Mtu Aliyefunua Siri za Mfumo wa Jua

NA MWANDISHI WA AMKENI! NCHINI UJERUMANI

WAZUNGU wa karne ya 16 walistaajabia nyota-mkia. Kwa hiyo, nyota-mkia iliyokuwa imetangazwa sana na mtaalamu wa nyota wa Denmark, Tycho Brahe, ilipoonekana angani usiku mmoja, Katharina Kepler alimwamsha mwana wake mwenye umri wa miaka sita aliyeitwa Johannes ili aione. Brahe alikufa zaidi ya miaka 20 baadaye. Je, unajua ni nani aliyeteuliwa na Maliki Rudolf wa Pili kuchukua cheo chake cha mwanahisabati wa maliki? Johannes Kepler ndiye aliyepewa cheo hicho cha kuwa mwanahisabati wa maliki katika Milki Takatifu ya Roma. Wakati huo Kepler alikuwa na umri wa miaka 29, naye alidumisha cheo hicho muda wote wa maisha yake.

Kepler haheshimiwi kwa sababu tu ya kuwa mwanahisabati. Alikuwa mtaalamu wa nuru na nyota. Ingawa alikuwa na umbo dogo, alikuwa mwenye akili sana na mwenye bidii nyingi. Licha ya kushurutishwa sana, alikataa kuwa Mkatoliki na hivyo akabaguliwa.

Mtaalamu wa Hisabati

Johannes Kepler alizaliwa mwaka wa 1571 katika mji mdogo wa Weil der Stadt, ulio kando ya Black Forest nchini Ujerumani. Familia yao ilikuwa maskini, lakini matajiri wa eneo hilo walimsaidia Johannes kupata elimu bora. Alisomea theolojia katika Chuo Kikuu cha Tübingen kwa sababu alitaka kuwa mhudumu wa kanisa la Kilutheri. Lakini kipawa chake cha hisabati kikatambuliwa. Kwa hiyo, mnamo 1594, mwalimu wa hisabati katika shule ya sekondari ya Kilutheri katika jiji la Graz, nchini Austria, alipokufa, Kepler alichukua mahali  pake. Akiwa Graz, Kepler alichapisha kitabu chake muhimu cha kwanza kinachoitwa Cosmographic Mystery.

Brahe, ambaye alikuwa mtaalamu wa nyota, alijitahidi kwa miaka mingi kurekodi mambo aliyochunguza kuhusu sayari. Brahe aliposoma kitabu Cosmographic Mystery, alivutiwa na ujuzi wa Kepler kuhusu hisabati na elimu ya nyota, naye alimwalika Kepler ajiunge naye huko Benátky, karibu na Prague, ambayo sasa iko katika Jamhuri ya Cheki. Kwa sababu ya chuki ya kidini, Kepler alilazimika kuhama Graz na kukubali mwaliko wa Brahe. Na kama ilivyotajwa awali, Brahe alipokufa, Kepler alipewa cheo chake. Sasa mwanahisabati wa maliki hakuwa tu mtu anayechunguza mambo kwa makini bali mtaalamu wa hesabu.

Maendeleo Makubwa Katika Elimu ya Nuru

Ili Kepler afaidike kabisa na uchunguzi uliofanywa na Brahe kuhusu sayari, alihitaji kufahamu zaidi kuhusu kujipinda kwa nuru. Nuru inayorudishwa na sayari hujipindaje inapoingia katika angahewa ya dunia? Maelezo ya Kepler yalipatikana katika kitabu Supplement to Witelo, Expounding the Optical Part of Astronomy ambacho kilizungumzia mengi zaidi kuhusu uchunguzi wa mwanasayansi wa zama za kati aliyeitwa Witelo. Kitabu cha Kepler kilileta maendeleo makubwa katika elimu ya nuru. Kepler alikuwa mtu wa kwanza kueleza jinsi jicho linavyofanya kazi.

Hata hivyo, Kepler alikazia fikira hasa elimu ya nyota wala si elimu ya nuru. Wataalamu wa nyota walioishi kabla yake walisema kwamba anga ni tufe lenye uwazi ndani na kwamba nyota zinazong’aa kama almasi zilikuwa zimeshikamanishwa ndani ya tufe hilo. Ptolemy alisema kwamba dunia iko katikati ya ulimwengu, lakini Copernicus aliamini kwamba sayari zote huzunguka jua ambalo halisongi. Brahe alisema kwamba sayari nyingine huzunguka jua, nalo jua huzunguka dunia. Kwa kulinganishwa na dunia, sayari nyingine zote zilionwa kuwa ziko angani na hivyo hazina kasoro. Basi ilidhaniwa kwamba kila sayari ilisafiri kwa mzunguko wa duara kamili, na kwa mwendo uleule. Hayo ndiyo maoni ambayo watu walikuwa nayo wakati Kepler alipoanza kuwa mwanahisabati wa maliki.

