Čovek koji je otkrio tajne Sunčevog sistema

OD DOPISNIKA PROBUDITE SE! IZ NEMAČKE

EVROPLJANI koji su živeli u 16. veku, gledali su na komete sa čuđenjem i strahom. Kada je jedna kometa, za koju se znalo zahvaljujući danskom astronomu po imenu Tiho Brahe, postala vidljiva na noćnom nebu, Katarina Kepler je probudila svog šestogodišnjeg sina Johana da bi je video. Nakon više od 20 godina, kada je Brahe umro, car Rudolf II je naimenovao novog dvorskog matematičara. Ko je to bio? Upravo Johan Kepler, koji je tako sa 29 godina postao matematičar na dvoru vladara Svetog rimskog carstva. Na tom položaju ostao je do kraja života.

Kepler je bio izuzetno cenjen naučnik, i to ne samo kao matematičar. Istakao se i na polju optike i astronomije. Taj čovek malog rasta posedovao je izuzetan intelekt i snažan karakter. Kada je uprkos snažnim pritiscima odbio da se preobrati na rimokatolicizam, postao je žrtva diskriminacije.

Matematički genije

Johan Kepler je rođen 1571, u Vajl der Štatu, malom gradu u podnožju Švarcvalda. Poticao je iz siromašne porodice, ali je zahvaljujući stipendijama lokalnog plemstva stekao dobro obrazovanje. Studirao je teologiju na univerzitetu u Tibingenu i nameravao je da postane luteranski sveštenik. Ali, u međuvremenu je došla do izražaja njegova izuzetna nadarenost za matematiku. Godine 1594, nakon smrti profesora koji je predavao matematiku u Luteranskoj srednjoj školi u austrijskom gradu Gracu, Kepler je došao na njegovo mesto. Tamo je objavio svoje prvo značajno delo, Mysterium cosmographicum.

 Astronom Tiho Brahe je godinama pažljivo pratio kretanje planeta, pišući detaljne zabeleške o onome što je zapazio. Kada je pročitao delo Mysterium cosmographicum, Brahe je bio impresioniran Keplerovim poznavanjem matematike i astronomije, i pozvao ga je da mu se pridruži u Benatki, nedaleko od Praga, sada u Češkoj. Kepler je prihvatio taj poziv kada je zbog religiozne diskriminacije bio prinuđen da napusti Grac. Kao što je prethodno rečeno, nakon Braheove smrti, Kepler ga je zamenio na mestu dvorskog matematičara. Pažljivog posmatrača nasledio je matematički genije.

Značajna dostignuća na polju optike

Da bi u punoj meri mogao da iskoristi Braheove sistematski sakupljene podatke o kretanju planeta, Kepler je morao da nauči više o prelamanju svetlosti. Kako se svetlost koja se odbija od planete prelama prilikom ulaska u Zemljinu atmosferu? Kepler je to objasnio u delu Ad Vitellionem Paralipomena, Quibus Astronomiae Pars Optica Traditur, koje se temeljilo na zapažanjima srednjovekovnog naučnika Vitela. Ova Keplerova knjiga bila je prekretnica u razvoju optike. On je prvi objasnio kako funkcioniše ljudsko oko.

Međutim, u središtu Keplerovog interesovanja nije bila optika već astronomija. Prvi astronomi su verovali da je nebo šuplja sfera, čiju unutrašnju površinu poput svetlucavih dijamanata prekrivaju nepomične zvezde. Ptolemej je smatrao da se Zemlja nalazi u centru svemira, dok je Kopernik verovao da sve planete kruže oko Sunca koje je nepomično. Brahe je ukazivao na mogućnost da druge planete kruže oko Sunca, koje pak kruži oko Zemlje. Pošto su, za razliku od Zemlje, sve planete smatrane nebeskim telima, verovalo se da su savršene. Prema tome, jedini odgovarajući način kretanja za njih bila bi savršena kružna putanja kojom se svaka planeta kreće ravnomernom brzinom. Kada je Kepler počeo da radi kao matematičar na dvoru, takve ideje su bile opšteprihvaćene.

Počeci moderne astronomije

Opremljen Braheovim tabelama o kretanju planeta, Kepler je počeo da proučava kretanje nebeskih tela i da na osnovu svojih zapažanja donosi određene zaključke. Pored toga što je bio briljantan matematičar, posedovao je snažnu volju i beskrajnu radoznalost. Radio je strahovito mnogo, što je očigledno kada se uzme u obzir da je dovršio 7 200 složenih proračuna dok je proučavao tabele načinjene na osnovu posmatranja Marsa.

