Wracamy do tematu astronomii.
Rewolucyjna teoria Kopernika niestety okazała się być błędna -- nie w fundamentalnym znaczeniu, ale w kwestiach kształtów orbit, które sprawiały, że w wielu zastosowaniach po prostu się nie sprawdzała.
Ta mniejsza zgodność modelu Kopernika z obserwacjami niż zgodność modelu Ptolemejskiego była jednym z głównych czynników, dla którego powoli się upowszechniała, poza aspektami społeczno-religijnymi.
Dlatego przez długi czas już po uznaniu kopernikańskiego modelu heliocentrycznego wszechświata -- w nawigacji wciąż stosowano model Ptolemejski, gdyż tablice z epicyklami na epicyklach lepiej przewidywały ruchy ciał niebieskich niż teoria Kopernika.
I tutaj wchodzi Kepler ze swoimi 3 prawami i trochę ogarnia kuwetę.
PS.
Dziś też już wiemy, że nie ma bezwzględnego układu odniesienia i to, czy Ziemia krąży wokół Słońca, czy Słońce krąży wokół Ziemi, względem czego poruszają się inne planety czy gwiazdy -- zależy tylko od tego, jaki układ odniesienia przyjmiemy. To tylko kwestia konwencji i wygody.
Geocentryczny układ przyjmuje się, jeśli tak jest prościej np. obliczać orbity satelitów.
Równie dobrze można zbudować układ odniesienia, w którym to Elon Musk jest w centrum wszystkiego a wszystkie cała niebieskie krążą wokół niego. Będzie to dość skomplikowany układ do policzenia, ale nie zmienia to faktu, że jak najbardziej prawidłowy.
No, ale lećmy z opowiadaniem.
===================
Karczma w Ernendingen był to stary drewniany budynek na rynku miasteczka. Nie widywano w niej wielkich dostojników ani nawet szlachty; schodzili się tu mieszczanie na kufelek piwa, zagryzany grochową kiszką. Dlatego może właścicielka karczmy, pani Katarzyna Kepler, o zawsze pochmurnej twarzy, z wysoka patrzyła na swoich klientów. Do tego los ją przywiódł, ją, szlachciankę z rodu, że musi obsługiwać tę gawiedź. Ale to nie los był winien, to mąż, który woli wojować gdzieś nad granicą Holandii, podczas gdy ona musi się tu męczyć z dziećmi i z interesem.
Jednakże pomimo niechętnej twarzy gospodyni -- w karczmie, zwłaszcza wieczorami, tłoczono się. Piwo było dobre, kiszka grochowa smaczna i świeża, obsługa...
Z obsługą mogło być lepiej. Taki mały chłopak, niezgrabny i nieśmiały, który o tej porze powinien już spać, nie nadążał z podawaniem gościom.
-- Hej, Johan! Przynieś no mi jeszcze kufelek!
-- Pośpiesz się Johan, ja i moi kompani czekamy!
-- Johan, rozlewasz piwo!
Ten głos, ostry jak uderzenie bicza, sprawia, że mały Johan wzdryga się i kurczy, piwo chlapie jeszcze bardziej na jego kaftan. Stawiając kufle na stoliku spogląda spod oka na matkę, która śledzi go groźnym okiem. Bo to jest jego matka, pani Kepler, a on, Johan Kepler, jako najstarszy z rodzeństwa, pomaga w obsługiwaniu gości.
-- Pani Kepler, chłopak ledwo się trzyma na nogach -- łagodzi ktoś dobrodusznie. Właścicielka karczmy patrzy płonącym wzrokiem na intruza. Jeszcze by tylko trzeba wdawać się w rozmowy z tą hołotą!
-- Pośpiesz się, Johan -- syczy. -- Ci panowie w kącie zamówili wino. Nie stłucz tylko butelki!
Jakiś konny orszak zatrzymuje się przed wejściem. Wojskowi. Tych pani Kepler szczególnie nie lubi. Ma swoje przyczyny. Przecież mąż jest wojskowym, ten obieżyświat.
Lecz -- o wielki Boże, któż to wchodzi właśnie na czele tej grupki wojskowych? Henryk, jej mąż! Czy to możliwe?
-- Witaj, Katarzyno! -- woła ten na całe gardło i wyciąga do niej ręce już ode drzwi. -- Wszystkiego najlepszego! Jak widzisz, znowu tu jestem!
Ale w tej chwili ktoś mu się zaplątuje w jego obfity płaszcz, ktoś go chwyta za rękę. Wspaniały mężczyzna, pan kapitan Kepler, schyla się ze zdumieniem i po chwili podnosi chłopca.
