Gigantes da Ciência: Johannes Keppler

Johannes Kepler (1571-1630)

     O céu, para Johannes Kepler, é um livro de enigmas onde ele busca o que não encontra na Terra, a harmonia, a perfeição, o reflexo da mente divina. Kepler entrou para a história como o "legislador dos céus". Essa alcunha deve-se ao fato de ter sido ele, a partir do modelo heliocêntrico proposto por Copérnico, o primeiro a estabelecer as leis que descrevem o movimento dos planetas em torno do sol. Entretanto, não foi fácil o caminho que seguiu até essa descoberta.

     Johannes Kepler nasceu na cidade protestante Weil der Stadt, Alemanha, no dia 27 de dezembro de 1571, e morreu em Ratisbona, no dia 15 de novembro de 1630. Foi um astrônomo, matemático e astrólogo alemão e figura-chave da revolução científica do século XVII. Desde cedo manteve relações tumultuadas com a família. 

     Quando jovem Kepler foi educado em escolas religiosas, pois seus pais determinaram que deveria ser pastor protestante. Na Universidade de Tübingen, dedicou-se por cinco anos ao estudo da teologia. Durante esse período, começou a desenvolver o gosto pela matemática e pela astronomia, devido principalmente ao convívio com seu professor Michael Maestlin (1550-1631), em quem encontrou não só um mestre, mais um grande amigo, que lhe ensinou tanto o modelo geocêntrico de Ptolomeu quanto a nova proposta de Nicolau Copérnico. Abandonando definitivamente a carreira religiosa, em 1594, Kepler passou a ocupar o cargo de professor de matemática na escola provincial de Graz, onde permaneceu até 1600. Era um péssimo professor, que no segundo ano, nenhum aluno compareceu as suas aulas. Lá ele compilava tanto almanaques astronômicos quanto horóscopos.

     Kepler viveu numa época em que não havia nenhuma distinção clara entre astronomia e astrologia, mas havia uma forte divisão entre a astronomia (um ramo da matemática dentro das artes liberais) e a física (um ramo da filosofia natural). Costumava dizer: "Deus provê a cada animal seu meio de sustentação. Para o astrônomo, Ele proveu a astrologia". Depois de Kepler astronomia e astrologia se separariam definitivamente.

     Naquela época eram conhecidos apenas seis planetas (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno), e Kepler se indagava qual a razão desse número. Por que não quatro, três ou vinte? Ele então imaginou que eram seis porque suas órbitas em volta do Sol (circulares, como no modelo proposto por Copérnico) estavam circunscritas em esferas que envolviam os 5 sólidos perfeitos de Pitágoras e Platão. Existem apenas cinco sólidos regulares, figuras tridimensionais cujas faces são polígonos que se encaixam perfeitamente, sem qualquer falha. Para Kepler, a órbita de Saturno, o mais distante dos planetas até então conhecidos, estava inscrita em um cubo. Neste cubo se inseria outra esfera, contendo a órbita de Júpiter, ao qual se inscreveria um tetraedro, e sobre este uma esfera com a órbita de Marte. O dodecaedro se encaixaria perfeitamente entre Marte e a Terra; um icosaedro entre a Terra e Vênus, e finalmente entre este e Mercúrio um octaedro.
     Kepler trabalharia arduamente, com incansáveis refinamentos matemáticos, porém jamais os sólidos e as órbitas planetárias se encaixaram. Ainda assim concluiu que as suas observações é que não eram precisas o suficiente. Seu talento como matemático rendeu-lhe um convite para trabalhar ao lado de um nobre dinamarquês exilado em Praga, Matemático Imperial na corte de Rudolf II, chamado Tycho Brahe. Tycho Brahe era o maior astrônomo na época, e possuía os equipamentos mais avançados de astronomia e tinha feito as medições mais precisas dos astros na época. Apesar das muitas desavenças entre os dois, o contato com Brahe serviu de impulso para Kepler direcionar os novos rumos que daria para a Astronomia. Ao tomar conhecimento e analisar as minuciosas observações de Brahe em relação ao planeta marte, Kepler abandonou definitivamente a idéia de órbita circular, que mantinha até então e estabeleceu uma formulação matemática que o levou a órbita elíptica.

