[Iliustracija 24 puslapyje]

Kopernikas

[Iliustracija 24 puslapyje]

Brahė

[Iliustracija 24, 25 puslapiuose]

Kepleris

[Iliustracija 25 puslapyje]

Niutonas

[Iliustracija 25 puslapyje]

Venera

[Iliustracija 26 puslapyje]

Neptūnas

[Iliustracija 26 puslapyje]

Keplerio teleskopas ir knygos

[Iliustracija 27 puslapyje]

Saturnas

[Šaltinio nuoroda]

Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS

[Iliustracijų šaltinių nuorodos 24 puslapyje]

Kopernikas ir Brahė: Brown Brothers; Kepleris: Erich Lessing/Art Resource, NY; Jupiteris: Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS; Planeta: JPL

[Iliustracijų šaltinių nuorodos 25 puslapyje]

Venera: Courtesy of NASA/JPL/Caltech; Planeta: JPL

[Iliustracijų šaltinių nuorodos 26 puslapyje]

Teleskopas: Erich Lessing/Art Resource, NY; Neptūnas: JPL; Marsas: NASA/JPL; Žemė: NASA photo