"Keplers lover" - denne setningen er kjent for alle som er glad i astronomi. Hvem er denne personen? Sammenhengen og gjensidig avhengighet av hvilken objektiv virkelighet beskrev han? Astronom, matematiker, teolog, filosof, den smarteste mannen i sin tid Johannes Kepler (1571-1630) oppdaget lovene for planetarisk bevegelse i solsystemet.
Begynnelsen av reisen
Johannes Kepler, opprinnelig fra Weil der Stadt (Tyskland), kom til denne verden i desember 1571. Svak, med dårlig syn, overvant barnet alt for å vinne i dette livet. Guttens studier begynte i Leonberg, dit familien flyttet. Senere flyttet han til en avansert institusjon, en latinskole, for å lære det grunnleggende i språket, som han hadde til hensikt å bruke i fremtidige publikasjoner.
I 1589 ble han uteksaminert fra skolen ved Maulbronn-klosteret i byen Adelburg. I 1591 gikk han inn på universitetet i Tübingen. Et effektivt utdanningssystem ble skapt av hertugene i kjølvannet av innføringen av lutherdommen. Ved hjelp av stipend og stipend til de fattige forsøkte myndigheteneå gi universiteter søkere som kan utdannes til velutdannede geistlige som er i stand til å forsvare den nye troen i tider med rasende religiøse kontroverser.
Under oppholdet ved utdanningsinstitusjonen kom Kepler under påvirkning av professor i astronomi Michael Möstlin. Sistnevnte delte i hemmelighet Copernicus' synspunkter angående ideen om et heliosentrisk (sol i sentrum) univers, selv om han underviste studenter "ifølge Ptolemaios" (Jorden i sentrum). Dyp kunnskap om ideene til den polske forskeren vakte hos Kepler en stor interesse for astronomi. Så teorien om Copernicus hadde en annen tilhenger som prøvde å personlig forstå bevegelseslovene til planetene rundt solen.
Solsystemet er et kunstverk
Merkelig nok betraktet han som senere oppdaget lovene for planetarisk bevegelse seg ikke som en astronom av yrke. Gjennom hele livet trodde Kepler at solsystemet er et kunstverk, overfylt med mystiske fenomener, han drømte om å bli prest. Astronomen forklarte sin interesse for teorien om Kopernikus med at før han trekker konklusjoner fra sin egen forskning, må han studere forskjellige meninger.
Likevel snakket universitetslærere om Kepler som en student med et utmerket sinn. I 1591, etter å ha mottatt en mastergrad, fortsatte vitenskapsmannen studiene innen teologi. Da de nærmet seg ferdigstillelse, ble det kjent at en professor i matematikk hadde dødd ved den lutherske skolen i Graz. Universitetet i Tübingen anbef alte at en talentfull på alle områder ble rekruttert til denne stillingen.utdannet forhold. Så farvel til lovene for planetarisk bevegelse?
I Guds navn
22 år gamle Johann ga motvillig opp sitt opprinnelige kall som prest, men tok likevel opp oppgavene som matematikklærer i Graz. Mens han foreleste i klassen sin, avbildet nybegynnerlæreren på tavlen noen geometriske figurer som involverer konsentriske sirkler og trekanter. Og plutselig gikk tanken opp for ham at slike figurer gjenspeiler et visst fast forhold mellom størrelsene på to sirkler, forutsatt at trekanten er likesidet. Hva er arealforholdet mellom de to sirklene? Tankeprosessen tok fart.
Et år senere publiserte en uvanlig teolog sitt første verk, The Mystery of the Universe (1596). I den skisserte han sine kreative syn på universets hemmeligheter, støttet opp av religiøs tro.
Han som oppdaget lovene for planetarisk bevegelse, gjorde det i Guds navn. Ved å avsløre den matematiske planen til universet, kom forskeren til konklusjonen: seks planeter er innelukket i kuler, mellom hvilke fem vanlige polyedre passer. Selvfølgelig var versjonen basert på "faktum" at det bare er 6 himmellegemer. Rundt jordens bane skisserte Kepler et perfekt dodekaeder og en kule som berører banen til Mars.
Perfekt polyeder
Rundt Mars-regionen avbildet forskeren et tetraeder og en kule ved siden av Jupiters bane. I ikosaederet i jordens banesfære "passer" sfæren til Venus perfekt. Bruker restentyper perfekte polyedre, det samme ble gjort med resten. Overraskende nok f alt forholdet mellom naboplanetariske baner, presentert i den nestede sfæremodellen til Kepler, sammen med beregningene til Copernicus.
Presten med et matematisk sinn, som oppdaget lovene for planetarisk bevegelse, stolte først og fremst på guddommelig inspirasjon. Han hadde ikke noe reelt grunnlag for argumenter. Betydningen av avhandlingen "Secrets of the Universe" ligger i det faktum at den var det første avgjørende skrittet mot anerkjennelsen av verdens heliosentriske system fremsatt av Copernicus.
Forutsetninger kontra høy nøyaktighet
I september 1598 ble protestantene i Graz, inkludert Kepler, tvunget ut av byen av de katolske herskerne. Selv om Johann fikk komme tilbake, forble situasjonen veldig spent. På jakt etter støtte henvendte han seg til Tycho Brahe, en matematiker og astronom ved hoffet til keiser Rudolf II. Vitenskapsmannen var kjent for sin imponerende samling av planetobservasjoner.