Mwanzo wa Elimu ya Kisasa ya Nyota

Brahe alikuwa ametayarisha chati kuhusu sayari. Kepler alitumia chati hizo kuchunguza jinsi magimba ya angani yanavyosonga na kukata kauli kutokana na yale aliyojionea. Zaidi ya kuwa mwanahisabati hodari, Kepler alikuwa na bidii nyingi na alitaka kujua mengi. Ustadi wake mwingi unathibitishwa na hesabu tata 7,200 alizofanya alipokuwa akichunguza chati za sayari ya Mars.

Kepler alivutiwa kwanza na sayari ya Mars. Alipochunguza chati hizo kwa makini, aliona kwamba sayari ya Mars huzunguka jua, lakini si kwa mzunguko wa duara kamili. Mzunguko wa pekee ambao ulipatana na chati hizo ulikuwa wa umbo la yai, huku jua likiwa mojawapo ya vitovu vya mzunguko huo. Hata hivyo, Kepler alihisi kwamba ili kufahamu mambo ya angani, alihitaji kuchunguza Dunia wala si sayari ya Mars. Profesa Max Caspar anasema kwamba “ubunifu  wa Kepler ulimwezesha kugundua mambo kwa kutumia njia ya ajabu sana.” Alitumia chati za Brahe kwa njia isiyo ya kawaida. Badala ya kuzitumia kuchunguza sayari ya Mars, Kepler aliwazia kwamba amesimama katika sayari hiyo akiitazama dunia. Alikadiria kwamba dunia ilizunguka kwa kasi zaidi ilipokuwa karibu na jua.

Mbali na kujua kwamba jua lilikuwa katikati ya mfumo wa jua, Kepler aligundua mengi zaidi. Aligundua kwamba jua ni kama sumaku, na kwamba inazunguka kwenye mhimili wake na kuathiri jinsi sayari zinavyosonga. Caspar aliandika hivi: “Kuanzia wakati huo Kepler alitegemea ugunduzi huo mkubwa katika utafiti wake na hilo lilimsaidia kuvumbua sheria zake.” Kepler aliona kwamba sayari zote ni magimba ya asili ambayo yaliongozwa na sheria zilezile. Aliamini kwamba mambo aliyogundua kuhusu sayari ya Mars na Dunia yalihusu sayari zote. Kwa hiyo alikata kauli kwamba kila sayari huzunguka jua kwa mzunguko wa umbo la yai na kwa mwendo unaotegemea umbali wa kila sayari kutoka kwa jua.

Sheria za Kepler Kuhusu Jinsi Sayari Zinavyosonga

Katika mwaka wa 1609, Kepler alichapisha kitabu New Astronomy, ambacho hutambuliwa kuwa kitabu cha kwanza kuhusu elimu ya kisasa ya nyota na kimojawapo cha vitabu muhimu zaidi kuwahi kuandikwa kuhusu elimu hiyo. Kitabu hicho cha pekee kina sheria mbili za kwanza za Kepler kuhusu jinsi sayari zinavyosonga. Sheria yake ya tatu ilichapishwa katika kitabu Harmonies of the World katika mwaka wa 1619, alipokuwa akiishi Linz, Austria. Sheria hizo tatu zinaeleza mambo haya ya msingi kuhusu jinsi sayari zinavyosonga: umbo la mzunguko wa sayari inapozunguka jua, mwendo ambao sayari hutumia kusonga, na uhusiano uliopo kati ya umbali wa sayari kutoka kwa jua na muda ambao sayari hiyo hutumia kumaliza mzunguko mmoja.

