"Keplerovi zakoni" - ovaj izraz je poznat svima koji vole astronomiju. Tko je ova osoba? Povezanost i međuovisnost koje je objektivne stvarnosti opisao? Astronom, matematičar, teolog, filozof, najpametniji čovjek svog vremena Johannes Kepler (1571-1630) otkrio je zakone gibanja planeta u Sunčevom sustavu.
Početak putovanja
Johannes Kepler, rodom iz Weil der Stadta (Njemačka), došao je na ovaj svijet u prosincu 1571. Slabo, sa slabim vidom, dijete je prebrodilo sve kako bi pobijedilo u ovom životu. Dječak je studirao u Leonbergu, gdje se obitelj preselila. Kasnije se preselio u naprednu instituciju, latinsku školu, kako bi naučio osnove jezika, koje je namjeravao koristiti u budućim publikacijama.
Godine 1589. završio je školu u samostanu Maulbronn u gradu Adelburgu. Godine 1591. upisao je sveučilište u Tübingenu. Učinkovit obrazovni sustav stvorili su vojvode nakon uvođenja luteranizma. Vlasti su se trudile uz pomoć potpora i stipendija za siromašneosigurati sveučilištima kandidate koji bi mogli biti obučeni u dobro obrazovane klerike sposobne braniti novu vjeru u vremenima bijesnih vjerskih kontroverzi.
Tijekom svog boravka u obrazovnoj ustanovi, Kepler je bio pod utjecajem profesora astronomije Michaela Möstlina. Potonji je potajno dijelio Kopernikove stavove o ideji heliocentričnog (Sunce u središtu) svemira, iako je podučavao studente "prema Ptolomeju" (Zemlja u središtu). Duboko poznavanje ideja poljskog znanstvenika pobudilo je u Keplera veliko zanimanje za astronomiju. Tako je Kopernikova teorija imala još jednog pobornika koji je nastojao osobno shvatiti zakone gibanja planeta oko Sunca.
Sunčev sustav je umjetničko djelo
Začudo, onaj koji je kasnije otkrio zakone gibanja planeta nije sebe smatrao astronomom po vokaciji. Tijekom svog života Kepler je vjerovao da je Sunčev sustav umjetničko djelo, preplavljeno mističnim pojavama, sanjao je da postane svećenik. Astronom je objasnio svoje zanimanje za Kopernikovu teoriju činjenicom da prije nego što izvuče zaključke iz vlastitog istraživanja, mora proučiti različita mišljenja.
Unatoč tome, sveučilišni učitelji govorili su o Kepleru kao studentu izvrsnog uma. Godine 1591., nakon što je magistrirao, znanstvenik je nastavio studij na području teologije. Kad su bili blizu završetka, doznalo se da je u luteranskoj školi u Grazu preminuo profesor matematike. Sveučilište u Tübingenu preporučilo je da se za ovu poziciju zaposli talentirani u svim područjima.diplomirani odnos. Dakle, zbogom zakonima planetarnog gibanja?
U ime Boga
22-godišnji Johann nevoljko je odustao od svog prvotnog poziva svećenika, ali je ipak preuzeo dužnost učitelja matematike u Grazu. Dok je držao predavanje u razredu, učitelj početnik je na ploči prikazao neke geometrijske likove koji uključuju koncentrične krugove i trokute. I odjednom mu je sinula misao da takvi brojevi odražavaju određeni fiksni omjer između veličina dvaju krugova, pod uvjetom da je trokut jednakostraničan. Koliki je omjer površina između dva kruga? Proces razmišljanja dobivao je zamah.
Godinu dana kasnije, neobičan teolog objavio je svoje prvo djelo, Misterij svemira (1596.). U njemu je iznio svoje kreativne poglede na tajne svemira, potkrijepljene vjerskim uvjerenjima.
Onaj koji je otkrio zakone gibanja planeta učinio je to u ime Boga. Otkrivajući matematički plan svemira, istraživač je došao do zaključka: šest planeta je zatvoreno u kugle, između kojih se uklapa pet pravilnih poliedara. Naravno, verzija se temeljila na "činjenici" da postoji samo 6 nebeskih tijela. Oko orbite Zemlje, Kepler je ocrtao savršeni dodekaedar i sferu koja dodiruje orbitu Marsa.
Savršeni poliedri
Oko područja Marsa, znanstvenik je prikazao tetraedar i sferu uz orbitu Jupitera. U ikosaedru u orbitalnoj sferi Zemlje, sfera Venere savršeno se „sklapa“. Koristeći ostatakvrste savršenih poliedara, isto je učinjeno i s ostalima. Iznenađujuće, omjeri susjednih planetarnih orbita, predstavljeni u Keplerovom modelu ugniježđene sfere, poklopili su se s Kopernikovim proračunima.
Otkrivajući zakone gibanja planeta, svećenik s matematičkim umom prvenstveno se oslanjao na božansko nadahnuće. Nije imao stvarne osnove za argumente. Značaj rasprave "Tajne svemira" leži u činjenici da je to bio prvi odlučujući korak ka priznavanju heliocentričnog sustava svijeta koji je iznio Kopernik.
Pretpostavke naspram visoke točnosti
U rujnu 1598. katolički su vladari protjerali protestante u Grazu, uključujući Keplera, iz grada. Iako je Johannu dopušten povratak, situacija je ostala vrlo napeta. U potrazi za potporom obratio se Tychu Braheu, matematičaru i astronomu na dvoru cara Rudolfa II. Znanstvenik je bio poznat po svojoj impresivnoj zbirci planetarnih promatranja.
