kdo byl Johannes Kepler?

psal se rok 1571. Koperník byl mrtvý 28 let a jeho skvělá myšlenka heliocentrického vesmíru nezískala prakticky žádnou veřejnou podporu. Tycho Brahe byl mladý muž 25. Galileo a Shakespeare byli oba 7 let. A Johannes Kepler se narodil 27. prosince (ve 2.30 odpoledne, podle horoskopu, který ho později obsadil pro sebe), první dítě Heinrich a Katharina Kepler. Kepler se narodil ve Weil der Stadt v Německu. Hlavní náměstí má nyní pomník svého nejslavnějšího syna (obrázek 3) a Keplerovo Muzeum na rohu stojí na místě Keplerovy domácnosti. Hodně z toho, co je známo o jeho raném životě, pochází z jeho vlastních spisů (Caspar 1993).

Johannes Kepler měl nešťastné dětství. Popsal jeho otec jako „nemravný, hrubý a popudlivý, voják“, a jeho matka jako „malé, tenké, tmavě-pletí, upovídaný, hádavý a obecně nepříjemné“. On sám nebyl zvlášť zdravé dítě; málem zemřel na neštovice, ve věku tří let. Jeho otec, žoldák, odešel bojovat v další válce, když byl Kepler v polovině dospívání,a rodina ho už nikdy neviděla.

Kepler si však vzpomněl na několik šťastných okamžiků svého raného života. V roce 1577, když mu bylo pět, ho jeho matka vzala jednu noc, aby viděla jasnou kometu toho roku. Byla to stejná kometa, kterou pozoroval ve vzdáleném Dánsku Tycho Brahe, který dospěl k závěru, že — na rozdíl od aristotelské doktríny — ležela za sférou měsíce. Poznamenává také, že v roce 1580 ho jeho otec zavolal venku, aby se podíval na zatmění Měsíce.

Kepler byl jasné dítě, které si ve škole vedlo velmi dobře. V roce 1589 neměl potíže dostat se do protestantské pevnosti Tubingen University, kde měl v úmyslu trénovat, aby se stal luteránským duchovním. To bylo tady že on se setkal Michael Maestlin, profesor matematiky a astronomie, a jeden z mála lidí, který uznal, že Koperníkův systém byl správný.

počáteční tón Protestantské reakce na Copernicus byl symbolizovaný jeho současník Martin Luther, který prohlásil: „ten hlupák chce zvrátit celá věda astronomie; ale písmo svaté nám říká, že Jozue poručil Slunci, aby se v klidu, a ne na Zemi.“Ostatní protestantští vůdci vyjádřili podobné názory. Maestlin, jako člen neochvějně protestantské univerzity, byl povinen učit Ptolemaiovský systém svým žákům. Ale kromě toho, snad jen soukromě, on také učil o Koperníka systému, a zjednodušení a větší vysvětlující sílu, která — v zásadě — to měl ve srovnání s Ptolemaios.

Graz

Díky Maestlin, Kepler se stala brzy a velmi veřejné převést na Koperníka nápady, i když stále ještě určen, aby se stal Luteránský kněz. Ale celý směr jeho života se náhle změnil náhodou v roce 1594. Zemřel učitel matematiky na obskurní luteránské škole ve Štýrském Hradci, a školní úřady se obrátily na Tubingenskou univerzitu o radu ohledně nástupce. Kepler byl jasnou volbou. Nejen, že byl skvělý student, ale on také uvedeny některé bohužel neortodoxní tendence, v obou jeho Copernicanism a jeho přístup ke Kalvínství. Ty mu sotva vyhovovaly k práci luteránského ministra náboženství. Kepler se zpočátku nechtěl pohybovat, ale nakonec viděl výhodu pozice.

tak Kepler odcestoval do Grazu, kde zastával posty učitele matematiky i okresního matematika. V té době ho obzvláště fascinovaly tři astronomické problémy: Proč bylo jen šest planet; proč byly ve vzdálenosti, kterou byly od Slunce; a proč cestovali pomaleji, čím dále byli od Slunce? Nemohl vědět, že první a druhá otázka jsou neplodné, ale že třetí by-o 25 let později – ho vedla k jeho třetímu zákonu planetárního pohybu.

