„Kepler törvényei” – ezt a kifejezést mindenki ismeri, aki szereti a csillagászatot. Ki ez az ember? Milyen objektív valóság összefüggését és egymásraut altságát írta le? Johannes Kepler (1571-1630) csillagász, matematikus, teológus, filozófus, korának legokosabb embere fedezte fel a bolygómozgás törvényeit a Naprendszerben.
Az utazás kezdete
Johannes Kepler, Weil der Stadtból (Németország) született, 1571 decemberében jött a világra. Gyenge, rossz látású, a gyermek mindent legyőzött, hogy nyerjen ebben az életben. A fiú tanulmányait Leonbergben kezdték, ahová a család költözött. Később egy emelt szintű intézménybe, egy latin iskolába költözött, hogy megtanulja a nyelv alapjait, amelyeket későbbi publikációiban is használni szándékozott.
1589-ben Adelburg városában, a maulbronni kolostorban érettségizett. 1591-ben belépett a tübingeni egyetemre. Hatékony oktatási rendszert hoztak létre a hercegek a lutheranizmus bevezetése nyomán. A hatóságok a szegények támogatásával és ösztöndíjával igyekeztekhogy olyan jelentkezőket biztosítsanak az egyetemeknek, akikből jól képzett papokat lehetne képezni, akik képesek megvédeni az új hitet a tomboló vallási viták idején.
Az oktatási intézményben való tartózkodása alatt Kepler Michael Möstlin csillagász professzor befolyása alá került. Utóbbi titokban megosztotta Kopernikusz nézeteit a heliocentrikus (a Nap a középpontban) Univerzum ötletével kapcsolatban, bár a hallgatókat "Ptolemaiosz szerint" (a Föld a középpontban) tanította. A lengyel tudós gondolatainak mélyreható ismerete Keplerben nagy érdeklődést váltott ki a csillagászat iránt. Tehát Kopernikusz elméletének volt egy másik támogatója is, aki személyesen próbálta megérteni a Nap körüli bolygók mozgásának törvényeit.
A naprendszer egy műalkotás
Furcsa módon az, aki később felfedezte a bolygómozgás törvényeit, nem tartotta magát hivatásából csillagásznak. Kepler egész életében azt hitte, hogy a Naprendszer egy műalkotás, tele van misztikus jelenségekkel, arról álmodozott, hogy pap lesz. A csillagász a Kopernikusz elmélete iránti érdeklődését azzal magyarázta, hogy mielőtt saját kutatásaiból következtetéseket vonna le, különböző véleményeket kell tanulmányoznia.
Mindazonáltal az egyetemi tanárok Keplerről úgy beszéltek, mint egy kiváló elméjű diákról. 1591-ben a tudós mesteri fokozat megszerzése után a teológia területén folytatta tanulmányait. Amikor már a befejezéshez közeledtek, kiderült, hogy a grazi evangélikus iskolában megh alt egy matematikaprofesszor. A Tübingeni Egyetem azt javasolta, hogy erre a pozícióra minden területen tehetséges embert vegyenek fel.diplomás kapcsolat. Szóval, búcsút a bolygók mozgásának törvényeitől?
Isten nevében
A 22 éves Johann vonakodva adta fel eredeti papi hivatását, de ennek ellenére elváll alta a matematikatanári feladatokat Grazban. Az órájában előadás közben a kezdő tanár néhány geometriai alakzatot ábrázolt a táblára koncentrikus körökből és háromszögekből. És hirtelen felötlött benne a gondolat, hogy az ilyen alakzatok két kör mérete közötti bizonyos rögzített arányt tükrözik, feltéve, hogy a háromszög egyenlő oldalú. Mekkora a területarány a két kör között? A gondolkodási folyamat egyre nagyobb lendületet kapott.
Egy évvel később egy szokatlan teológus kiadta első munkáját, a The Mystery of the Universe (1596) címet. Ebben felvázolta kreatív nézeteit az univerzum titkairól, amelyet vallási hiedelmek is alátámasztanak.
Aki felfedezte a bolygómozgás törvényeit, Isten nevében tette. Az Univerzum matematikai tervét feltárva a kutató arra a következtetésre jutott: hat bolygó van gömbökbe zárva, amelyek közé öt szabályos poliéder illeszkedik. Természetesen a verzió azon a "tényen" alapult, hogy csak 6 égitest létezik. A Föld pályája körül Kepler egy tökéletes dodekaédert és egy gömböt rajzolt ki, amely a Mars pályáját érinti.
Tökéletes poliéder
A Mars környékén a tudós egy tetraédert és egy gömböt ábrázolt a Jupiter pályája mellett. A Föld keringési szférájában lévő ikozaéderben a Vénusz gömbje tökéletesen "elfér". A többi felhasználásáv altípusú tökéletes poliéderek, ugyanezt tették a többivel is. Meglepő módon a Kepler beágyazott gömbmodelljében bemutatott szomszédos bolygópályák arányai egybeestek Kopernikusz számításaival.
A bolygómozgás törvényeit felfedezve a matematikai gondolkodású pap elsősorban az isteni ihletre támaszkodott. Nem volt valódi alapja a vitáknak. A "Secrets of the Universe" értekezés jelentősége abban rejlik, hogy ez volt az első döntő lépés a világ Kopernikusz által megfogalmazott heliocentrikus rendszerének felismerése felé.
Feltételezések kontra nagy pontosság
1598 szeptemberében a grazi protestánsokat, köztük Keplert is, a katolikus uralkodók kiszorították a városból. Bár Johann visszatérhetett, a helyzet továbbra is nagyon feszült. Támogatást keresve Tycho Brahéhez, II. Rudolf császár udvarának matematikusához és csillagászához fordult. A tudós a bolygómegfigyelések lenyűgöző gyűjteményéről volt ismert.