     De fato, Tycho possuía as observações astronômicas mais precisas do mundo. Resultado de 35 anos devotados à observação do céu antes da invenção do telescópio. Mas era um homem desleixado com sua saúde e suas pesquisas também. Extremamente rico, mas displicente com seus recursos. Acabou se arrependendo em seu leito de morte, quando doou suas observações a Kepler. Em 1601, com a morte de Tycho Brahe, Kepler substituiu-o no posto de Matemático Imperial da corte do rei Rodolfo II da Germânia, permanecendo nesse cargo até 1612. É o período mais vantajoso da vida de Kepler, época em que estabelece as duas primeiras leis dos movimentos planetários.

     Tycho havia feito observações intrigantes do movimento orbital de Marte. No céu, Marte vagarosamente executa um notável vai-e-vem contra o fundo das constelações. Uma órbita circular não se encaixava de jeito nenhum, embora desde o século VI a.C. filósofos como Platão e Pitágoras haviam assumido que os planetas, no seu ambiente puro, longe da corrupção terrena, só poderiam se mover seguindo a mais perfeita das formas: o círculo. Mas se a Terra era um lugar imperfeito, porque não seriam imperfeitos também os outros planetas, juntamente com suas órbitas? Foi pensando dessa forma que Kepler acabou aceitando o inevitável: o círculo se esticará em uma estranha forma oval. A regularidade e a perfeição de uma órbita circular eram afinal tão raras no Universo quanto a perfeição na índole humana.

    Quase em desespero, Kepler tentou a elipse, figura explicada pela primeira vez em manuscritos de Apolônio de Perga, na famosa Biblioteca de Alexandria. “Ah, que bobo tenho sido!” exclamou Kepler em suas anotações. A elipse, afinal, se ajustou maravilhosamente as observações de Tycho. Kepler descobriu que a órbita de Marte em volta do Sol era uma elipse e não um círculo. Assim como a dos outros planetas – embora a maioria elipses bem menos esticadas, isto é, quase círculos aos olhos de um observador desatento. Kepler foi mais longe. Percebeu que numa órbita elíptica um planeta aumenta a sua velocidade quando se aproxima do Sol, diminuindo quando se afasta, algo que também está de acordo com as observações práticas e se tornaria as duas das três Leis do Movimento Planetário: a Primeira Lei de Kepler, os planetas se movem em torno do Sol em órbitas elípticas, com o Sol num dos focos da elipse, e a Segunda Lei de Kepler, que para um mesmo intervalo de tempo as áreas desses arcos são idênticas, não importando a excentricidade da órbita, sou seja, sua trajetória varre áreas iguais em tempos iguais.

     Sentindo-se pouco seguro em Praga devido a conflitos políticos e religiosos, resolveu procurar outro local de trabalho. Em maio de 1612, após a morte da mulher, mudou-se para Linz, na Áustria, onde ocupou o cargo de matemático distrital e professor da escola local. Pouco depois outro fato veio lhe encher de preocupação. Sua mãe, em 1615, foi acusada de bruxaria e submetida a um longo processo judicial durante o qual chegou a ser submetida a tortura. Kepler envolveu-se com grande empenho nesse episódio, para livrá-la da condenação à morte. A libertação da mãe só aconteceu em 1621, mas seis meses depois ela viria a falecer.

     Apesar dos contratempos durante esses anos, Kepler prosseguiu com suas pesquisas e enunciou em maio de 1615, sua terceira lei: O quadrado do período (o tempo que eles levam para completar uma volta em torno do Sol) de qualquer planeta em torno do Sol é proporcional ao cubo da distância média entre o planeta do Sol, assim culminando seu trabalho com a publicação, em 1619, de sua obra mais importante, Harmonia dos mundos (Harmonice mundi). Embora tivesse cogitado que o sol, de alguma maneira, controlava o movimento dos planetas, ele não conseguiu estabelecer como se dava esse controle. Entretanto, suas três leis vieram concretizar a fundação de um cálculo astronômico inteiramente novo, abrindo caminho para que, 50 anos mais tarde, Newton pudesse estabelecer sua lei de Gravitação Universal. Anos mais tarde Newton viria a declarar: "Se enxerguei longe, foi porque me apoiei nos ombros de gigantes". Não declara exatamente quem seriam esses gigantes, mas Kepler certamente era um deles.

     Ele que mudou o mundo, que achou a verdadeira harmonia, morreu com 48 anos. Escreveu seu proprio epitáfio: " Eu medi os céus, agora estou medindo as sombras. A mente rumo ao céu, o corpo descansa na terra." Seu túmulo desapareceu durante a guerra.