"Wetten van Kepler" - deze uitdrukking is bekend bij iedereen die van astronomie houdt. Wie is deze persoon? De samenhang en onderlinge afhankelijkheid van welke objectieve werkelijkheid beschreef hij? Astronoom, wiskundige, theoloog, filosoof, de slimste man van zijn tijd Johannes Kepler (1571-1630) ontdekte de wetten van de planetaire beweging in het zonnestelsel.
Het begin van de reis
Johannes Kepler, geboren in Weil der Stadt (Duitsland), kwam in december 1571 ter wereld. Zwak, met een slecht gezichtsvermogen, overwon het kind alles om in dit leven te winnen. De studies van de jongen begonnen in Leonberg, waar het gezin verhuisde. Later verhuisde hij naar een geavanceerde instelling, een Latijnse school, om de basis van de taal te leren, die hij in toekomstige publicaties wilde gebruiken.
In 1589 studeerde hij af van school in het Maulbronn-klooster in de stad Adelburg. In 1591 ging hij naar de universiteit in Tübingen. Een effectief onderwijssysteem werd gecreëerd door de hertogen in de nasleep van de introductie van het lutheranisme. Met behulp van beurzen en beurzen voor de armen probeerden de autoriteiten omuniversiteiten te voorzien van kandidaten die kunnen worden opgeleid tot goed opgeleide geestelijken die in staat zijn het nieuwe geloof te verdedigen in tijden van woedende religieuze controverse.
Tijdens zijn verblijf aan de onderwijsinstelling kwam Kepler onder invloed van professor in de astronomie Michael Möstlin. De laatste deelde in het geheim de opvattingen van Copernicus met betrekking tot het idee van een heliocentrisch (zon in het midden) heelal, hoewel hij studenten onderwees "volgens Ptolemaeus" (aarde in het midden). Diepgaande kennis van de ideeën van de Poolse wetenschapper wekte bij Kepler een grote interesse in astronomie. Dus de theorie van Copernicus had nog een aanhanger die de bewegingswetten van de planeten rond de zon persoonlijk probeerde te begrijpen.
Het zonnestelsel is een kunstwerk
Vreemd genoeg beschouwde degene die later de wetten van planetaire beweging ontdekte, zichzelf niet als een astronoom van beroep. Gedurende zijn hele leven geloofde Kepler dat het zonnestelsel een kunstwerk is, vol met mystieke verschijnselen, hij droomde ervan priester te worden. De astronoom verklaarde zijn interesse in de theorie van Copernicus door het feit dat hij verschillende meningen moet bestuderen voordat hij conclusies trekt uit zijn eigen onderzoek.
Desalniettemin spraken universitaire docenten over Kepler als een student met een uitstekende geest. In 1591 zette de wetenschapper, na het behalen van een masterdiploma, zijn studie op het gebied van theologie voort. Toen ze bijna voltooid waren, werd bekend dat een professor in de wiskunde was overleden aan de lutherse school in Graz. De universiteit van Tübingen adviseerde om voor deze functie een getalenteerde persoon op alle gebieden te werven.afgestudeerde relatie. Dus, afscheid van de wetten van planetaire beweging?
In de naam van God
22-jarige Johann gaf met tegenzin zijn oorspronkelijke roeping als priester op, maar nam desondanks de taken van een wiskundeleraar in Graz op zich. Terwijl hij les gaf in zijn klas, schilderde de beginnende leraar op het bord enkele geometrische figuren af met concentrische cirkels en driehoeken. En plotseling drong de gedachte tot hem door dat zulke figuren een bepaalde vaste verhouding weergeven tussen de afmetingen van twee cirkels, op voorwaarde dat de driehoek gelijkzijdig is. Wat is de oppervlakteverhouding tussen de twee cirkels? Het denkproces kwam in een stroomversnelling.
