"Mga batas ni Kepler" - pamilyar ang pariralang ito sa lahat ng mahilig sa astronomiya. Sino ang taong ito? Ang koneksyon at pagtutulungan ng anong layunin na katotohanan ang kanyang inilarawan? Natuklasan ng astronomo, mathematician, teologo, pilosopo, ang pinakamatalinong tao sa kanyang panahon na si Johannes Kepler (1571-1630) ang mga batas ng paggalaw ng planeta sa solar system.
Ang simula ng paglalakbay
Johannes Kepler, isang katutubong ng Weil der Stadt (Germany), ay dumating sa mundong ito noong Disyembre 1571. Mahina, sa mahinang paningin, nadaig ng bata ang lahat para manalo sa buhay na ito. Nagsimula ang pag-aaral ng batang lalaki sa Leonberg, kung saan lumipat ang pamilya. Nang maglaon, lumipat siya sa isang advanced na institusyon, isang paaralang Latin, upang matutunan ang mga pangunahing kaalaman ng wika, na nilayon niyang gamitin sa mga publikasyon sa hinaharap.
Noong 1589 nagtapos siya sa paaralan sa monasteryo ng Maulbronn sa bayan ng Adelburg. Noong 1591 pumasok siya sa unibersidad sa Tübingen. Isang mabisang sistemang pang-edukasyon ang nilikha ng mga duke pagkatapos ng pagpapakilala ng Lutheranismo. Sa tulong ng mga gawad at scholarship para sa mahihirap, sinubukan ng mga awtoridadupang mabigyan ang mga unibersidad ng mga aplikante na maaaring sanayin sa mga edukadong kleriko na may kakayahang ipagtanggol ang bagong pananampalataya sa panahon ng nagngangalit na kontrobersya sa relihiyon.
Sa kanyang pananatili sa institusyong pang-edukasyon, si Kepler ay nasa ilalim ng impluwensya ng Propesor ng Astronomy na si Michael Möstlin. Lihim na ibinahagi ng huli ang mga pananaw ni Copernicus tungkol sa ideya ng isang heliocentric (Araw sa gitna) na Uniberso, bagaman tinuruan niya ang mga mag-aaral "ayon kay Ptolemy" (Earth sa gitna). Ang malalim na kaalaman sa mga ideya ng Polish na siyentipiko ay napukaw sa Kepler ng isang malaking interes sa astronomiya. Kaya ang teorya ni Copernicus ay may isa pang tagasuporta na naghangad na personal na maunawaan ang mga batas ng paggalaw ng mga planeta sa paligid ng Araw.
Ang solar system ay isang gawa ng sining
Kakatwa, ang nakatuklas ng mga batas ng paggalaw ng planeta sa kalaunan ay hindi itinuring ang kanyang sarili na isang astronomer sa pamamagitan ng bokasyon. Sa buong buhay niya, naniniwala si Kepler na ang solar system ay isang gawa ng sining, na umaapaw sa mystical phenomena, pinangarap niyang maging pari. Ipinaliwanag ng astronomo ang kanyang interes sa teorya ng Copernicus sa pamamagitan ng katotohanan na bago gumawa ng mga konklusyon mula sa kanyang sariling pananaliksik, dapat niyang pag-aralan ang iba't ibang opinyon.
Gayunpaman, binanggit ng mga guro sa unibersidad si Kepler bilang isang mag-aaral na may mahusay na pag-iisip. Noong 1591, nang makatanggap ng master's degree, ipinagpatuloy ng siyentipiko ang kanyang pag-aaral sa larangan ng teolohiya. Kapag sila ay malapit sa pagkumpleto, ito ay naging kilala na ang isang propesor ng matematika ay namatay sa Lutheran paaralan sa Graz. Inirerekomenda ng Unibersidad ng Tübingen na ang isang may talento sa lahat ng mga lugar ay ma-recruit para sa posisyon na ito.relasyong nagtapos. Kaya, paalam sa mga batas ng paggalaw ng planeta?
Sa ngalan ng Diyos
22-taong-gulang na si Johann ay nag-aatubili na talikuran ang kanyang orihinal na tungkulin bilang isang pari, ngunit gayunpaman ay kinuha ang mga tungkulin ng isang guro sa matematika sa Graz. Habang nagtuturo sa kanyang klase, inilarawan ng baguhang guro sa pisara ang ilang mga geometric na figure na kinasasangkutan ng mga concentric na bilog at tatsulok. At biglang naisip niya na ang gayong mga numero ay sumasalamin sa isang tiyak na nakapirming ratio sa pagitan ng mga sukat ng dalawang bilog, sa kondisyon na ang tatsulok ay equilateral. Ano ang ratio ng lugar sa pagitan ng dalawang bilog? Ang proseso ng pag-iisip ay nagkakaroon ng momentum.