Tudott a "The Secret of the Universe" című műről. Ám amikor 1600-ban alkotója megérkezett a Prága városán kívül található Tycho Obszervatóriumba, Brahe, aki nagy pontosságú (akkori) kutatással foglalkozott, egy konkrét mű szerzőjeként fogadta, de nem kollégájaként.. A köztük lévő konfrontáció egészen a dán asztrológus haláláig tartott, ami egy évvel később történt. A rivális egy másik világba távozása után Keplert bízták meg megfigyelései kincstárának őrzésével. Nagyban segítették a kutatót abban, hogy azzá váljon, aki felfedezte a mozgás törvényeitbolygók a Nap körül.
A Mars útja
A Brage legújabb kutatása a bolygómozgások táblázatának elkészítésére még nem fejeződött be. Minden remény az utódhoz fűződött. Birodalmi matematikusnak nevezték ki. Egy elhunyt kollégájával fennálló feszült kapcsolata ellenére Kepler szabadon foglalkozhatott a csillagászattal. Úgy döntött, hogy folytatja a Mars megfigyelését, és leírja saját elképzelését a bolygó pályájáról.
Johann biztos volt benne: a bonyolult marsi ösvény megnyitásával feltárható az összes többi „az Univerzum vándorának” mozgási útja. A közhiedelemmel ellentétben nem csak Brahe megfigyeléseit használta fel a leírásnak megfelelő geometriai alakzat kiválasztására. A tegnapi teológus a „levegőtlen térben élő nővérek” mozgásának fizikai elméletének felfedezésére irányult, amelyből következtetni lehet a pályájukra. Egy titáni kutatómunka után a bolygómozgás három törvénye jelent meg.
Első törvény
I. A bolygók pályái ellipszisek, az egyik fókuszpontban a Nap található.
A bolygómozgás törvénye a Naprendszerben megállapította, hogy a bolygók ellipszisben mozognak. Nyolc évnyi számítás után jelent meg egy Tycho Brahe által a Mars-csillag bolygómozgásának megfigyelései alapján összeállított adatbázis segítségével. Johann "New Astronomy"-nak nevezte munkáját.
Tehát Kepler első törvénye szerint minden ellipszisnek két geometriai pontja van, amelyeket fókusznak neveznek (a fókusz egyes számban). A bolygó és az egyes központok közötti teljes távolságot mindig összeadjukugyanaz, függetlenül attól, hogy a bolygó hol van a mozgási útján. A felfedezés jelentősége abban rejlik, hogy az a feltételezés, hogy a pályák nem tökéletes körök (mint a geocentrikus elméletben), közelebb vitte az embereket a világkép pontosabb és tisztább megértéséhez.
Második törvény
II. A bolygót a Nappal összekötő vonal (sugárvektor) egyenlő időközönként egyenlő területeket fed le, miközben a bolygó az ellipszis körül mozog.
Azaz bármely időszakban, például 30 nap után a bolygó ugyanazt a területet legyőzi, függetlenül attól, hogy milyen időszakot választ. Gyorsabban mozog, ahogy közeledik a Naphoz, és lassabban, amikor távolodik, de folyamatosan változó sebességgel mozog a pályája körül. A „legfürgébb” mozgás a perihéliumban (a Naphoz legközelebbi pontban), a „legerősebb” pedig az aphelionban (a Naptól legtávolabbi pont) figyelhető meg. Így érvelt az, aki felfedezte a bolygók mozgásának törvényeit.
Harmadik törvény
III. A teljes keringési idő (T) négyzete arányos a bolygó és a Nap közötti átlagos távolság kockájával (R).
Ezt az elvet néha a harmónia törvényének is nevezik. Összehasonlítja a bolygók keringési idejét és sugarát. Kepler felfedezésének lényege a következő: a mozgási periódusok négyzetének és a Naptól való átlagos távolságok kockáinak aránya minden bolygó esetében azonos.
Megismétlem, Kepler bolygómozgási törvényei hosszú távú, komoly megfigyeléseken ésmatematikailag feldolgozva. A törvényszerűségeket megjelenítve nem fedték fel a jelenségek kondicionáltságát. Később az egyetemes gravitáció törvényének híres felfedezője, Newton bebizonyította, hogy a válasz a testek egymás vonzására való fizikai tulajdonságában rejlik.
Testem árnyéka itt van
Sikerei ellenére Kepler folyamatosan anyagi gondoktól szenvedett, nem volt ideje kutatásra, és olyan helyeket keresett, ahol megtűrték vallási meggyőződését. Többször megpróbált tanári állást szerezni Tübingenben, de árulónak, protestánsnak tartották, és elutasították.
Johannes Kepler 1630. november 15-én h alt meg heveny láz következtében. Protestáns temetőben temették el. A sírfeliratban törvényes fia ezt írta: „Az eget használtam a méréshez. Most meg kell mérnem a Föld árnyékait. Bár lelkem a mennyben van, testem árnyéka itt van.”
Igen, kezdetben a középkori elképzelések szellemében a tudós úgy gondolta, hogy a bolygók azért mozognak, mert van lelkük, ez élő varázslat, és nem csak anyagcsomók. Később rájött, hogy a tudományos megközelítés indokoltabb. Nos, a pap és csillagász, aki felfedezte a bolygómozgás törvényeit, őszintén járta a belátás útját. De valljuk be magunknak: néha úgy tűnik, hogy a tudományos univerzumban annyi miszticizmus van keresztül-kasul!