Upravo je Mars bio prva planeta koja je privukla Keplerovu pažnju. Detaljno proučavanje astronomskih tabela pokazalo je da Mars kruži oko Sunca, ali da njegova putanja nije u obliku savršenog kruga. Na osnovu posmatranja Kepler je došao do zaključka da putanja kojom se kreće Mars mora biti elipsoidna, pri čemu se Sunce nalazi u jednoj od njene dve žiže. Međutim, smatrao je da ključ za otkrivanje tajni neba nije Mars, već Zemlja. Prema rečima profesora Maksa Kaspara, „Kepler je posedovao inventivnost koja  ga je podstakla da pokuša s jednim potpuno novim, genijalnim pristupom“. Naime, on je astronomske tabele upotrebio na jedan neuobičajen način. Umesto da pomoću njih proučava Mars, Kepler je zamislio da stoji na Marsu i posmatra Zemlju. Izračunao je da je brzina Zemlje obrnuto proporcionalna njenoj udaljenosti od Sunca.

Kepler je shvatio da Sunce nije samo centar Sunčevog sistema. Ono takođe deluje kao magnet — obrće se oko svoje ose i svojom silom utiče na kretanje planeta. Profesor Kaspar piše: „To je bio značajan novi koncept koji ga je vodio u daljnjim istraživanjima i zahvaljujući kom je došao do svojih zakona o kretanju planeta.“ Kepler je smatrao da su sve planete fizička tela čije je skladno kretanje određeno nepromenljivim zakonima. Prema tome, zakoni po kojima se kreću Mars i Zemlja, važe i za ostale planete. Stoga je zaključio da svaka planeta kruži oko Sunca po eliptičnoj orbiti brzinom koja zavisi od njene udaljenosti od Sunca.

Keplerovi zakoni o kretanju planeta

Godine 1609, Kepler je objavio svoje delo Astronomia Nova, koje se smatra prvom knjigom o modernoj astronomiji i jednim od najznačajnijih dela iz te oblasti. U ovom remek-delu nalaze se prva dva Keplerova zakona o kretanju planeta. Treći zakon Kepler je objavio 1619, u delu Harmonice Mundi, dok je živeo u Lincu, u Austriji. Ova tri zakona definisala su osnovne principe kretanja planeta: oblik putanje kojom planete kruže oko Sunca, brzinu kretanja planeta i odnos između njihove udaljenosti od Sunca i vremena koje im je potrebno da obiđu oko njega.

Kako su na sve ovo reagovali ostali astronomi? Oni nisu razumeli značaj Keplerovih zakona. Neki su ih čak odbacili s nevericom. Možda je i sam Kepler doprineo tome. On je svoja dela pisao na latinskom, koristeći stil koji je bilo veoma teško razumeti. Ali vreme je pokazalo da je Kepler bio u pravu. Oko 70 godina kasnije, Isak Njutn je koristio Keplerova dostignuća kao osnovu za svoje zakone o kretanju i gravitaciji. Danas se Kepler smatra jednim od najvećih naučnika svih vremena  — čovekom koji je postavio temelj savremene astronomije i doprineo tome da se ova nauka oslobodi srednjovekovnih zabluda.

Religiozni rat hara Evropom

Istog meseca kada je Kepler formulisao svoj treći zakon, izbio je Tridesetogodišnji rat (1618-1648). Tokom tog perioda koji su obeležili religiozni sukobi i pljačke, Evropa je bila opustošena. Nemačka je izgubila trećinu stanovništva. U mnogim zemljama otpočeo je lov na veštice. Keplerova majka je bila optužena za vračanje i jedva je izbegla pogubljenje. I dok je, prema nekim tvrdnjama, Kepler pre rata neredovno dobijao platu na dvoru, tokom rata je bio skoro bez ikakvih sredstava.

Kao član luteranske crkve, Kepler je celog života bio žrtva religioznog progonstva i predrasuda. Zbog toga što je odbio da postane rimokatolik, bio je prisiljen da napusti Grac, što je značilo veliki gubitak i poteškoće. S pritiscima da se preobrati na katoličanstvo suočio se i u Benatki. Ali Kepleru je bilo neprihvatljivo obožavanje likova i svetaca — smatrao je da iza takvih običaja stoji Đavo. Dok je boravio u Lincu, došao je u sukob sa ostalim luteranima koji su verovali da je Bog sveprisutan, zbog čega mu nije bilo dozvoljeno da bude na proslavi Gospodove večere. (Vidite strane 20 i 21.) Kepler je na religioznu netrpeljivost gledao s krajnjim prezirom, budući da je verovao da harmonija koja postoji među planetama mora vladati i među ljudima. Čvrsto se držao svojih uverenja i bio je spreman da zbog toga podnosi progonstvo. „Nisam ni slutio koliko je uzvišen osećaj kada se zbog vere i Hristove slave pati sa ostalom braćom, podnose nedaće i sramota, izgubi dom, polja, prijatelji i zavičaj“, napisao je Kepler (iz knjige Ernsta Cinera Johannes Kepler).

Godine 1627, Kepler je objavio Tabulae Rudolphinae, koje je smatrao svojim najznačajnijim astronomskim delom. Za razliku od prethodnih, ova knjiga je naišla na opšte odobravanje i brzo je postala delo od neprocenjive važnosti za astronome i moreplovce. Kepler je umro u novembru 1630, u Regensburgu, u Nemačkoj. Jedan od njegovih kolega bio je zadivljen time što je Kepler posedovao „tako temeljno znanje i tako bogato poznavanje najvećih tajni“. Njegove reči predstavljaju priznanje dostojno čoveka koji je otkrio tajne Sunčevog sistema.

