"Les lleis de Kepler": aquesta frase és familiar per a tots els aficionats a l'astronomia. Qui és aquesta persona? La connexió i la interdependència de quina realitat objectiva va descriure? L'astrònom, matemàtic, teòleg, filòsof, l'home més intel·ligent del seu temps Johannes Kepler (1571-1630) va descobrir les lleis del moviment planetari al sistema solar.
L'inici del viatge
Johannes Kepler, natural de Weil der Stadt (Alemanya), va arribar a aquest món el desembre de 1571. Feble, amb poca visió, el nen ho va superar tot per guanyar en aquesta vida. Els estudis del nen van començar a Leonberg, on es va traslladar la família. Més tard, es va traslladar a una institució avançada, una escola de llatí, per aprendre els fonaments de la llengua, que pretenia utilitzar en futures publicacions.
El 1589 es va graduar de l'escola al monestir de Maulbronn a la ciutat d'Adelburg. El 1591 va ingressar a la universitat de Tübingen. Els ducs van crear un sistema educatiu eficaç arran de la introducció del luteranisme. Amb l'ajuda d'ajuts i beques per als pobres, les autoritats ho van intentarper proporcionar a les universitats sol·licitants que poguessin formar-se com a clergues ben educats capaços de defensar la nova fe en temps de gran polèmica religiosa.
Durant la seva estada a la institució educativa, Kepler va quedar sota la influència del professor d'astronomia Michael Möstlin. Aquest últim va compartir en secret les opinions de Copèrnic sobre la idea d'un univers heliocèntric (Sol al centre), encara que ensenyava als estudiants "segons Ptolemeu" (La Terra al centre). El coneixement profund de les idees del científic polonès va despertar en Kepler un gran interès per l'astronomia. Així doncs, la teoria de Copèrnic va tenir un altre partidari que va intentar comprendre personalment les lleis del moviment dels planetes al voltant del Sol.
El sistema solar és una obra d'art
Curiosament, el que més tard va descobrir les lleis del moviment planetari no es considerava un astrònom de vocació. Al llarg de la seva vida, Kepler va creure que el sistema solar és una obra d'art, desbordant de fenòmens místics, va somiar amb convertir-se en sacerdot. L'astrònom va explicar el seu interès per la teoria de Copèrnic pel fet que abans de treure conclusions de la seva pròpia investigació, havia d'estudiar opinions diferents.
No obstant això, els professors universitaris parlaven de Kepler com un estudiant amb una ment excel·lent. L'any 1591, després d'haver rebut un màster, el científic va continuar els seus estudis en el camp de la teologia. Quan estaven a punt d'acabar-se, es va saber que un professor de matemàtiques havia mort a l'escola luterana de Graz. La Universitat de Tübingen va recomanar que es contractés un talent en totes les àrees per a aquesta posició.relació de graduats. Així que, adéu a les lleis del moviment planetari?
En nom de Déu
Johann, de 22 anys, va renunciar a contracor a la seva vocació original com a sacerdot, però, tanmateix, va assumir les funcions de professor de matemàtiques a Graz. Mentre feia una conferència a la seva classe, el professor novell va representar a la pissarra unes figures geomètriques amb cercles i triangles concèntrics. I de sobte se li va pensar que aquestes figures reflecteixen una certa proporció fixa entre les mides de dos cercles, sempre que el triangle sigui equilàter. Quina és la relació d'àrea entre els dos cercles? El procés de pensament anava agafant impuls.
Un any més tard, un teòleg inusual va publicar la seva primera obra, El misteri de l'univers (1596). En ella, va exposar les seves opinions creatives sobre els secrets de l'univers, recolzades per creences religioses.
El que va descobrir les lleis del moviment planetari ho va fer en nom de Déu. En revelar el pla matemàtic de l'Univers, l'investigador va arribar a la conclusió: sis planetes estan tancats en esferes, entre les quals hi caben cinc poliedres regulars. Per descomptat, la versió es basava en el "fet" que només hi ha 6 cossos celestes. Al voltant de l'òrbita de la Terra, Kepler va dibuixar un dodecaedre perfecte i una esfera tocant l'òrbita de Mart.
Políedres perfectes
Al voltant de la regió de Mart, el científic va representar un tetraedre i una esfera adjacents a l'òrbita de Júpiter. A l'icosaedre de l'esfera orbital de la Terra, l'esfera de Venus "encaix" perfectament. Utilitzant la restatipus de poliedres perfectes, el mateix es va fer amb la resta. Sorprenentment, les proporcions de les òrbites planetàries veïnes, presentades en el model d'esfera imbricada de Kepler, van coincidir amb els càlculs de Copèrnic.
Descobrint les lleis del moviment planetari, el sacerdot amb una ment matemàtica es basava principalment en la inspiració divina. No tenia cap base real per argumentar. La importància del tractat "Secrets de l'Univers" rau en el fet que va ser el primer pas decisiu cap al reconeixement del sistema heliocèntric del món exposat per Copèrnic.
Hipotecs vs alta precisió
El setembre de 1598, els protestants de Graz, inclòs Kepler, van ser forçats a sortir de la ciutat pels governants catòlics. Tot i que a Johann se li va permetre tornar, la situació es va mantenir molt tensa. A la recerca de suport, va recórrer a Tycho Brahe, matemàtic i astrònom de la cort de l'emperador Rodolf II. El científic era conegut per la seva impressionant col·lecció d'observacions planetàries.
