Кто такой Иоганн Кеплер?

Иоганн Кеплер (родился 27 декабря 1571 г. - умер 15 ноября 1630 г.), немецкий астроном, математик и астролог. Он известен законами движения планет Кеплера, которые он лично создал в ходе научной революции 17-го века на основе его работ под названием «Astronoma Nova», «Harmonic Mundi» и «Copernicus Astronomy Compendium». Кроме того, эти исследования легли в основу теории всемирной гравитационной силы Исаака Ньютона.

В течение своей карьеры он преподавал математику в семинарии в Граце, Австрия. Принц Ганс Ульрих фон Эггенберг также был учителем в той же школе. Позже он стал помощником астронома Тихо Браге. Позднее император II. В период правления Рудольфа он получил титул «имперский математик» и работал имперским клерком вместе с двумя его наследниками, Матиасом и II. Этими задачами он занимался и во времена Фердинанда. В этот период он работал учителем математики и консультантом генерала Валленштейна в Линце. Кроме того, он работал над основными научными принципами оптики; Он изобрел улучшенную версию «преломляющего телескопа», названного «телескопом типа Кеплера», и был упомянут по имени в телескопических изобретениях Галилео Галилея, жившего в то же время.

Кеплер жил в то время, когда не существовало четкого различия между «астрономией» и «астрологией», а было четкое разделение между «астрономией» (раздел математики в рамках гуманитарных наук) и «физикой» (раздел естественной философии). Научная работа Кеплера включала развитие религиозной аргументации и логики. Именно его личная вера и вера делают эту научную мысль религиозной. Согласно этим личным убеждениям и убеждениям Кеплера, Бог создал мир и природу согласно божественному плану высшего разума; но согласно Кеплеру, план сверхразума Бога можно объяснить естественными человеческими мыслями. Кеплер назвал свою новую астрономию «небесной физикой». Согласно Кеплеру, «Небесная физика» была подготовлена ​​как введение в «Метафизику» Аристотеля и как дополнение к «О небесах» Аристотеля. Таким образом, Кеплер изменил древнюю науку «Физическую космологию», известную как «астрономия», и вместо этого рассматривал астрономию как универсальную математическую физику.

Иоганн Кеплер родился в городе Вайль-дер-Штадт, независимом имперском городе, в день праздника Иоанна Богослова 27 декабря 1571 года. Этот город расположен в «регионе Штутгарта» на территории современной немецкой земли Баден-Вюртемберг. Он находится в 30 км к западу от центра Штутгарта. Его дед, Зебальд Кеплер, был трактирщиком и когда-то был мэром города; Но когда родился Иоганн, семья Кеплера, в которой было два старших брата и две сестры, пришла в упадок. Его отец, Генрих Кеплер, зарабатывал на жизнь наемничеством и ушел из семьи, когда Йоханнесу было пять лет, и о нем ничего не было слышно. Считается, что он погиб во время «Восьмидесятилетней войны» в Нидерландах. Его мать, Катарина Гюльденманн, была дочерью трактирщика, травником и народным врачом, который собирал и продавал травы в качестве лекарства от традиционных болезней и здоровья. Поскольку ее мать родила преждевременно, Йонаннес провела свое младенчество и детство очень слабым и больным. Сообщается, что в детстве Кеплер часто развлекал посетителей гостиницы своими экстраординарными, чудесными глубокими математическими способностями, давая очень пунктуальные и точные ответы клиентам, которые задавали ему математические вопросы и задачи в гостинице его деда.

Он познакомился с астрономией в молодом возрасте и посвятил ей всю свою жизнь. Когда ему было шесть лет, в 1577 году мать отвела его на высокий холм, чтобы наблюдать за «Великой кометой 1577 года», которую очень ясно можно увидеть во многих странах Европы и Азии. Он также наблюдал лунное затмение в 1580 году, когда ему было 9 лет, и он написал, что для этого отправился в очень открытую сельскую местность и что луна, которую он держал, стала «очень красной». Однако из-за того, что Кеплер в детстве болел оспой, его рука была инвалидом, а глаза ослаблены. Из-за этих препятствий для здоровья возможность работать в качестве наблюдателя в области астрономии была ограничена.

