O homem que desvendou os segredos do sistema solar

NO SÉCULO 16, os europeus tinham grande admiração pelos cometas. Assim, quando um cometa que se tornou famoso, descoberto pelo astrônomo dinamarquês Tycho Brahe, pôde ser visto no céu noturno, Katharina Kepler fez seu filho Johannes de seis anos sair da cama para vê-lo. Mais de 20 anos depois, quando Brahe morreu, a quem o imperador Rudolf II designou como matemático da corte imperial para substituí-lo? Aos 29 anos de idade, Johannes Kepler tornou-se o matemático da corte do Sacro Império Romano, posição que ocupou pelo resto da vida.
A matemática não é a única ciência em que o valor de Kepler é reconhecido. Ele também se destacou nos campos da óptica e da astronomia. Por trás da estatura pequena de Kepler, havia uma extraordinária inteligência e um caráter decidido. Ele sofreu discriminação quando, mesmo sob forte pressão, se recusou a converter-se ao catolicismo romano.
Um gênio em matemática
Johannes Kepler nasceu em 1571 em Weil der Stadt, uma cidadezinha perto da Floresta Negra, na Alemanha. Era de família pobre, mas bolsas de estudo concedidas pela nobreza local garantiram-lhe uma boa escolaridade. Estudou teologia na Universidade de Tübingen, visto que queria ser pastor luterano. Mas logo se tornou reconhecida sua genialidade para matemática. Quando em 1594 morreu um professor de matemática da Universidade luterana de Graz, na Áustria, Kepler o substituiu. Ali publicou sua primeira grande obra: Cosmographic Mystery (O Mistério do Universo).
O astrônomo Brahe tinha passado anos mantendo um registro cuidadoso e detalhado das observações planetárias. Quando Brahe leu o livro de Kepler, ficou impressionado com sua compreensão sobre matemática e astronomia e convidou-o para trabalhar com ele em Benátky, perto de Praga, atualmente na República Tcheca. Kepler aceitou o convite quando se viu forçado a deixar Graz por causa de intolerância religiosa. E, conforme já mencionado, após a morte de Brahe, ele o substituiu. Em vez de um observador meticuloso, a corte tinha agora um gênio em matemática.
Marco histórico em óptica
Para beneficiar-se plenamente da compilação de Brahe sobre as observações planetárias, Kepler precisava entender mais sobre a refração da luz. Como a luz refletida proveniente de um planeta sofria refração ao entrar na atmosfera terrestre? As explicações de Kepler podiam ser encontradas no Supplement to Witelo, Expounding the Optical Part of Astronomy (Suplemento a Vitelio, Expondo a Parte Óptica da Astronomia), que fornecia mais detalhes sobre a obra de Vitelio, cientista medieval. O livro de Kepler representava um marco histórico em óptica. Ele foi o primeiro a explicar o funcionamento do olho.
No entanto, a principal atividade de Kepler não era a óptica, mas sim a astronomia. Os primeiros astrônomos acreditavam que o céu era uma esfera vazia, com estrelas presas à superfície interna, iguais a diamantes que brilham. Ptolomeu achava que a Terra era o centro do Universo, ao passo que Copérnico acreditava que todos os planetas giravam em torno do Sol fixo. Brahe achava que os outros planetas giravam ao redor do Sol que, por sua vez, orbitava a Terra. Visto que em relação à Terra todos os outros planetas eram corpos celestes, eles eram considerados perfeitos. O único movimento que se imaginava apropriado para eles era um círculo completo, com cada planeta movendo-se numa velocidade constante. Foi nesse ambiente que Kepler iniciou seu trabalho como matemático da corte.
O início da astronomia moderna
Tendo acesso às tabelas de Brahe sobre as observações planetárias, Kepler estudou os movimentos cósmicos e tirou conclusões com base no que viu. Sua genialidade para números era acompanhada de determinação e incansável curiosidade. A extraordinária capacidade dele para o trabalho ficou evidente pelos 7.200 cálculos complexos que completou ao estudar as tabelas de observações sobre o planeta Marte.
E foi o planeta Marte que primeiro chamou a atenção de Kepler. Um estudo meticuloso das tabelas mostrou que Marte girava em torno do Sol, mas não descrevendo um círculo. A única forma orbital que correspondia às observações era uma elipse, onde o Sol ocupava um dos focos. Mas Kepler percebeu que a chave para desvendar os segredos dos céus era o planeta Terra, não Marte. Segundo o professor Max Caspar, “o espírito inventivo de Kepler motivou-o a dar um toque de gênio”. Ele fez uso incomum das tabelas. Em vez de usá-las para pesquisar Marte, Kepler imaginou a si mesmo em pé nesse planeta, olhando para a Terra. Calculou que a velocidade da Terra variava na proporção inversa à sua distância do Sol.
