EM NOME DE KEPLER - POR EDSON ECKS

Em Nome De Kepler

Muitas vezes entendemos a historia da ciência de forma fria, porque sempre a avaliamos a partir apenas das teorias e de suas descobertas, mas é preciso entender que por trás dessas teorias e descobertas, há seres humanos, sentido o que qualquer ser humano sente. Não apresentar também esse lado torna a ciência como algo frio distante, mas se ao contrário, revelarmos o lado humano dos pesquisadores, com todas as suas virtudes com todos os seus erros, a ciência se tornará algo amplo, belo, e porque não dizer trágico também, porque é assim que caminhamos entre belezas e tragédias, pessoais-coletivas-universais.

Não pretendo me alongar sobre a vida de Kepler, porém, lhes mostrarei uma resumida biografia de Kepler, para você entender como um ser humano pode lutar até o fim, contra as adversidades da vida, e da morte. Kepler terá sua vida marcada pelas as tragédias, mas nunca desistirá de seus sonhos, creio que foi isso que o manteve obstinado pela a vida, pela a ciência.  A paixão pela a descoberta iluminará seus olhos, em direção ás estrelas, mas sem esquecer-se da Terra.

 Kepler sabia exatamente o que queria dizer o Poeta Fernando Pessoa com ‘um ideal, uma causa, o que se escolhe fazer é mais importante do que a própria vida’. Kepler jamais duvidou disso. Edson Ecks

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A primeira parte desse trabalho tem uma resumida biografia de Kepler, na segunda parte, temos o método cientifico de Kepler, em relação ao de Francis Bacon, Galileu e Newton. Na terceira parte. Suas teorias e suas descobertas, para você entender que Kepler não era apenas um astrônomo, mais também um grande ser humano, físico-teórico (como chamamos hoje), um ‘astrofísico’, um inventor, um grande matemático.

KEPLER, VIDA

Seu pai tinha um caráter furioso, obstinado e briguento, mais tarde passou a viver como um vagabundo, e teve um final brutal.

Dos 9 aos 11 anos, kepler trabalhará de jornaleiro.

Em 1577 sua mãe o levará a um lugar alto, parar verem um cometa passar. Em 1580, seu pai lhe mostrara um eclipse lunar, e como a Lua se tornara vermelha.

Kepler perdoava seus pais, pois o horoscopo dizia que eles nasceram sobre uma ‘má estrela’.

Dos seus seis irmãos, três morrem em tenra idade.

Kepler era fraco fisicamente, e tinha hipocondria, e que todo tipo de doença de pele parecia padecer.

Em uma peça da escola sobre Batista foi posto para representar Mariana, por causa do seu corpo magro.

Kepler já havia se decidido pela a vida religiosa, mas recebe uma carta do Seminário de Graz (província austríaca), que desejava um professor de matemática, Kepler fora indicado. Mesmo relutante, o próprio padre lhe aconselhou a ir, foi para Graz. Onde sua vida mudaria para sempre, o caminho das estrelas estavam abertos para ele.

O matemático astrólogo Kepler, em 1595, na Áustria previu uma onda de frio me uma invasão dos turcos, houve um frio intenso para os povos dos Alpes, e os turcos devastaram, pilharam metade da Europa.

Em 1611 morre sua esposa, e seus dois filhos.

Katharina, mãe de Kepler, foi acusada de feitiçaria, o processo durou seis anos, e terminou em 3  de abril de 1621, depois de ficar prisioneira por um ano na Torre de Guglingen, por uma liberação inesperada. A pobre mulher, esgotada faleceu em 13 de abril de 1622: Deus disse Kepler, de uma só vez pôs fim a vida da minha mãe e a sua querela.

Quando Katharina foi acusada à caça ‘as bruxas’ estava no auge. Em poucos meses, entre 1615 e 1616, seis  mulheres foram acusadas de feitiçaria em Leonberg, exatamente onde vivia a mãe de Kepler. Em Weil, entre 1615 e 1629. Trinta e oito ‘bruxas’, ‘em nome de Deus’, tiveram morte atroz na fogueira.

