„Keplerove zákony“– túto frázu pozná každý, kto má rád astronómiu. Kto je táto osoba? Súvislosť a vzájomnú závislosť akej objektívnej reality opísal? Astronóm, matematik, teológ, filozof, najmúdrejší človek svojej doby Johannes Kepler (1571-1630) objavil zákony pohybu planét v slnečnej sústave.
Začiatok cesty
Johannes Kepler, rodák z Weil der Stadt (Nemecko), prišiel na tento svet v decembri 1571. Slabé, so slabým zrakom, dieťa prekonalo všetko, aby v tomto živote zvíťazilo. Chlapcove štúdium začalo v Leonbergu, kam sa rodina presťahovala. Neskôr sa presťahoval do pokročilej inštitúcie, latinskej školy, aby sa naučil základy jazyka, ktorý zamýšľal použiť v budúcich publikáciách.
V roku 1589 absolvoval školu v kláštore Maulbronn v meste Adelburg. V roku 1591 vstúpil na univerzitu v Tübingene. Efektívny vzdelávací systém vytvorili vojvodcovia hneď po zavedení luteranizmu. Úrady sa o to pokúšali pomocou grantov a štipendií pre chudobnýchposkytnúť univerzitám uchádzačov, ktorí by mohli byť vyškolení na dobre vzdelaných duchovných schopných brániť novú vieru v časoch zúriacej náboženskej kontroverzie.
Počas svojho pobytu vo vzdelávacej inštitúcii sa Kepler dostal pod vplyv profesora astronómie Michaela Möstlina. Ten tajne zdieľal názory Koperníka, pokiaľ ide o myšlienku heliocentrického (Slnko v strede) vesmíru, hoci učil študentov „podľa Ptolemaia“(Zem v strede). Hlboká znalosť myšlienok poľského vedca vzbudila u Keplera veľký záujem o astronómiu. Takže Kopernikova teória mala ďalšieho zástancu, ktorý sa snažil osobne pochopiť zákony pohybu planét okolo Slnka.
Slnečná sústava je umelecké dielo
Napodiv, ten, kto neskôr objavil zákony pohybu planét, sa nepovažoval za astronóma podľa povolania. Počas svojho života Kepler veril, že slnečná sústava je umelecké dielo, preplnené mystickými javmi, sníval o tom, že sa stane kňazom. Astronóm vysvetlil svoj záujem o teóriu Koperníka tým, že pred vyvodením záverov z vlastného výskumu si musí preštudovať rôzne názory.
Napriek tomu univerzitní učitelia hovorili o Keplerovi ako o študentovi s vynikajúcou mysľou. V roku 1591, keď získal magisterský titul, vedec pokračoval v štúdiu v oblasti teológie. Keď sa blížili k dokončeniu, vyšlo najavo, že na luteránskej škole v Grazi zomrel profesor matematiky. Univerzita v Tübingene odporučila, aby sa na túto pozíciu prijal talentovaný vo všetkých oblastiach.absolventský vzťah. Takže, rozlúčka so zákonmi pohybu planét?
V mene Boha
22-ročný Johann sa neochotne vzdal svojho pôvodného povolania kňaza, no napriek tomu sa ujal povinností učiteľa matematiky v Grazi. Začínajúci učiteľ počas prednášania v triede zobrazil na tabuli geometrické útvary zahŕňajúce sústredné kruhy a trojuholníky. A zrazu mu napadla myšlienka, že takéto čísla odrážajú určitý pevný pomer medzi veľkosťami dvoch kruhov za predpokladu, že trojuholník je rovnostranný. Aký je pomer plochy medzi týmito dvoma kruhmi? Myšlienkový proces naberal na sile.
O rok neskôr publikoval nezvyčajný teológ svoje prvé dielo Záhada vesmíru (1596). V ňom načrtol svoje kreatívne názory na tajomstvá vesmíru, podložené náboženskými presvedčeniami.
Ten, kto objavil zákony pohybu planét, to urobil v mene Boha. Odhalením matematického plánu vesmíru výskumník dospel k záveru: šesť planét je uzavretých v sférach, medzi ktorými je päť pravidelných mnohostenov. Samozrejme, verzia bola založená na „fakte“, že existuje len 6 nebeských telies. Okolo obežnej dráhy Zeme Kepler načrtol dokonalý dvanásťsten a guľu dotýkajúcu sa obežnej dráhy Marsu.
Dokonalý mnohosten
V oblasti Marsu vedec zobrazil štvorsten a guľu susediace s obežnou dráhou Jupitera. Do dvadsaťstenu v orbitálnej sfére Zeme dokonale „sedí“sféra Venuše. Pomocou zvyškutypy dokonalých mnohostenov, to isté sa urobilo so zvyškom. Prekvapivo sa pomery susedných obežných dráh planét, prezentované vo vnorenom sférickom modeli Keplera, zhodovali s výpočtami Koperníka.
Pri objavovaní zákonov pohybu planét sa kňaz s matematickou mysľou spoliehal predovšetkým na božskú inšpiráciu. Nemal skutočný základ pre argumenty. Význam traktátu „Tajomstvo vesmíru“spočíva v tom, že bol prvým rozhodujúcim krokom k uznaniu heliocentrického systému sveta, ktorý stanovil Kopernik.
Predpoklady verzus vysoká presnosť
V septembri 1598 boli protestanti v Grazi, vrátane Keplera, vytlačení katolíckymi vládcami z mesta. Hoci Johannovi dovolili vrátiť sa, situácia zostala veľmi napätá. Pri hľadaní podpory sa obrátil na Tycha Braheho, matematika a astronóma na dvore cisára Rudolfa II. Vedec bol známy svojou pôsobivou zbierkou planetárnych pozorovaní.
