"Keplera likumi" - šī frāze ir pazīstama ikvienam, kam patīk astronomija. Kas ir šī persona? Kādas objektīvās realitātes saistību un savstarpējo atkarību viņš aprakstīja? Astronoms, matemātiķis, teologs, filozofs, sava laika gudrākais cilvēks Johanness Keplers (1571-1630) atklāja planētu kustības likumus Saules sistēmā.
Ceļojuma sākums
Johannes Keplers, Veil der Stadtas (Vācija) dzimtais, nāca šajā pasaulē 1571. gada decembrī. Vājš, ar sliktu redzi, bērns pārvarēja visu, lai uzvarētu šajā dzīvē. Mācības zēnam sākās Leonbergā, kur ģimene pārcēlās. Vēlāk viņš pārcēlās uz augstāko mācību iestādi, latīņu skolu, lai apgūtu valodas pamatus, kurus viņš plānoja izmantot turpmākajās publikācijās.
1589. gadā viņš pabeidza skolu Maulbronas klosterī Adelburgas pilsētā. 1591. gadā iestājās Tībingenes universitātē. Efektīvu izglītības sistēmu hercogi izveidoja pēc luterānisma ieviešanas. Ar dotāciju un stipendiju palīdzību trūcīgajiem varas iestādes centāsnodrošināt universitātēm pretendentus, kurus varētu sagatavot par labi izglītotiem garīdzniekiem, kas spēj aizstāvēt jauno ticību niknu reliģisku strīdu laikā.
Uzturoties izglītības iestādē, Keplers nonāca astronomijas profesora Maikla Mēstlina ietekmē. Pēdējais slepeni dalījās Kopernika uzskatos par ideju par heliocentrisku (Saule centrā) Visumu, lai gan viņš mācīja studentus "saskaņā ar Ptolemaju" (Zeme centrā). Padziļinātas zināšanas par poļu zinātnieka idejām Keplerā izraisīja lielu interesi par astronomiju. Tātad Kopernika teorijai bija vēl viens atbalstītājs, kurš centās personīgi izprast planētu kustības likumus ap Sauli.
Saules sistēma ir mākslas darbs
Dīvainā kārtā tas, kurš vēlāk atklāja planētu kustības likumus, neuzskatīja sevi par astronomu pēc aicinājuma. Keplers visu mūžu uzskatīja, ka Saules sistēma ir mākslas darbs, pārpildīts ar mistiskām parādībām, viņš sapņoja kļūt par priesteri. Savu interesi par Kopernika teoriju astronoms skaidroja ar to, ka, pirms izdarīt secinājumus no saviem pētījumiem, viņam jāizpēta dažādi viedokļi.
Tomēr universitātes skolotāji runāja par Kepleru kā par studentu ar izcilu prātu. 1591. gadā, ieguvis maģistra grādu, zinātnieks turpināja studijas teoloģijas jomā. Kad tie bija tuvu pabeigšanai, kļuva zināms, ka Grācas luterāņu skolā miris matemātikas profesors. Tībingenes Universitāte ieteica šim amatam pieņemt darbā talantīgus cilvēkus visās jomās.absolventu attiecības. Tātad, ardievas planētu kustības likumiem?
Dieva vārdā
22 gadus vecais Johans negribīgi atteicās no sākotnējā priestera aicinājuma, tomēr Grācā sāka pildīt matemātikas skolotāja pienākumus. Lasot lekcijas savā klasē, iesācējs skolotājs uz tāfeles attēloja dažas ģeometriskas figūras, kas ietver koncentriskus apļus un trīsstūrus. Un pēkšņi viņam radās doma, ka šādas figūras atspoguļo noteiktu fiksētu attiecību starp divu apļu izmēriem, ja vien trīsstūris ir vienādmalu. Kāda ir laukuma attiecība starp diviem apļiem? Domāšanas process guva apgriezienus.
Gadu vēlāk kāds neparasts teologs publicēja savu pirmo darbu Visuma noslēpums (1596). Tajā viņš izklāstīja savus radošos uzskatus par Visuma noslēpumiem, ko atbalsta reliģiskie uzskati.
