Човек који је открио тајне Сунчевог система

ОД ДОПИСНИКА ПРОБУДИТЕ СЕ! ИЗ НЕМАЧКЕ

ЕВРОПЉАНИ који су живели у 16. веку, гледали су на комете са чуђењем и страхом. Када је једна комета, за коју се знало захваљујући данском астроному по имену Тихо Брахе, постала видљива на ноћном небу, Катарина Кеплер је пробудила свог шестогодишњег сина Јохана да би је видео. Након више од 20 година, када је Брахе умро, цар Рудолф II је наименовао новог дворског математичара. Ко је то био? Управо Јохан Кеплер, који је тако са 29 година постао математичар на двору владара Светог римског царства. На том положају остао је до краја живота.

Кеплер је био изузетно цењен научник, и то не само као математичар. Истакао се и на пољу оптике и астрономије. Тај човек малог раста поседовао је изузетан интелект и снажан карактер. Када је упркос снажним притисцима одбио да се преобрати на римокатолицизам, постао је жртва дискриминације.

Математички геније

Јохан Кеплер је рођен 1571, у Вајл дер Штату, малом граду у подножју Шварцвалда. Потицао је из сиромашне породице, али је захваљујући стипендијама локалног племства стекао добро образовање. Студирао је теологију на универзитету у Тибингену и намеравао је да постане лутерански свештеник. Али, у међувремену је дошла до изражаја његова изузетна надареност за математику. Године 1594, након смрти професора који је предавао математику у Лутеранској средњој школи у аустријском граду Грацу, Кеплер је дошао на његово место. Тамо је објавио своје прво значајно дело, Mysterium cosmographicum.

 Астроном Тихо Брахе је годинама пажљиво пратио кретање планета, пишући детаљне забелешке о ономе што је запазио. Када је прочитао дело Mysterium cosmographicum, Брахе је био импресиониран Кеплеровим познавањем математике и астрономије, и позвао га је да му се придружи у Бенатки, недалеко од Прага, сада у Чешкој. Кеплер је прихватио тај позив када је због религиозне дискриминације био принуђен да напусти Грац. Као што је претходно речено, након Брахеове смрти, Кеплер га је заменио на месту дворског математичара. Пажљивог посматрача наследио је математички геније.

Значајна достигнућа на пољу оптике

Да би у пуној мери могао да искористи Брахеове систематски сакупљене податке о кретању планета, Кеплер је морао да научи више о преламању светлости. Како се светлост која се одбија од планете прелама приликом уласка у Земљину атмосферу? Кеплер је то објаснио у делу Ad Vitellionem Paralipomena, Quibus Astronomiae Pars Optica Traditur, које се темељило на запажањима средњовековног научника Витела. Ова Кеплерова књига била је прекретница у развоју оптике. Он је први објаснио како функционише људско око.

Међутим, у средишту Кеплеровог интересовања није била оптика већ астрономија. Први астрономи су веровали да је небо шупља сфера, чију унутрашњу површину попут светлуцавих дијаманата прекривају непомичне звезде. Птолемеј је сматрао да се Земља налази у центру свемира, док је Коперник веровао да све планете круже око Сунца које је непомично. Брахе је указивао на могућност да друге планете круже око Сунца, које пак кружи око Земље. Пошто су, за разлику од Земље, све планете сматране небеским телима, веровало се да су савршене. Према томе, једини одговарајући начин кретања за њих била би савршена кружна путања којом се свака планета креће равномерном брзином. Када је Кеплер почео да ради као математичар на двору, такве идеје су биле општеприхваћене.

Почеци модерне астрономије

Опремљен Брахеовим табелама о кретању планета, Кеплер је почео да проучава кретање небеских тела и да на основу својих запажања доноси одређене закључке. Поред тога што је био бриљантан математичар, поседовао је снажну вољу и бескрајну радозналост. Радио је страховито много, што је очигледно када се узме у обзир да је довршио 7 200 сложених прорачуна док је проучавао табеле начињене на основу посматрања Марса.

Управо је Марс био прва планета која је привукла Кеплерову пажњу. Детаљно проучавање астрономских табела показало је да Марс кружи око Сунца, али да његова путања није у облику савршеног круга. На основу посматрања Кеплер је дошао до закључка да путања којом се креће Марс мора бити елипсоидна, при чему се Сунце налази у једној од њене две жиже. Међутим, сматрао је да кључ за откривање тајни неба није Марс, већ Земља. Према речима професора Макса Каспара, „Кеплер је поседовао инвентивност која  га је подстакла да покуша с једним потпуно новим, генијалним приступом“. Наиме, он је астрономске табеле употребио на један неуобичајен начин. Уместо да помоћу њих проучава Марс, Кеплер је замислио да стоји на Марсу и посматра Земљу. Израчунао је да је брзина Земље обрнуто пропорционална њеној удаљености од Сунца.

