Keplerin lait on tuttu lausekaikki, jotka pitävät tähtitiedestä. Kuka on tämä mies? Minkä objektiivisen todellisuuden yhteyttä ja keskinäistä riippuvuutta hän kuvaili? Tähtitieteilijä, matemaatikko, teologi, filosofi, aikansa älykkäin mies Johannes Kepler (1571-1630) löysi aurinkokunnan planeettojen liikelait.
Matkan aloitus
Johannes Kepler, kotoisin Weil der Stadtista(Saksa), tuli tähän maailmaan joulukuussa 1571. Heikko lapsi, jolla on huono näkö, on voittanut kaiken voittaakseen tässä elämässä. Pojan opinnot alkoivat Leonbergissa, jonne perhe muutti. Myöhemmin hän muutti edistyneeseen oppilaitokseen, latinalaiskouluun, oppiakseen kielen perusteet, jota hän aikoi käyttää tulevissa julkaisuissaan.
Vuonna 1589 hän valmistui luostarin koulustaMaulbronn Adelburgin kaupungissa. Vuonna 1591 hän tuli Tübingenin yliopistoon. Herttuat loivat tehokkaan koulutusjärjestelmän luterilaisuuden käyttöönoton jälkeen. Köyhien apurahoilla ja stipendeillä viranomaiset yrittivät tarjota yliopistoille hakijoita, joista kasvatti hyvin koulutettuja pappeja, jotka kykenisivät puolustamaan uutta uskoa raivokkaiden uskonnollisten kiistan aikoina.
Kepler-oppilaitoksessa oleskelun aikanajoutui tähtitieteen professori Michael Möstlinin vaikutuksen alaisena. Jälkimmäinen jakoi salaa Kopernikuksen näkemykset heliosentrisen (aurinko keskellä) universumin ideasta, vaikka hän opetti opiskelijoille "Ptolemaioksen mukaan" (Maa keskellä). Keplerin syvä tietämys puolalaisen tiedemiehen ajatuksista herätti suurta kiinnostusta tähtitiedettä kohtaan. Joten Kopernikuksen teorialla oli toinen kannattaja, joka yritti henkilökohtaisesti ymmärtää Auringon ympärillä olevien planeettojen liikelakeja.
Aurinkokunta on taideteos
Kummallista kyllä, se, joka myöhemmin löysiplaneettojen liikkeen lakeja, ei pitänyt itseään tähtitieteilijänä kutsumuksestaan. Kepler uskoi koko elämänsä ajan, että aurinkokunta on taideteos, täynnä mystisiä ilmiöitä, hän haaveili papiksi tulemisesta. Tähtitieteilijä selitti kiinnostuksensa Kopernikuksen teoriaa kohtaan sillä, että ennen kuin hän tekee johtopäätöksiä omasta tutkimuksestaan, hänen on tutkittava erilaisia mielipiteitä.
Silti yliopiston professorit sanoivatKepleristä erinomaisen mielen opiskelijana. Vuonna 1591 saatuaan maisterin tutkinnon tiedemies jatkoi opintojaan teologian alalla. Kun ne olivat lähellä valmistumista, tuli tiedoksi, että matematiikan professori oli kuollut luterilaisessa koulussa Grazissa. Tübingenin yliopisto on suositellut lahjakkaan tutkinnon palkkaamista tähän tehtävään. Joten hyvästit planeettojen liikkeen laeille?
Jumalan nimessä
Johann, 22, luopui vastahakoisesti omastaanalun perin kutsuttiin papiksi, mutta aloitti silti matematiikan opettajan tehtävät Grazissa. Luokassaan luentoja pitäessään aloitteleva opettaja piirsi taululle tiettyjä geometrisia muotoja samankeskisten ympyröiden ja kolmioiden kanssa. Ja yhtäkkiä hänelle valkeni ajatus, että tällaiset luvut edustavat tiettyä kiinteää suhdetta kahden ympyrän koon välillä, edellyttäen, että kolmio on tasasivuinen. Ja mikä on kahden ympyrän välisen alueen kokojen suhde? Ajatusprosessi kiihtyi.
Vuotta myöhemmin epätavallinen teologi julkaisi ensimmäisen teoksensa, Universumin mysteeri (1596). Siinä hän hahmotteli luovia näkemyksiään universumin salaisuuksista uskonnollisten uskomusten tukemana.