Han visste om verket "The Secret of the Universe". Men da skaperen i 1600 ankom Tycho-observatoriet, som ligger utenfor byen Praha, ønsket Brahe, som var engasjert i høypresisjon (på den tiden) forskning, ham velkommen som forfatter av et spesifikt verk, men ikke som hans kollega. Konfrontasjonen mellom dem fortsatte til den danske astrologens død, som skjedde et år senere. Etter rivalens avgang til en annen verden, ble Kepler betrodd å vokte statskassen for sine observasjoner. De hjalp i stor grad forskeren til å bli den som oppdaget bevegelsesloveneplaneter rundt solen.
The Path of Mars
Brages siste forskning for å lage en tabell med planetbevegelser er ikke fullført. Alle håp var knyttet til en etterfølger. Han ble utnevnt til keiserlig matematiker. Til tross for et anspent forhold til en avdød kollega, var Kepler fri til å forfølge sine egne interesser innen astronomi. Han bestemte seg for å fortsette sine observasjoner av Mars og beskrive sin egen visjon av denne planetens bane.
Johann var sikker: ved å åpne den komplekse marsbanen er det mulig å avsløre bevegelsesbanene til alle andre "universets vandrere." I motsetning til hva mange tror, brukte han ikke bare Brahes observasjoner for å velge en geometrisk figur som passet til beskrivelsen. Gårsdagens teolog rettet sin innsats mot oppdagelsen av en fysisk teori om bevegelsen til "søstre som lever i luftløst rom", som deres baner kan utledes fra. Etter et titanisk forskningsarbeid dukket det opp tre lover for planetarisk bevegelse.
First Law
I. Planetenes bane er ellipser med solen ved en av brennpunktene.
Loven om planetarisk bevegelse i solsystemet fastslo at planetene beveger seg i en ellipse. Den dukket opp etter åtte år med beregninger ved hjelp av en database satt sammen av Tycho Brahe basert på observasjoner av planetbevegelsen til Star Mars. Johann k alte verket sitt "New Astronomy".
Så, i henhold til Keplers første lov, har enhver ellipse to geometriske punkter k alt foci (fokus i entall). Den totale avstanden fra planeten til hvert av sentrene summeres alltid oppdet samme uavhengig av hvor planeten er i sin bevegelsesvei. Viktigheten av oppdagelsen er at antakelsen om at banene ikke er perfekte sirkler (som i den geosentriske teorien) brakte folk nærmere en mer nøyaktig og klar forståelse av verdensbildet.
Second Law
II. Linjen som forbinder planeten med solen (radiusvektor) dekker like områder i like tidsintervaller mens planeten beveger seg rundt ellipsen.
Det vil si at i en hvilken som helst tidsperiode, for eksempel etter 30 dager, overvinner planeten det samme området, uansett hvilken periode du velger. Den beveger seg raskere når den nærmer seg solen og saktere når den beveger seg bort, men den beveger seg med en konstant skiftende hastighet når den beveger seg rundt sin bane. Den mest "kvikke" bevegelsen observeres ved perihelium (punktet nærmest solen) og den mest "kraftige" ved aphelium (punktet lengst fra solen). Slik resonnerte den som oppdaget lovene for planetarisk bevegelse.
tredje lov
III. Kvadraten på den totale omløpstiden (T) er proporsjonal med kuben av den gjennomsnittlige avstanden fra planeten til solen (R).
Dette prinsippet kalles noen ganger loven om harmoni. Den sammenligner omløpstiden og omløpsradiusen til planetene. Essensen av Keplers oppdagelse er som følger: forholdet mellom kvadratene i bevegelsesperiodene og kubene for gjennomsnittsavstandene fra solen er det samme for hver planet.
For å gjenta var Keplers lover for planetarisk bevegelse basert på langsiktige seriøse observasjoner ogbearbeidet matematisk. Ved å vise regelmessigheter avslørte de ikke betingelsene til fenomener. Senere beviste den berømte oppdageren av loven om universell gravitasjon, Newton, at svaret lå i kroppens fysiske egenskap til å tiltrekke hverandre.
Skyggen av kroppen min er her
Til tross for sin suksess, led Kepler konstant av økonomiske problemer, mangel på tid til forskning, og flyttet på jakt etter steder der hans religiøse tro ble tolerert. Flere ganger forsøkte han å få en lærerstilling i Tübingen, men ble oppfattet som en forræder, en protestant, og ble avvist.
Johannes Kepler døde 15. november 1630 av et angrep av akutt feber. Han ble gravlagt på en protestantisk kirkegård. I epitafiet skrev hans legitime sønn: «Jeg brukte himmelen til å måle. Nå må jeg måle jordens skygger. Selv om min sjel er i himmelen, ligger skyggen av kroppen min her.»
Ja, i utgangspunktet, i ånden av middelalderske konsepter, trodde forskeren at planetene beveger seg fordi de har sjeler, dette er levende magi, og ikke bare klumper av materie. Senere innså han at den vitenskapelige tilnærmingen var mer berettiget. Vel, presten og astronomen, som oppdaget lovene for planetarisk bevegelse, gikk ærlig innsiktens vei. Men la oss innrømme det for oss selv: noen ganger ser det ut til at det er så mye mystikk i det vitenskapelige universet tvers igjennom!