Znao je za djelo "Tajna svemira". No, kada je 1600. godine njegov tvorac stigao u opservatorij Tycho, smješten izvan grada Praga, Brahe, koji se bavio visokopreciznim (u to vrijeme) istraživanjem, dočekao ga je kao autora određenog djela, ali ne i kao svog kolegu.. Sukob između njih nastavio se sve do smrti danskog astrologa, koja se dogodila godinu dana kasnije. Nakon odlaska suparnika u drugi svijet, Kepleru je povjereno čuvanje riznice njegovih zapažanja. Oni su uvelike pomogli istraživaču da postane onaj koji je otkrio zakone gibanjaplaneti oko sunca.
Marsova staza
Brageovo najnovije istraživanje za izradu tablice gibanja planeta nije dovršeno. Sve nade polagale su se u nasljednika. Imenovan je za carskog matematičara. Unatoč napetom odnosu s preminulim kolegom, Kepler se mogao slobodno baviti vlastitim interesima u astronomiji. Odlučio je nastaviti svoja promatranja Marsa i opisati vlastitu viziju orbite ovog planeta.
Johann je bio siguran: otvaranjem složene marsovske staze moguće je otkriti putove kretanja svih ostalih "lutača svemira". Suprotno uvriježenom mišljenju, on nije samo koristio Braheova zapažanja kako bi odabrao geometrijski lik koji odgovara opisu. Jučerašnji teolog svoje je napore usmjerio na otkriće fizičke teorije kretanja "sestara koje žive u bezzračnom prostoru", iz koje se mogu zaključiti njihove orbite. Nakon titanskog istraživačkog rada pojavila su se tri zakona gibanja planeta.
Prvi zakon
I. Orbite planeta su elipse sa Suncem u jednom od žarišta.
Zakon gibanja planeta u Sunčevom sustavu utvrdio je da se planeti kreću po elipsi. Pojavio se nakon osam godina proračuna koristeći bazu podataka koju je sastavio Tycho Brahe na temelju promatranja planetarnog kretanja zvijezde Marsa. Johann je svoje djelo nazvao "Nova astronomija".
Dakle, prema prvom Keplerovom zakonu, svaka elipsa ima dvije geometrijske točke koje se nazivaju fokusi (fokus u jednini). Ukupna udaljenost od planeta do svakog od centara uvijek se zbrajaisti bez obzira na to gdje se planet nalazi na svom putu kretanja. Važnost otkrića je da je pretpostavka da orbite nisu savršeni krugovi (kao u geocentričnoj teoriji) približila ljude točnijem i jasnijem razumijevanju slike svijeta.
Drugi zakon
II. Linija koja povezuje planet sa Suncem (vektor radijusa) pokriva jednaka područja u jednakim vremenskim intervalima dok se planet kreće oko elipse.
To jest, u bilo kojem vremenskom razdoblju, na primjer, nakon 30 dana, planet prevlada isto područje, bez obzira koji period odaberete. Kreće se brže kako se približava Suncu i sporije kada se udaljava, ali se kreće stalno promjenjivom brzinom dok se kreće oko svoje orbite. "Najspretnije" kretanje se opaža u perihelu (točka najbliža Suncu), a "najsnažnije" u afelu (točka najudaljenija od Sunca). Tako je razmišljao onaj koji je otkrio zakone gibanja planeta.
Treći zakon
III. Kvadrat ukupnog perioda orbitalnog vremena (T) proporcionalan je kubu prosječne udaljenosti od planeta do Sunca (R).
Ovaj princip se ponekad naziva zakonom harmonije. Uspoređuje orbitalni vremenski period i orbitalni radijus planeta. Suština Keplerovog otkrića je sljedeća: omjer kvadrata razdoblja kretanja i kocki prosječnih udaljenosti od Sunca jednak je za svaki planet.
Da ponovimo, Keplerovi zakoni o gibanju planeta bili su zasnovani na dugoročnim ozbiljnim opažanjima iobrađen matematički. Prikazujući pravilnosti, nisu otkrili uvjetovanost pojava. Kasnije je poznati otkrivač zakona univerzalne gravitacije, Newton, dokazao da odgovor leži u fizičkom svojstvu tijela da se privlače jedno drugo.
Sjena mog tijela je ovdje
Unatoč svom uspjehu, Kepler je stalno patio od financijskih problema, nedostatka vremena za istraživanje, krećući se u potrazi za mjestima na kojima su njegova religijska uvjerenja tolerirana. Nekoliko je puta pokušao dobiti mjesto učitelja u Tübingenu, ali su ga doživjeli kao izdajnika, protestanta i odbijen je.
Johannes Kepler umro je 15. studenog 1630. od napada akutne groznice. Pokopan je na protestantskom groblju. U epitafu je njegov zakoniti sin napisao: “Upotrijebio sam nebesa za mjerenje. Sada moram izmjeriti sjene Zemlje. Iako je moja duša na nebu, sjena mog tijela leži ovdje.”
Da, u početku, u duhu srednjovjekovnih koncepata, znanstvenik je vjerovao da se planeti kreću jer imaju duše, to je živa magija, a ne samo grudice materije. Kasnije je shvatio da je znanstveni pristup opravdaniji. Pa, svećenik i astronom, koji su otkrili zakone gibanja planeta, pošteno su hodali putem uvida. Ali priznajmo sami sebi: ponekad se čini da u znanstvenom svemiru ima toliko misticizma kroz i kroz!