-- Jak mi Bóg miły, to Johan! Co ty tu robisz, smyku, o tej porze? Katarzyno, co tu robi mój syn?
-- Twój syn, z braku swego ojca, pomaga mi utrzymać rodzinę -- syczy Katarzyna.
-- Mój syn? Syn kapitana Keplera podaje piwo? Ej, Katarzyno, zdaje mi się, że się na początek pokłócimy. On będzie chodzić do szkoły.
-- On chodzi do szkoły -- mówi chmurnie pani Kepler.
-- Co? Pewnie di tej szkółki pastora Lorenza, gdzie się ledwie nauczy czytać i pisać? Mój syn pojedzie już jutro do kolegium w Maulbronn!
-- Do kolegium! -- parska gorzkim śmiechem pani Kepler. Ciekawe, kto będzie za to płacić?
-- Nikt -- odpowiada dumnie kapitan. Jako oficer w armii księcia Wirtembergii mam prawo umieścić syna darmo w kolegium. Jutro go zabieram ze sobą
=================
Obszerna sala uniwersytetu w Tybindze, wypełniona studentami, na oko przedstawiała obraz zasłuchania; w rzeczywistości, jak zwykle pod koniec wykładu, pod pozorami uwagi można było zauważyć nieznaczne poruszenie: składanie notatek, przerwy w notowaniu, tęskne spojrzenia za okno, za którym zielenił się maj. Tylko wykładowca, znakomity astronom, Michał Maestlin, nie dostrzegł niczego i prawił podniesionym głosem:
-- A więc zapamiętajcie, co wam wyłożyłem. Poglądy znakomitego filozofa, Ptolemeusza, zawarte w jego dziele Almagest, a uzupełnione przez Ojców Kościoła, są, biorąc w największym skrócie, następujące. Po pierwsze nieruchoma Ziemia stoi w środku Wszechświata; otaczają ją woda, powietrze, ogień. Powyżej tej sfery obiegają Ziemię jej planety, a więc Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz, Saturn. Powyżej Saturna znajduje się sfera gwiazd a ponad nimi niebo ze świętymi pańskimi i duszami zbawionych. Co do planet...
Umilkł, popatrzył na salę; i on wreszcie dostrzegł, że studenci wyczekują z utęsknieniem końca wykładu. Machnął ręką i rzekł:
-- Reszta jutro. Możecie iść do domu.
Zaczął zbierać swoje papiery, nie patrząc na wychodzących. Widocznie wiedział jednak dobrze, kto nie wybiegnie szybko wraz z innymi, bo nie podnosząc oczu spytał półgłosem:
-- Czemu notowałeś to wszystko, Janie?
Johna Kepler stał obok profesora i uśmiechnął się milcząc. Jego brzydka, śniada i poznaczona ospą twarz była w tym uśmiechu prawie piękna. Profesor podniósł oczy, dojrzał ten uśmiech i sam uśmiechnął się mimo woli.
-- Po pierwsze nie jesteś już studentem. Ty, mój najlepszy uczeń, ukończyłeś już studia. W dwa kata jak nikt... Teorię Ptolemeusza znasz na pamięć...
-- A po drugie? -- spytał z uśmiechem Johan Kepler?
-- Pst... -- szepnął profesor. Idziemy do domu. Po południu przyjdzie jeszcze kilku studentów, którzy zrobili lepiej niż ty: nie przyszli wcale na mój ranny wykład.
Wyszli z uniwersytetu, poszli podwórzem ku mieszkaniu profesora.
-- Zastanawiam się -- rzekł przestając się uśmiechać Jan -- jak długo jeszcze ten przestarzały, nie wytrzymujący krytyki system Ptolemeusza będzie panował na uniwersytetach -- i jak długo system Kopernika będzie prześladowany, wykładany tylko cichaczem, prywatnie.
-- Prawda nie wszystkim dogadza -- rzekł posępnie profesor. -- System Ptolemeusza jest popierany przez Kościół, gdyż nie narusza on dogmatów wynikających z biblii. I cóż z tego, że genialne odkrycie Kopernika mówi nam prawdę o budowie Wszechświata? Gdybym chciał wykładać publicznie jego teorię, zostałbym natychmiast usunięty ze stanowiska i kto wie, jaki los by mnie spotkał. Muszę więc wykładać teorię Ptolemeusza sprzed półtora tysiąca lat -- i żyć ze stawiania horoskopów, tak jest, wróżyć z gwiazd. Ale dziś po południu, w naszym gronie, odczytamy jeszcze raz kilka rozdziałów pierwszej księgi Kopernika "O obrotach ciał niebieskich".