Wataalamu wengine wa nyota waliyaonaje maoni ya Kepler? Hawakufahamu umuhimu wa sheria za Kepler. Wengine hata hawangeweza kuamini kauli za Kepler. Sababu zao za kutoziamini zinaweza kueleweka. Kepler aliandika mavumbuzi yake katika lugha ya Kilatini kwa njia ngumu sana. Lakini maandishi ya Kepler yalianza  kueleweka baada ya muda fulani. Miaka 70 baadaye, Isaac Newton alitumia uchunguzi wa Kepler kuwa msingi wa sheria zake kuhusu mwendo na nguvu za uvutano. Leo Kepler anatambuliwa kuwa mmojawapo wa wanasayansi bora zaidi kwani aliboresha elimu ya nyota ya Enzi za Kati na kuifanya iwe ya kisasa.

Ulaya Yakumbwa na Vita vya Kidini

Vile Vita vya Miaka Thelathini vilianza mwezi uleule ambao Kepler alivumbua sheria yake ya tatu. Katika kipindi hicho (1618-1648), nchi za Ulaya zilikumbwa na mauaji na uporaji uliosababishwa na dini, na thuluthi moja ya Wajerumani waliuawa. Watu waliofikiriwa kuwa wachawi walinyanyaswa sana. Mama ya Kepler alishtakiwa kuwa mchawi na aliponea chupuchupu kuuawa. Inasemekana kwamba kabla ya vita hivyo, Kepler alilipwa mshahara mara kwa mara tu, hata hivyo wakati wa vita alilipwa mara chache sana.

Kepler, ambaye alikuwa Mlutheri, alinyanyaswa na kubaguliwa katika maisha yake yote kwa sababu ya dini. Alifukuzwa kutoka Graz kwa kuwa alikataa kuwa Mkatoliki, na hivyo akapata hasara na kukabili magumu. Huko Benátky alishawishiwa zaidi kubadili dini yake. Lakini Kepler hakukubali kuabudu sanamu wala watakatifu kwani aliona mazoea hayo kuwa matendo ya yule mwovu. Huko Linz, Kepler alikataa maoni ya Walutheri wenzake ambao waliamini kwamba Mungu yuko kila mahali na kwa sababu hiyo hakuruhusiwa kuhudhuria Mlo wa Jioni. (Ona ukurasa wa 20-21 wa gazeti hili.) Kepler alichukizwa sana na chuki ya kidini kwani aliamini kwamba upatano uliopo kati ya sayari unapaswa kuwepo kati ya wanadamu. Alishikamana na maoni hayo na kukubali kunyanyaswa. Kepler aliandika hivi: “Sikuwa nimewazia ninaweza kupata uradhi mwingi kwa kuteseka pamoja na ndugu zangu wengi kwa ajili ya dini na utukufu wa Kristo kwa kuvumilia madhara na dharau, kwa kuacha makao, mashamba, na marafiki.”—Johannes Kepler, cha Ernst Zinner.

Mwaka wa 1627, Kepler alichapisha kitabu Rudolphine Tables ambacho alikiona kuwa muhimu zaidi kati ya vitabu alivyochapisha kuhusu elimu ya nyota. Tofauti na vitabu vyake vya awali, kitabu hicho kilisifiwa sana na kuanza kutumiwa sana na wataalamu wa nyota na manahodha. Mwishowe, mnamo Novemba 1630, Kepler akafa akiwa huko Regensburg, Ujerumani. Mmoja wa washiriki wake aliendelea kustaajabia “elimu nyingi na ufahamu mkubwa [wa Kepler] kuhusu siri za ajabu sana.” Hiyo ni njia bora ya kumkumbuka mtu aliyevumbua siri za mfumo wa jua.

[Blabu katika ukurasa wa 26]

Kepler anatambuliwa kuwa mmojawapo wa wanasayansi bora zaidi kwani aliboresha elimu ya nyota ya Enzi za Kati na kuifanya iwe ya kisasa

[Blabu katika ukurasa wa 27]

Kepler alichukizwa sana na chuki ya kidini kwani aliamini kwamba upatano uliopo kati ya sayari unapaswa kuwepo kati ya wanadamu

[Sanduku katika ukurasa wa 27]

Maoni ya Kepler Kuhusu Elimu ya Nyota na Dini

Ijapokuwa Johannes Kepler aligundua mambo mengi ya ajabu kuhusu elimu ya nyota, ni wazi kwamba maoni yake yalitegemea imani za dini mbalimbali za wakati huo. Aliandika mambo mengi kuhusu elimu ya nyota, lakini hakukubaliana na “maoni ya watu wengi kuhusu nyota.”