ale byly to první dvě otázky, které zpočátku vystřelily jeho představivost a vedly ho na zcela falešnou cestu, i když to nakonec vedlo k jeho prvním dvěma zákonům planetárního pohybu. Během jednoho z jeho třídy, on si uvědomil, že rovnostranný trojúhelník může být umístěn — více či méně přesně — mezi oběžnými dráhami Jupiteru a Saturnu, v důsledku skutečnosti, že poloměr oběžné dráhy Jupitera je polovina poloměru oběžné dráhy Saturnu (plus mínus pár procent, nebo možná by se vešly přesně to, jen kdyby měl přesnější údaje než ty, které používají Copernicus?). To byl okamžik Keplerova zjevení. Bylo mu jasné, že Bůh vytvořil oběžné dráhy této velikosti, aby mezi nimi mohla být přesně umístěna geometrická postava. Trojúhelník tam samozřejmě nebyl doslova, ale byl přítomen v Boží mysli, zdůvodnil Kepler.

pokusil se najít další dvourozměrné tvary, které by se vešly mezi ostatní planetární oběžné dráhy, bez úspěchu. Nicméně, podle uvážlivého výběru, zjistil, že by mohl dosáhnout svého účelu s tří-dimenzionální tvary (čtyřstěn, krychle, osmistěn, dvanáctistěn a dvacetistěn). Euclid dokázal, že existuje pět a pouze pět dokonalých pevných látek, takže Kepler usoudil, že existuje šest planet, pouze proto, že mezi pěti páry oběžných drah šesti planet bylo pět dokonalých pevných látek. Znovu, zápas nebyl přesný,ale Kepler to položil na kvalitu svých dat. Věděl, že lepší údaje má Tycho Brahe, velký pozorovací astronom.

do tisku

dychtivý mladý Kepler spěchal vydat knihu, která uvádí jeho objev. Mysterium Cosmographicum vyšlo v roce 1597, kdy byl 25. Byla to krásná teorie a naprosto nesprávná. Kepler šířil knihu široce a získal pověst jasného teoretického astronoma. To je také pozoruhodné, že 54 let po vydání De Revolutionibus, to bylo téměř to první kniha, veřejně vystoupit ve prospěch Koperníka vesmíru, i když Kepler vlastní verzi této kosmologie.

Keplerův život sužovala náboženská nesnášenlivost i rodinná tragédie. V roce 1597 se oženil s Barbarou Mullerovou, která, i když jen 23, byla již dvakrát vdaná a ovdověla. Do manželství přivedla dceru Reginu. Náboženské nesnášenlivosti první se projevil v nařízení ze září 1598, že všichni Protestantští kazatelé a učitelé měli opustit štýrský hradec, vládl oddaně Katolická Arcivévoda Ferdinand, který prohlásil: „raději vládnout zemi v troskách, než zemi, zatraceně.“Kepler byl mezi mnoha vyhozenými, ale byl sám, když byl povolen zpět jen o měsíc později, možná kvůli své oficiální roli okresního matematika, možná proto, že měl přátele na vysokých místech. Věděl však, že ve Štýrském Hradci nebude moci zůstat mnohem déle.

Kepler se pokusil získat práci na své staré univerzitě v Tubingenu; jeho tendence k neortodoxním názorům znamenala, že tam nebyl přijatelný. V této době také on dostal dopis od Tycho Brahe mu poděkovat za kopii jeho knihy, a vyjádřil naději, že on by brzy uplatňovat nápady v Tychonic systému, a že Kepler bude jednoho dne volat na něj. V Tychonic systému byl kompromis mezi ty, Ptolemaios a Koperník, v které Zemi udržel jeho ústřední postavení ve vesmíru, Slunce a Měsíc na oběžné dráze o to, ale pět planet obíhá kolem Slunce. Kepler ji ve svých pozdějších spisech velmi účinně zboural.

