Planetenes bane finner sin form

Planetenes bane finner sin form

Johannes Kepler (1571-1630) er kjent for å ha funnet ut at planetene beveger seg i ellipsebaner. Kepler likte imidlertid ikke løsningen. Til sin død mente han at det burde ha vært sirkler.

Årsaken til skuffelsen var hans filosofiske og religiøse overbevisning. Kepler var en religiøs ny-platoniker som ville finne ut hvilken himmelens musikk Gud hørte på, men som vi ikke kunne høre. Det var en musikk som oppstod på grunn av dengeometriske harmonien som planetsystemet var en del av. For Kepler var geometrien fundamental. Den var selve årsaken til universet eksistens. Geometrien eksisterte sammen med Gud – forut for skapelsen.

Kepler gikk til oppgaven med meget sterke oppfatninger om hvordan verden burdevære. Ellipser tilhørte ikke den type geometri som gav opphav til harmoni. Harmonien var knyttet til perfekte geometrier, og der var sirkelen sentral – slik den også var det for Platon, Aristoteles, Ptolemaios, Kopernikus og Tycho Brahe (1546-1601). Brahe hadde forsikret Kepler om at andre geometrier enn sirklene «ikke lar seg behandle vitenskapelig».

Kepler reiste til Brahe i 1600, og der fikk han, etter mye om og men, tilgang til alle hans nye og mer nøyaktige – og tilnærmet kontinuerlige – observasjoner av planetsystemene. Kepler var sikker på at han skulle finne ut av planetenes bevegelser nokså raskt. Bevæpnet med et matematisk talent, samt en overbevisning om at sirkelen var sentral i løsningen, gikk han løs på planeten Mars. Han veddet på at jobben skulle være gjort i løpet av åtte dager. Dagene, ukene, månedene og årene gikk. Og løsningen uteble. Det hele utviklet seg til det han selv omtaler som «krigen mot Mars».

Etter seks år med kompliserte og lange beregninger gav han opp ideen om at planetene beveget seg i sirkler. Han grep fatt i en idé fra 1400-tallet som han hadde hørt om som ung student. Den tilsa at planetene beveget seg i ovale baner. Den ovale formen ligner på eggformen, og den ikke er det samme som en ellipseform. Fordi det ikke fantes noen matematisk beskrivelse av ovale former, grep Kepler i ren desperasjon fatt i ellipseformen som en tilnærming. Da han etter 18 måneder med slike forsøk fremdeles var utilfreds med det han hadde kommet frem til, slo det ham plutselig at det kanskje var slik at Mars faktisk beveget seg i en ellipsebane. Det viste seg å stemme. Da hadde han gjort unna 900 sider i sine notater (som alle er bevart). Og det hadde gått åtte nye år!

Kepler var nå rask til å konkludere med at alle de andre planetene også beveget seg i ellipsebaner. Han tok seg ikke tid å sjekke dette skikkelig. Han utelukket muligheten av at Gud hadde brukt ulike geometriske baner for de andre planetene. Det ville være unødvendig komplisert. Og Gud søkte enklest mulige løsninger.

Men nå hadde Kepler fått et nytt problem. Planetenes hastighet i banen varierte. Hittil hadde man antatt at hastigheten i banen var konstant. Kepler kunne ikke la være å forsøke å forklare hvorfor hastigheten varierte i banen. Hans tilnærming var radikal. Han forsøkte å forene planetsystemet i en fysisk koblet enhet. Det hadde ingen gjort før. Det var et skarpt skille mellom Jorden og himmelen.

Kepler fulgte imidlertid sin egen sterke overbevisning. Han søkte derfor en forklaring der sola ble den sentrale drivkraften. Sola var for Kepler et uttrykk for Gud og var derfor en styrende kraft. Kepler så på sola som en stor og kraftig magnet. Den roterende sola bidrog derfor til å puffe på og opprettholde hastigheten til planetene, som også var magneter, i banene. Puffekraften avtok omvendt proporsjonalt med avstanden til sola og var derfor minst når planetene var lengst unna sola. Derfor varierte banehastigheten. Hastigheten i banen var – i følge Keplers fysiske tenkning – nemlig proporsjonal med kraften som puffet. Kepler forsøkte imidlertid ikke å forklare hvorfor planetene gikk i ellipsebaner.

Etter at New Astronomy (1609) hadde kommet ut fikk Kepler i 1616 et brev fra sin lærermester som advarte sterkt mot å «forklare astronomiske saker bare ved hjelp av astronomiske metoder, dvs. beregningene krever en astronomisk basis i fagenegeometri og aritmetikk.» Fysikk hadde ikke noe med saken å gjøre!

Selv om Keplers fysiske forklaring ikke var rett, har den – gitt utgangspunktet – visse geniale trekk. Han etablerte den første dynamiske (fysiske) modellen for hele planetsystemet, og opphevet dermed det 2000 år gamle skarpe og prinsipielle skillet mellom himmel og jord. Denne religiøse mystikeren regnes derfor som grunnleggeren av astrofysikk.

711x474_ID194_1

Dr. philos Per Arne Bjørkum er geolog, professor og ansatt som dekan ved Universitetet i Stavanger frem til våren 2011. Bjørkum er også forfatter av boken «Annerledestenkerne». (Boken handler om vitenskapsmenn og forskere som utfordret vedtatte sannheter i sin samtid. Ved hjelp av eksempler fra vitenskapens historie viser forfatteren hvordan disse arbeidet, hva de kom fram til, og hvordan deres teorier og resultater ble mottatt og motarbeidet. Samtidig er boken en innføring i vitenskapsteori.) Per Arne Bjørkum har fire års permisjon fra Statoil. Foto: Kjetil Friestad

Skrevet av Per Arne Bjørkum

COMMENTS

WORDPRESS: 0
X