โคเปอร์นิคัส เชื่อว่าดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลมด้วยความเร็วเท่ากันทุกจุด แต่เคปเลอร์พบว่าไม่ใช่ เพราะขณะที่ดาวอังคารโคจรเข้าไปใกล้กับดวงอาทิตย์ มันจะเคลื่อนที่เร็ว แต่เมื่อดาวอังคารอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ มันจะเคลื่อนที่ช้าลง เขาระบุมันอย่างชัดเจนในรูปคณิตศาสตร์ว่า หากลากเส้นจากดวงอาทิตย์ไปยังดาวอังคาร เราจะพบว่าในช่วงเวลาเท่ากัน ดาวอังคารจะกวาดพื้นที่ได้เท่ากันเสมอ
(ดูภาพที่ 1)
กว่าจะค้นพบความจริง 2 ข้อนี้ เคปเลอร์ต้องใช้เวลาราว 8 ปี! ซึ่งเขาเชื่อว่าความจริงที่เขาค้นพบกับดาวอังคารจะต้องเป็นจริงกับดาวเคราะห์ทุกดวง เนื่องจากธรรมชาติควรจะมีความเป็นหนึ่งเดียวและสอดประสานกันอย่างกลมกลืน
ส่วนความจริงอีกประการหนึ่งที่เคปเลอร์ค้นพบนั้นแตกต่างจากสองแรก
นั่นคือการค้นพบว่าความเร็วในการโคจรของดาวเคราะห์กับระยะห่างของวงโคจรของดวงอาทิตย์ของดาวเคราะห์แต่ละดวงนั้นมีความสัมพันธ์กัน โดยยิ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ก็ยิ่งโคจรช้า และยิ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ก็ยิ่งโคจรเร็ว โดยมีอัตราส่วนทางคณิตศาสตร์ที่ชัดเจน
ปัจจุบัน นักดาราศาสตร์เรียกข้อเท็จจริงทั้งสามนี้ว่า กฎของเคปเลอร์ ซึ่งโยฮันเนส เคปเลอร์ เองค้นพบจากการสังเกตของทีโค บราฮี โดยไม่ได้รู้ว่าเหตุใดดาวเคราะห์ทั้งหลายจึงมีพฤติกรรมเช่นนั้น
หากเราวาดวงโคจรของดาวอังคารออกมา เราจะได้ภาพนี้ซึ่งมองแบบผิวเผินก็จะเห็นว่าเป็นวงกลม แต่แท้จริงมันเป็นวงรีที่มีความรีน้อยมาก
(ดูภาพที่ 2)
สิ่งที่เคปเลอร์ค้นพบนั้นในแง่หนึ่งอาจกล่าวได้ว่าเป็นเพียงการปรับแต่งทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสไปเล็กน้อยเท่านั้น กล่าวคือ หากมองในภาพรวมหยาบๆ ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสก็ไม่ได้ผิด แต่แค่ไม่ละเอียด
ทว่าการปรับจูนรายละเอียดนั้นก็เป็นสิ่งที่สำคัญสำหรับวิทยาศาสตร์
ในยุคของเคปเลอร์ มนุษย์เรารู้ว่าโลกเป็นทรงกลม รู้ว่าโลกมีขนาดใหญ่แค่ไหน รู้ว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นเดียวกับดาวเคราะห์อื่นๆ ฯลฯ
การค้นพบในครั้งต่อไปนั้นกล่าวได้ว่าเป็นหนึ่งในครั้งสำคัญที่สุดที่เกิดขึ้น
เขาเป็นผู้ที่จับเอาสิ่งที่ถูกต้องของนักคิดรุ่นก่อนๆ มารวบรวมเข้าด้วยกัน คัดเอาสิ่งที่ผิดพลาดทิ้งไป มองหาความเชื่อมโยงแล้วทำให้เกิดโครงสร้างของทฤษฎีซึ่งให้ภาพของเอกภพที่แจ่มชัด
เขาเป็นมนุษย์คนแรกที่เชื่อว่าวัตถุบนท้องฟ้าบนสรวงสวรรค์นั้น แท้จริงแล้วประพฤติตัวตามกฎอย่างเดียวกับวัตถุทั่วไปบนพื้นโลกอย่างก้อนหินหรือลูกแอปเปิล
ผมว่าคุณรู้แล้วล่ะว่าชายคนนี้คือใคร แต่เชื่อไหมว่าผลงานของเขายังมีความลึกซึ้งที่ไม่ค่อยมีใครได้บอกกล่าวซึ่งส่งผลต่อโลกของเรามาจนถึงทุกวันนี้
ถ้าพร้อมแล้ว ในครั้งถัดๆ ไปผมจะเล่าเรื่องของเซอร์ไอแซค นิวตัน ให้ฟัง
อ้างอิง
http://www.ianridpath.com/startales/tycho.htm
https://math.berkeley.edu/~robin/Kepler/index.html
https://plus.maths.org/content/origins-proof-ii-keplers-proofs
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kepler.html
http://www.keplersdiscovery.com/Elipse.html
https://earthobservatory.nasa.gov/Features/OrbitsHistory/page2.php
http://www.ianridpath.com/startales/tycho.htm