Do Prahy a Tycho Brahe

V lednu roku 1600, ve věku 28, Kepler vyrazili do Prahy, aby viděl, jestli Brahe by nabídnout mu zaměstnání. Ti dva se setkali v únoru. Bylo to setkání protikladů, kteří se navzájem potřebovali. Brahe byl bohatý šlechtic, kdežto Kepler pocházel z mnohem pokornějšího prostředí. Brahe byl především pozorovatel, Kepler teoretik. Brahe chtěl Kepler prokázat pravdu o jeho Tychonic pohled na vesmír, a Kepler chtěl Brahe pozorování za účelem ověření jeho vlastní verzi Koperníka teorie.

věci nezačaly vůbec dobře. Kepler nebyl spokojen se svými podmínkami služby. V dubnu, měl hořící řádek s Brahe,a odešel. Brzy si uvědomil, jakou chybu udělal, prosil Tycho o odpuštění, a byl přijat zpět do stáda. V červnu se vrátil do Grazu, aby shromáždil svou ženu a majetek a vyřešil tam své záležitosti-právě včas. V srpnu byli všichni protestanti ve městě — nejen kazatelé a učitelé — povinni konvertovat ke katolicismu nebo se dostat ven. Kepler vystoupil a vrátil se do Prahy pracovat pro Brahe. O něco více než rok později, v říjnu 1601, zemřel Brahe a Kepler byl jmenován císařským matematikem excentrického Rudolfa II.

let

V tomto bodě v příběhu se můžeme rozloučit s Kepler mystické spekulant, a místo toho se soustředit na Kepler vědecký génius — i když je třeba říci, že Kepler je mystické straně, nikdy ho opustila. Roky od doby, kdy začal pracovat pro Brahe, až po zveřejnění jeho prvních dvou zákonů, v roce 1609, byly vysoce produktivní. Ukázal svou genialitu ve svém základním přístupu k problému vypracování planetárních oběžných drah. Před Keplerem se všichni — včetně Koperníka — dívali na problém planetárních oběžných drah jako na čistě geometrický problém. Pokud byste mohli najít geometrický model, který replikoval pohyby planet, pak jste udělali svou práci. Nebylo třeba hledat fyzické příčiny. Kepler cítil, že tento přístup je špatný. Navrhl, že ze Slunce vychází nějaká síla, která táhla planety kolem. Síla mizela s odstupem, a proto se vnější planety pohybovaly pomaleji než vnitřní planety. A síla byla magnetická, nebo něco podobného ve svých účincích. Kepler byl člověk, který jednou rukou přesunul astronomii z geometrie do fyziky.

jeho nápad měl okamžitý praktický důsledek. Rozhodl se, že by měl měřit všechny planetární polohy, úhly a vzdálenosti od slunce, spíše než od středu planetárních oběžných drah. Měl také to štěstí, že mu byla dána oběžná dráha Marsu ke studiu. Mars má samozřejmě nejvyšší excentricitu ze všech planet kromě Merkuru, což je těžké pozorovat. Pokud můžete prolomit oběžnou dráhu Marsu, můžete prolomit oběžnou dráhu kterékoli z ostatních planet.

jeho počáteční přístup byl konvenční. Předpokládal kruhovou oběžnou dráhu, se Sluncem a rovníkem-bodem, ze kterého by bylo vidět, že se planeta pohybuje konstantní úhlovou rychlostí-offset od středu. Myšlenka rovníku přišla od Ptolemaia, který ji představil jako geniální Fondán, který pomáhá sladit teorii a pozorování.

Brahe měl obrovskou sbírku pozorování Marsu, včetně 10 pozorování v opozici, ke kterým Kepler později přidal další dvě své vlastní. Jeho úkolem bylo najít oběžnou dráhu, která by odpovídala pozorování opozice. Jednalo se o zdlouhavé a zdlouhavé zkušební a chybové cvičení, zahrnující řadu stále bližších aproximací. Nakonec se mu podařilo najít kruhové oběžné dráze Marsu, která vybaveny všechny opoziční připomínky do 2 arcminutes, úroveň přesnosti Tycho pre-teleskopické pozorování. Někdo jiný se tam mohl zastavit, ale ne Kepler. Zkontroloval svou oběžnou dráhu dále, proti více tychovým pozorováním, a zjistil, že se nehodí. V nejhorším případě to bylo o celých 8 arcminut — chyba, kterou prostě nebylo možné zanedbat. Uvědomil si, že bude muset vyhodit předpoklady svých předchůdců a začít znovu. Jak sám později uvedl: „těchto 8 minut ukázalo cestu k renovaci celé astronomie.“

