Astronomie.

De mens is altijd gefascineerd geweest door de nachtelijke hemel. Vanaf de vroegste tijden, toen hij (en zij natuurlijk) rondtrok over de Aarde in zijn jager/verzamelaar bestaan, voelde hij zich nauw ermee verbonden. En terecht. Niet alleen bood het hem een fantastisch schouwspel; het was ook een bittere noodzaak. Al vele duizenden jaren geleden leerde de mens bepaalde patronen te herkennen in de nachtelijke hemel en was hij in staat te erkennen dat er een regelmaat in zat. Zonder regelmaat in de wereld zou er overigens van wetenschap nauwelijks sprake kunnen zijn.
Door het herkennen van de posities die bepaalde hemellichamen (maan, zon, planeten, sterren) innamen was het mogelijk het seizoen te bepalen. Deze kennis was bijzonder nuttig in hun dagelijks bestaan. Men kon zo voorspellen waar kuddes waarop men joeg zich zouden kunnen bevinden, later (na de agrarische revolutie) wist men wanneer men het beste het land kon bewerken.
Om de gang van zaken beter te kunnen volgen begon men bouwwerken op te richten waarmee men het seizoen beter kon bepalen aan de hand van de stand van de zon.

Enkele duizenden jaren later begon de mens er andere dingen erbij te verzinnen. Men meende dat er bepaalde mysterieuze invloeden van de planeten uitgingen. Dat het lot van mensen mystiek erdoor werd bepaald: De astrologie was geboren.
De hedendaagse astrologie is terug te voeren tot op een man genaamd Claudius Ptolomeus, medewerker aan de bibliotheek van AlexandriŽ in de tweede eeuw na Christus. Ptolomeus was tevens astronoom die zelf waarnemingen deed. Hij meende dat de Aarde in het centrum van het Heelal stond (geocentrisch wereldbeeld) en dat zon, maan, planeten en sterren rond haar draaiden.
Een probleem hierbij was dat bepaalde planeten bepaalde bewegingen vertoonden die in tegenspraak waren met een geocentrisch wereldbeeld. Men zag dat Mars zich door de tijd heen zich langs de hemel verplaatste, om vervolgens plotseling terug te gaan naar een eerder punt in de baan. Men verklaarde dit door te zeggen dat de planeten (die volgens hun theorie rond de Aarde draaiden) vastzaten aan doorzichtige kristallen bollen op een indirecte manier via een excentrisch wiel. Door voor te stellen dat dat wiel ronddraaide kon men verklaren dat een planeet als Mars een extra beweging maakte. De kerk (de Christelijke) nam het idee van Ptolomeus aan als de waarheid en een ieder die met een ander idee op de proppen kwam werd tot ketter verklaard. De kerk hield zo meer dan duizend jaar lang elke wetenschappelijke vooruitgang tegen.
Maar toen... In het jaar 1543 publiceerde de Poolse katholieke geestelijke Nikolaus Copernicus een andere verklaring. Hij plaatste de zon in het midden (= Heliocentrisch) en degradeerde de Aarde tot een planeet die net als andere planeten om de zon draaide. Heden ten dage wordt zelfs de zon niet meer gezien als middelpunt van het Heelal, maar als een onbetekenende gele dwergster aan de rand van ons melkwegstelsel. Het melkwegstelsel zelf is er ook ťťn uit vele miljarden.
Aangezien de Aarde korter bij de zon stond, en er dus sneller eromheen draaide, leek het alsof Mars af en toe terug in haar baan liep omdat deze langzamer ging dan de Aarde. En zo was een betere verklaring voor de vreemde beweging gevonden.
In 1616 plaatste de R.K. kerk zijn werk op de lijst verboden boeken, en werd daar pas in 1835 afgehaald. Stel je eens voor (zo dachten ze waarschijnlijk) dat de mensen er achter komen dat hetgeen dat wij vertellen over het heelal niet juist blijkt te zijn; misschien dat men dan de rest ook niet meer zou geloven... Het zou een aanzienlijke aantasting van hun macht betekenen. Gedurende die tijd waren er toch mensen moedig genoeg om voort te borduren op de ideeŽn van Copernicus.

