Wielcy astronomowie

i

fizycy

świata

Mikołaj Kopernik

19.II.1473 (Toruń) - 24.V.1543 (Frombork)

wybitny polski astronom - twórca teorii heliocentrycznej, matematyk, ekonomista, lekarz, prawnik

Ojciec Mikołaj, kupiec krakowski, przeniósł się w 1456 r. do Torunia. Matką była torunianka - Barbara, z domu Watzenrode, córka ławnika staromiejskiego. Kopernik posiadał troje rodzeństwa: starszego brata Andrzeja i dwie starsze siostry - Barbarę i Katarzynę. Po śmierci ojca (1483), Mikołaja wychowywał brat matki, Łukasz Watzenrode, kanonik kapituły włocławskiej, późniejszy biskup warmiński.

Kopernik uczęszczał do szkoły parafialnej przy kościele p.w. św. Jana w Toruniu, a następnie szkoły we Włocławku. W latach 1491-95 Kopernik studiował w Akademii Krakowskiej, która wówczas była ogniskiem myśli humanistycznej i ośrodkiem studiów astronomicznych. Kształcił się tam zarówno w dziedzinie nauk matematycznych, jak i klasycznych, a także astronomii. W 1496 r. Mikołaj wraz z bratem został wysłany przez swego wuja na studia prawnicze do Bolonii, gdzie oddawał się również nauce greki i astronomii (inspiracją do dalszych poszukiwań Kopernika w tej ostatniej dziedzinie stały się zapewne jego kontakty z astronomem włoskim, Dominikiem Maria de Novara). Po ich ukończeniu wrócił na kilka miesięcy do Polski, po czym wyjechał ponownie do Włoch, by studiować medycynę na uniwersytecie w Padwie. W 1503 r. uzyskał doktorat z prawa kanonicznego na uniwersytecie w Ferrarze.

W latach 1506-12 przebywał głównie w Lidzbarku Warmińskim, gdzie pracował jako lekarz i sekretarz wuja Watzenrodego. U jego boku brał udział w zjazdach stanów pruskich w Malborku i Elblągu (1504-07). W 1509 r. ogłosił swój łaciński przekład Listów bizantyńskiego historyka - Teofilakta Symokatty, a rok później został kanonikiem i zamieszkał we Fromborku, siedzibie kapituły warmińskiej. Prowadził tam obserwacje astronomiczne i pisał swe główne dzieło (1515-1530). Kopernik zajmował się także kartografią, opracowując m.in. mapę Warmii, Prus Królewskich i zalewu Wiślanego. W latach 1516-19 i w połowie 1521 r. był administratorem dóbr kapitularnych w Olsztynie. Podczas wojny polsko-krzyżackiej (1520-21) bronił zamku olsztyńskiego. Od roku 1521-23, kiedy to został wybrany generalnym administratorem diecezji warmińskiej, Kopernik piastował stanowisko komisarza Warmii. Działalność publiczna Kopernika stopniowo wprowadziła go w problematykę finansową. Wynikiem zainteresowań zagadnieniami ekonomicznymi był jego projekt reformy walutowej (1517). Memoriał w tej sprawie, przedłożony przez Kopernika na sejmiku w Toruniu (1519), został poszerzony i ujęty w formę traktatu pt. Rozprawa o biciu monety. Kopernik określił w nim zasady reformy monetarnej oparte na projekcie poprawy pieniądza i ujednolicenia monety polskiej i pruskiej. Sformułował prawo ekonomiczne, zgodnie z którym pieniądz gorszy wypiera pieniądz lepszy; nazwano je później prawem Greshama-Kopernika.

Pierwsze rezultaty naukowych poszukiwań Kopernik zasygnalizował już w trakcie pobytu we Włoszech. W 1500 r. wygłosił w Rzymie wykłady, w których wspomniał o odkryciu "nowej astronomii", będącej odzwierciedleniem jego

odmiennych poglądów na budowę i ruch planet. Zarys teorii heliocentrycznej podał około roku 1510 w rozprawie znanej pt. Commentariolus (nie była ona drukowana, lecz krążyła po całej Europie w odpisach, z których dwa znaleziono dopiero w XIX wieku).