После окончания академической средней школы, латинской школы и семинарии в Маульбронне в 1589 году Кеплер начал посещать Tübinger Stift в Тюбингенском университете. Там он изучал философию у Витуса Мюллера и теологию у Якопа Хербранда (он был учеником Филиппа Меланхтоната в университете Виттенберга). Якоп Хербранд преподавал богословие Майклу Маэстлину, пока он не стал канцлером Тюбингенского университета в 1590 году. Поскольку он был очень хорошим математиком, Кеплер сразу же проявил себя в университете, так как в то время Ани считался высококвалифицированным астрологом-интерпретатором гороскопов, поэтому он сделал себе имя, глядя на гороскопы своих университетских друзей. Благодаря учению профессора из Тюбингена Михаэля Маэстлина он изучил как систему геоцентрического геоцентризма Птолемея, так и гелиоцентрическую систему движения планет Коперника. В то время он считал подходящей гелиоцентрическую систему. В одной из научных дискуссий, проведенных в университете, Кеплер защищал теории гелиоцентрической гелиоцентрической системы, как теоретически, так и религиозно, и утверждал, что основным источником его движений во Вселенной было Солнце. Кеплер хотел стать протестантским пастором после окончания университета. Но по окончании учебы в университете, в возрасте 1594 лет в апреле 25 года, Кеплеру посоветовали преподавать математику и астрономию в протестантской школе в Граце, очень престижной академической школе (позже преобразованной в Университет Граца), и он принял эту должность преподавателя.

Mysterium cosmographicum

Первая фундаментальная астрономическая работа Иоганна Кеплера, Mysterium Cosmographicum (Космографическая тайна), является его первой опубликованной защитой системы Коперника. Кеплер предположил, что 19 июля 1595 года, когда он преподавал в Граце, в знаках должны появляться периодические соединения Сатурна и Юпитера. Кеплер заметил, что обычные многоугольники были соединены в точных пропорциях с написанным и ограниченным кругом, который он сомневался в геометрической основе Вселенной. Не сумев найти единого массива многоугольников (к системе также присоединяются дополнительные планеты), который соответствовал бы его астрономическим наблюдениям, Кеплер начал экспериментировать с трехмерными многогранниками. Одно из каждого Платонового твердого тела уникально написано и ограничено сферическими небесными телами, которые переплетают эти твердые тела и заключают каждое из них в сферу, каждый из которых создает 6 слоев (6 известных планет Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн). Эти твердые тела, если их аккуратно упорядочить, имеют форму восьмиугольника, двадцатигранника, додекаэдра, правильного тетраэдра и куба. Кеплер обнаружил, что сферы расположены в круге, окружающем Солнце, через определенные интервалы (в точных пределах, относящихся к астрономическим наблюдениям), пропорциональные размеру орбиты каждой планеты. Кеплер также разработал формулу для длины орбитального периода сферы каждой планеты: увеличение орбитальных периодов от внутренней планеты к внешней планете вдвое превышает радиус сферы. Однако позже Кеплер отверг эту формулу по причине неточности.

Как указано в названии, Кеплер думал, что Бог открыл его геометрический план Вселенной. Во многом энтузиазм Кеплера по поводу систем Коперника проистекает из его теологической веры в то, что он считал, что существует связь между физикой и религиозным воззрением (что Солнце представляет Отца, система звезд представляет Сына, а вселенная, в которой пространство представляет Святой Дух), является отражением Бога. Очерк Mysterium содержит расширенные главы о согласовании гелиоцентризма, поддерживающего геоцентризм, с библейскими фрагментами.

«Мистериум» был опубликован в 1596 году, а Кеплер взял копии и начал рассылать их выдающимся астрономам и сторонникам в 1597 году. Он не получил широкого распространения, но прославил Кеплера как очень талантливого астронома. Восторженная жертва, сильные сторонники и этот человек, сохранивший свое положение в Граце, открыли важную дверь для прихода системы патронажа.

Хотя в его более поздних работах детали были изменены, Кеплер никогда не отказывался от платонической многогранно-сферической космологии Mysterium Cosmographicum. Его более поздняя фундаментальная астрономическая работа потребовала лишь некоторого улучшения: более точного вычисления внутренних и внешних размеров сфер путем вычисления эксцентриситета планетных орбит. В 1621 году Кеплер опубликовал второе, улучшенное издание, вдвое меньшее, чем Mysterium, в котором подробно описаны исправления и улучшения, внесенные за 25 лет после первого издания.