Een jaar later publiceerde een ongewone theoloog zijn eerste werk, The Mystery of the Universe (1596). Daarin schetste hij zijn creatieve opvattingen over de geheimen van het universum, ondersteund door religieuze overtuigingen.
Hij die de wetten van planetaire beweging ontdekte, deed het in de naam van God. De onderzoeker onthulde het wiskundige plan van het heelal en kwam tot de conclusie: zes planeten zijn ingesloten in bollen, waartussen vijf regelmatige veelvlakken passen. Natuurlijk was de versie gebaseerd op het "feit" dat er slechts 6 hemellichamen zijn. Rond de baan van de aarde schetste Kepler een perfecte dodecaëder en een bol die de baan van Mars raakte.
Perfecte veelvlakken
Rond het gebied van Mars schilderde de wetenschapper een tetraëder en een bol naast de baan van Jupiter. In de icosaëder in de orbitale bol van de aarde "past" de bol van Venus perfect. De rest gebruikensoorten perfecte veelvlakken, werd hetzelfde gedaan met de rest. Verrassend genoeg vielen de verhoudingen van naburige planetaire banen, gepresenteerd in het geneste bolmodel van Kepler, samen met de berekeningen van Copernicus.
De priester met een wiskundige geest ontdekte de wetten van planetaire beweging en vertrouwde voornamelijk op goddelijke inspiratie. Hij had geen echte basis voor argumenten. De betekenis van de verhandeling "Secrets of the Universe" ligt in het feit dat het de eerste beslissende stap was op weg naar de erkenning van het heliocentrische systeem van de wereld zoals uiteengezet door Copernicus.
Aannames versus hoge nauwkeurigheid
In september 1598 werden de protestanten in Graz, waaronder Kepler, door de katholieke heersers uit de stad verdreven. Hoewel Johann mocht terugkeren, bleef de situatie erg gespannen. Op zoek naar steun wendde hij zich tot Tycho Brahe, een wiskundige en astronoom aan het hof van keizer Rudolph II. De wetenschapper stond bekend om zijn indrukwekkende verzameling planetaire waarnemingen.
Hij kende het werk "The Secret of the Universe". Maar toen de maker in 1600 aankwam bij het Tycho Observatorium, gelegen buiten de stad Praag, verwelkomde Brahe, die (toen) met zeer nauwkeurig onderzoek bezig was, hem als de auteur van een specifiek werk, maar niet als zijn collega. De confrontatie tussen hen duurde tot de dood van de Deense astroloog, die een jaar later plaatsvond. Na het vertrek van de rivaal naar een andere wereld, werd Kepler belast met het bewaken van de schatkamer van zijn waarnemingen. Ze hebben de onderzoeker enorm geholpen om degene te worden die de bewegingswetten ontdekteplaneten rond de zon.
Het pad van Mars
Brage's laatste onderzoek om een tabel met planetaire bewegingen te maken is nog niet voltooid. Alle hoop was gevestigd op een opvolger. Hij werd benoemd tot keizerlijke wiskundige. Ondanks een gespannen relatie met een overleden collega, was Kepler vrij om zijn eigen interesses in de astronomie na te streven. Hij besloot zijn observaties van Mars voort te zetten en zijn eigen visie op de baan van deze planeet te beschrijven.
Johann was er zeker van: door het complexe Marspad te openen, is het mogelijk om de bewegingspaden van alle andere 'zwervers van het heelal' te onthullen. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, gebruikte hij niet alleen Brahe's observaties om een geometrische figuur te selecteren die bij de beschrijving paste. De theoloog van gisteren richtte zijn inspanningen op de ontdekking van een natuurkundige theorie van de beweging van 'zusters die in een luchtloze ruimte leven', waaruit hun banen kunnen worden afgeleid. Na een gigantisch onderzoekswerk verschenen er drie wetten van planetaire beweging.