Pełne opracowanie heliocentrycznego modelu Układu Słonecznego, będące uwieńczeniem wieloletnich obserwacji astronomicznych, zajęło Kopernikowi blisko 20 lat. Dzieło to powstało we Fromborku i zawierało wykład astronomii na temat obroty Ziemi dookoła osi oraz jej obiegu wraz z innymi planetami dookoła słońca, po torach kolistych. Kopernik sam nie zdecydował się na ogłoszenie wyników swych dociekań naukowych. Skłonił go do tego Jerzy Joachim van Lauchen, zwany Retykiem (Rheticus), profesor matematyki uniwersytetu w Wittenberdze, który w 1539 r. przybył do Fromborka, aby zapoznać się z nową teorią. Sporządzony przez niego skrócony opis odkryć Kopernika, znany pod tytułem Narratio Prima, został wydany w Gdańsku w 1540 r. Rok później, dzieło w pełnej formie (składające się z sześciu ksiąg) Retyk oddał do druku w Norymberdze. Odpowiedzialny za redakcję tekstu wydawca - Andrzej Osiander, teolog i reformator, poczynił w dziele Kopernika istotne zmiany, mające na celu przekonać czytelnika o hipotetycznym charakterze teorii heliocentrycznej, której istnienie nie koliduje z dotychczasowym wyobrażeniem budowy świata. Wycofał bez wiedzy Kopernika jego przedmowę, a umieścił na jej miejsce własną (nie podpisaną), całkowicie niezgodną ze stanowiskiem autora, wyraźnie sformułowanym w Liście dedykacyjnym do papieża Pawła III, zawartym na początku książki. Dzieło ukazało się w 1543 r. pt. De revolutionibus orbium coelestium (O obrotach ciał niebieskich); nie wiadomo jaki tytuł nadał dziełu Kopernik, gdyż w oryginalnym rękopisie brak karty tytułowej. Prawdopodobnie pierwotny tytuł brzmiał O obrotach, wskazując na ruch wszystkich planet, łącznie z Ziemią. Kolejne wydania dzieła miały miejsce w: Basle (1566) przez Retyka; Amsterdamie (1617) przez Müllera z Göttingen; Warszawie (1854) (wydanie zawierające polskie tłumaczenie i opatrzone oryginalnym wstępem Kopernika); Toruniu (1873) przez Towarzystwo Kopernikańskie.

Dzieło Kopernika, sprzeczne z dotychczasowymi poglądami na budowę świata, zapoczątkowało liczne spory religijne i ideologiczne. Jeszcze za życia astronoma jego teoria spotkała się z ostrym sprzeciwem władz duchownych, głównie protestanckich. Kościół katolicki wyraził swoje stanowisko potępiając De revolutionibus... i każąc umieścić dzieło w indeksie ksiąg zakazanych (1616-1828). Od przełomu XVI i XVII wieku teoria Kopernika zyskiwała jednak coraz więcej zwolenników, a do jej ugruntowania najbardziej przyczynili się G. Bruno, J. Kepler i Galileusz. Doświadczalne potwierdzenie ruchu orbitalnego Ziemi dostarczyło odkrycie przez J. Bradleya (1728) abberacji światła. Przełom światopoglądowy, wywołany teorią heliocentryczną, doprowadził do zrewolucjonizowania wszystkich gałęzi ówczesnej nauki kładąc podwaliny pod rozwój nowoczesnej cywilizacji.

Johannes Kepler

Johannes Kepler, odkrywca praw rządzących ruchami planet, urodził się w Weil der Stadt w Niemczech w 1571 r., dwadzieścia osiem lat po opublikowaniu wielkiego dzieła "De revolutionibus orbium coelestium", w którym Kopernik wysunął teorię, że to planety krążą wokół Słońca, a nie odwrotnie. Kepler studiował na uniwersytecie w Tybindze, gdzie w 1568 r. został bakałarzem, a w trzy lata później magistrem. Większość ówczesnych uczonych odrzucała heliocentryczną teorię Kopernika, ale będąc w Tybindze Kepler wysłuchał doskonałego wykładu na temat tej hipotezy i trafiła mu ona do przekonania.