Em 27 de abril, de 1597, casa-se, sob um ‘céu funesto’, com Barbara Muller.

Em 1613, casa-se pela a segunda vez, com Suzanna Reuttinger, a filha do casal morre em tenra infância.

Kepler e Galileu faziam mapas astrais, na época a astronomia ainda andava ‘de mãos dadas’ com a astrologia, Kepler dará um grande salto para esse divórcio.

Galileu gostava do apoio de Kepler, mas nunca lhe enviou a luneta que Kepler havia lhe solicitado.

E tão ‘fácil’ ler as três de Kepler hoje, mas na conclusão de Harmonia do Mundo: o autor resume o percurso que, em 24 anos o conduzira a terceira lei.

Houve muitos conflitos entre Tycho Brahe e Johannes Kepler, principalmente em relação aos seus sistemas cosmológicos.

Em 1597, Tycho Brahe advertido por Cristiano lV, novo rei da Dinamarca, por seu temperamento insuportável para com os seus comandados, deixaria Hven. A corte de Rodolfo ll, o recebe como o novo matemático imperial, em 1599.

Em abril de 1600, após uma violenta discursão. Kepler deixou o Castelo de Benatek rumo a Praga, de onde escrevera uma carta cheia de insultos a Tycho, seguida alguns dias depois de humildes desculpas. Mas uma vez o destino dá um golpe em Kepler. Três semanas depois Tycho foi buscar Kepler, que voltou ao Castelo, toda sua família estará lá em outubro. Enquanto isso em Graz, todos os luteranos foram condenados definitivamente ao exilio, com isso, Kepler, não teria nenhuma escolha. O mau humor e a soberba de Tycho eram agora, ‘a nova terra prometida’, para Kepler e sua família. Mas O castelo de Tycho, pela a astronomia, realmente era um Paraíso para Kepler, excelentes equipamentos de observações celestes, e promissores dados de Tycho à disposição do gênio de Kepler.

As publicações de Kepler geralmente eram de uma ‘luta de titânica’: Kepler termina em 1606, a Nova Astronomia, mas só será publicada em 1609. Sem falar que enfrentar batalhas terríveis com os herdeiros de Brahe, que queriam, por exemplo, que Kepler mantivesse o sistema de Brahe, que Kepler já aquela altura havia superado. Kepler teve muitas dificuldades para lançar suas obras. Em partes por causa de um enorme custo de uma publicação, que geralmente ele não tinha condições de assumir.

Johannes  Kepler morre no dia 15 de novembro de 1630.  Nem seu túmulo ficou em paz, pois a Guerra dos Trinta anos acabou por destruir o cemitério onde estava enterrado. Na noite de sua morte seu jovem ajudante Jacob Bansch registrou um eclipse solar. Abriu-se o portal por onde a alma de Kepler adentrou o Universo.

Kepler o Astrofísico

Muito se fala sobre o método cientifico de Galileu, ou sobre o método cientifico de Newton, este que consideravam, como o ‘apogeu da ciência moderna’, porém, Galileu, e principalmente Newton, ‘seguiam os antigos’, a matemática, e a geometria clássica.

Mesmo Galileu conhecendo as leis de Kepler, conservaria as orbitas circulares, ao invés das elipses de Kepler, porque ‘os círculos são belos’, não as elipses. Estás que no leito de morte, Tycho Brahe teria feito Kepler prometer não abandoná-las, e o seu sistema em que o Sol gira em torno da Terra, e os planetas em torno do Sol.

Fala-se muito que Newton ‘desenvolveu a teoria da gravitação’ aos vinte seis anos, mas na verdade a primeira edição dos Principia, fora lançado quando Newton tinha 45 anos. E os dados de sua juventude, não expressam realmente essa lei, somente Kepler, Galileu e Hooke, lhes abrirão as portas para essa visão.

Newton formula figuras geométricas, os Principia é um livro geométrico. Newton não rompe com os antigos geômetras, pelo o contrário os enaltece, e abomina a visão mecanicista (Descartes...), de um Universo que funciona sem o seu ‘Relojoeiro Divino’, escravo da sua própria criação.