Pia aliamini sana fundisho la Utatu la Jumuiya ya Wakristo. “Alivutiwa sana na wazo—la umbo la Utatu wa Kikristo uliofananishwa na tufe la jiometria, yaani ulimwengu unaoonekana—ambao ulikuwa ufananisho wa fumbo hilo la kimungu (Mungu Baba::katikati; Kristo aliye Mwana:: mzingo; Roho Takatifu:: nafasi iliyo katikati).” —Encyclopædia Britannica.

Hata hivyo, Sir Isaac Newton alikuwa na maoni gani kuhusu fundisho la Utatu? Alilipinga. Alikata kauli hiyo hasa kwa sababu alipochunguza kanuni za fundisho hilo na maoni ya mabaraza ya dini, aligundua kwamba haliungwi mkono na Biblia. Kwa kweli, Sir Isaac Newton alisadiki kwamba Yehova Mungu ni mkuu kuliko wote na kwamba Maandiko huonyesha kuwa Yesu Kristo ana cheo cha chini akilinganishwa na Baba yake. *—1 Wakorintho 15:28.

[Maelezo ya Chini]

[Mchoro/Picha katika ukurasa wa 24-26]

(Ona mpangilio kamili katika nakala iliyochapishwa)

Sheria za Kepler Kuhusu Jinsi Sayari Zinavyosonga

Bado watu huona sheria za Kepler kuhusu jinsi sayari zinavyosonga kuwa mwanzo wa elimu ya kisasa ya nyota. Sheria hizo zinaweza kuelezwa hivi kwa ufupi:

1 Kila sayari huzunguka jua kwa mzunguko wa umbo la yai, na jua ni mojawapo ya vitovu vya mzunguko huo

← Jua ←

↓ ↑

↓ ↑

Sayari ● ↑

→ → →

2 Kila sayari husonga kwa kasi zaidi inapokuwa karibu na jua. Umbo linalokaribia kuwa la pembe tatu linaweza kufanyizwa kwa kuchora mstari kutoka katikati ya jua hadi katikati ya sayari na kuchora mstari mwingine baada ya sayari hiyo kusonga kwa muda fulani hususa. Ikisonga tena kwa muda huohuo na kufanyiza umbo jingine, ukubwa wa maumbo hayo utalingana

Sayari husonga kwa kasi zaidi Sayari husonga polepole zaidi

A ● B

↓ ↑

↓ Jua A

↓

↓

● B

 

 

A

→

→

● B

Hivyo, ikiwa wakati ambao sayari huchukua kusonga kutoka eneo la A hadi la B unalingana katika mifano yote, basi sehemu zilizotiwa rangi zinalingana kwa ukubwa

3 Muda ambao kila sayari hutumia kuzunguka jua mara moja huitwa kipindi cha sayari. Muda huo unapozidishwa mara mbili unalingana na kuzidisha mara tatu umbali wa sayari kutoka kwa jua

[Chati]

Umbali kutoka Kipindi Kipindi² Umbali³

Sayari kwa Jua * katika miaka

Zebaki 0.387 0.241 0.058 0.058

Zuhura 0.723 0.615 0.378 0.378

Dunia 1 1 1 1

Mars 1.524 1.881 3.538 3.540

Jupita 5.203 11.862 140.707 140.851

Zohali 9.539 29.458 867.774 867.977

↑ ↑

Ona kwamba katika chati hii namba hizi mbili zinalingana au zinakaribia kulingana kwa kila sayari. Tofauti kati ya namba hizo huongezeka kadiri sayari inavyokuwa mbali na jua. Baadaye Isaac Newton alirekebisha sheria hiyo ya Kepler kwa kupiga hesabu kwa kutumia uzito wa sayari na wa jua.

[Maelezo ya Chini]

[Picha katika ukurasa wa 24]

Jupita

[Picha katika ukurasa wa 24]

Copernicus

[Picha katika ukurasa wa 24]

Brahe

[Picha katika ukurasa wa 24, 25]

Kepler

[Picha katika ukurasa wa 25]

Newton

[Picha katika ukurasa wa 25]

Zuhura

[Picha katika ukurasa wa 26]

Neptuni

[Picha katika ukurasa wa 26]

Darubini na vitabu vya Kepler

[Picha katika ukurasa wa 27]

Zohali

[Hisani]

Courtesy of NASA/JPL/Caltech/USGS

[Hisani ya Picha katika ukurasa wa 24]

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

[Picha katika ukurasa wa 25 zimeandaliwa na]

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

[Picha katika ukurasa wa 26 zimeandaliwa na]

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