Een van die mensen was Johannes Kepler (geboren in 1571 Duitsland). Hij werd als kind gestuurd naar een school in de provinciestad Maulbronn waar hij een theologische opleiding moest volgen (ter bestrijding van de R.K. kerk). Hij was een nogal verlegen, teruggetrokken jongen die nogal een negatief beeld van zichzelf had. Hij was bijzonder gelovig en meende in de meetkunde (zijn voornaamste passie) de hand van God te zien (God wŗs meetkunde). Hij voelde zich als het ware geroepen om zich aan de meetkunde en de wetenschap te moeten wijden om zo de schepping beter te kunnen bezien en te openbaren.
In 1589 verwisselde Kepler Maulbronn voor TŁbingen waar hij een opleiding tot geestelijke ging volgen. Daar kwam hij in contact met de theorie van Copernicus, en hij vond hem prachtig. Hij zag de zon als een metafoor voor God, daar waar alles omheen draaide.
Vervolgens werd hij leraar wiskunde in het Oostenrijkse Graz, maar bijzonder succesvol was hij als leraar niet. Hij hield zich te veel bezig met de wetenschappelijke problemen die hem bezighielden en kon zich niet concentreren op het lesgeven. Hij zou het nog moeilijker krijgen.
Hij was protestant en tijdens de dertig jarige oorlog (voor ons is dit het tijdperk van de tachtigjarige oorlog) moest hij op bevel van de katholieke aartshertog vertrekken. Kepler was niet van plan zijn eigen geloof te verloochenen.
Kepler vertrok naar Praag en kwam daar in contact met een Deen genaamd Tycho Brahe, hof astroloog een nogal kleurrijke figuur. Tycho hield zich bezig met astronomie, feesten, braspartijen, insinuaties, intriges en duelleren (waarmee hij zijn neus was kwijtgeraakt in een studenten ruzie over wie de beste wiskundige was). Kepler had Tycho nodig. Tycho was een persoon die tientallen jaren zich met waarnemingen had beziggehouden en alles zeer nauwkeurig had genoteerd. Kepler meende dat hij met de gegevens van Tycho de mogelijkheid zou hebben om een verdere theorie op te stellen over de bewegingen van de planeten. Helaas voor Kepler was Tycho niet van plan zijn werk aan hem te openbaren, wellicht uit angst voor rivaliteit.
De levensstijl van Tycho werd Tycho fataal. Hij liet uiteindelijk zijn waarnemingen aan Kepler na.

Kepler meende te weten waarom men maar zes planeten kon zien (Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter en Saturnus. Uranus, Neptunus en Pluto waren in zijn tijd niet bekend). Hij wist dat de oude Grieken vijf volmaakte drie dimensionale geometrische figuren hadden bedacht. Hij dacht dat deze figuren onzichtbaar de ondersteuning vormden voor de onzichtbare kristallen bollen waaraan de planeten zogezegd aan vast waren gemaakt. Deze volmaakte figuren zouden op de een of andere manier in elkaar zitten en zo de afstanden van de planeten tot de zon bepalen. Kepler noemde zijn constructie Mysterium Cosmographicum. Hij wilde zelfs een gigantisch model laten bouwen en vroeg daarvoor subsidie. De instanties vertelden hem echter dat hij eerst maar eens een papieren model moest bouwen. Andere moeilijkheden werden veroorzaakt door Galileo Galilei. Deze man had met zijn telescoop (een Nederlandse uitvinding) vier manen rond Jupiter ontdekt. Onmiddellijk probeerde Kepler zijn model zodanig aan te passen dat extra planeten er in zouden passen. Hij dacht hij zo het aantal manen bij iedere planeet zou kunnen voorspellen en dacht Mercurius en Venus elk een maan hadden (fout) en dat Mars mogelijk twee manen had (toevallig goed: Phobos en Deimos). Een formatie op de grootste Martiaanse maan is ter zijner ere Kepler Rille genoemd. En Jupiter heeft veel meer manen dan de vier die Galileo zag. Ook wat betreft Saturnus zat hij er naast en de overige planeten van het Zonnestelsel waren niet eens aan hem bekend.

Uiteindelijk werden de waarnemingen van Tycho Brahe zijn Mysterium fataal. Hij (en alle andere geleerden voor hem) waren er vanuit gegaan dat de planeten in volmaakte cirkels rond de zon draaiden, maar de waarnemingen gaven een ander beeld!
Kepler schoof zijn Mysterium opzij (bijzonder moedig nadat hij er zo lang in had geloofd) en begon andere baan modellen te proberen, en bij de ovalen scoorde hij: De Ellips! De planeten, en ook de Aarde begaven zich in een ellips rond de zon. En het model van de ellips klopte precies met de waarnemingen van Tycho Brahe!
Kepler stelde zijn wetten op:

