Човекот што ги открил тајните на Сончевиот систем

ОД ДОПИСНИКОТ НА РАЗБУДЕТЕ СЕ! ВО ГЕРМАНИЈА

ВО 16 век, Европејците се плашеле од кометите, но истовремено им се восхитувале. Затоа, кога една ноќ на небото се појавила кометата што ја открил данскиот астроном Тихо Брахе, Катарина Кеплер го разбудила своето шестгодишно синче Јоханес за да може да ја види. По повеќе од 20 години, кога Брахе починал, царот Рудолф II наименувал нов дворски математичар. Кого? Јоханес Кеплер. Така, на 29-годишна возраст, Кеплер станал математичар на дворот на императорот на Светото Римско Царство и останал на таа должност до крајот на својот живот.

Кеплер е ценет не само како врвен математичар, туку и како стручњак на полето на оптиката и астрономијата. Зад неговата ситна физичка градба се криел неверојатен интелект и цврст карактер. Кога и покрај силниот притисок не сакал да прејде во римокатоличката вера, се соочил со прогонство.

Генијален математичар

Јоханес Кеплер е роден во 1571, во гратчето Веил дел Штат, во подножјето на Шварцвалд во Германија. Пораснал во сиромашно семејство, но благодарение на паричната поддршка од локалните благородници стекнал добро образование. Студирал теологија на Тибингенскиот универзитет и имал намера да стане лутерански свештеник. Меѓутоа, таму било откриено дека е вистински гениј за математика. Во 1594 година починал професорот по математика во лутеранското средно училиште во Грац (Австрија), и Кеплер дошол на негово место. Додека престојувал таму, го објавил своето прво поважно дело, Космографска тајна (Misterium Cosmographicum).

Астрономот Брахе со години водел внимателни и точни белешки од своите набљудувања на планетите. Кога го прочитал делото Космографска тајна, бил воодушевен од познавањата што Кеплер ги имал за математика и астрономија. Затоа го поканил да дојде кај него во Бенатки, во близина на Прага, место што денес се наоѓа во Република Чешка. Кеплер ја прифатил поканата кога поради верската нетрпеливост бил принуден да си замине од Грац. По некое време Брахе починал, и како што веќе беше кажано, Кеплер дошол на негово место. Така, наместо внимателен набљудувач, сега царскиот двор се здобил со генијален математичар.

Пресвртница во оптиката

За да може да извлече потполна корист од податоците за движењето на планетите кои ги собрал Брахе, Кеплер морал да научи нешто повеќе во врска со прекршувањето на светлината. Како се прекршуваат зраците на светлина кои се рефлектираат од некоја планета кога ќе влезат во Земјината атмосфера? Кеплер ги изнел своите објаснувања во делото Додаток на Вителио, проширување на оптичкиот дел од астрономијата (Ad Vitellionem Paralipomena, Quibus Astronomiae Pars Optica Traditur), во кое дал детален опис на работата на средновековниот научник Вителио. Оваа книга на Кеплер претставувала вистинска пресвртница во оптиката. Тој бил првиот човек што објаснил како функционира окото.

Но, Кеплер првенствено се занимавал со астрономија, а не со оптика. Во далечното минато астрономите сметале дека небото е шуплива топка од чија внатрешна страна се закачени ѕвезди што светкаат како дијаманти. Птоломеј сметал дека Земјата е во центарот на вселената, а Коперник верувал дека сите планети кружат околу Сонцето кое секогаш стои на исто место. Брахе тврдел дека и другите планети кружат околу Сонцето, а дека тоа кружи околу Земјата. Бидејќи, во споредба со Земјата, и сите други планети биле сметани за небесни тела, се верувало дека тие се совршени и дека поради тоа можат да се движат само во совршени кружни патеки, при што секоја планета се движи со константна брзина. Овие идеи биле општоприфатени кога Кеплер почнал да работи како дворски математичар.

Почетоците на современата астрономија

Со помош на табелите на Брахе, Кеплер го проучувал движењето на небесните тела и извлекувал заклучоци на темел на сопствените набљудувања. Освен што бил генијален математичар, тој воедно бил и решителен и извонредно љубопитен човек. Доказ за тоа колку многу можел да работи се 7.200 сложени пресметки што ги направил додека ги проучувал табелите со податоците за движењето на Марс.

Токму Марс била планетата што прва му го привлекла вниманието на Кеплер. Со внимателно проучување на табелите, тој открил дека Марс кружи околу Сонцето, но не во правилна кружна орбита. На темел на набљудувањата, заклучил дека патеката по која се движи Марс може да биде само елипса, при што Сонцето се наоѓа во еден од фокусите на таа елипса. Меѓутоа, Кеплер сметал дека клучот за откривање на тајните на небото не лежи во Марс туку во планетата Земја. Според професор Макс Каспар, „досетливоста го мотивирала Кеплер да направи еден генијален потег“. Тој почнал да ги користи табелите на еден сосем поинаков начин. Наместо да ги користи за да го истражува Марс, Кеплер си замислил дека се наоѓа на Марс и гледа кон Земјата. На тој начин пресметал дека Земјата се движи со поголема брзина кога е поблизу до Сонцето и со помала брзина кога е на поголема оддалеченост од него.

