Keplers love er en velkendt sætningalle, der er glade for astronomi. Hvem er denne mand? Forbindelse og gensidig afhængighed af hvilken objektiv virkelighed beskrev han? Astronom, matematiker, teolog, filosof, sin tids klogeste mand, Johannes Kepler (1571-1630) opdagede bevægelseslovene for solsystemets planeter.
Start af rejsen
Johannes Kepler, hjemmehørende i Weil der Stadt(Tyskland), kom til denne verden i december 1571. Et svagt barn med dårligt syn har overvundet alt for at vinde i dette liv. Drengens studier begyndte i Leonberg, hvor familien flyttede. Senere flyttede han til en avanceret institution, en latinskole, for at lære det grundlæggende i det sprog, han havde til hensigt at bruge i fremtidige publikationer.
I 1589 tog han eksamen fra skolen ved klostretMaulbronn i Adelburg. I 1591 kom han ind på universitetet i Tübingen. Et effektivt uddannelsessystem blev skabt af hertugerne i kølvandet på indførelsen af lutheranismen. Med legater og stipendier til de fattige forsøgte myndighederne at give universiteterne ansøgere, hvorfra de kunne opdrage veluddannede præster, som kunne forsvare den nye tro i tider med rasende religiøse stridigheder.
Under sit ophold på Kepler uddannelsesinstitutionkom under indflydelse af professor i astronomi Michael Möstlin. Sidstnævnte delte i al hemmelighed Copernicus' synspunkter om ideen om et heliocentrisk (sol i midten) univers, selvom han underviste elever "ifølge Ptolemæus" (Jorden i midten). Keplers dybe viden om den polske videnskabsmands ideer vakte stor interesse for astronomi. Så Copernicus' teori havde en anden tilhænger, som søgte personligt at forstå bevægelseslovene for planeterne omkring Solen.
Solsystemet er et kunstværk
Mærkeligt nok den, der efterfølgende opdagedelove for planetarisk bevægelse, betragtede ikke sig selv som en astronom af kald. Gennem hele sit liv troede Kepler, at solsystemet er et kunstværk, fuld af mystiske fænomener, han drømte om at blive præst. Astronomen forklarede sin interesse for Copernicus-teorien med, at før han drager konklusioner fra sin egen forskning, må han studere forskellige meninger.
Stadig sagde universitetsprofessorerneom Kepler som studerende med et fremragende sind. I 1591, efter at have modtaget en kandidatgrad, fortsatte videnskabsmanden sine studier inden for teologi. Da de var tæt på at være færdige, blev det kendt, at en professor i matematik var død på en luthersk skole i Graz. Universitetet i Tübingen anbefalede, at en kandidat, talentfuld i alle henseender, blev ansat til denne stilling. Så farvel til lovene for planetarisk bevægelse?
I Guds navn
22-årige Johann opgav modvilligt sitoprindeligt kald til at være præst, men påtog sig ikke desto mindre opgaverne som matematiklærer i Graz. Mens han holdt forelæsninger i sin klasse, tegnede begynderlæreren visse geometriske former på tavlen med deltagelse af koncentriske cirkler og trekanter. Og pludselig gik tanken op for ham, at sådanne figurer afspejler et vist fast forhold mellem dimensionerne af to cirkler, forudsat at trekanten er ligesidet. Og hvad er forholdet mellem størrelserne i området mellem de to cirkler? Tankeprocessen var ved at tage fart.
Et år senere udgav en usædvanlig teolog sit første værk, The Mystery of the Universe (1596). I den skitserede han sine kreative syn på universets hemmeligheder, bakket op af religiøse overbevisninger.
Den, der opdagede lovene for planetarisk bevægelse, lavededet er i Guds navn. Ved at afsløre universets matematiske plan kom forskeren til den konklusion: seks planeter er indesluttet i kugler, mellem hvilke fem regulære polyedre er indskrevet. Selvfølgelig var versionen baseret på "kendsgerningen", at der kun er 6 himmellegemer. Rundt om Jordens kredsløb skitserede Kepler et perfekt dodekaeder og en kugle, der tangerer Mars' kredsløb.
Perfekt polyeder
Omkring Mars-regionen afbildede videnskabsmanden et tetraeder ogen kugle, der støder op til Jupiters bane. Venus sfære "passer" perfekt ind i icosahedron i Jordens orbitale sfære. Ved at bruge de resterende typer af perfekte polyedre blev det samme gjort med resten. Påfaldende nok matchede forholdet mellem naboplanetbaner præsenteret i Keplers redemodel af sfærer Copernicus' beregninger.
At opdage lovene for planetarisk bevægelse, præsten meddet matematiske sind stolede primært på guddommelig inspiration. Han havde ikke noget reelt grundlag for argumenter. Betydningen af afhandlingen "Universets hemmeligheder" ligger i, at den var det første afgørende skridt hen imod anerkendelsen af verdens heliocentriske system, fremsat af Copernicus.
Forudsætninger kontra høj nøjagtighed
I september 1598 blev protestanter i Graz, bl.ainklusive Kepler, blev drevet ud af byen af katolske herskere. Selvom Johann fik lov til at vende tilbage, forblev situationen meget anspændt. I søgen efter støtte henvendte han sig til Tycho Brahe, en matematiker og astronom ved kejser Rudolf II's hof. Videnskabsmanden var kendt for sin imponerende samling af planetobservationer.
