Čovjek koji je otkrio tajne Sunčevog sustava

U ŠESNAESTOM stoljeću Europljani su se bojali kometa, no istovremeno su im se duboko divili. Zato kad se jedne noći na nebu pojavio komet koji je postao poznat po danskom astronomu Tychu Braheu, Katharina Kepler pozvala je svog šestogodišnjeg sina Johannesa da ustane iz postelje kako bi ga vidio. Koga je car Rudolf II nakon Braheove smrti, koja se dogodila više od dvadeset godina kasnije, imenovao dvorskim matematičarom? Johannesa Keplera. Tako je Kepler s 29 godina postao glavni matematičar na dvoru cara Svetog Rimskog Carstva. Na tom je položaju ostao do kraja svog života.

Matematika nije bila jedina znanost u kojoj se Kepler isticao svojom darovitošću. On je ujedno bio glasoviti optičar i astronom. Iza njegove sitne građe krili su se zadivljujući intelekt i čvrst karakter. Kad unatoč snažnom pritisku nije htio prijeći na rimokatoličku vjeru, suočio se s progonstvom.

Matematički genij

Johannes Kepler rođen je 1571. u gradiću Weil der Stadtu, na granici njemačke pokrajine Schwarzwald. Odrastao je u siromašnoj obitelji, no zahvaljujući novčanoj potpori koju je dobivao od plemstva stekao je dobru naobrazbu. Studirao je teologiju na Sveučilištu u Tübingenu i namjeravao je postati luteranski svećenik. No s vremenom se otkrilo da je izrazito nadaren za matematiku. Kad je 1594. umro profesor matematike u luteranskoj gimnaziji u Grazu, Kepler je došao na njegovo mjesto. Dok je živio u Grazu, objavio je svoj prvi značajan rad pod naslovom Kozmografska tajna.

Astronom Brahe godinama je pomno bilježio podatke do kojih je došao promatrajući kretanje planeta. Kad je pročitao Kozmografsku tajnu, oduševio se Keplerovim poznavanjem matematike i astronomije te ga pozvao da dođe k njemu u Benátky, nedaleko od Praga. Kepler je prihvatio Braheov poziv kad je zbog vjerske netrpeljivosti morao napustiti Graz. Nakon nekog vremena Brahe je umro, a Kepler je, kao što je ranije bilo rečeno, došao na njegovo mjesto. Tako je carski dvor umjesto pažljivog promatrača dobio matematičkog genija.

Prekretnica u razvoju optike

Da bi u potpunosti mogao iskoristiti Braheove podatke o kretanju planeta, Kepler je trebao naučiti nešto više o lomu svjetlosti. Kako se zrake svjetlosti koje dolaze od nekog udaljenog planeta lome pri ulasku u Zemljinu atmosferu? Keplerova tumačenja objavljena su u djelu Dodatak Witelu, osvrt na optički aspekt astronomije, u kojem je detaljnije opisao rad srednjovjekovnog znanstvenika Witela. Objavljivanje ove Keplerove knjige bilo je značajna prekretnica u razvoju optike. Kepler je prvi objasnio funkcije oka.

No, Kepler se prvenstveno bavio astronomijom, a ne optikom. U davnoj prošlosti astronomi su vjerovali da je nebo šuplja kugla u čiju su unutrašnju plohu utaknute zvijezde koje nalikuju svjetlucavim dijamantima. Ptolemej je smatrao da se Zemlja nalazi u središtu svemira, dok je Kopernik vjerovao da svi planeti kruže oko Sunca i da ono uvijek stoji na istom mjestu. Brahe je tvrdio da planeti kruže oko Sunca te da ono kruži oko Zemlje. Budući da se sve planete, osim Zemlje, smatralo nebeskim tijelima, vjerovalo se da su ona savršena i da se stoga mogu kretati samo savršenim kružnim putanjama. Osim toga, smatralo se da se svaki planet uvijek kreće istom brzinom. Takve ideje bile su općeprihvaćene u vrijeme kad je Kepler počeo raditi kao dvorski matematičar.

Počeci moderne astronomije

Uz pomoć Braheovih tablica Kepler je proučavao kretanje nebeskih tijela te donosio zaključke na temelju vlastitih zapažanja. Taj genijalni matematičar ujedno je bio odlučan i izuzetno radoznao čovjek. O njegovom nevjerojatnom entuzijazmu svjedoči i 7 200 složenih matematičkih proračuna koje je napravio proučavajući tablice s podacima o kretanju Marsa.

Mars je bio prvi planet koji je privukao Keplerovu pažnju. Pomnim proučavanjem tablica Kepler je otkrio da Mars kruži oko Sunca, ali ne u pravilnoj kružnoj putanji. Na temelju promatranja zaključio je da putanja može imati samo oblik elipse, kojoj je jedno od žarišta Sunce. No Kepler je smatrao da ključ za otkrivanje tajni nebeskog svoda nije Mars, nego planet Zemlja. Prema riječima profesora Maxa Caspara, “Keplera je njegova inventivnost potakla da učini genijalan potez”. On je upotrijebio tablice na potpuno nov način. Umjesto da ih koristi za proučavanje Marsa, Kepler je zamislio da se nalazi na Marsu i gleda prema Zemlji. Izračunao je da je brzina kretanja Zemlje obrnuto proporcionalna njenoj udaljenosti od Sunca.

