Omul care a descifrat tainele sistemului solar

DE LA CORESPONDENTUL NOSTRU DIN GERMANIA

EUROPENII secolului al XVI-lea priveau cometele cu un amestec de teamă şi admiraţie. Astfel, când o cometă — devenită faimoasă datorită astronomului danez Tycho Brahe — a brăzdat cerul nopţii, Katharina Kepler şi-a luat din pat copilaşul de şase ani, Johannes, ca să i-o arate. După mai bine de douăzeci de ani, când Tycho Brahe s-a stins din viaţă, pe cine avea împăratul Rudolf II să numească matematician la curtea sa? Pe Johannes Kepler. La 29 de ani el devine matematicianul Sfântului Imperiu Roman, poziţie pe care o ocupă până la moarte.

Kepler şi-a făcut un nume nu doar în matematică, ci şi în optică şi în astronomie. Era un om mic de statură, însă avea o inteligenţă sclipitoare şi o fire extrem de hotărâtă. Când a refuzat să se convertească la religia romano-catolică, deşi se făcuseră mari presiuni asupra sa, el a devenit ţinta discriminării.

Un geniu al matematicii

Johannes Kepler s-a născut în 1571 în Weil der Stadt, un orăşel aflat la poalele munţilor Pădurea Neagră (Germania). Familia lui era săracă, dar nobilii din localitate l-au susţinut financiar ca să dobândească o educaţie aleasă. A studiat teologia la Universitatea din Tübingen, dorind să devină pastor luteran. Dar s-a remarcat printr-un talent matematic deosebit. Când, în 1594, un profesor de matematică de la liceul luteran din Graz (Austria) a murit, Kepler i-a luat locul. În timpul şederii lui în Graz, şi-a publicat prima dintre operele reprezentative, intitulată Mysterium cosmographicum (Taina cosmografică).

Astronomul Thyco Brahe dedicase mulţi ani din viaţa sa pentru a aduna cu meticulozitate informaţii despre planete.  Citind lucrarea Mysterium cosmographicum, Brahe a fost uimit de capacitatea extraordinară a lui Kepler de a înţelege tainele matematicii şi ale astronomiei şi l-a invitat la el, la Benátky, în apropierea Pragăi, pe teritoriul actualei Republici Cehe. Devenit ţinta intoleranţei religioase, Kepler s-a văzut obligat să părăsească Graz-ul, dând curs invitaţiei lui Brahe. Iar, după cum s-a arătat la început, la moartea lui Brahe, Kepler a devenit succesorul său. Curtea imperială pierduse un cercetător meticulos, dar a câştigat un geniu al matematicii.

O realizare remarcabilă în optică

Pentru a se folosi la maximum de observaţiile despre planete ale lui Brahe, Kepler trebuia să înţeleagă mai bine fenomenul refracţiei luminii. Cum se refractă la intrarea în atmosfera Pământului lumina reflectată de o altă planetă? Explicaţiile lui Kepler au apărut în lucrarea Ad Vitellionem paralipomena, quibus astronomiae pars optica traditur (Partea optică a astronomiei), în care a dezvoltat cercetările lui Witelius, un bine cunoscut om de ştiinţă al evului mediu. Cartea lui Kepler a constituit o realizare remarcabilă în domeniul opticii, el fiind prima persoană care a explicat modul de funcţionare a ochiului.

Dar nu optica a fost domeniul principal de activitate al lui Kepler, ci astronomia. Astronomii din vechime credeau că cerul e o sferă goală pe dinăuntru, iar stelele, asemenea unor diamante strălucitoare, sunt prinse de suprafaţa interioară a ei. Ptolemeu considera că Pământul este centrul Universului, iar Copernic, că toate planetele se rotesc în jurul Soarelui fix. Brahe credea că Soarele se învârte în jurul Pământului, iar toate celelalte planete execută o mişcare de rotaţie în jurul Soarelui. Planetele, spre deosebire de Pământ, erau considerate corpuri cereşti, şi deci perfecte. Aşadar, se credea că orbita lor trebuia să fie circulară, iar viteza constantă. În acest cadru a început Kepler să lucreze ca matematician al împăratului.