Porém, tanto Kepler, Galileu e Newton, ainda postulavam as ‘estrelas fixas’.

MÉTODO KEPLERIANO

Kepler desejava uma astronomia fundamentada na física. Naquela época escreve a seu predecessor no estudo de Marte, dizendo que ‘a física e a astronomia devem ser estudadas simultaneamente’; as duas ciências são tão estritamente ligadas, que nenhuma delas pode atingir a perfeição sem a outra.

Kepler defendia que a astronomia ‘não devia ser sustentada em causas fictícias (‘sol imaginário’), mas em causas físicas’. Em sua carta a Herwart Von Hohenburg, em 10 de fevereiro de 1605, define seu objetivo de ‘mostra o mundo não como uma máquina animal, mas como um relógio ‘ (com leis físicas definidas). Em primeiro lugar encontrar as causa físicas dos fenômenos, somente depois disso poderá ser confirmado o fundamento da descoberta.

Hipótese astronômica

A hipótese astronômica. Significa que a astronomia não deveria se limitar a comentar os dados recolhidos, Kepler introduz a ideia de uma astronomia à priori: uma disciplina que formularia hipóteses sensatas que deferiam ser conferidas pelos os mediadores. Evocava a evolução da hipótese em astronomia, desde Tales. Opera Omnio – 1858, publicada pela a primeira vez por Carl Frisch.

Na Nova Astronomia, Kepler, se incumbe à tarefa extremamente difícil. Por um lado, ele devia introduzir conceitos novos, com demonstrações que, sensatas ou não, seguiram esquemas lógicos, obrigando-o por vezes a mergulhar em cálculos, longos e complexos.

Apesar de sobre-humano, o trabalho de Kepler não suscitou o entusiasmo de seus contemporâneos. Fora  criticado por seu primeiro ‘tutor do conhecimento’ Masclin, fabricius e Longomontanus, sobretudo em razão de sua obstinação em exigir justificativas físicas em seu modelo. Kepler sustentava que a astronomia não deve se fundamentar em hipóteses fictícias (poliedros...), mais em causas físicas. O caminho para a astrofísica estava aberto.

Isso é ciência moderna.

Vamos começar pelo o ‘fim’, primeiramente falaremos da três de Kepler, o valor imenso destas, e como elas revolucionaram a compreensão do estudo sobre o sistema Solar. Na sequencia, veremos outras dezenas de contribuições de Kepler à gravitação Universal, física, óptica, suas contribuições a ‘astrofísica’, supernova. Faz parte do conhecimento universal-popular  que ‘o Sol gira sobre si mesmo, igualmente a Terra, e que a Terra e os planetas giram em torno do Sol’, que cometam podem  atravessar ‘cair nas esferas’ (planetas), que não se pode colocar o Sol em ‘regularidades’, como os planetas, porque o Sol é, como ‘os cabelos da medusa: inconstante’, mas o que poucos sabem que foi Kepler, audaciosamente, quem fez essas descobertas.

AS TRÊS LEIS DE KEPLER

Kepler contribuía de maneira decisiva para a regularidade do movimento dos planetas. Em duas obras em 1609 e depois em 1619, e ele anunciaria as três leis que regem os movimentos dos planetas em torno do Sol, as três leis de Kepler.

A três leis de Kepler não foram aceitas imediatamente: ao contrário numerosos astrônomos entre eles, Galileu, as contestaram, como não acreditar, nos ‘círculos perfeitos’, para acreditar em elipses. Mas a verdade é que Kepler adotando o sistema das elipses obtinha previsões bem melhores sobre o movimento dos planetas. kepler deu um grande salto do ponto de vista das previsões cifradas.

Não se sabia a causa do movimento dos planetas (na época seis), e a terceira lei de Kepler abre caminho para tal explicação.

 Em 1602, Kepler adquire uma cópia do livro do médico e físico Wiliam Gilbert (1544-1609). Intitulada De Magnete, de 1600.