Kepler je shvatio da Sunce nije samo središte Sunčevog sustava već da djeluje i poput velikog magneta koji se okreće oko svoje osi te utječe na kretanje planeta. Profesor Caspar piše: “Bio je to veličanstveni novi koncept koji je ubuduće služio Kepleru kao ideja vodilja u njegovim istraživanjima i doveo ga do otkrića zakona o gibanju planeta.” Kepler je sve planete smatrao fizičkim tijelima kojima skladno upravlja niz nepromjenjivih zakona. Smatrao je da zakoni koje je otkrio promatrajući Mars i Zemlju moraju vrijediti i za sve druge planete. Stoga je zaključio da svaki planet kruži oko Sunca eliptičnom putanjom i kreće se brzinom koja se mijenja ovisno o tome koliko je planet udaljen od Sunca.

Keplerovi zakoni o gibanju planeta

Godine 1609. Kepler je objavio djelo Nova astronomija, koje se smatra prvom knjigom moderne astronomije i jednom od najznačajnijih knjiga s područja astronomije koja je ikad napisana. U tom remek-djelu Kepler je iznio prva dva zakona o gibanju planeta. Svoj treći zakon iznio je u knjizi Skladnosti svijeta, koju je objavio 1619, kad je živio u Linzu. U ta tri zakona definirani su temeljni faktori koji određuju gibanje planeta, a to su oblik putanje kojom planet kruži oko Sunca, brzina kretanja planeta te odnos između njegove udaljenosti od Sunca i vremena koje mu je potrebno da napravi puni krug.

Kako su drugi astronomi reagirali na Keplerova otkrića? Nažalost, nisu shvatili važnost Keplerovih zakona. Neki su se čak zgražali kad su čuli do kakvih je zaključaka došao. No, to možda i nije bila samo njihova krivica. Kepler je svoja djela pisao na latinskom i stoga mnogi astronomi nisu mogli razabrati smisao onog što je on pisao, jednako kao što zbog gustih oblaka nisu mogli vidjeti Veneru. No s vremenom su ipak shvatili i prihvatili Keplerove zakone. Sedamdesetak godina kasnije Isaac Newton je na temelju Keplerovih radova izveo svoje zakone o gibanju i gravitaciji. Danas se Keplera smatra jednim od najvećih znanstvenika svih vremena — čovjekom koji je srednjovjekovnu astronomiju pretvorio u suvremenu znanost.

Europa zahvaćena vjerskim ratom

Istog mjeseca kad je Kepler objavio svoj treći zakon o gibanju planeta, izbio je Tridesetogodišnji rat. U razdoblju od 1618. do 1648. Europa je opustošena zbog ubijanja i pljačkanja potaknutog vjerskom netrpeljivošću. Njemačka je izgubila trećinu stanovništva. Posvuda se progonilo vještice. Keplerova majka također je bila optužena da je vještica i umalo nije bila pogubljena. Kepler navodno ni prije rata nije redovito dobivao plaću na carskom dvoru, a za vrijeme rata gotovo nikad nije dobivao plaću.

Kepler je bio luteran. Cijelog je života bio proganjan zbog svoje vjeroispovijedi i trpio nepravdu. Bio je prisiljen napustiti Graz — što je značilo gubitak imovine i razne druge nevolje — jer nije htio postati rimokatolik. U Benátkyu su ga i dalje pokušavali obratiti na katolicizam. No Kepler nije prihvaćao štovanje likova i svetaca, koje je smatrao Đavoljim djelom. U Linzu mu zbog neslaganja s luteranima koji su vjerovali da je Bog sveprisutan nije bilo dopušteno sudjelovati u njihovoj proslavi Večere Gospodnje. (Vidi 20. i 21. stranicu ovog časopisa.) Kepler je mrzio vjersku netrpeljivost te je smatrao da sklad koji vlada među planetima treba biti vidljiv i među ljudima. Čvrsto se držao svojih uvjerenja i bio je spreman trpjeti zbog njih. Jednom je prilikom rekao: “Nisam ni sanjao da ću biti sretan zbog toga što zajedno s mnogom drugom braćom trpim zbog svoje vjere i Kristove slave, što podnosim nevolju i sramotu, što sam morao napustiti kuću, imanje, prijatelje i domovinu” (iz knjige Johannes Kepler autora Ernsta Zinnera).

Godine 1627. Kepler je objavio Rudolfinske tablice, koje je smatrao svojim najznačajnijim radom s područja astronomije. Za razliku od njegovih ranijih radova, ovaj je bio veoma cijenjen. Ubrzo su svi astronomi i moreplovci počeli koristiti njegove tablice. Kepler je umro u studenom 1630. u njemačkom gradu Regensburgu. Jedan je astronom rekao kako se uvijek divio Keplerovoj “izvanrednoj naobrazbi i obilju znanja o najskrivenijim tajnama”. Tom je izjavom na dostojan način odao priznanje čovjeku koji je otkrio tajne Sunčevog sustava.