Kepler entendeu então que o Sol não era simplesmente o centro do sistema solar, mas que também atuava como ímã, girando em torno de seu eixo e exercendo força no movimento dos planetas. Caspar escreveu: “Esse foi o conceito novo e extraordinário em que ele baseou suas pesquisas a partir de então e que o levou à descoberta de suas leis.” Para Kepler, os planetas eram todos corpos físicos, governados harmoniosamente por um conjunto uniforme de leis. O que aprendeu sobre Marte e a Terra também devia aplicar-se a todos os planetas. Assim, ele chegou à conclusão de que cada planeta gira em volta do Sol numa órbita elíptica, a uma velocidade que varia em relação à sua distância do Sol.
As leis de Kepler do movimento planetário
Em 1609, Kepler publicou a obra New Astronomy (A Astronomia Nova), reconhecida como o primeiro livro sobre astronomia moderna e um dos mais importantes já escritos sobre o assunto. Essa obra-prima continha as duas primeiras leis de Kepler do movimento planetário. Sua terceira lei foi publicada no livro Harmonies of the World (Harmonias do Mundo) em 1619 enquanto ele morava em Linz, na Áustria. Essas três leis definem o entendimento básico sobre o movimento planetário: o formato da órbita de um planeta em torno do Sol, a velocidade em que um planeta se movimenta e a relação entre a distância que um planeta fica do Sol e o tempo que leva para completar uma volta.
Como reagiram seus colegas astrônomos? Eles não captaram o impacto das leis de Kepler. Alguns ficaram até mesmo espantados, duvidando de suas conclusões. Talvez a culpa não tenha sido só deles. Kepler escreveu suas obras num latim difícil de entender, quase tão impenetrável quanto as nuvens ao redor de Vênus. Mas o tempo traria à tona o valor de Kepler. Uns 70 anos mais tarde, Isaac Newton usou a obra de Kepler como base para as suas leis do movimento e da gravidade. Hoje, Kepler é reconhecido como um dos maiores cientistas que já existiram — aquele que ajudou a atualizar a astronomia, deixando para trás os conceitos da Idade Média.
A Europa mergulha numa guerra religiosa
A Guerra dos Trinta Anos irrompeu no mesmo mês em que Kepler formulou sua terceira lei. Durante aquele período (1618-48), a Europa foi dizimada por assassinatos religiosos e saques, e a Alemanha perdeu um terço de sua população. A caça às bruxas se tornou algo bastante comum. A mãe de Kepler foi acusada de feitiçaria e por pouco não foi executada. O salário de Kepler na corte não havia sido pago de forma regular antes da guerra e durante a guerra ele praticamente não recebeu nenhum.
Durante toda sua vida, Kepler, que era luterano, sofreu perseguição e preconceito religiosos. Por se recusar a tornar-se católico romano, foi forçado a deixar a cidade de Graz, o que lhe causou perdas e privações. Em Benátky, fizeram-se novas tentativas para persuadi-lo a converter-se. Mas Kepler não conseguia aceitar a adoração de imagens e santos; para ele, essas práticas eram obras do iníquo. Em Linz, foi expulso da Refeição Noturna por discordar de seus colegas luteranos que acreditavam que Deus é onipresente. (Veja as páginas 20-1 desta revista.) Para Kepler, que achava que a harmonia existente entre os planetas devia ser manifesta entre os humanos, a intolerância religiosa era um anátema. Ele apegou-se às suas crenças e aceitou o sofrimento. “Sofrer junto com muitos irmãos pela causa da religião e pela glória de Cristo, suportando o dano e a desgraça, abandonando casa, campos, amigos e lar — nunca pensei que tudo isso pudesse ser tão agradável”, escreveu Kepler. — Johannes Kepler, de Ernst Zinner.
Em 1627, ele publicou Rudolphine Tables (Tábuas Rudolfinas), que considerou seu principal trabalho astronômico. Diferentemente do que aconteceu com seus livros anteriores, esse foi muito elogiado, e logo se tornou indispensável para astrônomos e navegadores. Por fim, Kepler morreu em novembro de 1630 em Regensburg, na Alemanha. Um dos colegas de Kepler ficava sempre maravilhado com “a erudição tão bem-fundamentada e com a riqueza de conhecimento dos mais profundos segredos” que ele tinha. Um merecido tributo ao homem que desvendou os segredos do sistema solar.