Hän, joka löysi planeettojen liikkeen laitse on Jumalan nimessä. Paljastaessaan maailmankaikkeuden matemaattisen suunnitelman tutkija tuli siihen tulokseen: kuusi planeettaa on suljettu palloihin, joiden väliin on kirjoitettu viisi säännöllistä monitahoista. Tietenkin versio perustui "tosiasiaan", että taivaankappaleita on vain kuusi. Kepler hahmotteli Maan kiertoradan ympärille täydellisen dodekaedrin ja pallon, joka tangentti Marsin kiertoradalle.
Täydellinen polyhedra
Marsin alueen ympärillä tiedemies kuvasi tetraedrin japallo, joka on Jupiterin kiertoradan vieressä. Venuksen pallo "sopii" täydellisesti Maan kiertoradan ikosaedriin. Käyttäen muita täydellisiä polyhedratyyppejä, sama tehtiin muiden kanssa. Hämmästyttävää on, että Keplerin pallojen pesimämallissa esitetyt vierekkäisten planeettojen kiertoratojen suhteet vastasivat Kopernikuksen laskelmia.
Planeettojen liikkeen lakien löytäminen, pappi kanssamatemaattinen mieli luotti ensisijaisesti jumalalliseen inspiraatioon. Hänellä ei ollut todellista perustetta väitteille. Tutkielman "Secrets of the Universe" merkitys on siinä, että se oli ensimmäinen ratkaiseva askel kohti Kopernikuksen esittämää maailman heliosentrinen järjestelmän tunnustamista.
Oletukset vs. korkea tarkkuus
Syyskuussa 1598 Grazin protestantit, mukaan lukienKatoliset hallitsijat ajoivat pois kaupungista, mukaan lukien Kepler. Vaikka Johann pääsi palaamaan, tilanne pysyi erittäin jännittyneenä. Tukea etsiessään hän kääntyi matemaatikko ja tähtitieteilijä Tycho Brahen puoleen keisari Rudolf II:n hovissa. Tiedemies oli tunnettu vaikuttavasta planeettahavaintojen kokoelmastaan.
Hän tiesi teoksesta "Universumin mysteeri".Mutta kun sen luoja vuonna 1600 saapui Prahan kaupungin ulkopuolella sijaitsevaan Tycho-observatorioon, Brahe, joka harjoitti (silloin) tarkkaa tutkimusta, toivotti hänet tervetulleeksi tietyn teoksen kirjoittajaksi, mutta ei kollegakseen. . Heidän välinen vastakkainasettelu jatkui tanskalaisen astrologin kuolemaan asti, joka tapahtui vuotta myöhemmin. Kun kilpailija lähti toiseen maailmaan, Keplerille uskottiin havaintojensa aarteen vartiointi. He auttoivat suuresti tutkijaa tulemaan se, joka löysi planeettojen liikelait Auringon ympärillä.
Marsin polku
Brahen viimeisin tutkimus pöydän valmistuksestaplaneettojen liikkeitä ei saatu päätökseen. Kaikki toiveet asetettiin seuraajalle. Hänet nimitettiin keisarilliseen matemaatikkoon. Huolimatta kireistä suhteestaan edesmenneen kollegansa kanssa, Kepler oli vapaa ajamaan omia etujaan tähtitieteen alalla. Hän päätti jatkaa Marsin havainnointiaan ja kuvailla omaa näkemystään tämän planeetan kiertoradalta.
Johann oli varma:löydettyään monimutkaisen Marsin polun on mahdollista paljastaa kaikkien muiden "universumin vaeltajien" liikeradat. Vastoin yleistä käsitystä hän ei vain käyttänyt Brahen havaintoja valitakseen kuvaukseen sopivan geometrisen hahmon. Eilen teologi ohjasi yrityksiä löytää fysikaalinen teoria "ilmattomassa tilassa asuvien sisarusten" liikkeestä, josta heidän kiertoradansa voidaan päätellä. Titaanisen tutkimustyön jälkeen ilmestyi kolme planeetan liikkeen lakia.