Eerste Wet
I. De banen van de planeten zijn ellipsen met de zon in een van de brandpunten.
De wet van planetaire beweging in het zonnestelsel stelde vast dat de planeten in een ellips bewegen. Het verscheen na acht jaar berekeningen met behulp van een database die was samengesteld door Tycho Brahe op basis van waarnemingen van de planetaire beweging van de ster Mars. Johann noemde zijn werk "New Astronomy".
Dus volgens de eerste wet van Kepler heeft elke ellips twee geometrische punten die brandpunten worden genoemd (focus in het enkelvoud). De totale afstand van de planeet tot elk van de centra wordt altijd bij elkaar opgeteldhetzelfde, ongeacht waar de planeet zich op zijn bewegingspad bevindt. Het belang van de ontdekking is dat de veronderstelling dat de banen geen perfecte cirkels zijn (zoals in de geocentrische theorie) mensen dichter bij een nauwkeuriger en helderder begrip van het wereldbeeld bracht.
Tweede Wet
II. De lijn die de planeet met de zon verbindt (straalvector) bestrijkt gelijke gebieden in gelijke tijdsintervallen terwijl de planeet rond de ellips beweegt.
Dat wil zeggen, in elke tijdsperiode, bijvoorbeeld na 30 dagen, overwint de planeet hetzelfde gebied, ongeacht welke periode je kiest. Het beweegt sneller als het de zon nadert en langzamer als het weggaat, maar het beweegt met een constant veranderende snelheid als het rond zijn baan beweegt. De meest "behendige" beweging wordt waargenomen op het perihelium (het punt dat zich het dichtst bij de zon bevindt) en de meest "krachtige" op het aphelium (het punt dat het verst van de zon verwijderd is). Zo redeneerde degene die de wetten van planetaire beweging ontdekte.
Derde wet
III. Het kwadraat van de totale omlooptijd (T) is evenredig met de derde macht van de gemiddelde afstand van de planeet tot de zon (R).
Dit principe wordt soms de wet van harmonie genoemd. Het vergelijkt de omlooptijd en de omloopstraal van de planeten. De essentie van Keplers ontdekking is als volgt: de verhouding van de kwadraten van de bewegingsperioden en de kubussen van de gemiddelde afstanden tot de zon is voor elke planeet hetzelfde.
Om nog maar eens te herhalen: de wetten van de planetaire beweging van Kepler waren gebaseerd op serieuze langetermijnwaarnemingen enwiskundig verwerkt. Door regelmatigheden te vertonen, onthulden ze niet de conditionaliteit van verschijnselen. Later bewees de beroemde ontdekker van de wet van de universele zwaartekracht, Newton, dat het antwoord lag in de fysieke eigenschap van lichamen om elkaar aan te trekken.
De schaduw van mijn lichaam is hier
Ondanks zijn succes had Kepler voortdurend financiële problemen, gebrek aan tijd voor onderzoek en ging hij op zoek naar plaatsen waar zijn religieuze overtuigingen werden getolereerd. Meerdere keren probeerde hij een baan als leraar in Tübingen te krijgen, maar hij werd gezien als een verrader, een protestant, en werd afgewezen.
Johannes Kepler stierf op 15 november 1630 aan een aanval van acute koorts. Hij werd begraven op een protestantse begraafplaats. In het grafschrift schreef zijn wettige zoon: „Ik gebruikte de hemel om te meten. Nu moet ik de schaduwen van de aarde meten. Hoewel mijn ziel in de hemel is, ligt de schaduw van mijn lichaam hier.”
Ja, aanvankelijk, in de geest van middeleeuwse concepten, geloofde de wetenschapper dat de planeten bewegen omdat ze een ziel hebben, dit is levende magie en niet alleen maar brokken materie. Later realiseerde hij zich dat de wetenschappelijke benadering meer gerechtvaardigd was. Welnu, de priester en astronoom, die de wetten van planetaire beweging ontdekte, bewandelde eerlijk het pad van inzicht. Maar laten we het onszelf toegeven: soms lijkt het erop dat er door en door zoveel mystiek in het wetenschappelijke universum is!