С точки зрения влияния Mysterium, его можно считать столь же важным, как первая модернизация теории, выдвинутой Николаем Коперником в «De Revolutionibus». Хотя в этой книге Коперник был предложен в качестве пионера гелиоцентрической системы, он обратился к инструментам Птолемея (эксцентрические и эксцентрические системы координат), чтобы объяснить изменение орбитальных скоростей планет. Он также сослался на орбитальный центр Земли, чтобы помочь в расчетах, а не на Солнце и не запутать читателя, слишком отклоняясь от Птолемея. Современная астрономия во многом обязана "Mysterium Cosmographicum" за то, что он стал первым шагом в очищении остатков системы Коперника от теории Птолемея, не считая недостатков в основном тезисе.

Барбара Мюллер и Иоганнес Кеплер

В декабре 1595 года Кеплер впервые встретился и начал ухаживать за 23-летней вдовой Барбарой Мюллер, у которой была маленькая дочь по имени Джемма ван Движневельдт. Мюллер была наследницей поместья своего бывшего мужа, а также успешным владельцем мельницы. Его отец Йобст первоначально выступал против благородства Кеплера; Хотя родословная его деда передалась ему по наследству, его бедность была неприемлемой. Джобст Кеплер смягчился после завершения Мистериума, но их помолвка была продлена из-за деталей печати. Но церковный персонал, организовавший бракосочетание, удостоил Мюллера этой договоренности. Барбара и Йоханнес поженились 27 апреля 1597 года.

В первые годы брака у Кеплера было двое детей (Генрих и Сусанна), но оба умерли в младенчестве. В 1602 году их дочь (Сусанна); Один из их сыновей (Фридрих) в 1604 году; а в 1607 году у них родился второй сын (Людвиг).

Другое исследование

После публикации «Мистериума», с помощью кураторов школы Граца, Кеплер начал очень амбициозную программу по осуществлению своей работы. Он запланировал еще четыре книги: фиксированный размер Вселенной (Солнце и пять лет); планеты и их движения; физическое строение планет и формирование географических структур (особенности, сосредоточенные на Земле); Влияние неба на Землю включает влияние атмосферы, меторологию и астрологию.

Среди них Реймарус Урсус (Николай Реймерс Бэр) - императорский математик II. Он спросил их мнение у астрономов, которым он послал Мистериум, с Рудольфом и его заклятым соперником Тихо Браге. Урсус не ответил напрямую, но переиздал письмо Кеплера с Tyco под названием Tychonic system, чтобы продолжить свой предыдущий спор. Несмотря на эту черную метку, Тихо начал соглашаться с Кеплером, критикуя систему Кеплера с резкой, но одобрительной критикой. С некоторыми возражениями Тихо получил от Коперника неточные числовые данные. Посредством писем Тихо и Кеплер начали обсуждать многие астрономические проблемы теории Коперника, связанные с феноменом Луны (особенно религиозной компетентностью). Но без значительно более точных наблюдений Тихо Кеплер никак не мог решить эти проблемы.

Вместо этого он обратил свое внимание на «гармонию», то есть числовое отношение хронологии и музыки к математике и физическому миру, а также их астрологические последствия. Признавая, что у Земли есть душа (природа солнца не объясняет, как оно вызывает движение планет), он разработал продуманную систему, сочетающую астрологические аспекты и астрономические расстояния до погоды и земных явлений. Новая религиозная напряженность стала угрожать рабочей ситуации в Граце, хотя до 1599 года переделка была ограничена неопределенностью имеющихся данных. В декабре того же года Тихо пригласил Кеплера в Прагу; 1 января 1600 года (до получения приглашения) Кеплер возлагал надежды на покровительство Тихо, которое могло решить эти философские, даже социальные и финансовые проблемы.