Vedel o diele „Tajomstvo vesmíru“. No keď v roku 1600 prišiel jej tvorca do observatória Tycho, ležiaceho za Prahou, Brahe, ktorý sa zaoberal vysoko presným (vtedy) výskumom, ho privítal ako autora konkrétneho diela, nie však ako svojho kolegu.. Konfrontácia medzi nimi pokračovala až do smrti dánskeho astrológa, ku ktorej došlo o rok neskôr. Po odchode rivala na druhý svet bol Kepler poverený strážením pokladnice jeho pozorovaní. Výskumníkovi výrazne pomohli stať sa tým, kto objavil zákony pohybuplanéty okolo Slnka.
The Path of Mars
Najnovší výskum spoločnosti Brage na vytvorenie tabuľky planetárnych pohybov nebol dokončený. Všetky nádeje sa upierali na nástupcu. Bol vymenovaný za cisárskeho matematika. Napriek napätému vzťahu so zosnulým kolegom sa Kepler mohol slobodne venovať svojim záujmom o astronómiu. Rozhodol sa pokračovať v pozorovaní Marsu a opísať svoju vlastnú víziu obežnej dráhy tejto planéty.
Johann si bol istý: otvorením zložitej marťanskej cesty je možné odhaliť cesty pohybu všetkých ostatných „tulákov Vesmírom“. Na rozdiel od všeobecného presvedčenia nepoužil len Braheove pozorovania na výber geometrického útvaru, ktorý by zodpovedal popisu. Včerajší teológ nasmeroval svoje úsilie k objavu fyzikálnej teórie pohybu „sestier žijúcich v bezvzduchovom priestore“, z ktorej možno odvodiť ich obežné dráhy. Po titánskej výskumnej práci sa objavili tri zákony pohybu planét.
Prvý zákon
I. Dráhy planét sú elipsy so Slnkom v jednom z ohniskov.
Zákon o pohybe planét v slnečnej sústave stanovil, že planéty sa pohybujú po elipse. Objavil sa po ôsmich rokoch výpočtov pomocou databázy, ktorú zostavil Tycho Brahe na základe pozorovaní pohybu planét hviezdy Mars. Johann nazval svoje dielo „Nová astronómia“.
Podľa prvého Keplerovho zákona má teda každá elipsa dva geometrické body nazývané ohniská (ohniská v jednotnom čísle). Celková vzdialenosť od planéty ku každému z centier sa vždy spočítavato isté bez ohľadu na to, kde sa planéta nachádza na svojej ceste pohybu. Dôležitosť objavu je v tom, že predpoklad, že obežné dráhy nie sú dokonalé kruhy (ako v geocentrickej teórii), priviedol ľudí bližšie k presnejšiemu a jasnejšiemu chápaniu obrazu sveta.
Druhý zákon
II. Čiara spájajúca planétu so Slnkom (vektor polomeru) pokrýva rovnaké oblasti v rovnakých časových intervaloch, kým sa planéta pohybuje okolo elipsy.
To znamená, že v akomkoľvek časovom období, napríklad po 30 dňoch, planéta prekoná rovnakú oblasť, bez ohľadu na to, aké obdobie si vyberiete. Pri približovaní sa k Slnku sa pohybuje rýchlejšie a pri vzďaľovaní pomalšie, ale pri pohybe po svojej dráhe sa pohybuje neustále sa meniacou rýchlosťou. „Najrýchlejší“pohyb je pozorovaný v perihéliu (bod najbližšie k Slnku) a „najsilnejší“v aféliu (bod najďalej od Slnka). Tak uvažoval ten, kto objavil zákony pohybu planét.
Tretí zákon
III. Druhá mocnina celkovej doby obehu (T) je úmerná tretej mocnine priemernej vzdialenosti od planéty k Slnku (R).
Tento princíp sa niekedy nazýva zákon harmónie. Porovnáva obežnú dobu a obežný polomer planét. Podstata Keplerovho objavu je nasledovná: pomer štvorcov periód pohybu a druhých mocnín priemerných vzdialeností od Slnka je pre každú planétu rovnaký.
Pripomínam, že Keplerove zákony pohybu planét boli založené na dlhodobých serióznych pozorovaniach aspracované matematicky. Zobrazujúc zákonitosti, neodhalili podmienenosť javov. Neskôr slávny objaviteľ zákona univerzálnej gravitácie, Newton, dokázal, že odpoveď spočíva vo fyzickej vlastnosti telies navzájom sa priťahovať.
Tieň môjho tela je tu
Napriek svojim úspechom Kepler neustále trpel finančnými problémami, nedostatkom času na bádanie, presúval sa pri hľadaní miest, kde jeho náboženské presvedčenie tolerovalo. Niekoľkokrát sa pokúsil získať učiteľské miesto v Tübingene, ale bol vnímaný ako zradca, protestant a bol odmietnutý.
Johannes Kepler zomrel 15. novembra 1630 na záchvat akútnej horúčky. Pochovali ho na protestantskom cintoríne. V epitafe jeho legitímny syn napísal: „Na meranie som použil nebesia. Teraz musím zmerať tiene Zeme. Hoci je moja duša v nebi, tieň môjho tela leží tu.“
Áno, spočiatku, v duchu stredovekých konceptov, vedec veril, že planéty sa pohybujú, pretože majú duše, toto je živá mágia, a nie len hrudky hmoty. Neskôr si uvedomil, že vedecký prístup bol opodstatnenejší. No kňaz a astronóm, ktorý objavil zákony pohybu planét, poctivo kráčal cestou vhľadu. Ale priznajme si to: niekedy sa zdá, že vo vedeckom vesmíre je skrz na skrz toľko mystiky!