Weszli do mieszkania. Stara służąca profesora rzekła gderliwie:
-- A pan to siedzi w i siedzi w tych salach, a tu obiad już wystygł do cna. Był tu też jakiś ze dwa razy, nie mógł się doczekać i papiery jakieś zostawił. O, tam leżą.
Profesor rozrywał zapieczętowane koperty, przeglądał. Nagle zawołał:
-- Janie, Janie, to o ciebie chodzi! Proponują ci miejsce profesora na uniwersytecie w Gracu! Przy twoich dwudziestu trzech latach to doprawdy wyróżnienie!
==============
Wysoki urzędnik dworski we wspaniałym stroju nie miał zamiaru dostrzegać skromnej postaci siedzącej w rogu pracowni. Miał interes tylko do Keplera.
-- Jego cesarska mość polecił mi wyrazić panu, mosci panie Kepler, swoje niezadowolenie!
-- O! -- westchnął astronom -- czymże naraziłem się najjaśniejszemu pani?
-- Waszmość chyba żartujesz, udając, że się nie domyślasz. Gdy po śmierci znakomitego astronoma, Tychona de Brahe, którego był pan pomocnikiem, najjaśniejszy pan powierzył panu urząd nadwornego astrologa, spodziewał się, że wyniesiony na tak wysokie stanowisko, będziesz umiał ocenić ten zaszczyt. Tymczasem waszmość -- śledząc ustawicznie gwiazdy i bez ustanku przeprowadzając obliczenia dotyczące ich ruchu -- nie kwapisz się z układaniem horoskopów. Czasy mamy niespokojne, cała Europa wstrząsana jest walkami protestantów z katolikami, waść zaś ani nie przepowiadasz nadchodzących wypadków ani nie starasz się wyczytać z planet, jakie zająć wśród nich stanowisko.
Kepler milczał. Cóż miał powiedzieć? Że horoskopy nie mają żadnej wartości? Że wróżenie z gwiazd jest zwykłem oszustwem? Rzekł wreszcie po chwili:
-- Gdy znakomity Tycho do Brahe zaproponował mi stanowisko swego pomocnika w badaniach astronomicznych...
-- Astronomicznych! Astronomicznych! Tycho de Brahe był przede wszystkim astrologiem i dostarczał stale najjaśniejszemu panu horoskopów!
"Które się nie sprawdzały" -- pomyślał Kepler, ale głośno powiedział co innego.
-- Tycho de Brahe pobierał za swe horoskopy znakomite uposażenie. Mieszkał w pałacu. Ja zaś miesiącami muszę błagać o mizerną zaległą pensję. Mam żonę i dwoje dzieci -- często musimy brać chleb na kredyt.
-- Skarb państwa jest w trudnościach! Czasy mamy ciężkie! -- wykrzyknął przybysz. -- Najjaśniejszy pan ma prawo spodziewać się po swych poddanych niejakiej wdzięczności i ofiarności!
Kepler milczał przez chwilę, wreszcie skłonił się.
-- Postaram się spełniać wszystkie życzenia najjaśniejszego pana.
-- I dworu! I dworu! Cesarz żąda, abyś pan uwzględniał również potrzeby dworu! Nie dalej jak w przeszłym tygodniu odmówiłeś pan hrabinie Hochberg obliczenia z planet, który dzień byłby najodpowiedniejszy na ślub jej córki! Cesarz był bardzo dotknięty!
Po odprowadzeniu dostojnego gościa do drzwi Kepler powrócił do swej pracowni.
Przyjaciel jego, Szymon Reutlinger, siedział w kącie komnaty tak jak zastała go wizyta marszałka dworu. Kepler przeszedł się po pokoju, wreszcie zatrzymał się przed przyjacielem:
-- I cóż ty na to?
Szymon myślał chwilę.
-- Przecież wystawienie takiego horoskopu zabiera mnóstwo czasu.
-- Mnóstwo! Wymaga on wielkiej ilości krzyżujących się obliczeń, całe tygodnie są na to zmarnowane. Ale wiara w horoskopy jest dziś silniejsza niż kiedykolwiek.
-- Rozumiem cię. Naprawdę szkoda na to czasu.
-- Nie masz pojęcia, jakie ciekawe zapiski pozostawił mi Tycho de Brahe. Przez całe swe życie śledził ruchy planety Mars, wszystko zapisywał. To prawdziwa kopalnia złota, te jego notatki. Gdyby nie one, nie doszedłbym prędko do moich odkryć.
-- Właśnie miałem mi o nich mówić.