Gilbert compara a Terra a um grande Imã. Ele pensava poder provar os efeitos do magnetismo terrestre por meio de modelos constituídos de pequenas esferas de magnetita. Os partidários da explicação magnética descrevem a força magnética como invisível não material e capaz de agir a distancia.

Kepler, agora dirá que a ‘afinidade’ (atração) entre os planetas e Sol, e objetos na Terra, se dar por causa do magnetismo. O Sol é a anima motrix (alma motor)do sistema solar, dotado de uma polaridade magnética, que se estende pelo o espaço. O Sol gira em torno de si mesmo   -   fato que a observações das manchas solares feitas por Kepler, será confirmado muitos anos depois  -  e essa rotação é a causa da revolução dos planetas em torno do Sol. Os planetas possuem uma polaridade magnética que os atrai para o Sol durante metade de sua orbita, e os repele durante a outra metade.

Hoje sabemos que a Terra possui um grande ‘imã eletromagnético’, que de tempos em tempos, investes suas polaridades. Será que Gilbert e Kepler, estariam tão errados assim? Veremos isso mais adiante.

Não veremos vestígios dessa ideia de uma força não material, aprisionada no Sol, capaz de agir a distancia, que provocava o movimento dos planetas obedecendo as suas leis. Não veremos vestígios dessa ideia na resposta que Newton deu a Halley. Ela jamais será citada nos Principia. Mas Kepler, já especulava que uma força invisível existia, e que causava a ‘afinidade’ (atração), entre os planetas e o Sol.

Os Principia, de Newton, é um tanto quanto um ‘livro em branco’, sobre seus precursores, principalmente sobre Kepler. Como veremos no decorrer do trabalho aqui apresentado.

Tycho Brave

O professor Michael Mastlin, fará Kepler analisar os fenômenos celestes sobre pontos de vistas dos de Ptolomeu e Copérnico.

Copérnico na época era mal visto tanto por Lutero como pelo o Papa, mas para Kepler a matemática o aproximava de Deus, era a religião de Kepler.

Começaremos falando de Tycho Brahe. Um acontecimento que deu notoriedade a Brahe foi a nova estrela de 1572, uma supernova que havia explodido na Constelação de Cassiopéia e permaneceria visível por 18 meses. Porém, outros astrônomos também observaram esse fenômeno. Um fato similar teria ocorrido no ano de 125 a.C., segundo a História Natural de Plínio. Hiparco teria observado um fenômeno análogo. Esses astrônomos tentaram estabelecer se a estrela era ‘imóvel’, Brahe, demonstra que era ‘fixa’. Mas não é. A p(ercepção) r(elativa) os enganaram.

Esse evento foi muito importante, pois ia de encontro ao conhecimento aristotélico, contrariava a ‘imutabilidade celeste fora das esferas intangíveis’, ou seja, bem mais distante, pós-Lua. Tão escandalosa quanta essa de Tycho Brahe de que a distancia da ‘Terra e um cometa’, aparecido em 1577, era de pelo menos seis vezes maior do que a que nos separa da lua. Esse fenômeno modificava uma parte do céu que pertence ao vil mundo sublunar. Os gregos separavam o Universo em dois Mundos: um mundo sublunar, pertencente a Terra, em constante evolução, e, além da Lua, o Cosmos ou esferas dos fixos, mundo que se apresentava perfeito, imutável.

Brahe era considerado um elemento extremamente arrogante ao ponto do rei Cristiano Vl, lhe ‘pedir para se retirar’ da Ilha de Hven, alegando que ele tratava seus comandados  de forma estúpida.

Brahe perderá o nariz em um duelo de ‘cavalheiros’, fará uma prótese de ouro para ‘substituir’ o nariz perdido no confronto com o seu rival. Morre em, Tycho Brahe, o gênio arrogante, indomável, que também escreverá seu nome no templo sagrado da astronomia, e ainda deixou o caminho aberto para o seu auxiliar (Kepler) desbravar o sistema solar.

Kepler morre em 1630, e Tycho lhe abre os portões sagrados (das estrelas), com um sorriso largo e orgulhoso no rosto.

Kepler e suas descobertas

‘é o erro que nos revela o caminho da verdade’ Kepler.