Работа Тихо Браге

4 февраля 1600 года Кеплер встретился в Бенатки-над-Йизероу (35 км от Праги), где Тихо Браге и его помощник Франц Тенгнагель и Лонгомонтан лаТихо провели свои новые наблюдения. Более чем на два месяца до него он оставался гостем, проводящим наблюдения Тихо за Марсом. Тихо внимательно изучил данные Кеплера, но был впечатлен теоретическими идеями Кеплера и вскоре предоставил ему более широкий доступ. Кеплер хотел проверить свою теорию в Mysterium Cosmographicum с данными о Марсе, но он подсчитал, что работа займет два года (если только он не сможет скопировать данные для собственного использования). С помощью Иоганнеса Ессениуса Кеплер начал переговоры с Тихо о более официальных деловых сделках, но эта сделка закончилась, когда Кеплер покинул Прагу 6 апреля с гневным спором. Кеплер и Тихо вскоре примирились и в июне достигли соглашения о зарплате и проживании, и Кеплер вернулся домой, чтобы собрать свою семью в Граце.

Политические и религиозные трудности в Граце разрушили надежды Кеплера на быстрое возвращение в Браге. Надеясь продолжить свои астрономические работы, эрцгерцог устроил встречу с Фердинандом. Наконец, Кеплер написал статью, посвященную Фердинанду, в которой он выдвинул основанную на силе теорию для объяснения движения Луны: «In Terra inest virtus, quae Lunam ciet» («В мире есть сила, которая заставляет Луну двигаться»). Хотя эта статья не дала ему места во время правления Фердинанда, в ней подробно описывался новый метод, который он применил в Граце 10 июля для измерения лунного затмения. Эти наблюдения легли в основу его исследования закона оптики до максимума в Astronomiae Pars Optica.

Когда он отказался вернуться в Катализ 2 августа 1600 года, Кеплер и его семья были изгнаны из Граца. Через несколько месяцев Кеплер вернулся в Прагу, где сейчас находится остальная часть дома. Большую часть 1601 года он поддерживался непосредственно Тихо. Тихо было поручено наблюдать за планетами Кеплера и писать снопы для противников Тихо. В сентябре Тихо привлек Кеплера в качестве партнера по заказу нового проекта (Таблицы Рудольфина, заменяющие Таблицы Прутена Эразма Рейнхольда), который Кеплер представил императору. Через два дня после неожиданной смерти Тихо 24 октября 1601 года Кеплер был назначен великим наследником-математиком, который отвечал за завершение бесконечной работы Тихо. Следующие 11 лет он провел наиболее продуктивным периодом своей жизни как великий математик.

1604 Supernova

В октябре 1604 года появилась новая яркая вечерняя звезда (SN 1604), но Кеплер не верил слухам, пока не увидел ее сам. Кеплер начал систематически наблюдать Новай. Астрологически это ознаменовало начало его огненного тригона в конце 1603 года. Два года спустя Кеплер, который также определил новую звезду в Де Стелла Нова, был представлен императору как астролог и математик. Имея дело с астрологическими интерпретациями, привлекающими скептически настроенные подходы, Кеплер обратился к астрономическим свойствам звезды. Рождение новой звезды подразумевало переменчивость небес. В приложении Кеплер также обсудил работу по последней хронологии польского историка Лаврентия Суслыги: он предположил, что приемочные карты Суслыги отстают на четыре года, затем было подсчитано, что Вифлеемская звезда будет совпадать с первым основным связанным циклом предыдущего 800-летнего цикла.

Диоптрис, рукопись Сомниума и другие работы

После завершения Astronoma Nova многие исследования Кеплера были сосредоточены на подготовке таблиц Рудольфина и установили исчерпывающую эфемериду (включающую оценки положения звезд и планет) на основе этой таблицы. Также не удалась попытка сотрудничества с итальянским астрономом. Некоторые из его работ связаны с хронологией, а также он делает драматические предсказания астрологии и бедствий, таких как Helisaeus Roeslin.

Кеплер и Розлин опубликовали серию статей, в которых он атаковал и контратаковал, в то время как физик Фезелиус опубликовал работу, исключающую всю астрологию и частные работы Розлина. В первые месяцы 1610 года Галилея Галилей с помощью своего нового мощного телескопа обнаружила четыре спутника на орбите Юпитера. После того, как его рассказ с Сидереем Нунцием был опубликован, Галилею понравилась идея Кеплера показать надежность наблюдений Кеплера. Кеплер с энтузиазмом опубликовал короткий ответ, Dissertatio cum Nuncio Sidereo (со Star Messenger. Sohbet).

