"Kepler se wette" - hierdie frase is bekend aan almal wat lief is vir sterrekunde. Wie is die persoon? Die verband en interafhanklikheid van watter objektiewe werklikheid het hy beskryf? Sterrekundige, wiskundige, teoloog, filosoof, die slimste man van sy tyd Johannes Kepler (1571-1630) het die wette van planetêre beweging in die sonnestelsel ontdek.
Die begin van die reis
Johannes Kepler, 'n boorling van Weil der Stadt (Duitsland), het in Desember 1571 in hierdie wêreld gekom. Swak, met swak sig, het die kind alles oorwin om in hierdie lewe te wen. Die seun se studies het in Leonberg begin, waarheen die gesin verhuis het. Later het hy na 'n gevorderde instelling, 'n Latynse skool, verhuis om die basiese beginsels van die taal te leer, wat hy van plan was om in toekomstige publikasies te gebruik.
In 1589 studeer hy aan die Maulbronn-klooster in die dorp Adelburg. In 1591 het hy die universiteit in Tübingen betree. 'n Effektiewe onderwysstelsel is deur die hertoge geskep in die nasleep van die bekendstelling van Lutheranisme. Met die hulp van toelaes en beurse vir die armes het die owerhede probeerom aan universiteite aansoekers te voorsien wat opgelei kan word tot goed opgeleide geestelikes wat in staat is om die nuwe geloof te verdedig in tye van woedende godsdienstige kontroversie.
Tydens sy verblyf by die opvoedkundige instelling het Kepler onder die invloed van professor in sterrekunde Michael Möstlin gekom. Laasgenoemde het in die geheim die sienings van Copernicus gedeel oor die idee van 'n heliosentriese (Son in die middel) Heelal, hoewel hy studente geleer het "volgens Ptolemeus" (Aarde in die middel). Diep kennis van die idees van die Poolse wetenskaplike het by Kepler 'n groot belangstelling in sterrekunde gewek. Die teorie van Copernicus het dus nog 'n ondersteuner gehad wat probeer het om die bewegingswette van die planete om die Son persoonlik te begryp.
Die sonnestelsel is 'n kunswerk
Vreemd genoeg het die een wat later die wette van planetêre beweging ontdek het homself nie as 'n sterrekundige van roeping beskou nie. Deur sy hele lewe het Kepler geglo dat die sonnestelsel 'n kunswerk is, wat oorloop van mistieke verskynsels, hy het gedroom om 'n priester te word. Die sterrekundige het sy belangstelling in die teorie van Copernicus verduidelik deur die feit dat hy, voordat hy gevolgtrekkings uit sy eie navorsing maak, verskillende menings moet bestudeer.
Nietemin het universiteitsonderwysers met 'n uitstekende verstand van Kepler gepraat as 'n student. In 1591, nadat hy 'n meestersgraad ontvang het, het die wetenskaplike sy studies op die gebied van teologie voortgesit. Toe hulle naby aan voltooiing was, het dit bekend geword dat 'n professor in wiskunde by die Lutherse skool in Graz gesterf het. Die Universiteit van Tübingen het aanbeveel dat 'n talentvolle op alle gebiede vir hierdie pos gewerf word.gegradueerde verhouding. Dus, totsiens van die wette van planetêre beweging?
In die naam van God
22-jarige Johann het teësinnig sy oorspronklike roeping as priester laat vaar, maar het nietemin die pligte van 'n wiskunde-onderwyser in Graz aanvaar. Terwyl hy in sy klas klasgee het, het die beginner-onderwyser op die swartbord 'n paar meetkundige figure uitgebeeld wat konsentriese sirkels en driehoeke behels. En skielik het die gedagte by hom opgekom dat sulke figure 'n sekere vaste verhouding tussen die groottes van twee sirkels weerspieël, mits die driehoek gelyksydig is. Wat is die oppervlakteverhouding tussen die twee sirkels? Die denkproses was besig om momentum te kry.
