Novi vijek - Mehanika i astronomija

Jedno od najvećih otkrića 17. st. su zakoni nebeske mehanike koje je svijetu otkrio njemački astronom Johannes Kepler (1571. – 1630.). Ovaj siromašni protestantski svećenik je 1593. godine postao profesor matematike i filozofije na učilištu u Grazu, a osim predavanjima i znanstvenim radom bavio se sastavljanjem kalendara te, kako bi zaradio za život, izradom horoskopa. Kepler je poznat kao jedan od najsistematičnijih umova u znanosti uopće; godinama je strpljivo izrađivao stotine stranica proračuna i nije se zadovoljavao osrednjim slaganjem teorije i promatranja. Zanimljiva je činjenica da se Kepler uvijek pokoravao promatranjima.

Kepler se pod utjecajem učenja pitagorejaca upustio u potragu za „brojevnom harmonijom“ među nebeskim sferama, počevši od praćenja proporcija brojeva i njihovih kvadrata, tražeći podudarnosti oblika i njihovih kombinacija, metodom poznatom kao pitagoriziranje. U to je vrijeme, uz Zemlju, bilo poznato 6 planeta za koje je pokušao pronaći brojevni odnos između njihovih udaljenosti od Sunca. Također, isprobavao je razne kombinacije i došao da geometrijske sheme koju je izložio u svom radu Kozmografska tajna (Mysterium cosmographicum). Nakon što je upoznao Keplerovo djelo, danski ga je plemić Tycho Brahe, vlasnik tada najbogatije i najkvalitetnije zbirke astronomskih mjerenja, pozvao u Prag.

Kepler piše: `Tycho mi ne pruža priliku da se upoznam s njegovim iskustvom. On bi mi samo spomenuo, za vrijeme jela ili povodom drugih stvari, onako usput, danas vrijednost apogeja jednoga planeta, sutra presjecište nekoga drugog. /…/ Tycho raspolaže najboljim podacima promatranja. Ima i suradnike. Jedino mu nedostaje graditelj koji bi sve to znao iskoristiti`. Tycho je bio najveći promatrački genij toga doba, a Kepler najveći teoretičar. I jedan i drugi su znali da pojedinačno ni jedan od njih ne može ostvariti sintezu točnoga i suvisloga kozmičkog sistema, ali osjećali su da je sinteza tu na vidiku. No, Tycho nije htio da svoje životno djelo pokloni jednom znatno mlađem potencijalnom suparniku. Osim toga, iz nekog razloga, nije dolazilo u obzir ni zajedničko autorstvo nad rezultatima. Rođenje moderne znanosti – djeteta teorije i promatranja, kolebalo se nad provalijom uzajamnoga nepovjerenja dvoje ljudi.

(Carl Sagan, Cosmos)

Na samrtnoj je postelji Brahe zaklinjao Keplera da ne zaboravi sustav koji je on zastupao te ga savjetovao da svoje istraživanje usredotoči na opažačke podatke Marsa. U svojim se kasnijim radovima Kepler savjesno držao obećanja, a neizmjerno poštovanje koje je gajio za Tycha Brahea dokazuje i činjenica da je 25 godina kasnije svoje velike planetarne tablice Tabuli Rudolphinae posvetio njegovoj uspomeni. Dva je dana nakon Braheove smrti 1601. godine Kepler, tada tridesetogodišnjak, imenovan carskim matematičarom. Proučavanjem je astronomskih mjerenja naslijeđenim od Brahea došao do spoznaje da su planetne putanje elipse, a ne kružnice kako se do tada mislilo i u što je isprva bio i on uvjeren. Budući da je ekscentricitet planetnih elipsa u Sunčevu sustavu mali, do toga otkrića nije bilo lako doći. O napuštanju ideje kružnica Kepler piše: „...istina prirode, koju sam stalno odbacivao i tjerao, tajno se provukla na mala vrata prerušivši se da bi bila prihvaćena. Ah, kakva sam glupa tikva bio.“

Svoje je proračune Kepler izložio u knjizi Nova astronomija ili nebeska fizika s komentarima gibanja planeta Marsa prema motrenjima Tycha Brahea koja je tiskana u Pragu 1609. godine. Tu su izložena prva dva zakona koja danas zovemo Keplerovim zakonima. Planetne su putanje elipse kojima se Sunce nalazi u jednom žarištu. Planeti se po elipsama gibaju nejednoliko, brže kada su bliže Suncu, a sporije kada su dalje, odnosno gibaju se tako da spojnica Sunce – planet u jednakim vremenskim razmacima prebriše jednake površine. Tražeći matematičku vezu između udaljenosti planeta oko Sunca i vremena njihova ophoda, Kepler dolazi do trećega zakona, odnosno do spoznaje da su kvadrati vremena obilaska planeta razmjerni kubovima njihovih srednjih udaljenosti od Sunca. Taj je zakon objavio 1619. godine u radu Harmonija svijeta (Harmonice mundi).

Pod utjecajem platonizma Kepler naučava da se sve u svijetu privlači. Ne samo Zemlja privlači kamen, nego i kamen privlači Zemlju. Plima i oseka su posljedice privlačnoga djelovanja Sunca i Mjeseca. Kepler je poopćio problem privlačenja. Ipak, Keplerova je zasluga da je pojam sile preuredio iz platonističkoga oblika u relacijski pojam, tj. u matematički iskaz.

(Zdravko Faj, Pregled povijesti fizike)

Kepler je autor romana San (Somnium), objavljenoga 1634. godine, u kojem opisuje putovanje u svemir, te se smatra i pionirom znanstveno-fantastičnoga žanra.

Dubrovčanin Marin Getaldić (1568. – 1622.) prvi je hrvatski matematičar svjetskoga glasa. Getaldić je osobno poznavao Galileija te se s njim dopisivao. Godine1603. Getaldić objavljuje rad Unaprijeđeni Arhimed ili o uspoređivanju težine i obujma tijela različite vrste (Arhimedes promotus...) u kojem raspravlja o Arhimedovu zakonu, uvjetima plivanja, i dokazuje da su sva jednako teška tijela građena od iste tvari jednako „teška“ u vodi bez obzira na njihov oblik.