Viața matematicianului și astrofizicianului genial Johannes Kepler

Posted on septembrie 19, 2023

by Daniela Badea

Curiozități

Johannes Kepler, naturalist, matematician, astronom, astrolog, optician și teolog protestant german, a descoperit legile mișcării planetare, denumite în onoarea sa „legile lui Kepler”. La fel ca și colegul său Galileo Galilei, Johannes Kepler a dezvoltat viziunea heliocentrică a lumii, fondată încă de la Copernicus.

Ideile sale inovatoare au fost cu mult înaintea timpului său. Teoriile sale științifice au întâmpinat o rezistență acerbă nu numai din partea Bisericii Catolice, ci și din partea comunității protestante progresiste. Singur, lipsit de înțelegere și sprijin, Kepler a lucrat neobosit și a crezut în descoperirile sale.

Copilăria unui geniu

Johannes Kepler s-a născut în data de 27 decembrie 1571 în Weil (în prezent Weil der Stadt), în Württemberg. S-a născut prematur și a fost un copil foarte slab și bolnăvicios. La vârsta de șapte luni, Johann a suferit de variolă. Din cauza bolii au apărut complicații, iar vederea lui Kepler a fost afectată.

Părinții băiatului, Heinrich și Katharina Kepler, nu au avut o relație bună. Tatăl era negustor ambulant și a părăsit familia când Johannes avea doar cinci ani. Mama viitorului om de știință era fiica unui hangiu și, după ce a moștenit afacerea familiei, a început să o conducă cu succes. În plus, era foarte pricepută la ierburi și lucra ca ghicitoare și fitoterapeut.

Numai că situația financiară a mamei sale era foarte instabilă, iar băiatul nu putea decât să viseze la o educație bună. Mintea sa și perseverența au dovedit încă o dată că nimic nu este imposibil. Johannes Kepler a urmat cursurile școlii latine din Leonberg. Acolo a excelat la învățătură și a primit o bursă pentru a studia teologia protestantă. După ce și-a finalizat studiile la mănăstire, Johannes Kepler a fost admis la Universitatea din Tübingen în 1589.

Kepler a fost profesor de matematică, astronomie și teologie

Smithsonian institute wikipedia.org

Tânărul s-a îndrăgostit de știința astronomiei datorită mamei sale. Ea a fost cea care i-a arătat fiului său curios o cometă în 1577. Această cometă l-a impresionat pe băiatul de șase ani. Trei ani mai târziu, mama și fiul au observat un alt fenomen astronomic – o eclipsă de lună. Johannes și-a păstrat pasiunea pentru astronomie toată viața. Ulterior, omul de știință a declarat că, dacă nu ar fi existat prejudecăți de gen și sărăcie, mama sa ar fi devenit cu siguranță un om de știință.

Johannes Kepler a studiat la Facultatea de Arte. La acea vreme, acolo se studia matematica și astronomia. Mai târziu, Kepler s-a axat pe studiul aprofundat al teologiei. A citit prima dată scrierile lui Nicolaus Copernicus. Kepler a devenit un susținător înfocat al teoriilor acestuia. Deși la început Kepler dorea să devină preot protestant, acest lucru s-a schimbat.

Johannes Kepler a dat dovadă de abilități matematice pur și simplu fenomenale. Tânărul a fost rugat să predea la universitatea din Graz. A devenit cel mai tânăr profesor de acolo. Kepler a fost profesor de matematică, astronomie și teologie timp de șase ani. În acest timp, a reușit să scrie prima sa lucrare, „Misterul Universului”.

A fost publicată în 1596. În această carte, Kepler a argumentat despre armonia universală și a încercat să deslușească misterele universului. Omul de știință a comparat orbitele celor cinci planete cunoscute la acea vreme. La vremea respectivă, el și-a imaginat că acestea sunt rotunde. Mai târziu, după alte lucrări și descoperiri, această lucrare științifică și-a pierdut parțial importanța, deoarece Kepler a demonstrat că orbitele planetelor au o formă eliptică. Dar Johannes a avut întotdeauna părerea că există o armonie matematică absolută a universului.

Învățăturile lui Johannes Kepler se bazau pe două principii: științifice și teologice. El a privit întotdeauna știința prin prisma Scripturii. În dezbaterile cu colegii săi, el a demonstrat întotdeauna adevărul teoriei heliocentrice citându-l nu doar pe Copernicus, ci și versete din Biblie.