'n Jaar later het 'n ongewone teoloog sy eerste werk, The Mystery of the Universe (1596) gepubliseer. Daarin het hy sy kreatiewe sienings oor die geheime van die heelal uiteengesit, gerugsteun deur godsdienstige oortuigings.
Hy wat die wette van planetêre beweging ontdek het, het dit in die naam van God gedoen. Met die onthulling van die wiskundige plan van die Heelal, het die navorser tot die gevolgtrekking gekom: ses planete is in sfere ingesluit, waartussen vyf gereelde veelvlakke pas. Natuurlik was die weergawe gebaseer op die “feit” dat daar net 6 hemelliggame is. Om die wentelbaan van die Aarde het Kepler 'n perfekte dodekaëder en 'n sfeer wat die wentelbaan van Mars raak, uiteengesit.
Perfekte veelvlak
Om die streek van Mars het die wetenskaplike 'n tetraëder en 'n sfeer aangrensend aan die wentelbaan van Jupiter uitgebeeld. In die ikosaëder in die wentelbaan van die Aarde "pas" die sfeer van Venus perfek. Gebruik die restipes volmaakte veelvlakke, is dieselfde met die res gedoen. Verbasend genoeg het die verhoudings van naburige planetêre bane, wat in die geneste-sfeermodel van Kepler aangebied word, saamgeval met die berekeninge van Copernicus.
Om die wette van planetêre beweging te ontdek, het die priester met 'n wiskundige verstand hoofsaaklik op goddelike inspirasie staatgemaak. Hy het geen werklike basis vir argumente gehad nie. Die betekenis van die verhandeling "Geheime van die Heelal" is geleë in die feit dat dit die eerste beslissende stap was in die rigting van die erkenning van die heliosentriese stelsel van die wêreld wat deur Copernicus uiteengesit is.
Aannames teenoor hoë akkuraatheid
In September 1598 is die Protestante in Graz, insluitend Kepler, deur die Katolieke heersers uit die stad gedwing. Alhoewel Johann toegelaat is om terug te keer, het die situasie baie gespanne gebly. Op soek na ondersteuning het hy hom tot Tycho Brahe, 'n wiskundige en sterrekundige aan die hof van keiser Rudolf II, gewend. Die wetenskaplike was bekend vir sy indrukwekkende versameling planetêre waarnemings.
Hy het geweet van die werk "The Secret of the Universe". Maar toe die skepper daarvan in 1600 by die Tycho-sterrewag, buite die stad Praag, aangekom het, het Brahe, wat besig was met hoë-presisie (destyds) navorsing, hom verwelkom as die skrywer van 'n spesifieke werk, maar nie as sy kollega nie.. Die konfrontasie tussen hulle het voortgeduur tot die dood van die Deense astroloog, wat 'n jaar later plaasgevind het. Na die vertrek van die mededinger na 'n ander wêreld, is Kepler toevertrou om die tesourie van sy waarnemings te bewaak. Hulle het die navorser baie gehelp om die een te word wat die bewegingswette ontdek hetplanete om die son.
The Path of Mars
Brage se jongste navorsing om 'n tabel van planetêre bewegings te skep, is nie voltooi nie. Alle hoop was gevestig op 'n opvolger. Hy is aangestel as keiserlike wiskundige. Ten spyte van 'n gespanne verhouding met 'n oorlede kollega, was Kepler vry om sy eie belange in sterrekunde na te streef. Hy het besluit om sy waarnemings van Mars voort te sit en sy eie visie van die wentelbaan van hierdie planeet te beskryf.
Johann was seker: deur die komplekse Mars-pad oop te maak, is dit moontlik om die bewegingspaaie van alle ander "swerwers van die Heelal" te openbaar. In teenstelling met die algemene opvatting, het hy nie net Brahe se waarnemings gebruik om 'n meetkundige figuur te kies wat by die beskrywing pas nie. Gister se teoloog het sy pogings gerig op die ontdekking van 'n fisiese teorie van die beweging van "susters wat in luglose ruimte leef", waaruit hul wentelbane afgelei kan word. Na 'n titaniese navorsingswerk het drie wette van planetêre beweging verskyn.
