кеплер что это такое
Иоганн Кеплер
Фото Все
Видео Все
Атланты астрономии. Иоганн Кеплер
Тихо Браге, Иоганн Кеплер и движение планет
УЧЕНЫЕ МУЖИ БОЖЬИ. Иоганн Кеплер
Иоганн Кеплер — биография
Иоганн Кеплер — выдающийся немецкий учёный, астроном, оптик, математик, механик. Он первый открыл законы движения планет Солнечной системы.
Мысли и открытия гениального учёного намного опередили время. Иоганн Кеплер в одиночестве без поддержки и понимания, трудился и верил в свои открытия. В настоящее время, когда все его открытия и законы подтверждены научными работами современных учёных, имеющих высокоточную технику, остаётся только восхищаться упорству и воображению учёного, с какой точностью он смог выразить их.
Детство
День рождения Иоганна Кеплера пришёлся на день святого Иоанна Богослова. В немецком городе Валь-дер-Штадте, 27 декабря 1571 года. Отца мальчика звали Генрих Кеплер. Он служил наёмником в Испанских Нидерландах. Когда Иоганну исполнилось 18 лет отец пропал без вести, считается что он погиб. Его семья имела в собственности трактир, и мать Катарина Кеплер содержала его. Попутно подрабатывая там же траволечением и гаданием. На момент рождения Иоганна, у неё уже было трое детей. Финансовое положение семьи было шатким.
В астрономию юный Кеплер влюбился благодаря матери. Женщина наблюдала с любознательным сыном комету в 1577 году. Это зрелище оказало на шестилетнего ребёнка неизгладимое впечатление. А в 1580 году они вместе смотрели лунное затмение. В детстве Иоганн переболел оспой, и у него после болезни возник дефект зрения, который значительно осложнял астрономические наблюдения. Но он через всю жизнь пронёс любовь к астрономии.
Портрет Иоганна Кеплера в детстве
В 1589 году Иоганн оканчивает обучение в монастырской школе Маульбронн. Он проявил себя как очень выдающийся ученик, и городская управа назначила ему стипендию для дальнейшего обучения. В 1591 году он успешно сдаёт экзамены и зачисляется в институт в Тюбингене. Иоганн поступает на факультет искусств, именно там в то время изучали математику и астрономию. Позднее переводится на теологию. Там он впервые знакомится с трудами Николая Коперника, и становится сторонником его теории.
Изначально Иоганн хотел стать протестантским священником. Но обладая феноменальными математическими способностями ему было предложено преподавать в университете в Граце. Там прожил шесть лет. И именно там он написал свою первую книгу «Тайна мироздания». Она вышла в свет в 1596 году. В ней автор пытался разгадать гармонию Вселенной. Он сопоставлял орбиты, пяти известных на тот момент планет. Тогда он представлял орбиты круглыми. Позднее, после других работ и открытий, этот научный труд частично утратил своё значение, так как впоследствии учёный доказал, что орбиты планет не круговые. Но в наличие математической гармонии во Вселенной, Кеплер верил до конца жизни. В 1621 году Иоганн переиздаёт свою работу, он вносит значительные изменения и правки, дополняет её новой информацией.
Наука
Большое влияние на Кеплера, как на учёного конечно оказало обучение на теологическом факультете, поэтому его учение основывалось на двух постулатах научном и теологическом. В его работах можно наблюдать смысловую нагрузку законов, через призму религиозных тонкостей. Хотя «божественное» он никогда не ставил выше научного принципа.
Даже в студенческие годы юный Кеплер в спорах с коллегами доказывал справедливость гелиоцентрической системы. Основываясь на трудах Коперника, как с астрономической, так и с теологической точки зрения.
Иоганн Кеплер продолжает исследование законов движения планет. В его планах написать четыре книги, о Солнце и планетах, и их движении. Хочет понять физическую природу этих планет и географию. Он изучает влияние неба на поверхность Земли, в частности с точки зрения оптики, метрологии и астрономии.