Makalipas ang isang taon, inilathala ng isang hindi pangkaraniwang teologo ang kanyang unang akda, The Mystery of the Universe (1596). Sa loob nito, binalangkas niya ang kanyang malikhaing pananaw sa mga lihim ng uniberso, na sinuportahan ng mga paniniwala sa relihiyon.
Siya na nakatuklas ng mga batas ng paggalaw ng planeta ay ginawa ito sa pangalan ng Diyos. Inihayag ang matematikal na plano ng Uniberso, ang mananaliksik ay dumating sa konklusyon: anim na planeta ang nakapaloob sa mga sphere, kung saan limang regular na polyhedra ang magkasya. Siyempre, ang bersyon ay batay sa "katotohanan" na mayroon lamang 6 na celestial na katawan. Sa paligid ng orbit ng Earth, binalangkas ni Kepler ang isang perpektong dodecahedron at isang sphere na dumadampi sa orbit ng Mars.
Perpektong polyhedra
Sa paligid ng rehiyon ng Mars, inilarawan ng scientist ang isang tetrahedron at isang sphere na katabi ng orbit ng Jupiter. Sa icosahedron sa orbital sphere ng Earth, ang globo ng Venus ay "magkasya" nang perpekto. Gamit ang natitiramga uri ng perpektong polyhedra, ganoon din ang ginawa sa iba. Nakapagtataka, ang mga ratio ng mga kalapit na planetary orbit, na ipinakita sa nested sphere model ng Kepler, ay kasabay ng mga kalkulasyon ni Copernicus.
Sa pagtuklas ng mga batas ng paggalaw ng planeta, ang pari na may pag-iisip sa matematika ay pangunahing umasa sa banal na inspirasyon. Wala siyang tunay na batayan para sa mga argumento. Ang kahalagahan ng treatise na "Mga Lihim ng Uniberso" ay nakasalalay sa katotohanan na ito ang unang mapagpasyang hakbang tungo sa pagkilala sa heliocentric system ng mundo na itinakda ni Copernicus.
Mga pagpapalagay vs mataas na katumpakan
Noong Setyembre 1598, ang mga Protestante sa Graz, kasama si Kepler, ay pinilit na palabasin ng lungsod ng mga pinunong Katoliko. Bagama't pinayagang bumalik si Johann, nanatiling napaka-tense ang sitwasyon. Sa paghahanap ng suporta, bumaling siya kay Tycho Brahe, isang mathematician at astronomer sa korte ni Emperor Rudolph II. Nakilala ang siyentipiko sa kanyang kahanga-hangang koleksyon ng mga planetary observation.
Alam niya ang tungkol sa akdang "The Secret of the Universe". Ngunit noong 1600 ang tagalikha nito ay dumating sa Tycho Observatory, na matatagpuan sa labas ng lungsod ng Prague, si Brahe, na nakikibahagi sa mataas na katumpakan (sa oras na iyon) na pananaliksik, ay tinanggap siya bilang may-akda ng isang partikular na gawain, ngunit hindi bilang kanyang kasamahan.. Ang paghaharap sa pagitan nila ay nagpatuloy hanggang sa pagkamatay ng Danish na astrologo, na naganap makalipas ang isang taon. Matapos ang pag-alis ng karibal sa ibang mundo, si Kepler ay ipinagkatiwala sa pagbabantay sa kaban ng kanyang mga obserbasyon. Malaki ang naitulong nila sa mananaliksik upang maging isa na nakatuklas ng mga batas ng paggalawmga planeta sa paligid ng araw.
The Path of Mars
Ang pinakabagong pananaliksik ni Brage upang lumikha ng talahanayan ng mga galaw ng planeta ay hindi pa nakumpleto. Lahat ng pag-asa ay naka-pin sa isang kahalili. Siya ay hinirang na imperyal na matematiko. Sa kabila ng isang maigting na relasyon sa isang namatay na kasamahan, malaya si Kepler na ituloy ang kanyang sariling mga interes sa astronomiya. Nagpasya siyang ipagpatuloy ang kanyang mga obserbasyon sa Mars at ilarawan ang kanyang sariling pananaw sa orbit ng planetang ito.
Sigurado si Johann: sa pamamagitan ng pagbubukas ng masalimuot na landas sa Martian, posibleng ihayag ang mga landas ng paggalaw ng lahat ng iba pang "mga gumagala sa Uniberso." Taliwas sa popular na paniniwala, hindi lang niya ginamit ang mga obserbasyon ni Brahe para pumili ng geometric figure na akma sa paglalarawan. Itinuro ng teologo kahapon ang kanyang mga pagsisikap sa pagtuklas ng isang pisikal na teorya ng paggalaw ng "mga kapatid na babae na naninirahan sa walang hangin na kalawakan", kung saan maaaring mahihinuha ang kanilang mga orbit. Pagkatapos ng titanic research work, lumitaw ang tatlong batas ng planetary motion.