Eerste Wet
I. Die bane van die planete is ellipse met die Son by een van die brandpunte.
Die wet van planetêre beweging in die sonnestelsel het vasgestel dat die planete in 'n ellips beweeg. Dit het verskyn ná agt jaar se berekeninge met behulp van 'n databasis wat deur Tycho Brahe saamgestel is, gebaseer op waarnemings van die planetêre beweging van die Ster Mars. Johann het sy werk "New Astronomy" genoem.
Dus, volgens Kepler se eerste wet, het enige ellips twee meetkundige punte wat foci genoem word (fokus in die enkelvoud). Die totale afstand vanaf die planeet na elk van die sentrums word altyd opgesomdieselfde ongeag waar die planeet in sy bewegingspad is. Die belangrikheid van die ontdekking is dat die aanname dat die bane nie perfekte sirkels is nie (soos in die geosentriese teorie) mense nader aan 'n meer akkurate en duideliker begrip van die prentjie van die wêreld gebring het.
Tweede Wet
II. Die lyn wat die planeet met die Son verbind (radiusvektor) dek gelyke oppervlaktes in gelyke tydintervalle terwyl die planeet om die ellips beweeg.
Dit wil sê, in enige tydperk, byvoorbeeld, na 30 dae, oorwin die planeet dieselfde gebied, maak nie saak watter tydperk jy kies nie. Dit beweeg vinniger as dit die Son nader en stadiger as dit wegbeweeg, maar dit beweeg teen 'n voortdurend veranderende spoed soos dit om sy wentelbaan beweeg. Die mees "ratse" beweging word waargeneem by perihelium (die punt naaste aan die Son) en die mees "kragtige" by aphelion (die punt verste van die Son). So redeneer die een wat die wette van planetêre beweging ontdek het.
Derde Wet
III. Die kwadraat van die totale tydperk van wenteltyd (T) is eweredig aan die kubus van die gemiddelde afstand van die planeet na die Son (R).
Hierdie beginsel word soms die wet van harmonie genoem. Dit vergelyk die wenteltydperiode en die wentelbaanradius van die planete. Die kern van Kepler se ontdekking is soos volg: die verhouding van die vierkante van die bewegingsperiodes en die kubusse van die gemiddelde afstande vanaf die Son is dieselfde vir elke planeet.
Om te herhaal, Kepler se wette van planetêre beweging was gebaseer op langtermyn ernstige waarnemings enwiskundig verwerk. Met reëlmatighede het hulle nie die voorwaardelikheid van verskynsels geopenbaar nie. Later het die bekende ontdekker van die wet van universele gravitasie, Newton, bewys dat die antwoord lê in die fisiese eienskap van liggame om mekaar aan te trek.
Die skaduwee van my liggaam is hier
Ten spyte van sy sukses, het Kepler voortdurend gely onder finansiële probleme, gebrek aan tyd vir navorsing, en beweeg op soek na plekke waar sy godsdienstige oortuigings geduld is. Hy het verskeie kere probeer om 'n onderwyspos in Tübingen te kry, maar is as 'n verraaier, 'n Protestant, beskou en is verwerp.
Johannes Kepler is op 15 November 1630 dood aan 'n aanval van akute koors. Hy is in 'n Protestantse begraafplaas begrawe. In die grafskrif het sy wettige seun geskryf: “Ek het die hemele gebruik om te meet. Nou moet ek die skaduwees van die Aarde meet. Alhoewel my siel in die hemel is, lê die skaduwee van my liggaam hier.”
Ja, aanvanklik, in die gees van Middeleeuse konsepte, het die wetenskaplike geglo dat die planete beweeg omdat hulle siele het, dit is lewende magie, en nie net klonte materie nie. Later het hy besef dat die wetenskaplike benadering meer geregverdig was. Wel, die priester en sterrekundige, wat die wette van planetêre beweging ontdek het, het eerlik die pad van insig geloop. Maar kom ons erken dit vir onsself: soms lyk dit of daar deur en deur soveel mistiek in die wetenskaplike Heelal is!