Muito se fala sobre Kepler ser um dos Pilares da Astronomia, mais Kepler irá romper com os antigos geômetras, e definirá uma astronomia voltada para hipóteses (teorias), e observações físicas, aqui a astronomia define-se em antes e depois de Kepler, abrindo caminho para a astrofísica.

 Seu método científico mostrou-se muito mais amplo e produtivo que os de Galileu e Newton (que ainda eram ‘geômetras’), Kepler rompe com a geometria. Kepler também olhou o Mundo de forma física, suas hipóteses (‘teorias’) físicas mostrarem-se de grande valor, afastando-se do método baconiano científico, de não formular ‘hipóteses mágicas’, como por exemplo, dizer que a Lua atraia a massa d’água. Método que foi seguido à risca por Newton, o que o levou a nunca postular ‘o que era a gravitação’. Para a gravidade, a atração dos corpos celestes e terrestres, Kepler, postulou a teoria magnética da gravidade.

Mais o que muitos não sabem, é que Newton dedicou seus últimos anos de vida procurando identificar as causas da gravidade. Até o inicio dos anos de 1686. Considerava que a gravidade deve ser um éter que preenche inteiramente o espaço: o éter seria o agente ativo que permite Deus atuar sobre a matéria passiva.

Mesmo que Kepler tivesse postulados dez teorias equivocadas sobre como se dava a ‘afinidade’ (atração), entre os corpos celestes e terrestres, o efeito da  ‘afinidade’ (atração), permaneceria intocável.

Vejamos agora as magnificas observações,  conclusões e descobertas de Johannes Kepler, através de seu método à  priori e a posteriori, e que Ecks, completará, e da posteriori a priori.

Livros O Mistério, A Nova astronomia, Óptica...

Alguns anos depois da observação, por Brahe, da explosão de uma supernova.  Kepler, seguindo os passos de Brahe descreve um fenômeno grandioso da explosão de uma supernova na Constelação da Serpente. Além disso, Kepler retornaria a uma teoria dos cometas, objetos capazes de atravessar as esferas (planetas), em sua obra De Cometas Libelli Tres, publicada em 1619.

Copérnico e Brahe centralizam seus sistemas em um ‘sol mediano’, nome que se dá então ao centro da orbita terrestre -  aqui , ainda, a Terra tinha um papel particular em relação aos outros planetas. Desde o começo de sua obra Kepler afirmaria que o Sol (físico) está no centro do sistema solar, e a causa dos movimentos da Terra e dos Planetas.

Para a excentricidade (irregularidade) do Sol detectada por Brahe, disse Kepler, explicando essa excentricidade solar, pela a hipótese, aventada em 1591, de um Sol que, como uma medusa, contraia e dilata sua própria órbita. Certamente o Sol é uma estrela em incessante movimentação corpórea.

Seguindo o movimento das manchas solares, concluiu em O Mistério, que o Sol girava em torno de si mesmo. (essa comprovação cientifica se deu muito anos depois), e ‘leva com ele’ os planetas.

Kepler teorizou que haveria satélites em Marte, e estava longe de ser um equivoco -  Demos e Fobos, os dois satélites de Marte foram descobertos em 1877, pelo o americano Asaph Hail.

Para Tycho Brahe, o Sol gira em torno da Terra, e os planetas em torno do Sol.

Kepler_ O movimento dos planetas deve se referir ao Sol (físico) e não a um ponto puramente matemático.

 Imagine 900 páginas cobertas de cálculos – nos arquivos de Astronomia de Pulkovo, perto de São Petersburgo. Que Kepler utilizou para provar sua teoria.

__Apenas se colocando o Sol no centro do sistema é que as velocidades dos planetas tinham uma crescente quando se aproximavam do astro. Assim, podia atribuir ao Sol uma ‘virtude’que induzia os movimentos dos planetas, mas que, se distribuindo pelo o espaço, diminua com a distância.