Кеплер је схватио да Сунце није само центар Сунчевог система. Оно такође делује као магнет — обрће се око своје осе и својом силом утиче на кретање планета. Професор Каспар пише: „То је био значајан нови концепт који га је водио у даљњим истраживањима и захваљујући ком је дошао до својих закона о кретању планета.“ Кеплер је сматрао да су све планете физичка тела чије је складно кретање одређено непроменљивим законима. Према томе, закони по којима се крећу Марс и Земља, важе и за остале планете. Стога је закључио да свака планета кружи око Сунца по елиптичној орбити брзином која зависи од њене удаљености од Сунца.

Кеплерови закони о кретању планета

Године 1609, Кеплер је објавио своје дело Astronomia Nova, које се сматра првом књигом о модерној астрономији и једним од најзначајнијих дела из те области. У овом ремек-делу налазе се прва два Кеплерова закона о кретању планета. Трећи закон Кеплер је објавио 1619, у делу Harmonice Mundi, док је живео у Линцу, у Аустрији. Ова три закона дефинисала су основне принципе кретања планета: облик путање којом планете круже око Сунца, брзину кретања планета и однос између њихове удаљености од Сунца и времена које им је потребно да обиђу око њега.

Како су на све ово реаговали остали астрономи? Они нису разумели значај Кеплерових закона. Неки су их чак одбацили с неверицом. Можда је и сам Кеплер допринео томе. Он је своја дела писао на латинском, користећи стил који је било веома тешко разумети. Али време је показало да је Кеплер био у праву. Око 70 година касније, Исак Њутн је користио Кеплерова достигнућа као основу за своје законе о кретању и гравитацији. Данас се Кеплер сматра једним од највећих научника свих времена  — човеком који је поставио темељ савремене астрономије и допринео томе да се ова наука ослободи средњовековних заблуда.

Религиозни рат хара Европом

Истог месеца када је Кеплер формулисао свој трећи закон, избио је Тридесетогодишњи рат (1618-1648). Током тог периода који су обележили религиозни сукоби и пљачке, Европа је била опустошена. Немачка је изгубила трећину становништва. У многим земљама отпочео је лов на вештице. Кеплерова мајка је била оптужена за врачање и једва је избегла погубљење. И док је, према неким тврдњама, Кеплер пре рата нередовно добијао плату на двору, током рата је био скоро без икаквих средстава.

Као члан лутеранске цркве, Кеплер је целог живота био жртва религиозног прогонства и предрасуда. Због тога што је одбио да постане римокатолик, био је присиљен да напусти Грац, што је значило велики губитак и потешкоће. С притисцима да се преобрати на католичанство суочио се и у Бенатки. Али Кеплеру је било неприхватљиво обожавање ликова и светаца — сматрао је да иза таквих обичаја стоји Ђаво. Док је боравио у Линцу, дошао је у сукоб са осталим лутеранима који су веровали да је Бог свеприсутан, због чега му није било дозвољено да буде на прослави Господове вечере. (Видите стране 20 и 21.) Кеплер је на религиозну нетрпељивост гледао с крајњим презиром, будући да је веровао да хармонија која постоји међу планетама мора владати и међу људима. Чврсто се држао својих уверења и био је спреман да због тога подноси прогонство. „Нисам ни слутио колико је узвишен осећај када се због вере и Христове славе пати са осталом браћом, подносе недаће и срамота, изгуби дом, поља, пријатељи и завичај“, написао је Кеплер (из књиге Ернста Цинера Johannes Kepler).

Године 1627, Кеплер је објавио Tabulae Rudolphinae, које је сматрао својим најзначајнијим астрономским делом. За разлику од претходних, ова књига је наишла на опште одобравање и брзо је постала дело од непроцењиве важности за астрономе и морепловце. Кеплер је умро у новембру 1630, у Регенсбургу, у Немачкој. Један од његових колега био је задивљен тиме што је Кеплер поседовао „тако темељно знање и тако богато познавање највећих тајни“. Његове речи представљају признање достојно човека који је открио тајне Сунчевог система.

