Johannes Kepler (ur. 27 grudnia 1571 - śmierć 15 listopada 1630) - wielki niemiecki astronom i matematyk, był odkrywcą praw ruchu planet Układu Słonecznego.
Johannes Kepler był jednym z twórców współczesnej astronomii. Odkrył trzy główne ruchy planet względem Słońca, wynalazł układ optyczny, który znajduje zastosowanie w szczególności we współczesnych refraktorach, przygotował do tworzenia rachunku różniczkowego, całkowego i wariacyjnego w matematyce.
Wczesne lata. Trening
Johannes Kepler urodził się w 1571 r. W Weilder Stadt w południowych Niemczech w biednej rodzinie protestanckiej. Po ukończeniu studiów w szkole klasztornej w 1589 r. Wstąpił do seminarium duchownego Akademii w Tybindze. W tamtych latach poznał heliocentryczny system N. Kopernika i od razu stał się jego zagorzałym zwolennikiem. Kepler zainteresował się astronomią jako dziecko, kiedy jego matka pokazała wrażliwemu dziecku jasną kometę w 1577 roku, a później - zaćmienie Księżyca, które miało miejsce w 1580 roku.
Kepler urodził się bardzo słabym dzieckiem. W wieku czterech lat zachorował na ospę i prawie umarł. Miał problemy z wątrobą i żołądkiem, często bóle głowy. Ponadto miał wrodzone wady wzroku - poważną krótkowzroczność i wadę, w której jeden obiekt wydaje się być wielokrotny (patrząc na Księżyc, Kepler zobaczył kilka Księżyców). Choroby towarzyszyły mu przez całe życie. Tym bardziej godne szacunku są jego odwaga i hart ducha, dzięki którym udało mu się osiągnąć niesamowity sukces naukowy i stać się jednym z twórców współczesnej astronomii i fizyki.
1591 - Kepler wstąpił na Uniwersytet w Tybindze - najpierw na Wydziale Sztuk Pięknych, który obejmował następnie matematykę i astronomię, a następnie przeniósł się na wydział teologiczny. Po ukończeniu akademii w 1593 roku Keplerowi, oskarżonemu o wolną myśl, nie pozwolono na karierę teologiczną i objął stanowisko nauczyciela matematyki w szkole.
Początkowo Kepler planował zostać księdzem protestanckim, ale dzięki swoim wybitnym zdolnościom matematycznym został zaproszony w 1594 r. Na wykłady z matematyki na Uniwersytecie w Grazu.
Film promocyjny:
Działalność naukowa
Kepler był w Grazu przez 6 lat. Tam w 1596 roku ukazała się jego pierwsza książka, The Mystery of the World. W nim Kepler starał się znaleźć sekretną harmonię Wszechświata, dla której porównał orbity 5 znanych wówczas planet (szczególnie wyodrębnił kulę Ziemi) z różnymi „ciałami platońskimi” (regularnymi wielościanami). Przedstawił orbitę Saturna jako okrąg (jeszcze nie elipsę) na powierzchni kuli, opisanej wokół sześcianu. Z kolei w sześcian wpisano kulkę, która miała reprezentować orbitę Jowisza. W tej kuli został wpisany czworościan, opisany wokół kuli, reprezentujący orbitę Marsa itp.
Praca ta, po dalszych odkryciach Keplera, straciła swoje pierwotne znaczenie (choćby dlatego, że orbity planet nie były kołowe); niemniej Kepler do końca swoich dni wierzył w istnienie ukrytej matematycznej harmonii Wszechświata, aw 1621 r. ponownie wydał „Tajemnicę świata”, wprowadzając do niej wiele zmian i uzupełnień.
1597 Kepler poślubia wdowę Barbarę Müller von Mulek. Ich dwoje pierwszych dzieci zmarło w niemowlęctwie, a ich żona zachorowała na epilepsję. Ponadto w katolickim Grazu rozpoczęły się prześladowania protestantów. Kepler, wpisany na listę wypędzonych „heretyków”, został zmuszony do opuszczenia miasta.
Puchar Keplera: model układu słonecznego pięciu brył platońskich.
Keplera w Pradze. Dziedzictwo
1600 - udał się do Pragi do słynnego astronoma Tycho Brahe, po którego śmierci otrzymał materiały swoich wieloletnich obserwacji i licznych obserwacji. Kepler napisał wiele artykułów i artykułów naukowych. 1601 - po śmierci Brahe Kepler został jego następcą na urzędzie, a po sporze sądowym z rodziną Brahe mógł odziedziczyć wyniki obserwacji astronomicznych. Będąc doskonałym obserwatorem, Tycho Brahe przez wiele lat opracował obszerną pracę dotyczącą obserwacji planet i setek gwiazd, a dokładność jego pomiarów była znacznie wyższa niż wszystkich jego poprzedników.
Pod koniec XVI wieku w astronomii nadal toczyła się walka między geocentrycznym systemem Ptolemeusza (kiedy za centrum wszechświata przyjmuje się Ziemię) a heliocentrycznym systemem Kopernika (w którym słońce znajduje się w centrum wszechświata). W modelu Kopernika planety poruszają się równomiernie po kołowych orbitach, co nie było zgodne z pozorną nierównomiernością ruchu planet. Chociaż tablice astronomiczne Kopernika były początkowo dokładniejsze niż tablice ptolemejskie, wkrótce znacznie odbiegały od obserwacji, co bardzo intrygowało i chłodziło entuzjastycznych Koperników.