Tas, kurš atklāja planētu kustības likumus, to darīja Dieva vārdā. Atklājot Visuma matemātisko plānu, pētnieks nonāca pie secinājuma: sešas planētas ir ietvertas sfērās, starp kurām iederas pieci regulāri daudzskaldņi. Protams, versijas pamatā bija "fakts", ka ir tikai 6 debess ķermeņi. Ap Zemes orbītu Keplers iezīmēja perfektu dodekaedru un sfēru, kas pieskaras Marsa orbītai.
Perfekts daudzskaldnis
Ap Marsa reģionu zinātnieks attēloja tetraedru un sfēru, kas atrodas blakus Jupitera orbītai. Ikozaedrā Zemes orbitālajā sfērā lieliski "iederas" Veneras sfēra. Izmantojot pārējoideālo daudzskaldņu veidi, tas pats tika darīts ar pārējiem. Pārsteidzoši, ka blakus esošo planētu orbītu attiecības, kas parādītas Keplera ligzdotas sfēras modelī, sakrita ar Kopernika aprēķiniem.
Atklājot planētu kustības likumus, priesteris ar matemātisko prātu galvenokārt paļāvās uz dievišķo iedvesmu. Viņam nebija reāla pamata argumentiem. Traktāta "Visuma noslēpumi" nozīme slēpjas apstāklī, ka tas bija pirmais izšķirošais solis ceļā uz Kopernika izvirzītās pasaules heliocentriskās sistēmas atzīšanu.
Pieņēmumi pret augstu precizitāti
1598. gada septembrī katoļu valdnieki Grācas protestantus, tostarp Kepleru, izspieda no pilsētas. Lai gan Johanam ļāva atgriezties, situācija saglabājās ļoti saspringta. Meklējot atbalstu, viņš vērsās pie imperatora Rūdolfa II galma matemātiķa un astronoma Tiho Brahe. Zinātnieks bija pazīstams ar savu iespaidīgo planētu novērojumu kolekciju.
Viņš zināja par darbu "Visuma noslēpums". Bet, kad 1600. gadā tās veidotājs ieradās Tiho observatorijā, kas atrodas ārpus Prāgas pilsētas, Brahe, kurš nodarbojās ar augstas precizitātes (tolaik) pētniecību, uzņēma viņu kā konkrēta darba autoru, bet ne kā savu kolēģi.. Viņu konfrontācija turpinājās līdz dāņu astrologa nāvei, kas notika gadu vēlāk. Pēc konkurenta aiziešanas uz citu pasauli Kepleram tika uzticēts sargāt savu novērojumu kasi. Viņi ļoti palīdzēja pētniekam kļūt par kustības likumu atklājējuplanētas ap sauli.
Marsa ceļš
Breidža jaunākie pētījumi, lai izveidotu planētu kustību tabulu, nav pabeigti. Visas cerības tika liktas uz pēcteci. Viņš tika iecelts par imperatora matemātiķi. Neskatoties uz saspringtajām attiecībām ar mirušo kolēģi, Keplers varēja brīvi īstenot savas intereses astronomijā. Viņš nolēma turpināt Marsa novērojumus un aprakstīt savu redzējumu par šīs planētas orbītu.
Johans bija pārliecināts: atverot sarežģīto Marsa ceļu, ir iespējams atklāt visu pārējo "Visuma klejotāju" kustības ceļus. Pretēji izplatītajam uzskatam viņš neizmantoja tikai Brahes novērojumus, lai izvēlētos aprakstam atbilstošu ģeometrisku figūru. Vakardienas teologs savus centienus virzīja uz fizikālas teorijas atklāšanu par "bezgaisa telpā dzīvojošo māsu" kustību, no kuras var secināt viņu orbītas. Pēc titāniskā izpētes darba parādījās trīs planētu kustības likumi.
Pirmais likums
Es. Planētu orbītas ir elipses ar Sauli vienā no perēkļiem.