-- Zaczęło się od tego, że zauważyłem, błąd w obliczeniach Brahego przy ustalaniu obiegu planety Marsa. Błąd wynosił 8 minut. Było to bardzo dużo, a Brahe był przecież tak dokładny! Zacząłem więc na świeżo obliczać orbitę Marsa. Jak wiesz, Mars robi obrót wokół Słońca w 687 dni. Zacząłem sprawdzać każdą pozycję planety. Nie masz pojęcia, ile to było liczenia, a ja każdą pozycję przeliczałem 70 razy. Zajęło mi to cztery lata -- akurat połowę tego czasu, jaki ty spędziłeś we Włoszech.
-- No, ale co ci dały te żmudne wyliczenia?
-- Zauważyłem jakieś nieznaczne nierówności w biegu Marsa na niektórych odcinkach drogi. Jak wiesz, Kopernik, a za nim wszyscy astronomowie twierdzili, że planety poruszają się po orbicie stanowiącej koło. Zacząłem dochodzić do wniosku, że to nie może być koło, lecz jakaś inna krzywa. Zarówno obliczenia jak i obserwacje wskazały mi jedyne rozwiązanie. Mars, a zanim wszystkie inne planety, nie biegnie po drodze kołowej, a po elipsie. W jednej z ognisk tej elipsy znajduje się słońce. Twierdzenie wyjaśniło mi spostrzegane dotychczas zjawiska, które uważana za nieregularności w obiegu planet.
-- To wielkie i ważne spostrzeżenie. Uzupełniasz w ten sposób teorię Kopernika.
-- Poczeka, ale to jeszcze nie wszystko! Zauważyłem też drugą rzecz. Wyobraź sobie więc elipsę, w jednym z jej ognisk znajduje się Słońce. Po elipsie odbywa swój ruch planeta. Dowolny wyobrażalny promień od planety do Słońca nazwijmy promieniem wodzącym. Promień ten przy ruchu planety zakreśla pewną płaszczyznę -- część powierzchni elipsy. Otóż udowodniłem, że promień ten zakreśla w równych czasach równe płaszczyzny. Że zaś płaszczyzna elipsy jest jakby spłaszczonym kołem, to promień wodzący, aby w tym samym czasie zakreślić taką samą powierzchnię, musi się poruszać raz wolniej, raz prędzej. Wynika z tego...
-- Wynika z tego, że ruch planet nie jest równomierny! Cóż za zuchwałe przypuszczenie!
-- To nie przypuszczenie, to pewnik. Tak jest: im planeta jest bliżej Słońca, tym porusza się szybciej; im dalej, tym wolniej.
-- Powinieneś ogłosić wyniki twoich prac -- rzekł po namyśle Szymon.
-- Tak. W tym, to jest 1609 roku wydaję dzieło pod tytułem "Astronomia nowa". Tam właśnie podaję te dwa prawa dotyczące ruchu wszystkich planet, nie tylko Marsa. I powiedz, jak ja w tych warunkach mam się zajmować wystawieniem horoskopów?
============
W dziewięć lat potem Kepler ogłosił jeszcze trzecie prawo; nazwał je prawem harmonii. Głosiło ono, że kwadrat czasu obrotu danej planety wokół Słońca (czyli czas obrotu pomnożony przez siebie) jest proporcjonalny do sześcianu średniej odległości tej planety od Słońca (czyli średniej odległości pomnożonej przez siebie i jeszcze raz przez siebie). A więc im dalej od Słońca, tym planeta ma dłuższy czas obrotu wokół niego.
Te trzy prawa unieśmiertelniły Keplera, wielkiego astronoma i nieszczęśliwego człowieka. Przez całe życie walczył z biedą, z wyzyskiem możnych, którzy chcieli od niego astrologicznych usług, obiecywali za nie drogo płacić i płacili z trudem drobne sumy.
Pod koniec życia mieszkał Kepler w Żaganiu; wyjechał z niego do Ratysbony, by wyprosić od rządu niemieckiego należne mu sumy. Przeziębiwszy się w drodze zmarł w Ratysbonie 15 listopada 1630 roku. Nie doczekał zaćmienia Księżyca, które przewidział na dzień 19 listopada i które spodziewał się oglądać. Po śmierci znaleziono przy nim 22 dukaty. Był to cały majątek, jaki zdążył zebrać wielki astronom w czasie swojego pracowitego życia; ten astronom, który zaczął swoją działalność od obserwowania niezrozumiałych ruchów Marsa i bez którego odkryć nie byłoby możliwe ani dzisiejsze wystrzeliwanie rakiet międzyplanetarnych ani też robienie zdjęć tegoż właśnie Marsa.
======
Autor: Hanna Korab
Źródło: Horyzonty Techniki dla dzieci, nr 9 (125), 1967.