Unang Batas
Ako. Ang mga orbit ng mga planeta ay mga ellipse na may Araw sa isa sa mga foci.
Ang batas ng paggalaw ng planeta sa solar system ay itinatag na ang mga planeta ay gumagalaw sa isang ellipse. Ito ay lumitaw pagkatapos ng walong taon ng mga kalkulasyon gamit ang isang database na pinagsama-sama ni Tycho Brahe batay sa mga obserbasyon ng planetary motion ng Star Mars. Tinawag ni Johann ang kanyang akda na "Bagong Astronomy".
Kaya, ayon sa unang Batas ni Kepler, anumang ellipse ay may dalawang geometric na punto na tinatawag na foci (focus sa isahan). Ang kabuuang distansya mula sa planeta sa bawat isa sa mga sentro ay palaging summed upang parehong hindi alintana kung saan ang planeta ay sa kanyang landas ng paggalaw. Ang kahalagahan ng pagtuklas ay ang pagpapalagay na ang mga orbit ay hindi perpektong bilog (tulad ng sa geocentric theory) ay naglalapit sa mga tao sa isang mas tumpak at malinaw na pag-unawa sa larawan ng mundo.
Ikalawang Batas
II. Ang linya na nag-uugnay sa planeta sa Araw (radius vector) ay sumasaklaw sa pantay na mga lugar sa pantay na agwat ng oras habang ang planeta ay gumagalaw sa paligid ng ellipse.
Ibig sabihin, sa anumang yugto ng panahon, halimbawa, pagkalipas ng 30 araw, nalampasan ng planeta ang parehong lugar, kahit anong panahon ang pipiliin mo. Mas mabilis itong gumagalaw habang papalapit ito sa Araw at mas mabagal habang lumalayo, ngunit gumagalaw ito sa patuloy na pagbabago ng bilis habang gumagalaw ito sa orbit nito. Ang pinaka "maliksi" na paggalaw ay makikita sa perihelion (ang puntong pinakamalapit sa Araw) at ang pinaka "makapangyarihang" sa aphelion (ang puntong pinakamalayo sa Araw). Kaya nangatuwiran ang nakatuklas ng mga batas ng paggalaw ng planeta.
Ikatlong Batas
III. Ang parisukat ng kabuuang panahon ng orbital time (T) ay proporsyonal sa cube ng average na distansya mula sa planeta hanggang sa Araw (R).
Ang prinsipyong ito ay kung minsan ay tinatawag na batas ng pagkakaisa. Inihahambing nito ang orbital time period at ang orbital radius ng mga planeta. Ang esensya ng pagtuklas ni Kepler ay ang mga sumusunod: ang ratio ng mga parisukat ng mga panahon ng paggalaw at ang mga cube ng average na distansya mula sa Araw ay pareho para sa bawat planeta.
Upang ulitin, ang mga batas ng paggalaw ng planeta ni Kepler ay batay sa mga pangmatagalang seryosong obserbasyon atnaproseso sa matematika. Pagpapakita ng mga regularidad, hindi nila inihayag ang kondisyon ng mga phenomena. Nang maglaon, pinatunayan ng tanyag na tumuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon, si Newton, na ang sagot ay nasa pisikal na pag-aari ng mga katawan upang maakit ang isa't isa.
Narito ang anino ng aking katawan
Sa kabila ng kanyang tagumpay, si Kepler ay patuloy na dumaranas ng mga problema sa pananalapi, kawalan ng oras para sa pagsasaliksik, paglipat sa paghahanap ng mga lugar kung saan ang kanyang mga paniniwala sa relihiyon ay pinahihintulutan. Ilang beses niyang sinubukang makakuha ng posisyon sa pagtuturo sa Tübingen, ngunit itinuring siyang traydor, isang Protestante, at tinanggihan.
Johannes Kepler ay namatay noong Nobyembre 15, 1630 mula sa isang atake ng matinding lagnat. Siya ay inilibing sa isang Protestanteng sementeryo. Sa epitaph, isinulat ng kanyang lehitimong anak: “Ginamit ko ang langit sa pagsukat. Ngayon kailangan kong sukatin ang mga anino ng Earth. Bagama't nasa langit ang aking kaluluwa, narito ang anino ng aking katawan.”
Oo, sa simula, sa diwa ng mga medieval na konsepto, naniniwala ang siyentipiko na ang mga planeta ay gumagalaw dahil mayroon silang mga kaluluwa, ito ay buhay na magic, at hindi lamang mga bukol ng bagay. Nang maglaon, napagtanto niya na ang siyentipikong diskarte ay mas makatwiran. Buweno, ang pari at astronomer, na natuklasan ang mga batas ng paggalaw ng planeta, ay matapat na lumakad sa landas ng pananaw. Ngunit aminin natin ito sa ating sarili: kung minsan ay tila napakaraming mistisismo sa siyentipikong Uniberso nang pagpapatuloy!