“ Kepler byl člověk, který jednou rukou přesunul astronomii z geometrie do fyziky.“

uznal, že on se bude muset vyhodit zejména předpoklad kruhového pohybu, které byly v jádru astronomické myšlení za posledních 2000 let. Ale nejprve a zásadněji bude muset zkontrolovat oběžnou dráhu Země; pokud by se země nepohybovala jednotnou rychlostí kolem Slunce, pak by pozorování ze země na základě tohoto předpokladu byla špatná.

ale jak zjistíte, zda se Země pohybuje jednotnou rychlostí? Keplerovo řešení bylo, jak to řekl Einstein, „myšlenka skutečného génia“ (Baumgardt 1951). Změřil oběžnou dráhu Země tak, jak by ji pozoroval pozorovatel na Marsu. Poznamenal polohu Marsu vzhledem k zemi (a tedy polohu Země vzhledem k Marsu) každých 687 dní-orbitální období Marsu. Posloupnost Tycho připomínky na 687-denní intervaly, kdy byl Mars na stejném místě, povoleno Kepler na pozemku je postoj Země v různých dobách na jeho oběžné dráze. Dospěl k závěru, že země se netočí kolem Slunce jednotnou rychlostí a že Slunce není ve středu oběžné dráhy Země. To ho vedlo k tomu, že země a ostatní planety zametají stejné oblasti ve stejných časech, jeho druhý zákon, který objevil před svým prvním zákonem.

poté, co to zjistil, se vrátil zpět do tvaru oběžné dráhy Marsu. Jak vysvětlil: „závěr je prostě takový, že dráha planety není kružnice-zakřivuje se dovnitř na obou stranách a zase ven na opačných koncích … oběžná dráha není kružnice,ale ovál . „Bojoval s tvarem až do jara 1605, kdy si konečně uvědomil, že ovál je ve skutečnosti elipsa-jeho první zákon. Další část jeho prvního zákona — že Slunce bylo v jednom ohnisku této elipsy — byl pouze výslovně uvedeno v jeho Ztělesněním, publikoval některé 10 let později.

oba zákony si na zveřejnění musely počkat ještě čtyři roky. Pro zpoždění byly dva důvody. Za prvé, císař Rudolf II neměl k dispozici žádné finanční prostředky a za druhé Braheovi dědicové způsobovali potíže. Nakonec, v roce 1609, se zákony objevily v Keplerově knize Astronomia Nova.

na jaře 1610 se k němu dostala zpráva, že Galileo objevil čtyři nové planety. Kepler si okamžitě uvědomil, že to nemohou být planety samy o sobě, ale musí to být satelity známé planety, protože v Mysterium Cosmographicum dokázal, že může existovat pouze šest planet. A jistě, brzy se ukázalo, že nové planety jsou satelity Jupitera.

Špatné roky

rok 1611 byl pro 39letého Keplera katastrofální. Rudolf II., jeho patron, nebyl na svém trůnu zdaleka zajištěn. A začátkem roku, Keplerovo oblíbené dítě, Friedrich, zemřel na neštovice ve věku šesti let. Kepler se rozhodl, že je čas opustit Prahu, částečně kvůli své stýskající se manželce, a přijal práci učitele matematiky v Linci v Rakousku. Později téhož roku zemřela i jeho žena.

jakmile se usadil v Linci, Kepler se podruhé oženil. Jeho novou manželkou byla Susanna Reuttingerová, asi o 17 let mladší. Zdá se, že manželství bylo šťastnější, až na smrt více jeho dětí. Kepler měl dvanáct dětí, ale osm z nich zemřelo v dětství nebo v raném dětství (obrázek 2). Další rodinný problém přišel v roce 1615, kdy byla Keplerova matka obviněna z čarodějnictví. Bylo to šest let, než bylo obvinění definitivně zrušeno, ale její obrana zabrala významný kus Keplerova času.

