„Keplerio dėsniai“– ši frazė pažįstama visiems, kurie mėgsta astronomiją. Kas šis asmuo? Kokios objektyvios tikrovės ryšį ir tarpusavio priklausomybę jis apibūdino? Astronomas, matematikas, teologas, filosofas, protingiausias savo laikų žmogus Johannesas Kepleris (1571–1630) atrado planetų judėjimo Saulės sistemoje dėsnius.
Kelionės pradžia
Johannesas Kepleris, kilęs iš Weil der Stadt (Vokietija), į šį pasaulį atėjo 1571 m. gruodžio mėn. Silpnas, prastai matantis vaikas viską įveikė, kad laimėtų šiame gyvenime. Berniuko mokslai prasidėjo Leonberge, kur šeima persikėlė. Vėliau jis persikėlė į pažangią įstaigą – lotynų mokyklą, kad išmoktų kalbos pagrindų, kuriuos ketino panaudoti būsimuose leidiniuose.
1589 m. jis baigė mokyklą Maulbronn vienuolyne Adelburgo mieste. 1591 m. įstojo į Tiubingeno universitetą. Įvedus liuteronybę kunigaikščiai sukūrė veiksmingą švietimo sistemą. Naudodama dotacijas ir stipendijas vargšams, valdžia stengėsisuteikti universitetams kandidatų, kurie galėtų būti parengti į gerai išsilavinusius dvasininkus, gebančius apginti naująjį tikėjimą siautėjančių religinių ginčų laikais.
Būdamas mokymo įstaigoje Kepleris pateko į astronomijos profesoriaus Michaelo Möstlino įtaką. Pastarasis slapta pasidalijo Koperniko nuomone apie heliocentrinės (Saulė centre) Visatos idėją, nors mokė studentus „pagal Ptolemėjų“(Žemė centre). Gilus lenkų mokslininko idėjų išmanymas sukėlė Keplerio didelį susidomėjimą astronomija. Taigi Koperniko teorija turėjo kitą šalininką, kuris siekė asmeniškai suprasti planetų judėjimo aplink Saulę dėsnius.
Saulės sistema yra meno kūrinys
Kaip bebūtų keista, tas, kuris vėliau atrado planetų judėjimo dėsnius, nelaikė savęs astronomu pagal pašaukimą. Kepleris visą gyvenimą tikėjo, kad Saulės sistema yra meno kūrinys, perpildytas mistinių reiškinių, jis svajojo tapti kunigu. Astronomas savo susidomėjimą Koperniko teorija paaiškino tuo, kad prieš darydamas išvadas iš savo tyrimų jis turi išstudijuoti skirtingas nuomones.
Vis dėlto universiteto dėstytojai kalbėjo apie Keplerį kaip apie puikaus proto studentą. 1591 m., gavęs magistro laipsnį, mokslininkas tęsė studijas teologijos srityje. Kai jie buvo beveik baigti, tapo žinoma, kad Graco liuteronų mokykloje mirė matematikos profesorius. Tiubingeno universitetas rekomendavo į šias pareigas įdarbinti visų sričių talentingus asmenis.absolventų santykiai. Taigi, atsisveikinti su planetų judėjimo dėsniais?
Dievo vardu
22 metų Johanas nenoriai atsisakė savo pirminio kunigo pašaukimo, tačiau vis dėlto ėmėsi matematikos mokytojo pareigų Grace. Pradedantis mokytojas, skaitydamas paskaitą klasėje, lentoje pavaizdavo keletą geometrinių figūrų, susijusių su koncentriniais apskritimais ir trikampiais. Ir staiga jam šovė mintis, kad tokios figūros atspindi tam tikrą fiksuotą santykį tarp dviejų apskritimų dydžių, jei trikampis yra lygiakraštis. Koks yra ploto santykis tarp dviejų apskritimų? Mąstymo procesas įgavo pagreitį.
Po metų neįprastas teologas paskelbė savo pirmąjį veikalą „Visatos paslaptis“(1596). Jame jis išdėstė savo kūrybinį požiūrį į visatos paslaptis, paremtas religiniais įsitikinimais.