  1. Een planeet beschrijft een ellips om de zon, die zich in een van de brandpunten van deze ellips bevindt.
  2. Een planeet doorloopt in gelijke tijden gelijke oppervlakten. (Als men op tijdstip 1 de afstand meet tot de zon (A), en op tijdstip 2 nogmaals (B), en dan de oppervlakte berekend van de ontstane driehoek (gevormd door de punten A, B, en de zon) dan zal die oppervlakte telkens hetzelfde zijn over gelijke tijdspannen).
  3. De harmonische wet. Deze beschrijft de samenhang tussen de afstand van een planeet tot de zon en de tijd die de planeet er over doet om een baan te voltooien. P2 = a3. 'P' is de omlooptijd van een planeet en 'a' de afstand van die planeet tot de zon. Jupiter, bijvoorbeeld, staat 5 keer zover weg van de zon als de Aarde. De derde macht van 5 is 125. De wortel van 125 is 11,18034. Jupiter doet er dus ongeveer 11 jaar over om een baan rond te zon te volbrengen en dat is juist. Deze wet geld voor iedere planeet, planetoÔde en komeet.
Kepler was nog steeds niet tevreden met het bereikte resultaat. Hij wilde weten waarom de planeten die ellipsen beschreven. Hij probeerde te bedenken welke kracht dit veroorzaakte en meende dat deze kracht verwant was aan magnetisme. Pas 36 jaar na de dood van Kepler zou de wetenschapper Isaac Newton de kracht omschrijven die achter de planeet banen school, zijnde de zwaartekracht. Mede dankzij het werk van Kepler was Newton in staat zijn eigen wetten betreffende krachten op te stellen. Kepler werd geen rust gegund. Op een gegeven moment werd hij in de ban gedaan door de Lutherse kerk (wegens zijn onbuigzame individualisme) en moest hij zijn moeder Katharina te hulp schieten toen deze van hekserij werd beschuldigd. Ze was een oude, twistzieke vrouw die zich met een handel in geneesmiddelen bezig hield. Haar zoon voelde zich schuldig aan haar moeilijkheden omdat hij een verhaal (een van de eerste Science Fiction verhalen ooit geschreven. Het verhaal was getiteld Somnium seu Astronomia Lunaris en ging over een reis naar de maan. Het middel dat de held van dat verhaal gebruikt om de maan te bereiken is een soort van toverdrank van diens moeder).had geschreven om zijn werk te populariseren. In WŁrttemberg kon Kepler dankzij zijn degelijke en intelligente verdediging zijn moeder van de brandstapel redden. Zo zorgde hij er tevens voor dat de autoriteiten in het vervolg geen proces meer zouden aanspannen gebaseerd op dergelijke zwakke bewijzen.

Kepler was een belangrijk knooppunt in de geschiedenis. Hij maakte van astronomie een onderdeel van de natuurkunde, een wetenschap gevrijwaard van absurde mystiek. Hij was de laatste wetenschappelijke astroloog en de eerste astrofysicus. Kepler was een groot ziener en geloofde dat er ooit 'hemelschepen' zouden zijn.


Bronnen:

De wetenschappelijke methode.

De methode die Kepler uiteindelijk toepaste was een puur wetenschappelijke. In het begin probeerde hij te zien wat hij wilde zien, maar uiteindelijk accepteerde hij de werkelijkheid van de waarnemingen en paste zijn model van zijn wereldbeeld aan. DŠŠr draait het om in de wetenschap: Eerst is er de drang naar kennis (nieuwsgierigheid); vervolgens ontdekking van orde en regelmaat, met de eventuele zaken die deze orde en regelmaat verstoren (is er sprake van toeval?); het opstellen van een theoretisch model (waarmee men hoopt de zaken te voorspellen); het verzamelen van de feiten (waarmee het theoretische model kan worden gecontroleerd, een soort feedback). Op deze manier komt men tot de wetenschappelijke theorievorming. En het is natuurlijk logisch dat de theorieŽn telkens wanneer dat nodig is worden aangepast. En dat deed Kepler dus... Met hem en na hem waren er mensen als Leonardo da Vinci, Galileo GalileÔ, Copernicus, Isaac Newton, Christiaan Huijgens, Anthonij van Leeuwenhoek, Charles Darwin, Gregor Mendel, Louis Pasteur, Alessandro Volta, Marie en Pierre Curie, Friedrich Kťkulť, Albert Einstein, Niels Bohr, John von Neumann, Stephen Hawking (gezien als een tweede Einstein); een kleine selectie van de wat meer bekend staande wetenschappers. Ze waren echter niet de eersten...

Zo'n tweeduizend jaar voor Kepler was er in het oosten van het middellandse zeegebied het centrum van een kosmopolitische cultuur die zich uitstrekte van Spanje tot India. In dat centrum leefden mensen als Eratosthenes (de man die niet alleen op het idee kwam dat de Aarde rond was, maar ook met een redelijke nauwkeurigheid haar omtrek mat), Hero van AlexandriŽ (experimenteerde met overbrengings mechanismen, stoommachines en speculaties over robots), Archimedes, en Hippocrates. Een aantal van hen werkte in de bibliotheek van AlexandriŽ. Deze bibliotheek was het middelpunt van de intellectuele en culturele wereld. In 415 N.C. werd echter dit centrum verwoest en in brand gestoken door een bende volgelingen van de aartsbisschop van AlexandriŽ, Cyrillus. Kort daarvoor hadden ze de vrouwelijke wetenschapper Hypatia (ze hield zich bezig met wiskunde, natuurkunde, sterrenkunde, filosofie en ze was een symbool van geleerdheid en wetenschap) levend gevild en daarna verbrand. Ze was de laatste die in de bibliotheek had gewerkt. Zo werd effectief een grote hoeveelheid kennis en cultuur verwoest en werd West-Europa ondergedompeld in 1.000 jaar intellectuele duisternis.