V roce 1619 viděl zveřejnění Harmonice Mundi, který obsahoval třetí Keplerův zákon pohybu planet: že pro jakékoliv dvě planety, poměr krychle střední vzdálenost od Slunce na náměstí dobu je stejný. To je obecně si uvědomil, že v jeho Ztělesněním Koperníkovské Astronomie, zveřejněné ve splátkách v letech 1618-1621, Kepler prodloužena tento zákon, aby zahrnoval čtyři nově objevené satelity Jupitera. Konstanta úměrnosti byla samozřejmě jiná, a vzdálenosti a doby, že Kepler citace jsou (nepřekvapivě) není úplně přesné, ale tabulka 1 ukazuje, že jeho třetí zákon zvedl no, vzhledem k nevyhnutelné nepřesnosti v jeho údaje.

Keplerův odkaz

1634 Keplerovo Somnium, příběh cesty na měsíc, vychází posmrtně.

1638 Keplerova druhá manželka Susanna umírá v chudobě ve věku 49 let.

1687 Newton publikuje principii, která zahrnuje jeho gravitační inverzní čtvercový zákon, ze kterého odvozuje Keplerovy tři zákony.

2009 je spuštěna mise Kepler, která má hledat planety podobné Zemi kolem jiných hvězd.

montáž závěr

Pravděpodobně vyvrcholením všech Kepler práce byla publikace v roce 1627 Rudolfinské Tabulky, věnovaný pozdní Rudolfa II. Na základě jeho zákony pohybu planet, tyto povoleno predikce planetární pozice i do budoucna. Byla to skutečnost, že byly přesnější než jakékoli jiné tabulky, které vedly k postupnému a bezpochyby neochotnému přijetí Keplerových elips. Trvalo to nějaký čas — například Galileův dialog o dvou hlavních světových systémech, publikovaný v roce 1632, neobsahuje žádnou zmínku o eliptických drahách, i když si musel být plně vědom Keplerových objevů.

Na průčelí do tabulky byl vypracován podle Keplerova pokyny, a ukazuje setkání astronomů — Babylonské, Hipparchos, Ptolemaios, Koperník a Tycho. Na základně, vlevo, je obrázek Keplera, který pracuje pryč. Výše se vznáší orel, symbol císaře, klesá mince, snad symbolizující skutečnost, že chudák Kepler byl stále dluží značné sumy peněz za jeho úsilí.

počasí v tabulkách, že by tranzit Merkuru přes Slunce v roce 1631 byl řádně sledován francouzský astronom Pierre Gassendi. Bohužel sám Kepler se toho nedožil ani neslyšel. Lze jen doufat, že jeho poslední rok života přinesla štěstí — jeho nejstarší dcera Susanna, byl ženatý v Březnu 1630, a jeho nejmladší dcera, Anna Maria, se narodil v dubnu. Kepler sám procházel Řeznem, když onemocněl a později zemřel 15. listopadu 1630. V roce 1632 byl hřbitov, kde byl pohřben, zničen během 30leté války. Takže můžeme navštívit hrobky Galilea a Newtona, ale ne hrobky Keplera. Nápis, který si nechal umístit na náhrobek, je však známý:

“ změřil jsem oblohu, nyní stíny, které měřím.

nebe vázané bylo mysl, země vázané tělo spočívá.“

Další čtení

• Max Caspar je vynikající a detailní biografie za předpokladu, mnoho biografických informací, ale kratší a čitelnější účet je Arthur Koestler je Povodí (část Náměsíčníci), nakladatelství Heinemann v roce 1961.

• Informace o vědě a církev v Kepler přijde čas od Andrew D Bílá je V Historii Boje Vědy s Teologií, kapitola III (1993, Prometheus) a Owen Chadwick Penguin History of the Church, Vol. 3-Reformace (1964, Tučňák).

• shrnutí Keplerova argumentů je uveden v Výběry z Keplerova Astronomia Nova William H Donahue (2004, Green Lion Press), který je v současné době připravuje nový a revidovaný překlad kompletní Astronomia Nova. Nezbytné další čtení na toto téma jsou Keplerovy Fyzikální Astronomie Bruce Stephenson (1987, Princeton University Press) a Složení Keplerovy Astronomia Nova James R Voelkel (2001, Princeton University Press).