Он поддерживал наблюдения Галилея и предлагал различные размышления по космологии и астрологии, а также телескоп для астрономии и оптики, а также содержание и значение открытий Галилея. Позже в том же году Кеплер оказал дополнительную поддержку Галилею, опубликовав свои собственные телескопические наблюдения "Луны в Наррацио де Джовис Спутниковый". Кроме того, из-за разочарования Кеплера Галилей не опубликовал никаких отзывов об Astronomia Nova. Узнав о телескопических открытиях Галилея, Кеплер начал экспериментальные и теоретические исследования телескопической оптики, используя телескоп, позаимствованный у герцога Кельнского Эрнеста. Результаты рукописи были завершены в сентябре 1610 г. и опубликованы в 1611 г. как Dioptrice.

Исследования по математике и физике

В качестве новогоднего подарка в том же году он написал небольшую брошюру под названием Strena Seu de Nive Sexangula (Шестиугольный снег - рождественский подарок) для своего друга, барона фон Вакхера Вакхенфельса, который когда-то был его начальником. В этом трактате он опубликовал первое объяснение гексагональной симметрии снежинок и расширил обсуждение до гипотетической атомистической физической основы симметрии, которая затем стала известна как утверждение о наиболее эффективном расположении, которое является гипотезой Кеплера для упаковки сфер. Кеплер был одним из пионеров математического применения бесконечно малых величин, см. Закон непрерывности.

Гармоники Мунди

Кеплер был убежден, что геометрические формы креативны в декоре всего мира. Гармония стремилась объяснить пропорции этого природного мира с помощью музыки - особенно астрономически и астрологически.

Кеплер начал исследовать правильные многоугольники и правильные твердые тела, включая числа, известные как твердые тела Кеплера. Оттуда он распространил свой гармонический анализ на музыку, астрономию и метеорологию; Гармония возникла из звуков, издаваемых небесными духами, а астрономические события - это взаимодействие между этими тонами и человеческими духами. 5. В конце книги Кеплер обсуждает взаимосвязь между орбитальной скоростью и орбитальным расстоянием от Солнца при планетарном движении. Подобное соотношение использовалось и другими астрономами, но Тихо уточнил их новое физическое значение с помощью своих данных и своих собственных астрономических теорий.

Среди других гармоний Кеплер сказал так называемый третий закон движения планет. Хотя он указывает дату этого праздника (8 марта 1618 г.), он не дает никаких подробностей о том, как вы пришли к такому выводу. Однако огромная важность планетарной динамики этого чисто кинематического закона не осознавалась до 1660-х годов.

Принятие теорий Кеплера в астрономии

Закон Кеплера был принят не сразу. Было много основных причин, включая Галилея и Рене Декарта, чтобы полностью игнорировать Кеплера Astronomia Nova. Многие космонавты, включая учителя Кеплера, выступали против того, чтобы Кеплер занялся физикой, в том числе астрономией. Некоторые признали, что он находится в приемлемом положении. Исмаэль Бульо принял эллиптические орбиты, но заменил закон поля Кеплера.

Многие ученые-космонавты проверили теорию Кеплера и ее различные модификации, контрастрономические наблюдения. Во время транзита Меркурия в 1631 году Кеплер имел неопределенные измерения Меркурия и посоветовал наблюдателям искать ежедневные транзиты до и после установленной даты. Пьер Гассенди подтвердил предсказанный транзит Кеплера в истории. Это первое наблюдение прохождения Меркурия. Но; Его попытка наблюдать транзит Венеры провалилась всего месяц спустя из-за неточностей в таблицах Рудольфина. Гассенди не понимал, что большая часть Европы, включая Париж, не видна. Наблюдая за транзитами Венеры в 1639 году, Иеремия Хоррокс скорректировал параметры модели Кеплера, которая предсказывала переходы, используя свои собственные наблюдения, а затем построил прибор для переходных наблюдений. Он оставался стойким сторонником модели Кеплера.