Кеплер сега сфатил дека Сонцето не е само центар на Сончевиот систем туку дека дејствува и како еден голем магнет кој се врти околу својата оска и со својата гравитација влијае на движењето на планетите. Каспар пишува: „Ова бил величествениот нов концепт според кој [Кеплер] се раководел во своите истражувања од тогаш па натаму, концепт што го довел до откривање на неговите закони“. Кеплер сметал дека сите планети се физички тела со кои складно управува една низа од непроменливи закони. Бил уверен дека она што го научил за Марс и за Земјата морало да важи и за сите други планети. Затоа заклучил дека секоја планета се движи во елиптична орбита околу Сонцето со брзина што се менува во зависност од нејзината оддалеченост од него.

Кеплеровите закони за движењето на планетите

Во 1609 година, Кеплер ја објавил Нова астрономија (Astronomia Nova), која се смета за прва книга од областа на современата астрономија и за едно од најзначајните дела кое воопшто било напишано на оваа тема. Во ова ремек-дело Кеплер ги изнел првите два закона за движењето на планетите. Својот трет закон го изнел во делото Хармонија на светот (Harmonice Mundi) во 1619 година, кога живеел во Линц (Австрија). Во овие три закони се дефинирани основните фактори што го одредуваат движењето на планетите: обликот на орбитата во која планетата кружи околу Сонцето, брзината со која се движи планетата, како и односот помеѓу растојанието на планетата од Сонцето и времето што е потребно за да направи една целосна обиколка околу него.

Како реагирале другите астрономи на овие откритија на Кеплер? За жал, не сфатиле од колкава важност се Кеплеровите закони. Некои дури биле и шокирани од неговите заклучоци. Но, можеби ова и не е целосно нивна вина. Кеплер ги пишувал своите дела на латински, па затоа многу астрономи не можеле да ја сфатат смислата на она што го напишал, исто како што, поради густите облаци, не можеле да ја видат Венера. Но, со текот на времето луѓето сепак ги сфатиле и ги прифатиле Кеплеровите закони. Околу 70 години подоцна, на темел на работата на Кеплер, Исак Њутн ги извел своите закони за движење и гравитација. Денес Кеплер се смета за еден од најголемите научници на сите времиња — за човек што ја претворил средновековната астрономија во современа наука.

Европа зафатена од верска војна

Истиот месец кога Кеплер го објавил својот трет закон, избувнала Триесетгодишната војна. Во текот на тој период (1618—1648), Европа била десеткувана од убиства и од грабежи кои биле поттикнати од верска нетрпеливост. Германија изгубила една третина од целокупното население. Луѓето насекаде се впуштиле во лов на вештерки. Мајка му на Кеплер исто така била обвинета дека е вештерка и за влакно избегнала да биде погубена. Иако наводно Кеплер не бил плаќан редовно на дворот и пред војната, за време на војната не добивал скоро ништо.

Во текот на целиот живот, Кеплер, кој бил лутеран, бил прогонуван поради својата вероисповед и трпел неправди. Затоа што одбил да се покрсти во римокатоличката црква, бил присилен да си замине од Грац — што му донело многу загуби и нови проблеми. Во Бенатки и понатаму се обидувале да го преобратат во католик. Но, Кеплер не можел да го прифати обожавањето на кипови и светци бидејќи сметал дека се дела на Ѓаволот. А поради тоа што не се сложувал со своите соверници лутерани во Линц, кои верувале дека Бог е сеприсутен, не му било дозволено да учествува во одбележувањето на Господовата вечера. (Види страници 12, 13 од ова списание.) Кеплер ја мразел верската нетрпеливост бидејќи сметал дека складот меѓу планетите треба да биде видлив и меѓу луѓето. Тој цврсто се држел за своите уверувања и бил спремен да страда за нив. „Не сум ни сонувал дека ќе бидам толку среќен што заедно со многу други браќа можам да страдам поради верата во Христовата слава, и да поднесувам неволји и срам, што морав да ја оставам куќата, полињата, пријателите и домот“, напишал Кеплер (од книгата Johannes Kepler на авторот Ернст Зинер).

Во 1627 година тој ги издал Рудолфинските табели (Tabulae Rudolphinae), книга која ја сметал за свое најзначајно дело на полето на астрономијата. За разлика од неговите претходни книги, оваа била многу ценета. Наскоро сите астрономи и морепловци почнале да ги користат неговите табели. Кеплер умрел во ноември 1630 година, во германскиот град Регенсбург. Еден астроном изјавил дека секогаш се восхитувал на „извонредната ученост [на Кеплер] и на богатството од знаење што го поседувал за најдлабоките тајни“. Оваа изјава е навистина едно вредно признание за човекот што ги открил тајните на Сончевиот систем.