Astăzi, toate descoperirile și legile lui Kepler sunt confirmate de cercetările științifice ale științei moderne. Acest lucru în condițiile în care există o tehnologie de înaltă precizie. Nu putem decât să admirăm la nesfârșit geniul lui Johannes Kepler, imaginația sa, perseverența, atunci când el, neavând toate acestea la îndemână a fost capabil să exprime totul cu o asemenea precizie.

Deși Kepler considera astrologia o pseudoștiință, era considerat un astrolog foarte talentat. Johannes spunea că oamenii greșesc foarte mult crezând că luminile cerești au vreo influență asupra existenței lor pământești. El a numit astrologia fiica prostească a adevăratei științe, care o hrănește pe mama sa. Predicțiile astrologice ale lui Kepler pentru anul 1594 i-au adus o bună reputație, deoarece previziunile sale referitoare la o iarnă extrem de friguroasă și la o invazie turcească s-au adeverit întocmai.

Viața personală a lui Johannes Kepler

European Southern Observatory CC BY 2.0

Prima căsătorie a lui Johannes Kepler a fost cea cu Barbara Müller, în 1597. Aceasta avea 25 de ani la acea vreme, era văduvă și avea un copil. Au trăit împreună aproape 15 ani și au avut cinci copii. Doi dintre ei au murit în copilărie.

În 1611, Barbara s-a îmbolnăvit grav. Aceștia au fost ani foarte dificili pentru Johannes Kepler. Aproape în același timp și-a pierdut și fiul de șase ani, care a murit de variolă, cât și soția. Un an și jumătate mai târziu, Kepler s-a recăsătorit cu Susanna. În această căsătorie a fost mai fericit. Soția sa a fost o mamă bună pentru copiii săi, una foarte grijulie.

Recunoașterea și exilul

wikimedia.org CC BY 4.0

Johannes Kepler a trimis prima sa lucrare științifică, „Misterele universului”, lui Galileo și astronomului Tycho Brahe. Galileo a lăudat foarte mult abordarea heliocentrică a lui Kepler, dar a criticat numerologia mistică a acestuia. Nici Tycho nu a susținut-o, considerând că aceste invenții sunt exagerate. El a apreciat originalitatea gândirii genialului om de știință.

În acel moment, tensiunile începuseră să crească în orașul în care locuiau omul de știință și familia sa. Contrareforma a încercat să îl forțeze pe Kepler să se convertească la catolicism. Omul de știință a refuzat și a fost nevoit să fugă. În 1600, Johannes Kepler a plecat la Praga. Acolo a fost numit astronom la curtea împăratului Rudolf al II-lea, unde activa și Tycho Brahe.

Până pe vremea lui Kepler, s-au folosit așa-numitele tabele prusace, iar Brahe l-a convins pe Rudolf al II-lea că el și Kepler ar putea să alcătuiască altele noi și mai precise, care să poarte numele împăratului – ale lui Rudolf al II-lea. A fost o lucrare capitală care a necesitat ani, chiar zeci de ani de muncă. Kepler a fost astfel protejat ca toți rezidenții necatolici din Graz și nu a mai fost obligat să se convertească la catolicism sau la unionism.

Acolo, omul de știință a putut să se dedice pe deplin științei. A analizat planetele și a scris tratate. Un an mai târziu, Tycho Brahe a murit subit. Kepler i-a luat ia locul ca matematician imperial. Johannes Kepler a trebuit să completeze și să continue cercetările lui Brahe în ceea ce privește observarea planetei Marte și compilarea tabelelor rudolfine ale mișcării planetare. Câștigurile sale la acea vreme erau foarte modeste.

Războaiele nesfârșite epuizaseră trezoreria, iar din această cauză cercetătorii aveau un salariu de mizerie. Pentru a-și întreține familia, Kepler a lucrat cu jumătate de normă la realizarea de horoscoape.

În următorul deceniu, Kepler a muncit în beneficiul științei. Omul de știință nu numai că a terminat ceea ce a început Brahe, dar a și completat teoria lui Nicolaus Copernicus cu ipoteza sa privind o orbită eliptică, de-a lungul căreia planetele se deplasează în jurul Soarelui.

În 1609, a publicat prima și a doua lege a mișcării planetare a lui Kepler, ca rezultat al teoriei sale eliptice. În data de 15 mai 1618, după ce a studiat datele privind orbita planetei Marte, omul de știință a descoperit cea de-a treia dintre legile care îi poartă numele. El a descris-o în lucrarea sa „Harmonices Mundi libri V” (Armonia lumii).

În 1621 a îmbogățit doctrina copernicană cu teza că forța emanată de Soare provoacă mișcarea planetară. Considerațiile sale matematice și astronomice au avut o influență enormă asupra dezvoltării ulterioare a fizicii pentru secolele următoare. O turnură semnificativă în epistemologia științifică a timpurilor moderne a însemnat un tratament consecvent al rezultatelor cercetărilor sale.

