|
|||||||||
Johannes Kepler
Można zaryzykować stwierdzenie, że każde sensowne uprawianie nauk przyrodniczych należałoby koniecznie rozpoczynać od wnikliwego studium dzieł Johannesa Keplera, który stał się postacią niezwykle ważną nie tylko dla rozwoju astronomii, ale dla całej zachodniej nauki oraz cywilizacji. Wizja świata, jaką stworzył i rozwijał Kepler, należy do najbardziej niezwykłych w dziejach. Zawiera elementy, które stały się z czasem powszechną własnością intelektualną ludzkości. Kepler długo pozostawał uczonym słabo rozumianym i mało znanym. Wybrane dokonania naukowe Keplera zostały wcześnie przywłaszczone przez Isaaca Newtona i opublikowane m.in. w jego słynnych Principiach. Jednak grubo myliłby się ten, kto uważałby za zbyteczne sięganie do źródłowych dzieł Keplera skoro niby te same treści są podane przez Newtona w sposób uściślony. Dorobek Keplera jest wielokroć bogatszy niż był to w stanie zrozumieć nawet sam Newton. Wiele bardzo podstawowych rozważań przyrodniczych zostało przez Keplera rozpoczętych, lecz nigdy i przez nikogo nie zakończonych. Nadto, od Keplera można się ciągle uczyć sposobów przenikania tajników przyrody, bo swoje sposoby, w odróżnieniu od innych, skrupulatnie opisuje. Dla znawców problematyki oświecenia naukowego, jaki się dokonał w XVI i XVII wieku, jest sprawą oczywistą, że Kepler zajmuje z wielką przewagą miejsce naczelne pośród takich uczonych jak Kopernik, Tycho de Brache, Galileusz czy Newton. Często się jednak zdarza, że nawet uznawane autorytety nie są tego świadome i wymieniając mniejszych - Kopernika, Galileusza i Newtona, zapominają o większym - Keplerze. W roku 1609 Jan Kepler opublikował swoje dzieło Astronomia Nova, w którym przedstawił nowoczesny sposób dochodzenia prawd o przyrodzie, oparty na szczegółowej analizie danych obserwacyjnych. Astronomia Nova zawiera m.in. dwa pierwsze prawa ruchu planet, wyprowadzone dzięki nadzwyczaj wnikliwej analizie obserwacji poczynionych dla Marsa. Przez ich odkrycie Kepler dał początek nowoczesnej mechanice niebieskiej i nauce w ogóle. Jego prawa mają charakter uniwersalny, są precyzyjne i weryfikowalne. W 1600 roku Kepler został w Pradze asystentem cesarskiego astronoma – Tychona de Brahe. Analizował uzyskane przez Tychona, najdokładniejsze jak na owe czasy, wieloletnie obserwacje położeń Marsa. Po śmierci Tychona, w roku 1601, Kepler objął funkcję cesarskiego astronoma w Pradze i w roku 1605 odkrył, że Mars porusza się po orbicie eliptycznej dookoła Słońca, a nie po okręgu! Nadto, Słońce znajduje się w jednym z ognisk elipsy, a nie w jej środku. Próby dopasowania różnych jajokształtnych figur do punktów obserwacyjnych omal nie doprowadziły Keplera do obłędu. Swoją „wojnę z Marsem” wygrał dopiero przy zastosowaniu elipsy. Wcześniej, bo w roku 1601, Kepler odkrył, że Mars porusza się dookoła Słońca w taki sposób, że odcinek łączący planetę ze Słońcem zakreśla równe pola w równych odstępach czasu. Pierwszy w historii dziejów zapis zasady zachowania momentu pędu nosi dziś nazwę drugiego prawa Keplera. Ta prawidłowość ułatwiła odkrycie eliptycznego kształtu orbity Marsa – pierwszego prawa Keplera. Uporawszy się z orbitą Marsa, Kepler sprawdził czy te same prawa rządzą innymi planetami okrążającymi Słońce. Ku ogromnemu swemu zadowoleniu stwierdził, że tak. Dla potomnych mógł przekazać je jako całkiem pewne, i jak sam podaje: „bez względu na to czy znajdą czytelnika wśród współczesnych czy dopiero po stuleciach”. Kepler uważał, że Słońce jest przyczyną sprawczą ruchów planet. Poszukując w ruchach planet informacji co do natury siły emanowanej przez Słońce odkrył swoje trzecie prawo, wiążące gwiazdowy okres obiegu planety dookoła Słońca z jej średnią odległością od niego. Trzecie prawo ruchu planet odkrył Kepler 15 maja 1618 roku, a opublikował je w dziele Harmonice Mundi w 1619 roku. W tłumaczeniu na język polski brzmi ono tak: „Jest absolutnie pewne, że stosunek, jaki zachodzi między okresami obiegu dwóch dowolnych