Ensimmäinen laki
I. Planeettojen kiertoradat ovat ellipsejä, joissa yhdessä polttopisteistä on aurinko.
Planeettojen liikelaki aurinkokunnassahavaitsi, että planeetat liikkuvat ellipsissä. Se ilmestyi kahdeksan vuoden laskelmien jälkeen käyttämällä Tycho Brahen kokoamaa tietokantaa, joka perustui Marsin planeetan liikkeen havaintoihin. Johann kutsui työtään "New Astronomy".
Joten Keplerin ensimmäisen lain mukaan mikä tahansaellipsissä on kaksi geometristä pistettä, joita kutsutaan polttopisteiksi (focus yksikössä). Kokonaisetäisyys planeetalta kuhunkin polttopisteeseen lasketaan aina samalla tavalla, riippumatta siitä, missä planeetta liikkuu. Löydön tärkeys on, että olettamus, että radat eivät ole täydellisiä ympyröitä (kuten geosentrisessä teoriassa), toi ihmiset lähemmäksi tarkempaa ja selkeämpää maailmankuvan ymmärtämistä.
Toinen laki
II. Planeetan Aurinkoon yhdistävä viiva (sädevektori) ylittää yhtäläiset alueet tasaisin aikavälein, kun planeetta liikkuu ellipsin ympäri.
Eli milloin tahansa, esim.30 päivän kuluttua planeetta kattaa saman alueen riippumatta valitsemastasi ajanjaksosta. Se liikkuu nopeammin lähestyttäessä Aurinkoa ja hitaammin poistuessaan, mutta liikkuu jatkuvasti muuttuvalla nopeudella liikkuessaan kiertoradalla. "Ketterin" liike havaitaan perihelionissa (piste lähinnä aurinkoa) ja "voimalaki" - aphelionissa (piste kauimpana Auringosta). Näin arvioi se, joka löysi planeettojen liikkeen lait.
Kolmas laki
III. Kokonaiskiertoajan neliö (T) on verrannollinen planeetan ja Auringon välisen keskimääräisen etäisyyden kuutioon (R).
Tätä periaatetta kutsutaan joskus harmonian laiksi.Se vertaa kiertoradan ajanjaksoa ja planeettojen kiertoradan sädettä. Keplerin löydön ydin on seuraava: liikejaksojen neliöiden ja Auringosta keskimääräisten etäisyyksien kuutioiden suhde on sama jokaisella planeetalla.
Toistamme, Keplerin planeettojen liikelait olivatperustuu pitkän aikavälin vakaviin havaintoihin ja matemaattisesti käsitelty. Kuvioita näyttäessään ne eivät paljastaneet ilmiöiden ehdollisuutta. Myöhemmin kuuluisa universaalin gravitaatiolain löytäjä Newton osoitti, että vastaus piilee kehojen fyysisissä ominaisuuksissa vetää toisiaan puoleensa.
Kehoni varjo on täällä
Menestyksestään huolimatta Kepler kärsi jatkuvastitaloudellisista ongelmista, ajan puutteesta tutkimukseen, matkustamisesta etsimään paikkoja, joissa he suvaitsevat hänen uskonnollisia vakaumuksiaan. Hän yritti useaan otteeseen saada opettajan paikkaa Tübingenissä, mutta hänet pidettiin petturina, protestanttina ja hänet evättiin.
Johannes Kepler kuoli 15. marraskuuta 1630 alkaenakuutin kuumeen hyökkäys. Haudattu protestanttiselle hautausmaalle. Hänen laillinen poikansa kirjoitti epitafiin: ”Käytin mittaamiseen taivasta. Nyt minun on mitattava maan varjot. Huolimatta siitä, että sieluni on taivaassa, ruumiini varjo on täällä."
Kyllä, alun perin keskiaikaisten käsitteiden hengessätiedemies uskoi, että planeetat liikkuvat, koska niillä on sielu, tämä on elävää taikuutta, ei vain ainepakkauksia. Myöhemmin hän tajusi, että tieteellinen lähestymistapa on oikeutetumpi. No, pappi ja tähtitieteilijä, jotka löysivät planeettojen liikkeen lait, kulkivat rehellisesti oivalluksen polun. Mutta myönnämme itsellemme: joskus näyttää siltä, että täysin tieteellisessä universumissa on niin paljon mystiikkaa!