[Истакната мисла на страница 26]

Кеплер се смета за еден од најголемите научници на сите времиња — човек што успеал да ја претвори средновековната астрономија во современа наука

[Истакната мисла на страница 27]

Кеплер ја мразел верската нетрпеливост бидејќи сметал дека складот меѓу планетите треба да биде видлив и меѓу луѓето

[Рамка на страница 27]

Кеплеровата астрологија и теологија

Иако Јоханес Кеплер стекнал одличен углед благодарение на своите откритија на полето на астрономијата, мора да се признае дека сепак бил под влијание на верските учења што преовладувале во негово време. Затоа пишувал доста за астрологијата, иако отфрлил „голем дел од тврдењата во врска со наводното влијание на ѕвездите [врз луѓето]“.

Освен тоа, тој цврсто верувал во доктрината за тројството што ја застапуваат црквите на христијанскиот свет. Во Encyclopædia Britannica се вели: „Една од идеите за која цврсто се држел — христијанското тројство симболично претставено со геометриското тело топка, па според тоа и со видливиот, создаден свет — според него била и дословен одраз на оваа Божја тајна (Бог Таткото — центарот на топката; Синот Христос — периферијата; Светиот Дух — меѓупросторот).

Но, за разлика од него, како гледал сер Исак Њутн на доктрината за тројството? Тој го негирал ова учење. Главна причина за ова било што не нашол никаква поткрепа за него во Библијата, која ја истражувал за да се увери во исправноста на одредени верувања и заклучоци што биле изнесени на црковните концили. Всушност, тој цврсто верувал дека Јехова Бог е врховен владетел и дека Исус Христос е во подредена положба во однос на својот Татко, како што вели Библијатаa (1. Коринќаните 15:28).

[Фуснота]

[Графикон/слики на страници 24-26]

(Види во публикацијата)

Кеплеровите закони за движењето на планетите

Кеплеровите закони за движењето на планетите сѐ уште се сметаат за основа на современата астрономија. Тие можат накратко да се сумираат вака:

1 Секоја планета се движи во една елиптична орбита околу Сонцето, кое се наоѓа во едниот фокус на елипсата

← Сонце ←

↓ ↑

↓ ↑

Планета ● ↑

→ → →

2 Секоја планета се движи побрзо кога е поблизу до Сонцето. Без оглед на тоа колку е планетата оддалечена од Сонцето, радиус-векторот, (линија повлечена од центарот на Сонцето до центарот на планетата) за еднакво време опишува еднаква површина

Планетата се движи побрзо

Планетата се движи побавно

А ● В

↓ ↑

↓ Сонце

А

↓

↓

● В

А

→

→

● В

Ако времето за кое планетата се движи од точка А до точка В е исто во секој од дадениве случаи, тогаш и исенчаните површини се исти

3 Времето што ѝ е потребно на секоја планета за да направи целосна обиколка околу Сонцето се нарекува период на планетата. Квадратите на периодите на кои и да е две планети се пропорционални на кубовите од нивните средни растојанија од Сонцето

[Табела]

Планета Меркур

Растојание од сонцетоb 0,387

Период во години 0,241

Период² 0,058c

Растојание³ 0,058d

Планета Венера

Растојание од сонцето 0,723

Период во години 0,615

Период² 0,378

Растојание³ 0,378

Планета Земја

Растојание од сонцето 1

Период во години 1

Период² 1

Растојание³ 1

Планета Марс

Растојание од сонцето 1,524

Период во години 1,881

Период² 3,538

Растојание³ 3,540

Планета Јупитер

Растојание од сонцето 5,203

Период во години 11,862

Период² 140,707

Растојание³ 140,851

Планета Сатурн

Растојание од сонцето 9,539

Период во години 29,458

Период² 867,774

Растојание³ 867,977

[Фусноти]

[Слика на страница 24]

Јупитер

[Слика на страница 24]

Коперник

[Слика на страница 24]

Брахе

[Слика на страници 24 и 25]

Кеплер

[Слика на страница 25]

Њутн

[Слика на страница 25]

Венера

[Слика на страница 26]

Нептун

[Слика на страница 26]

Телескопот и книгите на Кеплер

[Слика на страница 27]

Сатурн

[Извор на слика]

Со љубезна дозвола на NASA/JPL/Caltech/USGS

[Извори на слики на страница 24]

Коперник и Брахе: Brown Brothers; Кеплер: Erich Lessing/Art Resource, NY; Јупитер: со љубезна дозвола на NASA/JPL/Caltech/USGS; планета: JPL

[Извори на слики на страница 25]

Венера: со љубезна дозвола на NASA/JPL/Caltech; планета: JPL

[Извори на слики на страница 26]

Телескоп: Erich Lessing/Art Resource, NY; Нептун: JPL; Марс: NASA/JPL; Земја: фотографија на NASA