[Destaque ]
Kepler é reconhecido como um dos maiores cientistas que já existiram — aquele que ajudou a atualizar a astronomia, deixando para trás os conceitos da Idade Média
[Destaque ]
A intolerância religiosa era um anátema para Kepler, que achava que a harmonia existente entre os planetas devia ser manifesta entre os humanos
A astrologia e a teologia de Kepler
  Ao passo que as descobertas de Johannes Kepler no campo da astronomia trouxeram-lhe uma excelente reputação, deve-se admitir que ele se deixou influenciar pelas idéias religiosas prevalecentes em seus dias. Assim, escreveu extensivamente sobre astrologia, embora rejeitasse “grande parte do que se afirmava conhecer sobre a influência estelar”.
  Ele também cria no ensino da cristandade sobre a Trindade. “Uma das idéias às quais ele se apegava firmemente — a imagem da Trindade cristã, conforme simbolizada por uma esfera geométrica e, por isso, o mundo visível, criado — refletia literalmente esse mistério divino (Deus, o Pai:: o centro; Cristo, o Filho:: a circunferência; e o Espírito Santo:: o espaço intermediário).” — Encyclopædia Britannica.
  Em contraste com isso, o que Sir Isaac Newton tinha a dizer sobre a doutrina da Trindade? Ele rejeitava esse ensino. Seu principal motivo para rejeitá-lo era que, ao verificar as declarações dos credos e dos concílios da Igreja, não encontrou nada nas Escrituras que apoiasse tal ensino. De fato, ele acreditava firmemente na soberania suprema de Jeová Deus e na posição de Jesus Cristo nas Escrituras, como inferior ao Pai. — 1 Coríntios 15:28.
As leis de Kepler do movimento planetário ainda são consideradas o ponto de partida para a astronomia atual. Podem ser resumidas da seguinte maneira:
1 Cada planeta segue uma órbita elíptica em torno do Sol, que é um foco da elipse
          ←    Sol    ←
        ↓              ↑
       ↓                 ↑
Planeta ●                ↑
          →     →     →
2 Cada planeta se move mais rápido quando está mais próximo do Sol. Independentemente da distância do planeta em relação ao Sol, uma linha traçada a partir do núcleo do Sol em direção ao núcleo do planeta varre uma área igual numa extensão de tempo igual
O planeta se move mais rápido     O planeta se move mais devagar
      A                                       ● B
     ↓                                         ↑
    ↓      Sol                                   A
    ↓
     ↓
      ● B

                  A
                    →
                      →
                        ● B
Assim, se o tempo que o planeta leva para se movimentar do ponto A para o ponto B for o mesmo em cada exemplo, as áreas sombreadas serão iguais
3 O tempo que leva para cada planeta completar uma órbita em torno do Sol é conhecido como período do planeta. Os quadrados dos períodos de quaisquer dois planetas são proporcionais aos cubos de suas distâncias médias do Sol
[Tabela]
         Distância     Período     Período2  Distância3
Planeta   do Sol     em anos
Mercúrio    0,387       0,241       0,058     0,058
Vênus      0,723       0,615       0,378     0,378
Terra       1             1            1         1
Marte      1,524       1,881       3,538      3,540
Júpiter     5,203      11,862      140,707    140,851
Saturno    9,539       29,458      867,774    867,977
                                         ↑          ↑
Note que nessa tabela esses dois números são iguais ou quase iguais para cada planeta. Quanto mais distante o planeta estiver do Sol, maior será a diferença. Mais tarde, em sua lei da gravitação universal, Newton ajustou as leis de Kepler, fornecendo as necessárias correções por incluir a massa do respectivo planeta e do Sol.
[Nota de rodapé]
Distância relativa em comparação com a distância entre a Terra e o Sol. Por exemplo, a distância que Marte fica do Sol é de 1,524 vez a distância da Terra.
[[Crédito]
Cortesia de NASA/JPL/Caltech/USGS
Copérnico e Brahe: Brown Brothers; Kepler: Erich Lessing/Art Resource, NY; Júpiter: Cortesia de  NASA/JPL/Caltech/USGS; Planeta: JPL
Vênus: Cortesia de NASA/JPL/Caltech; Planeta: JPL
Telescópio: Erich Lessing/Art Resource, NY; Netuno: JPL; Marte: NASA/JPL;