Kepler a pus mai presus cunoștințele dobândite în urma observației științifice decât afirmațiile contradictorii ale autorităților bisericești și seculare. Prin urmare, a intrat în conflict cu acestea din ce în ce mai des. Din această cauză, a fost nevoit să se mute în Linz, în 1611, unde a început să lucreze ca matematician. În 1615 a dezvoltat regula butoiului lui Kepler.

Aceasta a devenit cea mai importantă contribuție a sa în domeniul matematicii. A fost folosită pentru a calcula suprafețe și volume. A stimulat descoperirea formulei lui Simpson și a reprezentat un pas important spre crearea calculului integral. Între 1618 și 1621, Kepler a scris „Epitome Astronomiae Copernicae” (Schiță de astronomie copernicană), în care a rezumat toate descoperirile sale. Această carte a devenit primul manual despre viziunea heliocentrică asupra lumii.

În 1626, Contrareforma și fanaticii săi l-au forțat pe savant să părăsească Linz. După mai multe călătorii, a publicat în 1627 „Tabelele Rudolfine”, care au servit drept bază pentru calculele astronomice timp de peste trei secole. Un an mai târziu, Kepler s-a stabilit în Sagan (Silezia), unde a lucrat ca matematician la curtea prințului Albrecht Wenzel Eusebius von Wallenstein (1583-1634).

Prin introducerea calculului logaritmic, a contribuit la răspândirea acestui nou tip de calcul în Germania. De asemenea, Kepler a făcut din optică un subiect de cercetare științifică și a contribuit la demonstrarea descoperirilor făcute de contemporanul său Galileo Galilei cu ajutorul telescopului.

În timpul observațiilor planetei Marte, Johannes Kepler a derivat o nouă formulă. Esența acesteia era că viteza planetei este invers proporțională cu distanța sa față de Soare. În 1611, omul de știință a scris o carte fantastică despre zborul spre Lună „Visul, sau eseu postum despre astronomia lunară”.

În acest roman, Johannes a descris toate evenimentele din punctul de vedere al astronomiei. Această lucrare a fost cea care a devenit una dintre cauzele tragediei din viața savantului.

În carte, Kepler îmbină elemente de science fiction, analiză profesională și elemente autobiografice. Cu toate acestea, deoarece science fiction nu exista ca gen, povestea a fost înțeleasă greșit, iar adversarii săi au încercat să o folosească împotriva lui.

Misterul lui Kepler

Între 1615 și 1621, Kepler a lucrat la o lucrare științifică incredibil de importantă, „Astronomia copernicană”, care a fost publicată în trei volume. Toate cele trei legi ale mișcării planetare și toate descoperirile lui Kepler în domeniul astronomiei au fost descrise cu lux de amănunte. Aceste cărți au fost imediat interzise.

Omul de știință a infirmat faptul că Soarele se învârte în jurul Pământului. A fost primul care a aprofundat astrofizica și a dezvoltat o modalitate științifică de a prezice eclipsele. Ideile lui Kepler erau prea radicale pentru acea vreme. Nu e de mirare că savantul a fost suspectat de vrăjitorie.

În secolele al XIV-lea și al XV-lea, Europa a fost cuprinsă de isteria vânătorii de vrăjitoare. La cea mai mică suspiciune, femeile erau executate pentru „conspirație cu diavolul”. Era ceva obișnuit ca cei mai înalți membri ai familiei regale și ai clerului să efectueze simulacre de exorcizări asupra femeilor despre care se credea că sunt posedate. Participanților li se arătau insecte care le ieșeau pe gură în timp ce erau „chinuite de demoni”. Sute de mii de femei au fost acuzate de vrăjitorie și găsite vinovate. Acestea au fost torturate cu brutalitate și apoi executate.

Katharina Kepler, fitoterapeutul și mama lui Johannes, nu a scăpat de acest val de probleme. Ea era una dintre cele mai vechi locuitoare ale orașului german Leonberg și era cunoscută pentru manierele sale îndrăznețe. Toată lumea cunoștea talentul ei de a vindeca și de a alina suferința cu amestecuri de plante medicinale pe care ea le făcea. Una dintre prietenele și clientele Katharinei a denunțat-o la Inchiziție, acuzând-o de vrăjitorie.

