"Законите на Кеплер" - тази фраза е позната на всички, които обичат астрономията. Кой е този човек? Връзката и взаимозависимостта на каква обективна реалност е описал той? Астроном, математик, теолог, философ, най-умният човек на своето време Йоханес Кеплер (1571-1630) открива законите на движението на планетите в Слънчевата система.
Началото на пътуването
Йоханес Кеплер, родом от Вайл дер Щат (Германия), идва на този свят през декември 1571 г. Слабо, с лошо зрение, детето преодоля всичко, за да спечели в този живот. Ученето на момчето започва в Леонберг, където семейството се мести. По-късно той се премества в напреднала институция, латински училище, за да научи основите на езика, който възнамеряваше да използва в бъдещи публикации.
През 1589 г. той завършва училище в манастира Maulbronn в град Аделбург. През 1591 г. той постъпва в университета в Тюбинген. Ефективна образователна система е създадена от херцозите след въвеждането на лутеранството. С помощта на безвъзмездни средства и стипендии за бедните властите се опитахада осигури на университетите кандидати, които биха могли да бъдат обучени като добре образовани духовници, способни да защитават новата вяра във времена на бушуващи религиозни противоречия.
По време на престоя си в образователната институция Кеплер попада под влиянието на професор по астрономия Майкъл Мьостлин. Последният тайно споделя възгледите на Коперник относно идеята за хелиоцентрична (Слънце в центъра) Вселена, въпреки че преподава на учениците „според Птолемей“(Земята в центъра). Задълбочените познания на идеите на полския учен предизвикват у Кеплер голям интерес към астрономията. Така че теорията на Коперник имаше друг поддръжник, който се стремеше лично да разбере законите за движение на планетите около Слънцето.
Слънчевата система е произведение на изкуството
Колкото и да е странно, този, който по-късно открива законите на движението на планетите, не се смята за астроном по призвание. През целия си живот Кеплер вярвал, че Слънчевата система е произведение на изкуството, преливащо от мистични явления, мечтаел е да стане свещеник. Астрономът обяснява интереса си към теорията на Коперник с факта, че преди да направи изводи от собствените си изследвания, той трябва да проучи различни мнения.
Въпреки това, университетските учители говореха за Кеплер като ученик с отличен ум. През 1591 г., след като получава магистърска степен, ученият продължава обучението си в областта на теологията. Когато бяха близо до завършването им, стана известно, че професор по математика е починал в лутеранското училище в Грац. Университетът в Тюбинген препоръча за тази позиция да бъде назначен талантлив във всички области.дипломирана връзка. И така, сбогом на законите на планетарното движение?
В името на Бог
22-годишният Йохан неохотно се отказва от първоначалното си призвание като свещеник, но въпреки това поема задълженията на учител по математика в Грац. Докато изнасяше лекция в класа си, начинаещият учител изобразява на черната дъска някои геометрични фигури, включващи концентрични кръгове и триъгълници. И изведнъж го осени мисълта, че такива фигури отразяват определено фиксирано съотношение между размерите на два кръга, при условие че триъгълникът е равностранен. Какво е съотношението на площите между двата кръга? Мисловният процес набираше скорост.
Година по-късно един необичаен богослов публикува първата си работа, Мистерията на Вселената (1596). В него той очертава творческите си възгледи за тайните на Вселената, подкрепени от религиозни вярвания.
Този, който открива законите за движение на планетите, го направи в името на Бог. Разкривайки математическия план на Вселената, изследователят стигна до заключението: шест планети са затворени в сфери, между които се побират пет правилни многогранника. Разбира се, версията се основаваше на "факта", че има само 6 небесни тела. Около орбитата на Земята Кеплер очертава перфектен додекаедър и сфера, докосваща орбитата на Марс.
Перфектни полиедри
В района на Марс ученият изобразява тетраедър и сфера, съседни на орбитата на Юпитер. В икосаедъра в орбиталната сфера на Земята сферата на Венера се "пасва" идеално. Използване на останалотовидове перфектни полиедри, същото беше направено и с останалите. Изненадващо, съотношенията на съседните планетарни орбити, представени в модела на вложената сфера на Кеплер, съвпадат с изчисленията на Коперник.
Откривайки законите на движението на планетите, свещеникът с математически ум разчита предимно на божественото вдъхновение. Той нямаше реална основа за аргументи. Значението на трактата "Тайните на Вселената" се крие във факта, че той беше първата решителна стъпка към признаването на хелиоцентричната система на света, изложена от Коперник.
Предположения срещу висока точност
През септември 1598 г. протестантите в Грац, включително Кеплер, са принудени да напуснат града от католическите владетели. Въпреки че на Йохан беше позволено да се върне, ситуацията остава много напрегната. В търсене на подкрепа той се обръща към Тихо Брахе, математик и астроном от двора на император Рудолф II. Ученият беше известен със своята впечатляваща колекция от планетарни наблюдения.