Începuturile astronomiei moderne

Deşi avea la dispoziţie tabelele lui Brahe cu observaţiile despre planete, Kepler a studiat mişcările corpurilor cereşti şi a tras concluzii pe baza propriilor observaţii. Geniul său matematic se împletea cu voinţa sa de fier şi curiozitatea-i fără margini. Ne putem face o idee despre capacitatea sa de muncă ieşită din comun dacă luăm în considerare cele 7 200 de calcule de o mare complexitate pe care le-a făcut când a studiat tabelele de observare a planetei Marte.

De fapt, Marte a fost primul corp ceresc care l-a atras pe Kepler. În urma studierii foarte atente a tabelelor, el şi-a dat seama că Marte se învârte în jurul Soarelui, dar nu pe o orbită circulară. Singura formă a orbitei care se potrivea observaţiilor sale era cea eliptică, Soarele aflându-se într-unul din focare. Însă Kepler a înţeles că nu Marte era cheia tainelor cerului, ci planeta Pământ. Potrivit profesorului Max Caspar, „cu inteligenţa sa sclipitoare, Kepler a abordat lucrurile într-o lumină cu totul şi cu totul nouă“. El s-a folosit de tabele cum nimeni nu s-ar fi gândit. În  loc să le folosească la investigarea planetei Marte, Kepler şi-a imaginat că se află pe Marte şi că priveşte înspre Pământ. Potrivit calculelor sale, viteza de mişcare a Pământului este invers proporţională cu distanţa până la Soare.

Kepler a ajuns la concluzia că Soarele se află în centrul sistemului solar. El acţionează ca un magnet, rotindu-se în jurul axei sale şi determinând planetele să se rotească în jurul lui. Prof. Caspar scrie: „Acest nou concept extrem de valoros i-a slujit drept ghid în cercetările sale ulterioare şi l-a ajutat să descopere legile care îi poartă numele“. În concepţia lui Kepler, planetele sunt corpuri cereşti guvernate în mod armonios de un ansamblu de legi neschimbătoare. Legile valabile în cazul planetei Marte sau al Pământului trebuiau să fie valabile şi în cazul celorlalte planete. Kepler a ajuns astfel la concluzia că fiecare planetă se deplasează în jurul Soarelui pe o orbită eliptică, cu o viteză care variază în funcţie de distanţa planetei faţă de Soare.

Legile de mişcare a planetelor

În 1609, Kepler a publicat Astronomia nova (Astronomia nouă), cunoscută drept prima carte de astronomie modernă şi una dintre cele mai importante lucrări scrise pe această temă. Capodopera cuprinde primele două legi ale lui Kepler. Cea de-a treia lege a fost publicată în Harmonice mundi libri V (Cinci cărţi despre armonia lumii) în 1619, în timp ce era în Linz (Austria). Aceste trei legi definesc principiile de bază ale mişcării planetelor: forma orbitei pe care o descrie planeta în jurul Soarelui, viteza de mişcare a planetei şi relaţia dintre distanţa planetă-Soare şi timpul în care ea execută o rotaţie completă în jurul lui.

Cum au reacţionat astronomii din timpul lui Kepler? Ei nu au înţeles importanţa legilor sale. Unii chiar nu au putut da crezare concluziilor la care ajunsese el. Şi, probabil, nu erau chiar în totalitate de condamnat. Kepler îşi întocmise lucrările într-o latină la fel de greu de pătruns ca atmosfera densă din jurul planetei Venus. Dar, în cele din urmă, legile lui Kepler au primit recunoaşterea bine meritată. Circa 70 de ani mai târziu, Isaac Newton şi-a elaborat legile de mişcare şi legea gravitaţiei pornind de la legile lui  Kepler. În prezent, Kepler este unul dintre cei mai mari oameni de ştiinţă din toate timpurile — cel care a reuşit să smulgă astronomia din ghearele evului mediu şi s-o aducă în epoca modernă.