Sabia de l'obra "El secret de l'univers". Però quan l'any 1600 el seu creador va arribar a l'Observatori Tycho, situat fora de la ciutat de Praga, Brahe, que es dedicava a investigacions d' alta precisió (aleshores), el va acollir com a autor d'una obra concreta, però no com a col·lega seu.. L'enfrontament entre ells va continuar fins a la mort de l'astròleg danès, que es va produir un any després. Després de la marxa del rival a un altre món, Kepler va ser encarregat de vigilar el tresor de les seves observacions. Van ajudar molt l'investigador a convertir-se en qui va descobrir les lleis del movimentplanetes al voltant del sol.
El camí de Mart
L'última investigació de
Brage per crear una taula de moviments planetaris no s'ha completat. Totes les esperances estaven posades en un successor. Va ser nomenat matemàtic imperial. Malgrat la tensa relació amb un col·lega mort, Kepler era lliure de perseguir els seus propis interessos en astronomia. Va decidir continuar amb les seves observacions de Mart i descriure la seva pròpia visió de l'òrbita d'aquest planeta.
Johann estava segur: en obrir el complex camí marcià, és possible revelar els camins de moviment de tots els altres "vagabunds de l'Univers". Contràriament a la creença popular, no només va utilitzar les observacions de Brahe per seleccionar una figura geomètrica que s'ajustés a la descripció. El teòleg d'ahir va dirigir els seus esforços al descobriment d'una teoria física del moviment de les "germanes que viuen en un espai sense aire", a partir de la qual es poden deduir les seves òrbites. Després d'un treball de recerca titànic, van aparèixer tres lleis del moviment planetari.
Primera llei
I. Les òrbites dels planetes són el·lipses amb el Sol en un dels focus.
La llei del moviment planetari del sistema solar va establir que els planetes es mouen en una el·lipse. Va aparèixer després de vuit anys de càlculs utilitzant una base de dades compilada per Tycho Brahe a partir d'observacions del moviment planetari de l'estrella de Mart. Johann va anomenar la seva obra "Nova astronomia".
Així, segons la primera llei de Kepler, qualsevol el·lipse té dos punts geomètrics anomenats focus (focus en singular). La distància total del planeta a cadascun dels centres sempre es resumeixel mateix independentment d'on es trobi el planeta en el seu camí de moviment. La importància del descobriment és que la suposició que les òrbites no són cercles perfectes (com en la teoria geocèntrica) va apropar la gent a una comprensió més precisa i clara de la imatge del món.
Segona llei
II. La línia que connecta el planeta amb el Sol (vector radi) cobreix àrees iguals en intervals de temps iguals mentre el planeta es mou al voltant de l'el·lipse.
És a dir, en qualsevol període de temps, per exemple, després de 30 dies, el planeta supera la mateixa àrea, independentment del període que trieu. Es mou més ràpid a mesura que s'acosta al Sol i més lent a mesura que s'allunya, però es mou a una velocitat que canvia constantment a mesura que es mou per la seva òrbita. El moviment més "àgil" s'observa al periheli (el punt més proper al Sol) i el més "potent" a l'afeli (el punt més allunyat del Sol). Així va raonar el que va descobrir les lleis del moviment planetari.
Tercera llei
III. El quadrat del període total de temps orbital (T) és proporcional al cub de la distància mitjana del planeta al Sol (R).
Aquest principi de vegades s'anomena llei de l'harmonia. Compara el període de temps orbital i el radi orbital dels planetes. L'essència del descobriment de Kepler és la següent: la relació entre els quadrats dels períodes de moviment i els cubs de les distàncies mitjanes del Sol és la mateixa per a cada planeta.
Per reiterar, les lleis del moviment planetari de Kepler es basaven en observacions serioses a llarg termini iprocessat matemàticament. Mostrant regularitats, no van revelar la condicionalitat dels fenòmens. Més tard, el famós descobridor de la llei de la gravitació universal, Newton, va demostrar que la resposta es trobava en la propietat física dels cossos d'atreure's els uns als altres.
L'ombra del meu cos és aquí
Malgrat el seu èxit, Kepler va patir constantment problemes financers, f alta de temps per a la investigació, desplaçament a la recerca de llocs on les seves creences religioses fossin tolerades. Diverses vegades va intentar aconseguir una plaça de professor a Tübingen, però va ser percebut com un traïdor, un protestant i va ser rebutjat.
Johannes Kepler va morir el 15 de novembre de 1630 d'un atac de febre aguda. Va ser enterrat en un cementiri protestant. A l'epitafi, el seu fill legítim va escriure: “Vaig utilitzar el cel per mesurar. Ara he de mesurar les ombres de la Terra. Encara que la meva ànima és al cel, l'ombra del meu cos es troba aquí.”
Sí, inicialment, en l'esperit dels conceptes medievals, el científic creia que els planetes es mouen perquè tenen ànima, això és màgia viva, i no només trossos de matèria. Més tard, es va adonar que l'enfocament científic estava més justificat. Bé, el sacerdot i astrònom, que va descobrir les lleis del moviment planetari, va seguir honestament el camí de la comprensió. Però admetem-ho a nos altres mateixos: de vegades sembla que hi ha tant de misticisme a l'Univers científic de totes maneres!