Han kendte til værket "The Mystery of the Universe".Men da dets skaber i 1600 ankom til Tycho-observatoriet, der ligger uden for byen Prag, bød Brahe, som var engageret i højpræcision (på det tidspunkt) forskning, ham velkommen som forfatter til et specifikt værk, men ikke som sin kollega . Konfrontationen mellem dem fortsatte indtil den danske astrologs død, som indtraf et år senere. Efter rivalens afgang til en anden verden blev Kepler betroet at vogte statskassen for sine observationer. De hjalp i høj grad forskeren til at blive den, der opdagede bevægelseslovene for planeterne omkring Solen.
Mars sti
Brahes seneste forskning om bordskabelseplanetbevægelserne blev ikke afsluttet. Alle håb var knyttet til en efterfølger. Han blev udnævnt til kejserlig matematiker. På trods af et anstrengt forhold til sin afdøde kollega var Kepler fri til at forfølge sine egne interesser inden for astronomi. Han besluttede at fortsætte sine observationer af Mars og beskrive sin egen vision af denne planets kredsløb.
Johann var sikker:efter at have opdaget en kompleks Mars-sti, kan du afdække bevægelsesstierne for alle andre "universets vandrere." I modsætning til hvad mange tror, brugte han ikke kun Brahes observationer til at vælge en geometrisk figur, der passede til beskrivelsen. Gårsdagens teolog rettede bestræbelser på at opdage en fysisk teori om bevægelsen af "søstre, der lever i et luftløst rum", hvorfra deres kredsløb kan udledes. Efter titanisk forskningsarbejde dukkede tre love for planetarisk bevægelse op.
Første lov
I. Planeternes baner er ellipser med Solen i et af fokuserne.
Loven om bevægelse af planeter i solsystemetfandt ud af, at planeterne bevæger sig i en ellipse. Det dukkede op efter otte års beregninger ved hjælp af en database udarbejdet af Tycho Brahe baseret på observationer af den planetariske bevægelse af Star Mars. Johann kaldte sit værk "Ny Astronomi".
Så ifølge Keplers første lov, evten ellipse har to geometriske punkter kaldet brændpunkter (fokus i ental). Den samlede afstand fra planeten til hver af brændpunkterne opsummeres altid på samme måde, uanset hvor planeten er på sin bevægelsesvej. Betydningen af opdagelsen er, at antagelsen om, at banerne ikke er perfekte cirkler (som i den geocentriske teori) bragte folk tættere på en mere præcis og klar forståelse af verdensbilledet.
Anden lov
II. Linjen, der forbinder planeten med Solen (radiusvektor) overvinder lige store arealer med lige store tidsintervaller, mens planeten bevæger sig rundt om ellipsen.
Det vil sige på ethvert tidsinterval, f.eks.efter 30 dage dækker planeten det samme område, uanset hvilken periode du vælger. Den bevæger sig hurtigere, når den nærmer sig Solen og langsommere, når den bevæger sig væk, men bevæger sig med en konstant skiftende hastighed, når den bevæger sig rundt i sin bane. Den mest "friske" bevægelse observeres ved perihelium (punkt tættest på Solen) og den mest "kraftlov" - ved aphelium (punkt længst væk fra Solen). Sådan dømte den, der opdagede lovene for planetarisk bevægelse.
Den tredje lov
III. Kvadratet af den samlede omløbstid (T) er proportional med terningen af den gennemsnitlige afstand fra planeten til Solen (R).
Dette princip kaldes undertiden harmoniloven.Den sammenligner omløbstiden og radius af planeternes kredsløb. Essensen af Keplers opdagelse er som følger: forholdet mellem kvadraterne i bevægelsesperioderne og kuberne af de gennemsnitlige afstande fra Solen er det samme for hver planet.
Vi gentager, bevægelseslovene for Keplers planeter varbaseret på langsigtede seriøse observationer og matematisk bearbejdet. Mens de viste mønstre, afslørede de ikke fænomenernes konditionalitet. Senere beviste den berømte opdager af loven om universel gravitation, Newton, at svaret lå i kroppens fysiske egenskab til at blive tiltrukket af hinanden.
Skyggen af min krop er her
På trods af sin succes led Kepler konstantfra økonomiske problemer, mangel på tid til forskning, rejser på jagt efter steder, hvor de er tolerante over for hans religiøse overbevisning. Flere gange forsøgte han at få en lærerstilling i Tübingen, men blev opfattet som en forræder, en protestant og fik afslag.
Johannes Kepler døde den 15. november 1630 afet anfald af akut feber. Begravet på en protestantisk kirkegård. I epitafiet skrev hans retmæssige søn: "Jeg brugte himlen til at måle. Nu skal jeg måle jordens skygger. På trods af at min sjæl er i himlen, ligger min krops skygge her."
Ja, oprindeligt i middelalderens begrebers åndvidenskabsmanden troede, at planeterne bevæger sig, fordi de har sjæle, dette er levende magi, og ikke kun klumper af stof. Senere indså han, at den videnskabelige tilgang er mere berettiget. Nå, præsten og astronomen, der opdagede lovene for planetarisk bevægelse, gik ærligt indsigtens vej. Men vi indrømmer for os selv: nogle gange ser det ud til, at der er så meget mystik i det grundigt videnskabelige univers!