«Тайны мироздания» Кеплера
Свою первую книгу «Тайны мироздания» Кеплер отправляет Галилею и астроному Тихо Браге. Галилей высоко оценил гелиоцентрический подход Иоганна, но его мистическую нумерологию раскритиковал. Тихо так же, как и Галилей не поддержал надуманные построения Кеплера. Браге восхищался оригинальным мышлением учёного. Их переписка продолжилась. В ней они вели полемику на различные астрономические проблемы. Многие вопросы, поднятые в переписке, были не подвластны для изучения Кеплеру, у него банально не было точных данных, которыми владел Тихо, который пользовался исследованиями обсерватории, в которой находилось высокоточное оборудование тех времён.
Со временем Иоганн понимает, что его исследования заходят в тупик. И к 1599 он убеждается что ему необходимо принять приглашение коллеги. Обстоятельства для дальнейшей работы в Граце складываются неблагоприятно. В городе нарастает религиозная напряженность. Браге самого высылают из своей обсерватории. И он вынужден уехать в Прагу. Там он поступает на службу к императору Рудольфу II, в качестве придворного астронома.
В 1600 году два изгнанника встречаются в Праге. Два месяца проведённых в гостях у Тихо позволили принять окончательное решение о переезде в этот город. Они договариваются об официальном сотрудничестве. И Иоганн возвращается в Грац за своей семьёй.
Модель солнечной системы Иоганна Кеплера
2 августа 1600 года из-за его отказа принять католичество, его семью изгоняют из города. Кеплеры перебираются в Прагу. Весь 1601 год Кеплер работает по соглашению на Тихо. Он наблюдает за планетами и пишет трактаты. Но осенью Тихо Браге неожиданно умирает. Кеплера как приемника назначают на должность императорского математика, а также вменяют ему в обязанность закончить начатые работы Тихо. Они заключались в наблюдение за Марсом и составлением Рудольфинских таблиц движения планет. Платили учёному мало, казна была истощена нескончаемыми войнами. Ему приходилось подрабатывать составлением гороскопов. Но беда не приходит одна. Наследники Тихо начали тяжбу за его имущество, в составе которого требовали вернуть все труды и наблюдения учёного. Но в итоге Кеплеру пришлось откупится, чтобы оставить наблюдения себе. Кеплер провёл в этом городе 10 лет, которые впоследствии оказались самыми плодотворными.
Келер помнил о непонятных визуальных эффектах, которые он наблюдал ещё в детстве, при солнечном затмении, и решает исследовать этот феномен. В 1603 году он начинает работу по оптической теории. Завершением его трудов стала книга «Оптика в астрономии», написанная в 1604 году, которую он представил императору.
В 1604 году Иоганн Кеплер опубликовывает свои многолетние наблюдения за сверхновой, которая в последствии стала носить его имя. Великий наблюдатель Тихо Браге за свой многолетний труд оставил огромное количество своих наблюдений за Марсом. Его работы помогли Кеплеру разобраться во многих вопросах которые он не понимал. Тщательно проанализировав наблюдения Тихо, Кеплер приходит к выводу, что траектория движения Марса не круг, а эллипс. Дальнейшие изучения позволили великому теоретику открыть 2 закона движения планет, впоследствии названные как законы Кеплера. Они окончательно были сформулированы учёным в 1609 году. Ради осторожности он вначале отнёс это открытие только к Марсу. Книга называлась «Новая астрономия».
Основываясь на наблюдениях за Марсом Кеплер выводит новую формулу суть которой состоит в том, что скорость движения планеты обратно пропорциональна её расстоянию от Солнца.
В 1611 году Кеплер пишет «Сон, или Посмертное сочинение о лунной астрономии», это фантастический рассказ о полёте на Луну. Вероятно, это было первое произведение в жанре научной фантастики. Кеплер описывал события с точки зрения астрономии. Это его произведение читатель увидел только после смерти автора.
В 1615 по 1621 годы Иоганн работает над книгами «Коперниканская астрономия», собрание выходит в трёх томах. В этих работах подробно описываются три закона о движении планет, и все открытия сделаны им в астрономии. Эти книги сразу стали запрещёнными.