[Истакнути текст на 26. страни]

Кеплер се сматра једним од највећих научника свих времена — човеком који је поставио темељ савремене астрономије и допринео томе да се ова наука ослободи средњовековних заблуда

[Истакнути текст на 27. страни]

Кеплер је на религиозну нетрпељивост гледао с крајњим презиром, будући да је веровао да хармонија која постоји међу планетама мора владати и међу људима

[Оквир на 27. страни]

Кеплер као астролог и теолог

Јохан Кеплер је стекао изванредну репутацију за открића на пољу астрономије, али мора се признати да су на њега утицале религиозне идеје које су преовладавале у његово доба. Стога је пуно писао и о астрологији, мада је одбацио „већи део онога за шта се тврдило да су сазнања о утицају звезда“.

Осим тога, чврсто је веровао у доктрину о Тројству. „Геометријска сфера, а самим тим и видљиви, створени свет, као симболи хришћанског Тројства, за њега су били прави одраз те божанске тајне којој је био јако привржен (Бог, Отац — центар; Христ, Син — спољашња граница сфере; Свети дух — међупростор)“ (Encyclopædia Britannica).

За разлику од њега, шта је сер Исак Њутн мислио о доктрини о Тројству? Он није веровао у Тројство. Одбацио је ту доктрину зато што у Светом писму није нашао доказе који би је подупрли и тако потврдили црквена веровања и одлуке црквених сабора. У ствари, Њутн је чврсто веровао у врховни суверенитет Јехове Бога и у то да је Исус Христ, као што се види из Светог писма, подређен свом Оцу a (1. Коринћанима 15:28).

[Фуснота]

[Дијаграм/Слике на странама 24-26]

(За комплетан текст, види публикацију)

Кеплерови закони о кретању планета

Кеплерови закони о кретању планета још увек се сматрају темељем модерне астрономије. Они се могу укратко приказати на следећи начин:

1. Свака планета се креће брже што је ближе Сунцу. Без обзира на то колико је планета удаљена од Сунца, замишљена линија повучена из средишта Сунца до средишта планете прелази исту површину у истом периоду

← Сунце ←

↓ ↑

↓ ↑

Планете ● ↑

→ → →

2. Планете круже око Сунца по елиптичним путањама у чијој се једној жижи налази Сунце

Планета се креће брже Планета се креће спорије

А ● Б

↓ ↑

↓ Сунце А

↓

↓

● Б

 

 

А

→

→

● Б

Према томе, ако је време за које планета пређе растојање од тачке А до тачке Б у сваком од примера исто, онда су и осенчене површине једнаке

3. Време које је потребно свакој планети да обиђе око Сунца познато је као период сидеричке револуције те планете. Квадрати сидеричких периода било које две планете сразмерни су кубовима њихових средњих растојања од Сунца

[Слика]

Удаљеност Револуција револуција2 удаљеност3

Планета од Сунца b у годинама

Меркур 0,387 0,241 0,058 0,058

Венера 0,723 0,615 0,378 0,378

Земља 1 1 1 1

Марс 1,524 1,881 3,538 3,540

Јупитер 5,203 11,862 140,707 140,851

Сатурн 9,539 29,458 867,774 867,977

↑ ↑

Запазите да су на табели ова два броја за сваку планету иста или скоро иста. Што је планета даље од Сунца, разлика између њих се повећава. Касније је Исак Њутн, када је формулисао општи закон гравитације, унео неопходне исправке у Кеплеров закон, тако што је укључио масу поједине планете и Сунца.

[Фуснота]

[Слика на 24. страни]

Јупитер

[Слика на 24. страни]

Коперник

[Слика на 24. страни]

Брахе

[Слика на 24. и 25. страни]

Кеплер

[Слика на 25. страни]

Њутн

[Слика на 25. страни]

Венера

[Слика на 26. страни]

Нептун

[Слика на 26. страни]

Кеплеров телескоп и књиге

[Слика на 27. страни]

Сатурн

[Извор]

Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS

[Извори слика на 24. страни]

Коперник и Брахе: Brown Brothers; Кеплер: Erich Lessing/Art Resource, NY; Јупитер: Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS; Планета: JPL

[Извори слика на 25. страни]

Венера: Courtesy of NASA/JPL/Caltech; Планета: JPL

[Извори слика на 26. страни]

Телескоп: Erich Lessing/Art Resource, NY; Нептун: JPL; Марс: NASA/JPL; Земља: NASA photo