Europa e devastată de războaie religioase

În aceeaşi lună în care Kepler şi-a formulat a treia lege, a izbucnit Războiul de treizeci de ani (1618–1648). Europa era teatrul crimelor şi jafurilor religioase. Au murit enorm de mulţi oameni. Germania pierduse aproape o treime din locuitorii ei. Vânătoarea de vrăjitoare era răspândită. Acuzată de vrăjitorie, mama lui Kepler a fost la un pas de moarte. Potrivit unor surse, dacă înainte de război Kepler primea salariul când şi când, acum nu-l primea mai deloc.

Fiind luteran, Kepler a suferit toată viaţa din cauza persecuţiilor şi a prejudecăţilor religioase. Deoarece refuzase să devină romano-catolic, a fost obligat să plece din Graz — ceea ce a însemnat o grea pierdere pentru el, precum şi multe necazuri. În Benátky, a fost supus din nou presiunilor ca să se convertească. Dar el nu putea accepta închinarea la icoane şi la sfinţi. Această practică reprezenta pentru el lucrarea celui rău. În Linz, din cauza divergenţelor dintre el şi colegii săi luterani care credeau că Dumnezeu este omniprezent, Kepler nu a mai fost primit la Cina Domnului (vezi paginile 20 şi 21 ale acestei reviste). Kepler detesta intoleranţa religioasă, întrucât era de părere că armonia dintre planete trebuia să fie evidentă şi între oameni. El şi-a susţinut cu fermitate ideile şi a fost gata să suporte consecinţele. „Am suferit alături de mulţi fraţi de dragul religiei şi spre gloria lui Cristos, îndurând persecuţii şi umiliri, lăsând în urmă casă, pământ, prieteni şi familie, dar niciodată nu m-aş fi gândit că toate astea ar putea fi atât de plăcute“, a scris Kepler. — Johannes Kepler, de Ernst Zinner

În 1627 a publicat cartea Tabulae Rudolphinae (Tabelele rudolfine), pe care a considerat-o cea mai importantă lucrare a sa de astronomie. Spre deosebire de cărţile anterioare, aceasta a fost primită cu entuziasm de mulţi, devenind în scurt timp indispensabilă astronomilor şi navigatorilor. În noiembrie 1630, Kepler s-a stins din viaţă la Regensburg (Germania). Un coleg al lui Kepler a spus că era fascinat de „cunoştinţele sale temeinice şi de bogăţia de informaţii pe care le deţinea cu privire la tainele cele mai adânci ale universului“. Acesta este un veritabil omagiu adus celui care a descifrat tainele sistemului solar.

[Text generic pe pagina 26]

Kepler este unul dintre cei mai mari oameni de ştiinţă din toate timpurile — cel care a reuşit să smulgă astronomia din ghearele evului mediu şi s-o aducă în epoca modernă

[Text generic pe pagina 27]

Kepler detesta intoleranţa religioasă, întrucât era de părere că armonia dintre planete trebuia să fie evidentă şi între oameni

[Chenarul de la pagina 27]

Contribuţia lui Kepler în astrologie şi teologie

Deşi Johannes Kepler şi-a făcut un nume strălucit în astronomie, trebuie spus că el a fost influenţat de ideile religioase prevalente în vremea sa. Chiar dacă nu a fost de acord cu „o mare parte din concepţiile despre influenţa astrelor“, el a scris mult pe teme astrologice.

În plus, era un susţinător fervent al Trinităţii, doctrină promovată de creştinătate. „Una dintre ideile la care a ţinut foarte mult — imaginea Trinităţii creştine simbolizate de o sferă şi, prin urmare, de lumea vizibilă creată — era o pură reflectare a acestui mister divin (Dumnezeu Tatăl: centrul; Cristos Fiul: circumferinţa; Spiritul Sfânt: spaţiul din interiorul sferei).“ — Encyclopædia Britannica.