Kepler compararia a ‘virtude’ do Sol à intensidade luminosa, a qual, sustentava ele, diminui segundo o quadrado da distancia. Todavia, ele já imaginava que, enquanto a luz (do Sol) se repartia ‘sobre uma esfera (planeta), já que ela se espalha pelo o espaço, a ação do Sol (que nós nomearíamos de gravitação) se repartiria unicamente sobre o plano identificado pela a órbita do planeta em questão  ­-  ele deduziria que ela diminui proporcionalmente a distância ao Sol e não ao quadrado da distancia. O Mistério.

O movimento (dos planetas) se acelera ou se retarda, segundo a proximidade ou a distancia do plano em relação ao Sol. Kepler se afastar das órbitas circulares de Brahe, e entra nas órbitas elípticas, por ele propostas.

Kepler passara por uma etapa suplementar ao afirma, que o plano que contem as orbitas dos planetas passa pelo verdadeiro sol___ Kepler calculou que a orbita da Terra fazia com o plano da orbita de Marte um ângulo (chamado de inclinação) de 1’50; esse dado será confirmado posteriormente.

Kepler compararia a ‘virtude’ (atração) do Sol à intensidade luminosa, a qual o sustentava, diminui segundo o quadrado da distancia. Todavia, ele já imaginava que, enquanto a luz (do Sol) se repartia ‘sobre uma esfera (planeta), já que ela se espalha pelo o espaço, a ação do Sol (que nós nomearíamos de gravitação) se repartiria unicamente sobre o plano identificado pela a órbita do planeta em questão  ­-  ele deduziria que ela diminui proporcionalmente a distância ao Sol e não ao quadrado da distancia. O Mistério.

O movimento (dos planetas) se acelera ou se retarda, segundo a proximidade ou a distancia do plano em relação ao Sol. Kepler se afastar das órbitas circulares de Brahe, e entra nas órbitas elípticas, por ele propostas.

 Kepler foi o primeiro a explicar os princípios de como funciona um telescópio e a relação entre a Lua e as marés.

Kepler E a Óptica

Outro grande mérito de Kepler foram seus estudos sobre a óptica moderna, os primeiros a investigar a formação de imagens com câmeras pinhole (sem lente), a explicar o processo de visão por refração no olho e o uso dos dois olhos para a percepção de profundidade e a formular óculos para miopia.

Em seu livro Óptica (1603) tem intuições geniais, como a ideia, de que a luz é associada ao calor e que os corpos iluminados são sempre aquecidos, em diversos graus, naturalmente.

Além disso, Kepler explora a representação da propagação em linha reta (os raios) para explicar fenômenos mais complexos: utilizar assim esses métodos que chamamos hoje de óptica geométrica, para descreve a reflexão sobre os espelhos, a localização das imagens, a refração pela a passagem em diferentes meios.

Em 1857, o historiador de ciências Poggendorf, em uma de suas aulas, a contribuições de Johannes Kepler à óptica. O jovem astrônomo Schiaparelli, que estava no auditório, tomou as seguintes notas:

Com os seus Ad Vitellionem poralipomena (1604), Kepler é sem dúvida o fundador da Dióptrica matemática. Nessa obra, ele daria à lei da refração a forma i-i’=ni+m/cosi, onde i é o ângulo de incidência i’, o ângulo de refração, e m e n, duas constantes. Foi o primeiro a afirmar que a visão era formada sobre a retina; ele explica a miopia, a presbetia e a óptica das lunetas. Estudou a irradiação e explicou por que, nos eclipses lunares, a parte  luminosa do disco parecia ter um diâmetro maior, tinha concepções exatas sobre a refração astronômica, enquanto Tycho acreditava que era por causa da distancia. Em 1611, ele publica sua Dioptrica, na qual a lei da refração era indicada de uma forma mais correta i=mi’ que, para os pequenos ângulos, era suficientemente exata. Calculava que o coeficiente da refração da água era 3/2. Ele mediria a refração com a ajuda de cubos de vidro, conhecia a aberração esférica e sabia que  apenas os espelhos parabólicos produziam imagens exatas. Inventaria o telescópico astronômico e mostraria como ‘endireitar’ os objetos com a ajuda de uma lente.