Po opuszczeniu Tybingi Kepler pracował przez parę lat w akademii w Grazu. Napisał tam swoją pierwszą książkę na temat astronomii (w 1596 r.). Wprawdzie teoria, której poświęcił książkę, okazała się całkowicie błędna, ale Kepler ujawnił w swym dziele tak doskonałe opanowanie matematyki, że wielki astronom Tycho de Brahe zaproponował mu, by został jego pomocnikiem w obserwatorium w pobliżu Pragi.

Kepler przyjął propozycję i w styczniu 1600 r. zaczął z nim pracować. Tycho de Brahe zmarł rok później, ale Kepler zdążył zrobić tak dobre wrażenie na cesarzu Świętego Cesarstwa Rzymskiego Rudolfie II, że ten niezwłocznie mianował go następcą na stanowisku cesarskiego matematyka. Kepler piastował tę godność do końca życia. Jako następca Tycho de Brahe Kepler odziedziczył obszerne zapiski ze szczegółowych obserwacji planet prowadzonych w ciągu wielu lat. De Brahe, ostatni wielki astronom żyjący przed wynalezieniem teleskopu, był najbardziej starannym i dokładnym obserwatorem w historii, stąd jego notatki były wręcz nieocenione. Kepler był przekonany, że dokładna analiza matematyczna tych obserwacji pozwoli mu ostatecznie stwierdzić, która teoria ruchu planet jest słuszna - heliocentryczna teoria Kopernika, starsza teoria geocentryczna Ptolemeusza czy też może trzecia, wysunięta przez samego Tycho de Brahe. Po latach niezwykle żmudnych obliczeń Kepler stwierdził, ku swemu przerażeniu, że obserwacje jego mistrza nie zgadzają się z żadną z tych teorii!

W końcu Kepler zrozumiał, na czym polega problem; podobnie jak Tycho de Brahe i Kopernik oraz wszyscy wcześniejsi astronomowie on również zakładał, że orbity

planet są okręgami lub kombinacjami okręgów (epicyklami), podczas gdy w rzeczywistości są one elipsami.

Już po znalezieniu tego rozwiązania Kepler spędził wiele miesięcy na skomplikowanych i żmudnych obliczeniach, aby upewnić się, czy jego teoria istotnie zgadza się z obserwacjami Tycho de Brahe. Swoje dwa pierwsze prawa ruchu planet przedstawił w dziele "Astronomia nova", wydanym w 1609 r. Pierwsze prawo stwierdza, że każda planeta krąży dookoła Słońca po orbicie eliptycznej, a Słońce znajduje się w jednym z ognisk tej elipsy. Drugie prawo powiada, że planeta porusza się tym szybciej, im jest bliżej Słońca; szybkość planety zmienia się w taki sposób, że promień wodzący planety (linia łącząca planetę i Słońce) zakreśla równe pola w równych odstępach czasu. Dziesięć lat później Kepler opublikował trzecie prawo: im większa jest odległość planety od Słońca, tym dłużej trwa jeden jej obieg; podniesiony do drugiej potęgi okres obiegu planety dookoła Słońca jest proporcjonalny do trzeciej potęgi średniej odległości planety od Słońca.

Prawa Keplera dostarczyły w zasadzie pełnego i prawidłowego opisu ruchu planet dookoła Słońca i wyjaśniły w ten sposób jeden z podstawowych problemów astronomii, którego rozwiązanie wymykało się nawet takim geniuszom, jak Kopernik i Galileusz. Oczywiście, Kepler nie wytłumaczył, dlaczego planety poruszają się po takich, a nie innych orbitach - ten problem rozwiązał dopiero Isaac Newton sto lat później, ale prawa Keplera były niezwykle ważnym wstępem do wspaniałej syntezy Newtona. (Newton kiedyś powiedział: "Jeżeli widzę dalej niż inni ludzie, to tylko dlatego, że stoję na ramionach olbrzymów". Niewątpliwie, Kepler był jednym z tych olbrzymów, których miał na myśli Newton).