Tas, kuris atrado planetų judėjimo dėsnius, padarė tai Dievo vardu. Atskleisdamas matematinį Visatos planą, tyrinėtojas padarė išvadą: šešios planetos yra uždarytos sferose, tarp kurių telpa penki taisyklingi daugiakampiai. Žinoma, versija buvo paremta „faktu“, kad yra tik 6 dangaus kūnai. Aplink Žemės orbitą Kepleris nubrėžė tobulą dodekaedrą ir sferą, liečiančią Marso orbitą.
Tobula daugiakampė
Aplink Marso sritį mokslininkas pavaizdavo tetraedrą ir sferą, esančią greta Jupiterio orbitos. Ikozaedre, esančiame Žemės orbitos sferoje, Veneros sfera „tinka“puikiai. Naudojant likusią dalįtobulų daugiakampių tipų, tas pats buvo padaryta ir su likusiais. Keista, bet kaimyninių planetų orbitų santykiai, pateikti Keplerio įdėtosios sferos modelyje, sutapo su Koperniko skaičiavimais.
Atrasdamas planetų judėjimo dėsnius, matematinio proto turintis kunigas pirmiausia rėmėsi dieviškuoju įkvėpimu. Jis neturėjo jokio realaus pagrindo ginčytis. Traktato „Visatos paslaptys“reikšmė slypi tame, kad tai buvo pirmasis ryžtingas žingsnis Koperniko išdėstytos heliocentrinės pasaulio sistemos pripažinimo link.
Prielaidos prieš didelį tikslumą
1598 m. rugsėjį Graco protestantus, įskaitant Keplerį, katalikų valdovai išvarė iš miesto. Nors Johannui buvo leista grįžti, padėtis išliko labai įtempta. Ieškodamas paramos, jis kreipėsi į imperatoriaus Rudolfo II dvaro matematiką ir astronomą Tycho Brahe. Mokslininkas garsėjo įspūdinga planetų stebėjimų kolekcija.
Jis žinojo apie kūrinį „Visatos paslaptis“. Tačiau kai 1600 m. jos kūrėjas atvyko į Tycho observatoriją, esančią už Prahos miesto, Brahė, užsiimantis didelio tikslumo (tuo metu) tyrimais, sutiko jį kaip konkretaus kūrinio autorių, bet ne kaip savo kolegą.. Konfrontacija tarp jų tęsėsi iki danų astrologo mirties, kuri įvyko po metų. Varžovui išvykus į kitą pasaulį, Kepleriui buvo patikėta saugoti savo stebėjimų lobyną. Jie labai padėjo tyrėjui tapti tuo, kuris atrado judėjimo dėsniusplanetos aplink saulę.
Marso kelias
Naujausias Brage'o tyrimas, skirtas sukurti planetų judesių lentelę, nebuvo baigtas. Visos viltys buvo dedamos į įpėdinį. Jis buvo paskirtas imperijos matematiku. Nepaisant įtemptų santykių su mirusiu kolega, Kepleris galėjo laisvai siekti savo interesų astronomijos srityje. Jis nusprendė tęsti Marso stebėjimus ir aprašyti savo viziją apie šios planetos orbitą.
Johanas buvo tikras: atidarius sudėtingą Marso kelią, galima atskleisti visų kitų „Visatos klajūnų“judėjimo kelius. Priešingai populiariems įsitikinimams, jis ne tik pasinaudojo Brahe pastebėjimais, kad pasirinktų geometrinę figūrą, kuri atitiktų aprašymą. Vakarykštis teologas savo pastangas nukreipė į fizikinės „beorėje erdvėje gyvenančių seserų“judėjimo teorijos atradimą, iš kurios galima spręsti apie jų orbitas. Po titaninio tyrimo darbo pasirodė trys planetų judėjimo dėsniai.
Pirmasis įstatymas
Aš. Planetų orbitos yra elipsės, kurių viename iš židinių yra Saulė.