[Istaknuti tekst na 26. strani]

Kepler se smatra jednim od najvećih naučnika svih vremena — čovekom koji je postavio temelj savremene astronomije i doprineo tome da se ova nauka oslobodi srednjovekovnih zabluda

[Istaknuti tekst na 27. strani]

Kepler je na religioznu netrpeljivost gledao s krajnjim prezirom, budući da je verovao da harmonija koja postoji među planetama mora vladati i među ljudima

[Okvir na 27. strani]

Kepler kao astrolog i teolog

Johan Kepler je stekao izvanrednu reputaciju za otkrića na polju astronomije, ali mora se priznati da su na njega uticale religiozne ideje koje su preovladavale u njegovo doba. Stoga je puno pisao i o astrologiji, mada je odbacio „veći deo onoga za šta se tvrdilo da su saznanja o uticaju zvezda“.

Osim toga, čvrsto je verovao u doktrinu o Trojstvu. „Geometrijska sfera, a samim tim i vidljivi, stvoreni svet, kao simboli hrišćanskog Trojstva, za njega su bili pravi odraz te božanske tajne kojoj je bio jako privržen (Bog, Otac — centar; Hrist, Sin — spoljašnja granica sfere; Sveti duh — međuprostor)“ (Encyclopædia Britannica).

Za razliku od njega, šta je ser Isak Njutn mislio o doktrini o Trojstvu? On nije verovao u Trojstvo. Odbacio je tu doktrinu zato što u Svetom pismu nije našao dokaze koji bi je poduprli i tako potvrdili crkvena verovanja i odluke crkvenih sabora. U stvari, Njutn je čvrsto verovao u vrhovni suverenitet Jehove Boga i u to da je Isus Hrist, kao što se vidi iz Svetog pisma, podređen svom Ocu a (1. Korinćanima 15:28).

[Fusnota]

[Dijagram/Slike na stranama 24-26]

(Za kompletan tekst, vidi publikaciju)

Keplerovi zakoni o kretanju planeta

Keplerovi zakoni o kretanju planeta još uvek se smatraju temeljem moderne astronomije. Oni se mogu ukratko prikazati na sledeći način:

1. Svaka planeta se kreće brže što je bliže Suncu. Bez obzira na to koliko je planeta udaljena od Sunca, zamišljena linija povučena iz središta Sunca do središta planete prelazi istu površinu u istom periodu

← Sunce ←

↓ ↑

↓ ↑

Planete ● ↑

→ → →

2. Planete kruže oko Sunca po eliptičnim putanjama u čijoj se jednoj žiži nalazi Sunce

Planeta se kreće brže Planeta se kreće sporije

A ● B

↓ ↑

↓ Sunce A

↓

↓

● B

 

 

A

→

→

● B

Prema tome, ako je vreme za koje planeta pređe rastojanje od tačke A do tačke B u svakom od primera isto, onda su i osenčene površine jednake

3. Vreme koje je potrebno svakoj planeti da obiđe oko Sunca poznato je kao period sideričke revolucije te planete. Kvadrati sideričkih perioda bilo koje dve planete srazmerni su kubovima njihovih srednjih rastojanja od Sunca

[Slika]

Udaljenost Revolucija revolucija2 udaljenost3

Planeta od Sunca b u godinama

Merkur 0,387 0,241 0,058 0,058

Venera 0,723 0,615 0,378 0,378

Zemlja 1 1 1 1

Mars 1,524 1,881 3,538 3,540

Jupiter 5,203 11,862 140,707 140,851

Saturn 9,539 29,458 867,774 867,977

↑ ↑

Zapazite da su na tabeli ova dva broja za svaku planetu ista ili skoro ista. Što je planeta dalje od Sunca, razlika između njih se povećava. Kasnije je Isak Njutn, kada je formulisao opšti zakon gravitacije, uneo neophodne ispravke u Keplerov zakon, tako što je uključio masu pojedine planete i Sunca.

[Fusnota]

[Slika na 24. strani]

Jupiter

[Slika na 24. strani]

Kopernik

[Slika na 24. strani]

Brahe

[Slika na 24. i 25. strani]

Kepler

[Slika na 25. strani]

Njutn

[Slika na 25. strani]

Venera

[Slika na 26. strani]

Neptun

[Slika na 26. strani]

Keplerov teleskop i knjige

[Slika na 27. strani]

Saturn

[Izvor]

Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS

[Izvori slika na 24. strani]

Kopernik i Brahe: Brown Brothers; Kepler: Erich Lessing/Art Resource, NY; Jupiter: Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS; Planeta: JPL

[Izvori slika na 25. strani]

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

[Izvori slika na 26. strani]

Teleskop: Erich Lessing/Art Resource, NY; Neptun: JPL; Mars: NASA/JPL; Zemlja: NASA photo