Wkład Keplera do astronomii dorównuje niemal osiągnięciom Kopernika. W rzeczywistości osiągnięcia Keplera są w pewnym sensie nawet większe. Doszedł do nich samodzielnie, nie mając poprzedników; pokonał też olbrzymie trudności matematyczne. Matematyka nie była wówczas rozwinięta w takim stopniu jak obecnie, no i nie było żadnych maszyn liczących, które by Keplerowi ułatwiły przeprowadzenie obliczeń. Biorąc pod uwagę znaczenie osiągnięć Keplera, nie można się oprzeć zdziwieniu, że początkowo jego wyniki zostały prawie całkowicie zignorowane, nawet przez tak wielkiego uczonego jak Galileusz. (Zlekceważenie praw Keplera przez Galileusza jest tym bardziej zaskakujące, że obaj uczeni korespondowali ze sobą, a wyniki Keplera pomogłyby Galileuszowi obalić teorię Ptolemeusza). Mimo że inni nie byli skorzy do właściwej oceny wielkości jego osiągnięcia, sam Kepler doskonale zdawał sobie sprawę z jego znaczenia. W przypływie uniesienia pisał: "Oddaję się boskiej ekstazie... Skończyłem książkę. Będą ją czytać albo moi współcześni, albo potomni - nie przejmuję się tym. Może nawet sto lat czekać na czytelnika, przecież Bóg czekał 6000 lat na kogoś, kto by zrozumiał jego dzieło".

Stopniowo, w ciągu paru dziesięcioleci, znaczenie praw Keplera dotarło do świadomości uczonych. W rzeczywistości w końcu XVII w. szalę na korzyść praw Newtona przeważył ostatecznie argument, że można z nich wyprowadzić prawa Keplera. I odwrotnie, mając prawa dynamiki Newtona, można z praw Keplera wyprowadzić prawo ciążenia Newtona. Aby to uczynić, niezbędna jest jednak znacznie bardziej zaawansowana matematyka niż ta, jaką dysponował Kepler. Mimo

to, nawet przy ówczesnym poziomie matematyki, Kepler miał tak wnikliwy umysł, że wysunął wniosek, iż ruchami planet kierują siły pochodzące od Słońca.

Poza prawami ruchu planet Kepler dokonał w dziedzinie astronomii szeregu innych, mniej istotnych odkryć. Przyczynił się w znacznym stopniu do rozwoju teorii optyki. Niestety, późne lata jego życia zakłócone były problemami osobistymi. Niemcy pogrążyły się w chaosie wojny trzydziestoletniej i rzadko komu udawało się uniknąć poważnych trudności.

Jednym z problemów Keplera była sprawa pobierania pensji. Cesarze Świętego Cesarstwa Rzymskiego nawet w stosunkowo dobrych czasach nie byli skorzy do płacenia; w chaosie wojny stale zalegano z wypłatą wynagrodzenia Keplera.

Kepler był dwukrotnie żonaty, miał dwanaścioro dzieci i w związku z tym nękały go naprawdę duże trudności finansowe. Na domiar złego w 1620 r. zatrzymano jego matkę i oskarżono ją o czary. Kepler stracił dużo czasu, nim w końcu udało mu się ocalić ją od tortur i wydostać z więzienia.

Kepler zmarł w 1630 r. w Regensburgu w Bawarii. Jego grób uległ zniszczeniu w zawierusze wojny trzydziestoletniej, ale prawa ruchu planet okazały się trwalszym pomnikiem niż pomnik wykuty z kamienia.