Planetų judėjimo Saulės sistemoje dėsnis nustatė, kad planetos juda elipsėje. Tai pasirodė po aštuonerius metus trukusių skaičiavimų, naudojant Tycho Brahe sudarytą duomenų bazę, pagrįstą Marso žvaigždės planetų judėjimo stebėjimais. Johanas pavadino savo darbą „Naujoji astronomija“.
Taigi, pagal pirmąjį Keplerio dėsnį, bet kuri elipsė turi du geometrinius taškus, vadinamus židiniais (židinys vienaskaitoje). Bendras atstumas nuo planetos iki kiekvieno centro visada sumuojamastas pats, nepaisant to, kur planeta yra savo judėjimo kelyje. Atradimo svarba ta, kad prielaida, jog orbitos nėra tobuli apskritimai (kaip geocentrinėje teorijoje), priartino žmones prie tikslesnio ir aiškesnio pasaulio vaizdo supratimo.
Antrasis įstatymas
II. Linija, jungianti planetą su Saule (spindulio vektorius), vienodais laiko intervalais apima vienodus plotus, kol planeta juda aplink elipsę.
Tai yra, bet kuriuo laikotarpiu, pavyzdžiui, po 30 dienų, planeta įveikia tą patį plotą, nesvarbu, kokį laikotarpį pasirinksite. Jis juda greičiau, kai artėja prie Saulės, ir lėčiau tolsta, tačiau juda nuolat kintančiu greičiu, kai juda aplink savo orbitą. „Mikliausias“judėjimas stebimas perihelyje (taške, esančiame arčiausiai Saulės), o „galingiausias“– afelyje (taške, toliausiai nuo Saulės). Taip samprotavo tas, kuris atrado planetų judėjimo dėsnius.
Trečias įstatymas
III. Bendro orbitos laiko periodo (T) kvadratas yra proporcingas vidutinio atstumo nuo planetos iki Saulės (R) kubui.
Šis principas kartais vadinamas harmonijos dėsniu. Jis palygina orbitos laikotarpį ir planetų orbitos spindulį. Keplerio atradimo esmė yra tokia: judėjimo periodų kvadratų ir vidutinių atstumų nuo Saulės kubų santykis yra vienodas kiekvienai planetai.
Pakartotinai, Keplerio planetų judėjimo dėsniai buvo pagrįsti ilgalaikiais rimtais stebėjimais irapdoroti matematiškai. Rodydami dėsningumus, jie neatskleidė reiškinių sąlygiškumo. Vėliau garsusis visuotinės gravitacijos dėsnio atradėjas Niutonas įrodė, kad atsakymas slypi fizinėje kūnų savybėje traukti vienas kitą.
Mano kūno šešėlis yra čia
Nepaisant sėkmės, Kepleris nuolat kentėjo nuo finansinių problemų, trūko laiko tyrimams, kraustėsi ieškodamas vietų, kur buvo toleruojami jo religiniai įsitikinimai. Kelis kartus jis bandė užimti mokytojo pareigas Tiubingene, bet buvo laikomas išdaviku, protestantu ir buvo atmestas.
Johannesas Kepleris mirė 1630 m. lapkričio 15 d. nuo ūmaus karščiavimo priepuolio. Jis buvo palaidotas protestantų kapinėse. Epitafijoje jo teisėtas sūnus rašė: „Matuodamas naudojau dangų. Dabar turiu išmatuoti Žemės šešėlius. Nors mano siela yra danguje, mano kūno šešėlis slypi čia.“
Taip, iš pradžių, laikydamasis viduramžių sampratų, mokslininkas manė, kad planetos juda dėl to, kad jos turi sielą, tai yra gyvoji magija, o ne tik materijos gabalėliai. Vėliau jis suprato, kad mokslinis požiūris buvo labiau pagrįstas. Na, o kunigas ir astronomas, atradęs planetų judėjimo dėsnius, sąžiningai ėjo įžvalgos keliu. Tačiau pripažinkime tai sau: kartais atrodo, kad mokslinėje Visatoje yra tiek daug mistikos per ir kiaurai!