Mechanika i fizyka
Najważniejszym dziełem Keplera jest jego praca „Nowa astronomia” (1609), poświęcona badaniu ruchu Marsa zgodnie z obserwacjami Brahe'a i zawierająca dwa pierwsze prawa przyciągania planet. Opierając się na układzie kopernikańskim, Kepler w ciągu kilku lat dokładnie przestudiował dane Brahe'a i w wyniku dokładnej analizy doszedł do wniosku, że trajektoria Marsa nie jest kołem, ale elipsą, w jednym z ognisk, w których znajduje się Słońce - pozycja znana dzisiaj jako pierwsze prawo Keplera.
Dalsza analiza doprowadziła do drugiego prawa: wektor promienia łączący planetę i Słońce opisuje jednocześnie równe obszary. Oznaczało to, że im dalej planeta znajduje się od Słońca, tym wolniej się porusza.
Szukając orbit, Kepler musiał użyć metody dopasowania. Obliczył i wyliczył, ale z obserwacjami nie było zbiegów okoliczności. Najpierw odrzucono owal - krzywą składającą się z czterech okrągłych łuków. Przez około rok naukowiec bawił się „jajowatą” - postacią w kształcie jajka. W końcu doszedł do wniosku: prawda leży między okręgiem a owalem, jakby orbita Marsa była dokładną elipsą. Ale elipsa nie pasowała, dopóki Kepler nie umieścił słońca w jej ognisku.
Następnie na początku 1605 roku wszystko się połączyło i ułożyło na swoim miejscu. Wszystkie punkty orbity, obliczone na podstawie obserwacji, leżały na elipsie; była ona również zbieżna z prawem pola. Nowy model ruchu wzbudził duże zainteresowanie wśród badaczy kopernikańskich, choć nie wszyscy go zaakceptowali. Galileo zdecydowanie odrzucił elipsy Keplera.
1619 - w eseju „Harmonia świata” uczony sformułował trzecie prawo, łączące teorię ruchu wszystkich planet w harmonijną całość. Słońce, zajmujące jedno z ognisk eliptycznej orbity, jest według Keplera źródłem siły, która napędza planetę. Spokojnie odgadł istnienie grawitacji między ciałami niebieskimi i wyjaśnił przypływy i odpływy oceanów Ziemi wpływem księżyca.
Drugie prawo Keplera: zacienione obszary są równe i przemierzone w tym samym czasie.
Astronomia
Trzy prawa ruchu planet odkryte przez Keplera w pełni iz doskonałą dokładnością wyjaśniają pozorną nierówność tych ruchów. Zamiast zawiłych modeli Ptolemeusza i Kopernika, zawierających elementy wymyślone, model Keplera zawiera tylko jedną krzywą - elipsę. Drugie prawo ustaliło, jak zmienia się prędkość planety podczas oddalania się lub zbliżania do Słońca, a trzecie umożliwia obliczenie tej prędkości i okresu obrotu wokół Słońca.
1627, lato - Johannes Kepler po 22 latach pracy wydał (za własne pieniądze) tablice astronomiczne, które nazwał „Rudolfami” na cześć cesarza. Tabele te pozwoliły na obliczenie w dowolnym momencie położenia planet z dużą dokładnością dla tej epoki. Zapotrzebowanie na nie było ogromne, ponieważ wszystkie poprzednie tabele już dawno odbiegały od obserwacji. Tablice Keplera służyły astronomom i żeglarzom do początku XIX wieku.
Oprócz trzech praw Keplera, naukowiec jest właścicielem wielu ważnych odkryć. W pracy „Reduction of Copernicus Astronomy” (1618–1622) Kepler przedstawił teorię i metody przewidywania zaćmień Słońca i Księżyca. Jego badania z zakresu optyki (problemy załamania światła, załamania astronomicznego, rozwój teorii teleskopów) zostały przedstawione w pracach „Suplement do Vittelo” (1604) i „Dioptrics” (1611).
Matematyka
Niezwykłe zdolności matematyczne naukowca przejawiały się w szczególności w wyprowadzaniu wzorów na określenie objętości wielu ciał rewolucyjnych.
Ostatnie lata. Śmierć
Ostatnie lata swojego życia naukowiec spędził w ciągłych podróżach, częściowo z powodu zawirowań politycznych … Wojny trzydziestoletniej … (kiedyś służył Wallensteinowi jako astrolog), częściowo w wyniku procesu jego matki, oskarżonej o czary. Johannes Kepler zmarł 15 listopada 1630 roku w Ratyzbonie, gdzie został pochowany na cmentarzu św. Piotr. Na jego grobie widnieje napis: „Mensus eram coelos nune terrae metior umbras; Mens coelestis erat, corporis umbra jacet”. To epitafium, napisane przez samego Johannesa Keplera, oznacza: „Zanim zmierzyłem niebiosa, teraz mierzę podziemną ciemność; mój umysł był darem z nieba - a moje ciało przemienione w cień odpoczywa”. W Ratyzbonie w 1808 roku postawiono mu pomnik.
A. Mudrova