Spre deosebire de el, cum a privit Sir Isaac Newton doctrina Trinităţii? El a respins-o. Principalul motiv a fost că, atunci când a comparat crezurile şi afirmaţiile conciliilor bisericeşti cu Scripturile, nu a găsit nici o bază biblică pentru doctrina Trinităţii. De fapt, el credea cu tărie că Iehova Dumnezeu este Suveranul suprem şi că, potrivit Scripturilor, Isus Cristos este inferior Tatălui său. * — 1 Corinteni 15:28.

[Notă de subsol]

[Diagrama/Fotografiile de la paginile 24–26]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Legile de mişcare a planetelor

Şi astăzi se consideră că legile lui Kepler au marcat începuturile astronomiei moderne. Ele pot fi rezumate astfel:

1 Planetele se mişcă pe orbite eliptice, Soarele fiind situat în unul din focare

← Soare ←

↓ ↑

↓ ↑

Planetă ● ↑

→ → →

2 Viteza planetelor creşte când se află mai aproape de Soare. Indiferent de distanţa faţă de Soare, raza vectoare Soare-planetă mătură arii egale în timpuri egale

Viteza planetei este mai mare

Viteza planetei este mai mică

A ● B

↓ ↑

↓ Soare

A

↓

↓

● B

A

→

→

● B

Dacă, în fiecare dintre cele trei exemple, timpul în care planeta parcurge distanţa de la A la B este acelaşi, ariile colorate sunt egale

3 Intervalul de timp în care o planetă descrie orbita completă în jurul Soarelui este numit perioadă. Pătratele perioadelor planetelor sunt proporţionale cu cuburile semiaxelor mari ale orbitelor lor

[Tabelul de la pagina 26]

Planeta Mercur

Distanţa faţă de Soare * 0,387

Perioada în ani 0,241

Perioada² 0,058 *

Distanţa³ 0,058 *

Planeta Venus

Distanţa faţă de Soare 0,723

Perioada în ani 0,615

Perioada² 0,378

Distanţa³ 0,378

Planeta Pământ

Distanţa faţă de Soare 1

Perioada în ani 1

Perioada² 1

Distanţa³ 1

Planeta Marte

Distanţa faţă de Soare 1,524

Perioada în ani 1,881

Perioada² 3,538

Distanţa³ 3,540

Planeta Jupiter

Distanţa faţă de Soare 5,203

Perioada în ani 11,862

Perioada² 140,707

Distanţa³ 140,851

Planeta Saturn

Distanţa faţă de Soare 9,539

Perioada în ani 29,458

Perioada² 867,774

Distanţa³ 867,977

[Notă de subsol]

[Ilustrația de la pagina 24]

Jupiter

[Ilustrația de la pagina 24]

Copernic

[Ilustrația de la pagina 24]

Brahe

[Ilustrația de la paginile 24, 25]

Kepler

[Ilustrația de la pagina 25]

Newton

[Ilustrația de la pagina 25]

Venus

[Ilustrația de la pagina 26]

Neptun

[Ilustrația de la pagina 26]

Luneta şi cărţile lui Kepler

[Ilustrația de la pagina 27]

Saturn

[Provenienţa ilustrației]

Prin amabilitatea NASA/JPL/Caltech/USGS

[Provenienţa ilustrațiilor de la paginile 24, 25]

Copernic şi Brahe: Brown Brothers; Kepler: Erich Lessing/Art Resource, NY; Jupiter: prin amabilitatea NASA/JPL/Caltech/USGS; planetă: JPL

[Provenienţa ilustrației de la pagina 25]

Venus: prin amabilitatea NASA/JPL/Caltech; planetă: JPL

[Provenienţa ilustrațiilor de la pagina 26]

Lunetă: Erich Lessing/Art Resource, NY; Neptun: JPL; Marte: NASA/JPL; Pământ: fotografie NASA