Johannes Kepler

Izaak Newton

Izaak Newton był wybitnym angielskim fizykiem, astronomem i matematykiem. Zajmował się mechaniką i optyką. Stworzył podstawy intelektualne nowoczesnej

fizyki. Zawdzięczamy mu trzy podstawowe zasady dynamiki i prawo ciążenia, dzięki którym wszystkie zjawiska fizyczne na Ziemi i niebie dawały się przewidzieć,

uporządkować i uzasadnić zasadą przyczynowości.

Newton urodził się 4 stycznia 1643 roku. W dzieciństwie odznaczał się ogromną ciekawością oraz przejawiał spore zdolności manualne.

W 1661 r. Został wpisany w poczet studentów Trinity College w Cambridge. Program ówczesnych studiów uniwersyteckich obejmował głównie filozofię arystotelesowską.

Po dwóch latach jednak Newton stracił ochotę na studiowanie taj etyki. Z własnej inicjatywy zaczął studiować dzieła Francisa Bacona, Kartezjusza i innych uczonych

oraz robić z nich notatki. Jego pasją stała się matematyka i zjawiska niebieskie.

W 1664 r. Newton został stypendystą Trinity, co, po uzyskaniu w następnym roku tytułu bakalaureata, pozwoliłoby mu na swobodne prowadzenie własnych prac.

Niestety, na przeszkodzie stanęła Wielka Zaraza. Uniwersytet zamknął podwoje w 1665 r., a Newton wrócił do matki.

W domu przebywał dwa lata, co tak później opisał: ,,Byłem w wieku najbardziej niż kiedykolwiek sprzyjającym twórczości, interesowałem się Matematyką i Filozofią

bardziej niż kiedykolwiek później”. I rzeczywiście, opierając się na geometrii Kartezjusza, Newton stworzył rachunek różniczkowy – dział matematyki pozwalający

na obliczenie szybkości zachodzących zmian dowolnych wielkości. W tym okresie odkrył również , przynajmniej częściowe, powszechne prawo ciążenia , sformułował

podstawowe prawa mechaniki i badał naturę światła.

Około roku 1670 zaprojektował teleskop zwierciadlany.

Po kilkudziesięciu latach, bo w 1687 opublikował pracę Philosophiae naturalis principia mathematica (Zasady matematyczne filozofii naturalnej). W tym dziale

sformułował trzy zasady dynamiki i prawo powszechnego ciążenia oraz przedstawił tam swoje najważniejsze poglądy naukowe o przestrzeni, czasie, siłach, masie i

podał ogólne schematy rozwiązywania poszczególnych zagadnień z dziedziny fizyki, matematyki i astronomii.

Trzy zasady dynamiki Newtona:

1. Jeżeli na ciało nie działa żadna siła, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym po linii prostej.

2. Przyspieszenie ciała jest wprost proporcjonalne do działającej na nie siły i

odwrotnie proporcjonalne do jego masy. Prawo to można wyrazić równaniem: siła jest równa masie pomnożonej przez przyspieszenie (F = ma)

3.Każda akcja wywołuje równą jej i przeciwnie skierowaną reakcję.

Prawo powszechnego ciążenia Newtona stwierdza, że między dwoma ciałami działa siła przyciągająca, proporcjonalna do ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadrat

odległości między nimi.

Newton nigdy się nie ożenił, ani nie miał dzieci. Zmarł 31 marca 1727roku w Londynie i został pochowany w opactwie Westminster.

Obecnie Izaak Newton uważany jest za największego i najbardziej błyskotliwego naukowca i jedną z najbardziej wpływowych osób w całej historii. Prawa ruchu i

powszechnego ciążenia, które odkrył dostarczyły podstaw do przewidywania sytuacji w szerokim obszarze działań zarówno nauki jak i inżynierii, zwłaszcza do

przewidywań ruchu ciał niebieskich. Wkład w analizę matematyczną stał się podstawą do tworzenia teorii naukowych. Połączył wiele różnych faktów z zakresów

zagadnień fizyki w jedną całość. Jego nazwiskiem nazwano jednostkę siły.