Той знаеше за творбата "Тайната на Вселената". Но когато през 1600 г. нейният създател пристига в обсерваторията Тихо, намираща се извън град Прага, Брахе, който се занимава с високоточни (по това време) изследвания, го приветства като автор на конкретно произведение, но не и като негов колега. Конфронтацията между тях продължи до смъртта на датския астролог, която настъпи година по-късно. След заминаването на съперника в друг свят, Кеплер е поверен да пази съкровищницата на неговите наблюдения. Те много помогнаха на изследователя да стане този, който открива законите на движениетопланети около слънцето.
Пътят на Марс
Последното изследване на Брейдж за създаване на таблица на планетарните движения не е завършено. Всички надежди бяха възложени на наследник. Той е назначен за императорски математик. Въпреки напрегнатите отношения с починал колега, Кеплер беше свободен да преследва собствените си интереси в астрономията. Той реши да продължи наблюденията си на Марс и да опише собствената си визия за орбитата на тази планета.
Йохан беше сигурен: отваряйки сложния марсиански път, е възможно да се разкрият пътищата на движение на всички останали „скитници на Вселената“. Противно на общоприетото схващане, той не просто използва наблюденията на Брахе, за да избере геометрична фигура, която отговаря на описанието. Вчерашният богослов насочи усилията си към откриването на физическа теория за движението на "сестрите, живеещи в безвъздушно пространство", от която могат да се изведат техните орбити. След титанична изследователска работа се появиха три закона за движението на планетите.
Първи закон
I. Орбитите на планетите са елипси със Слънцето в един от фокусите.
Законът за движението на планетите в Слънчевата система установи, че планетите се движат по елипса. Той се появи след осем години на изчисления с помощта на база данни, съставена от Тихо Брахе въз основа на наблюдения на планетарното движение на звездата Марс. Йохан нарече работата си "Нова астрономия".
И така, според първия закон на Кеплер, всяка елипса има две геометрични точки, наречени фокуси (фокус в единствено число). Общото разстояние от планетата до всеки един от центровете винаги се сумираедно и също, независимо къде се намира планетата по пътя си на движение. Значението на откритието е, че предположението, че орбитите не са перфектни кръгове (както в геоцентричната теория), доближи хората до по-точно и ясно разбиране на картината на света.
Втори закон
II. Линията, свързваща планетата със Слънцето (радиус вектор) покрива равни площи през равни интервали от време, докато планетата се движи около елипсата.
Тоест, във всеки период от време, например след 30 дни, планетата преодолява една и съща област, без значение какъв период изберете. Той се движи по-бързо, когато се приближава до Слънцето и по-бавно, когато се отдалечи, но се движи с постоянно променяща се скорост, докато се движи около своята орбита. Най-„пъргавото“движение се наблюдава в перихелий (точката, която е най-близо до Слънцето), а най-„мощното“в афелия (точката, която е най-отдалечена от Слънцето). Така разсъждава този, който открива законите за движението на планетите.
Трети закон
III. Квадратът на общия период на орбитално време (T) е пропорционален на куба на средното разстояние от планетата до Слънцето (R).
Този принцип понякога се нарича закон на хармонията. Той сравнява орбиталния период от време и орбиталния радиус на планетите. Същността на откритието на Кеплер е следната: съотношението на квадратите на периодите на движение и кубовете на средните разстояния от Слънцето е еднакво за всяка планета.
За да повторя, законите на Кеплер за планетарното движение се основават на дългосрочни сериозни наблюдения иобработени математически. Показвайки закономерности, те не разкриват условността на явленията. По-късно известният откривател на закона за универсалната гравитация Нютон доказа, че отговорът се крие във физическото свойство на телата да се привличат едно друго.
Сянката на тялото ми е тук
Въпреки успеха си, Кеплер постоянно страдаше от финансови проблеми, липса на време за изследвания, движейки се в търсене на места, където религиозните му вярвания са толерирани. Няколко пъти се опитва да получи учителска позиция в Тюбинген, но е възприеман като предател, протестант и е отхвърлен.
Йоханес Кеплер умира на 15 ноември 1630 г. от пристъп на остра треска. Погребан е в протестантско гробище. В епитафията законният му син пише: „Използвах небесата за измерване. Сега трябва да измеря сенките на Земята. Въпреки че душата ми е на небето, сянката на тялото ми лежи тук.”
Да, първоначално, в духа на средновековните концепции, ученият вярваше, че планетите се движат, защото имат души, това е жива магия, а не просто бучки материя. По-късно той осъзнава, че научният подход е по-оправдан. Е, свещеникът и астрономът, който откри законите на движението на планетите, честно извървя пътя на прозрението. Но нека си го признаем: понякога изглежда, че в научната Вселена има толкова много мистицизъм!
