Johannes Kepler passou anos tentando encaixar os dados de Tycho Brahe em órbitas circulares. Quando aceitou a elipse, deu à astronomia suas primeiras leis matemáticas e à ciência um exemplo raro de honestidade diante dos próprios desejos.
Em 1610, pouco depois de ler o Mensageiro das estrelas, Johannes Kepler escreveu a Galileu. Publicou um texto de apoio às descobertas do italiano e pediu um telescópio, ou ao menos lentes, para conferir as luas de Júpiter com os próprios olhos. Galileu nunca mandou. Kepler só fez a observação meses depois, com um instrumento emprestado pelo arcebispo de Colônia.
Marcelo Gleiser conta o episódio no curso Pense Como Cientista e não esconde a preferência: Kepler é um de seus heróis. Escreveu sobre ele um romance, A Harmonia do Mundo, que acompanha a vida do astrônomo.
Tycho Brahe e o castelo de dados
Tycho Brahe era um nobre dinamarquês de bigodes enormes e temperamento difícil. Em 1576, o rei Frederico II lhe deu a ilha de Hven, onde ele construiu Uraniborg, um castelo que era também o maior observatório da Europa. Ainda não havia telescópio. Com quadrantes e sextantes gigantes, Tycho mediu por mais de vinte anos a posição dos planetas, com precisão de um a dois minutos de arco.
Em 1600, já em Praga, contratou Kepler como assistente. Os dois brigaram muito, e a parceria durou menos de dois anos, até a morte de Tycho, em 1601. Foi o suficiente:
- Tycho trouxe os dados: as medidas a olho nu mais precisas já feitas, acumuladas ao longo de décadas.
- Kepler trouxe a matemática: formação sólida em geometria e a convicção copernicana de que o Sol estava no centro.
- Nenhum dos dois bastava sozinho: Tycho não era teórico, e Kepler não tinha como medir.
Anos contra a própria crença
Kepler acreditava que Deus era um geômetra e que o cosmo seguia formas perfeitas. Em 1596, tinha proposto que as distâncias dos planetas ao Sol se explicavam pelos cinco sólidos regulares, encaixados uns nos outros. O círculo, figura perfeita, era a órbita óbvia.
Ao herdar os dados de Tycho, dedicou-se a Marte, o planeta de órbita mais difícil. Esperava resolver o problema em poucas semanas e levou anos: o trabalho começou em 1600 e só foi publicado em 1609. Tentou círculos deslocados, combinações de círculos, ajustes de toda ordem. O melhor modelo circular ainda errava a posição de Marte em oito minutos de arco, cerca de um quarto do diâmetro aparente da Lua. Muitos teriam culpado as medidas. Kepler confiava nos dados de Tycho e abandonou o círculo.
As leis de Johannes Kepler
O resultado saiu em 1609, na Astronomia Nova, com as duas primeiras leis. A terceira veio dez anos depois:
- Primeira lei (1609): cada planeta descreve uma elipse, com o Sol num dos focos.
- Segunda lei (1609): a linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais. O planeta anda mais depressa quando está mais perto do Sol.
- Terceira lei (1619): o quadrado do período orbital é proporcional ao cubo da distância média ao Sol. Publicada em Harmonices Mundi, título que Gleiser tomou emprestado para o romance, liga todos os planetas numa mesma regra.
Da segunda lei, Kepler tirou uma intuição decisiva: alguma força vinda do Sol comandava a velocidade dos planetas. Newton daria forma a essa força em 1687, unindo o céu de Kepler ao movimento terrestre estudado por Galileu. As leis de Johannes Kepler valem até hoje e servem para calcular desde satélites artificiais até pares de estrelas que giram um em torno do outro.
O preconceito que o método combate
Francis Bacon alertava que o pior engano é o que cada um impõe a si mesmo, quando entra na investigação com a resposta já escolhida. Kepler tinha todos os motivos para esse engano: fé, estética e dois mil anos de tradição apontavam para o círculo. Preferiu os dados. Kepler também errou bastante: manteve até o fim a crença nos sólidos regulares e fez horóscopos para ganhar a vida. Mas, quando dado e crença se chocaram na órbita de Marte, cedeu a crença.
O caso é o avesso do que Leon Festinger observou em 1954, ao acompanhar um grupo que esperava o fim do mundo numa data marcada. Quando a profecia falhou, os fiéis reforçaram a crença. Diante de oito minutos de arco, Kepler desmontou a sua.
Gleiser lembra que ter fé nas próprias ideias faz parte do trabalho científico; o risco é deixar que essa fé cegue. Kepler tinha fé de sobra. O que o distinguiu foi aceitar que a natureza tinha a última palavra, mesmo quando contrariava o que ele mais desejava encontrar. Vale para qualquer pessoa diante dos próprios dados.
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