planet, jest dokładnie równy stosunkowi ich średniej odległości w potędze 3/2”. Kepler odkrył trzy prawa, których do dziś naucza się w szkole. To dorobek Keplera, a nie legendarne jabłko, pozwoliły Newtonowi sformułować prawo powszechnego ciążenia, leżące chociażby u podstaw współczesnego podboju kosmosu. Prawa ruchu planet nie wyczerpują jednak osiągnięć naukowych Keplera. Oprócz tak wiekopomnych prac jak Astronomia Nova i Harmonice Mundi Kepler napisał 22 inne fundamentalne dzieła, umożliwiające rozwój współczesnej nauki. Kepler stworzył podstawy optyki współczesnej. Wyjaśnił powstawanie obrazu otrzymywanego przy pomocy camera obscura i w oku ludzkim, podał poprawną teorię konstrukcji okularów dla krótkowidzów i dalekowidzów, wyjaśnił dlaczego dwoje oczu jest koniecznych dla wyczuwania odległości oglądanych obiektów. Opisał powstawanie optycznych obrazów rzeczywistych, pozornych, prostych, odwróconych oraz skąd bierze się i czym jest powiększenie obrazu w optyce. Wyjaśnił zjawisko refrakcji, zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła oraz opracował teorię budowy teleskopu astronomicznego. Kepler pokazał, że za pływy mórz jest odpowiedzialny Księżyc. Próbował użyć paralaksy wywołanej ruchem Ziemi dookoła Słońca do pomiaru odległości gwiazd – przez analogię widzenia głębi przez dwoje oczu oddalonych nieco od siebie. Zasugerował, że Słońce rotuje wokół swojej osi oraz wprowadził pojęcie przyczynowości w astronomii twierdząc, że Słońce napędza ruchy planet. Obliczył Tablice Rudolfińskie (określające przewidywane położenia planet), których nadzwyczajna dokładność najwymowniej świadczyła o słuszności teorii heliocentrycznej. Wynalazł logarytmy oraz sformułował podstawy rachunku całkowego. W roku 1604 Kepler obserwował i opisał gwiazdę supernową w Wężowniku. Napisał też pierwszą powieść science fiction (Somnium, o locie na Księżyc) . Od niego pochodzą m.in. takie słowa jak: orbita, satelita, dioptria. Keplera mocno zainspirowała teoria heliocentryczna Kopernika. Podobnie jak Kopernik, był on głęboko wierzącym człowiekiem. Swoją pracę naukową traktował jako wypełnianie powinności chrześcijanina dla lepszego poznania Boga poprzez zrozumienie dzieła stworzenia, jakim jest Wszechświat. Uważał, że kto lepiej pozna przyrodę, ten lepiej zrozumie Boga, który się w niej najwymowniej wyraża. Naturę widział jako drugą księgę objawienia, będącą nieodzownym uzupełnieniem Pisma Świętego. Był świadom, że nowa nauka, której podwaliny właśnie wypracował, otwiera tę drugą księgę. „Jej literami są gwiazdy, wyrazami struktury kosmiczne, a geometria pozwala lepiej rozumieć znaczenie treści”. Zgodnie ze swoim przekonaniem, że Natura jest obrazem Boga, Kepler dopatrywał się aktywnego ducha w każdym zakątku Wszechświata, a siebie i innych astronomów uważał za „kapłanów Boga Najwyższego w zakresie interpretacji Księgi Natury”. Kepler miał niezwykłe życie. Sam lubiał o nim myśleć w kategoriach opatrznościowych zbiegów okoliczności, które sprawiły, że wcześnie zetknął się z nauką Kopernika, że nie został teologiem, lecz astronomem, że wreszcie spotkał na swej drodze Tychona Brahego i mógł dzięki jego obserwacjom dokonać największej reformy astronomii od czasów Ptolemeusza. Oczywiście wszystko to nie mogłoby się zdarzyć bez twórczej wyobraźni, która łączyła się u Keplera z respektem wobec faktów. Kepler był geniuszem, i to jednym z największych w dziejach nauki. Jego biografia wydaje się jednak jeszcze bardziej niezwykła, gdy pomyślimy, jak mało brakowało, by w ogóle nie zdobył wykształcenia, jak wiele zależało od tego, że znalazł się jako dziecko w zasięgu znakomitego systemu oświatowego Wirtembergii i mógł rozwijać swoje zdolności zamiast np. uczyć się rzemiosła. Kepler urodził się 27 grudnia 1571 roku w Weil der Stadt, a zmarł 15 listopada 1630 roku w Regensburgu. Ostatnie dwa lata twórczego życia spędził w Żaganiu koło Zielonej Góry. Poprzez swoje nadzwyczajne dokonania nieustannie żyje w pamięci potomnych. |