«Краткое изложение астрономии Коперника» было прочитано астрономами по всей Европе, и после смерти Кеплера оно стало основным средством распространения идей Кеплера. Между 1630 и 1650 годами наиболее часто используемый учебник по астрономии был преобразован в астрономию, основанную на эллипсе. Кроме того, немногие ученые приняли его идеи о физических основах небесных движений. Это привело к появлению «Principia Mathematica» Исаака Ньютона (1687), в котором Ньютон вывел законы движения планет Кеплера из силовой теории всемирного тяготения.

Историко-культурное наследие

Помимо той роли, которую Кеплер сыграл в историческом развитии астрономии и натурфилософии, он также занимал важное место в историографии философии и науки. Кеплер и его законы движения стали центральными в астрономии. Например; «История математики» Жана Этьена Монукла (1758 г.) и «История современной астрономии» Жана Батиста Деламбра (1821 г.). Эти и другие записи, написанные с точки зрения просвещения, уточнили свидетельства Кеплера, которые не были подтверждены метафизическим и религиозным скептицизмом, но позже Натурфилософы эпохи романтизма считали эти элементы центральными в его успехе. Влиятельная история индуктивных наук обнаружила, что Уильям Уэвелл Кеплер в 1837 году был архетипом индуктивного научного гения; Философия индуктивных наук в 1840 г. считала Уэвелла Кеплера воплощением самых передовых форм научного метода. Кроме того, Эрнст Friendich упорно трудился, чтобы исследовать ранние рукописи Апельт Кеплера.

После того, как Руя Карикеси была куплена Буюк Катериной, Кеплер стал ключом к «Революции наук». Рассматривая Кеплера как часть единой системы математики, эстетической восприимчивости, физической идеи и теологии, Апельт создал первый расширенный анализ жизни и творчества Кеплера. Ряд современных переводов Кеплера будут завершены в конце 19 - начале 20 века, а биография Кеплера Макса Коспара была опубликована в 1948 году [43]. Но Александр Койре работал над Кеплером, первой вехой в его исторических интерпретациях была космология и влияние Кеплера.Профессиональные историки науки Койре и другие в первом поколении описали `` научную революцию '' как центральное событие в истории науки, а Кеплера как центральную фигуру в этой революции. был определен. Койре был в центре интеллектуальной трансформации от античного к современному мировоззрению вместо экспериментальных исследований Кеплера в их институционализации. Включая свою обширную работу, он расширил объем стипендий. Место Кеплера в научной революции вызвало различные философские и популярные дебаты. Лунатики (1960) ясно заявили, что Кеплерин (моральный и теологический) был героем революции. Философы науки, такие как Чарльз Сандерс Пирс, Норвуд Рассел Хэнсон, Стивен Тулмин и Карл Поппер, много раз обращались к Кепу, потому что они находили в работе Кеплера примеры того, что они не могли спутать аналогичные рассуждения, фальсификации и многие другие философские концепции. Основное разногласие физиков Вольфганга Паули и Роберта Фладда - это предмет исследования влияния аналитической психологии на научные исследования. Кеплер приобрел популярность как символ научной модернизации, и Карл Соган описал его как первого астрофизика и последнего научного астролога.

Немецкий композитор Пауль Хиндемит написал оперу о Кеплере под названием Die Harmonie der Welt и спродюсировал симфонию с таким же названием.

10 сентября в Австрии Кеплер был изображен в одном из мотивов серебряной коллекционной монеты и оставил после себя историческое наследие (серебряная монета Иоганна Кеплера 10 евро. На обратной стороне монеты находится портрет Кеплера, на котором он преподавал в Граце. Кеплер лично принц Ганс Ульрих ван Эггенберб На аверсе монеты, вероятно, повлияла крепость Эггенберг, а перед ней вложены сферы из Mysterium Cosmographicum.

В 2009 году НАСА назвало главный проект астрономической миссии «Миссией Кеплера» за вклад Кеплера.

В национальном парке Фиорланд в Новой Зеландии есть горы, которые называются «горами Кеплера», и также известен как пешеходная тропа Кеплера «Три Да».

Объявлено Американской эпсихопатической церковью (США) объявить 23 мая религиозным праздником по церковному календарю День Кеплера.