Această femeie, pe nume Ursula Reinhold, era sora frizerului din sat. Ea și-a înșelat soțul și a rămas însărcinată. A apărut acasă la prietena ei Katharina, cerându-i să o ajute să facă avort. Aceasta a refuzat. Ursula a fost furioasă. A încercat singură să-și provoace avortul, însă fără succes. Ca urmare, s-a îmbolnăvit și, dorind să ascundă consecințele, a acuzat-o pe fosta sa prietenă că i-a făcut vrăji.

Așa cum se întâmplă adesea în orașele mici, au existat o mulțime de oameni care au vrut să o denigreze pe Katharina. Unii au declarat că au văzut-o pe Katarina trecând prin uși închise. Mulți au susținut că ea era responsabilă pentru moartea bebelușilor și pentru ciuma animalelor.

Lucrările fiului ei, Johannes, au dat mai multă greutate suspiciunilor. În special, cartea sa despre călătoria pe Lună. Aceasta spune povestea unui tânăr astronom care călătorește pe această planetă. În acest demers este ajutat de mama sa, o vindecătoare și fitoterapeut care poate invoca spiritele. Cartea a fost considerată autobiografică și a fost o bună susținere a acuzațiilor. Mama lui Johannes a fost arestată.

Biata femeie a fost torturată cu brutalitate, fiind obligată să mărturisească toate acuzațiile absurde. Fiul ei a fost cel care i-a sărit în ajutor. Johannes Kepler s-a dedicat apărării mamei sale. El a dovedit că acuzațiilor oamenilor erau nefondate.

Procesul a durat un an. În cele din urmă, datorită eforturilor eroice ale fiului ei, Katharina a fost achitată de toate acuzațiile. A fost eliberată. Închisoarea și tortura i-au afectat grav sănătatea. În decurs de un an, femeia a murit. Kepler și-a petrecut restul vieții comentând cartea „Visul” ( „Somnium”).

Era fanatic în încercarea sa de a se asigura că tot ceea ce putea da naștere la interpretări superstițioase era explicat cu atenție. Johannes a scris multe notițe în care a prezentat motive strict științifice pentru utilizarea tuturor simbolurilor și metaforelor sale. În ciuda acestui fapt, chiar și acum se pot găsi cei care îl consideră pe Kepler un magician, crezând că acesta și-a luat cu el în mormânt secretul sinistru de a fi un vrăjitor.

Moștenirea lui Johannes Kepler

Munca savantului este valoroasă și astăzi. De exemplu, în domeniile simetriei, cristalografiei și teoriei codurilor. Kepler a fost primul care a folosit termenul „medie aritmetică”. De asemenea, crearea primului tabel al logaritmilor este meritul său. Kepler a avut, de asemenea, o contribuție uriașă la dezvoltarea geometriei. Datorită lui a apărut conceptul de focar al unei secțiuni conice și al unui punct infinit de îndepărtat.

Termenul „inerție” a fost inventat de Johannes Kepler. O altă realizare a marelui om de știință a fost aproape legea gravitației. El a reușit să o explice, dar nu a putut să o justifice matematic. Johannes Kepler a fost primul care a sugerat că fluxul și refluxul mareelor era efectul lunii asupra oceanelor superioare. Newton nu a făcut o presupunere similară decât 100 de ani mai târziu.

Kepler a fost cel care a introdus conceptul de refracție a luminii, „axa optică”, „meniscul”, a schițat teoria generală a lentilelor și a sistemelor. El a descris pe deplin întregul principiu al mecanismului vederii, a definit rolul cristalinului, a determinat cauzele miopiei și hipermetropiei.

Moartea omului de știință

În 1630, Kepler a decis să meargă la Regensburg, la împărat, pentru a-și lua salariul. Pe drum, Johannes Kepler a răcit rău, iar această răceală i-a cauzat moartea.

După moartea sa, toate manuscrisele sale au fost publicate în 22 de volume. Savantul nu a fost foarte norocos nici după moartea sa. În timpul Războiului de Treizeci de Ani, cimitirul în care a fost înmormântat a fost complet distrus. Mormântul său a fost devastat. Tot ceea ce a rămas este epitaful pe care scrie: „Am măsurat cerul, iar acum măsor umbrele. Mintea mea este în ceruri, iar trupul meu se odihnește în pământ”.

În onoarea numeroaselor sale descoperiri valabile și a contribuției generale la optică și astronomie, care au ajutat la crearea telescoapelor spațiale de astăzi, în 2009 NASA a lansat propriul telescop spațial, numit după Kepler, care ar trebui să ajute la găsirea planetelor aflate în afara sistemului solar. Acest lucru i-a permis simbolic lui Kepler, în conformitate cu epitaful său, să continue să traverseze cerurile cu mintea sa.