Planētu kustības likums Saules sistēmā noteica, ka planētas pārvietojas pa elipsi. Tas parādījās pēc astoņu gadu aprēķiniem, izmantojot datubāzi, ko apkopojis Tycho Brahe, pamatojoties uz Marsa zvaigznes planētu kustības novērojumiem. Johans savu darbu nosauca par "Jauno astronomiju".
Tātad, saskaņā ar Keplera pirmo likumu, jebkurai elipsei ir divi ģeometriski punkti, ko sauc par fokusiem (fokuss vienskaitlī). Kopējais attālums no planētas līdz katram no centriem vienmēr tiek summētstas pats neatkarīgi no tā, kur planēta atrodas savā kustības ceļā. Atklājuma nozīme ir tāda, ka pieņēmums, ka orbītas nav ideāli apļi (kā ģeocentriskajā teorijā), tuvināja cilvēkus precīzākai un skaidrākai pasaules attēla izpratnei.
Otrais likums
II. Līnija, kas savieno planētu ar Sauli (rādiusa vektors), vienādos laika intervālos aptver vienādus laukumus, kamēr planēta pārvietojas ap elipsi.
Tas ir, jebkurā laika periodā, piemēram, pēc 30 dienām planēta pārvar to pašu apgabalu neatkarīgi no izvēlētā perioda. Tas pārvietojas ātrāk, tuvojoties Saulei, un lēnāk, kad tas attālinās, bet tas pārvietojas ar nepārtraukti mainīgu ātrumu, pārvietojoties ap savu orbītu. “Veiklākā” kustība tiek novērota perihēlijā (punktā, kas ir vistuvāk Saulei) un “jaudīgākā” afēlijā (punktā, kas atrodas vistālāk no Saules). Tā sprieda tas, kurš atklāja planētu kustības likumus.
Trešais likums
III. Kopējā orbītas laika perioda kvadrāts (T) ir proporcionāls kubam no planētas vidējā attāluma līdz Saulei (R).
Šo principu dažreiz sauc par harmonijas likumu. Tas salīdzina orbitālo laika periodu un planētu orbītas rādiusu. Keplera atklājuma būtība ir šāda: kustības periodu kvadrātu un vidējo attālumu no Saules kubu attiecība katrai planētai ir vienāda.
Atkārtoti atgādinu, ka Keplera planētu kustības likumi balstījās uz ilgstošiem nopietniem novērojumiem unmatemātiski apstrādāts. Parādot likumsakarības, tās neatklāja parādību nosacītību. Vēlāk slavenais universālās gravitācijas likuma atklājējs Ņūtons pierādīja, ka atbilde ir ķermeņu fiziskajā īpašībā piesaistīt vienam otru.
Mana ķermeņa ēna ir klāt
Neskatoties uz saviem panākumiem, Keplers pastāvīgi cieta no finansiālām grūtībām, laika trūkuma pētījumiem, pārvietojoties, meklējot vietas, kur tika pieļauta viņa reliģiskā pārliecība. Vairākas reizes viņš mēģināja iegūt skolotāja amatu Tībingenā, taču tika uztverts kā nodevējs, protestants un tika noraidīts.
Johannes Keplers nomira 1630. gada 15. novembrī no akūta drudža lēkmes. Viņš tika apbedīts protestantu kapsētā. Epitāfijā viņa likumīgais dēls rakstīja:”Es izmantoju debesis, lai mērītu. Tagad man jāmēra Zemes ēnas. Lai gan mana dvēsele ir debesīs, mana ķermeņa ēna slēpjas šeit.”
Jā, sākotnēji, viduslaiku koncepciju garā, zinātnieks uzskatīja, ka planētas pārvietojas tāpēc, ka tām ir dvēseles, tā ir dzīva maģija, nevis tikai matērijas kunkuļi. Vēlāk viņš saprata, ka zinātniskā pieeja ir vairāk pamatota. Nu, priesteris un astronoms, kurš atklāja planētu kustības likumus, godīgi gāja ieskatu ceļu. Bet atzīsimies sev: reizēm šķiet, ka zinātniskajā Visumā ir tik daudz mistikas caur un cauri!