Открытия в области математики
Свои математические способности Кеплер не забросил, занимаясь астрономией. Он первый предложил методом исчисления, похожим на интегралы определять объём тел вращения. Так же Иоганн Кеплер при внимательном изучении симметрии снежинок, пришёл к заключению, что максимальная плотность упаковки шаров достигается при их пирамидальном расположении. Его теория была подтверждена спустя 400 лет.
Математик Иоганн Кеплер
Его работы в области симметрии нашли своё применение в наше время, в кристаллографии и теории кодирования. В его работах впервые был применён термин «среднее арифметическое». И его заслуга — это создание первой таблицы логарифмов. Свой вклад Кеплер внёс и в развитие геометрии. Благодаря ему появилось понятие фокуса конического сечения и бесконечно удалённой точки.
Физика и механика
Термин «инерции» ввёл в обращение Иоганн Кеплер и подобно своему коллеги Галилею, открыл первый закон механики. Очередным достижением великого учёного едва не стал закон тяготения. Он смог объяснить, но не с математической точки зрения. И Кеплер первым высказал мысль, что отливы и приливы — это воздействие Луны на верхние слои океанов. Ньютон только спустя 100 лет высказал подобное предположение.
Оптика
В 1604 году Кеплер издаёт свою первую работу по оптике, она называется «Дополнение к Виттелию», а в 1611 году «Диоптрика». Именно с этих двух трудов оптика становится наукой. В своих книгах он описывает как геометрическую, так и физиологическую оптику. Он вводит понятие преломление света, «оптической оси», «мениска», излагает общую теорию линз и систем. Кеплер описал полностью механизм зрения, и он в основном соответствует современным исследованиям. Кеплер определил роль хрусталика, и описал причины близорукости и дальнозоркости.
Его широкие познания оптики привели великого астронома к созданию телескопической подзорной трубы. Которую впервые изготовил в 1613 году Кристоф Шайнер, и назвал её телескоп Кеплера. И уже к 1640 году эти телескопы получили широкое применение в астрономии. А прибор, созданный Галилеем, ушел в прошлое.
Личная жизнь
Первый брак Иоганн Кеплер заключил с Барбарой Мюллер в 1597 году. Барбаре на момент заключения брака было 25 лет, и к тому времени она была вдова. У неё имелась дочь от первого брака. За всё время которое супруги Кеплер прожили вместе у них родилось пятеро детей, две из которых умерли в раннем младенчестве.
В 1611 году его жена заразилась лихорадкой. Женщина смогла поправиться, однако последствия тяжёлой болезни стали проявляться в виде эпилептических припадков. В это нелёгкое для Иоганна время, дети учёного заболели оспой. Сын Кеплера шестилетний Фридрих умер. Ослабленная болезнью Барабара ненадолго пережила своего сына.
Портрет Иоганна Кеплера
В 1613 году Иоганн снова вступает в брак. Его новая избранница 24 летняя Сусанна, дочь столяра. В браке с этой женщиной Кеплер был счастлив, у них родилось шестеро детей. Его жена оказалась доброй и заботливой женщиной. Она хорошо отнеслась к своим приёмным детям.
Но неприятности в жизни Кеплера не проходили. Серьёзно осложнила жизнь ситуация с его матерью. Гадалка и травница привлекла внимание властей. Женщину обвинили в колдовстве. Обвинение серьёзное, ей грозила сметь на костре. В 1615 году ему пришло сообщение, что её обвиняют по 49 пунктам: колдовство, связь с дьяволом, порча, некромантия и.т.д. Кеплер начинает писать городским властям просьбы о помиловании. И мать отпустили. Но через время её снова арестовывают. Процесс продлился долгих пять лет. И в 1620 году ему удаётся добиться рассмотрения дела. На суде он сам выступал защитником. Но измученную женщину выпустили только через год. А еще через год она умерла.
Смерть
В 1630 Кеплеру приходиться отправиться в Регенсбург, к императору, который должен был ему жалование. Иоганн надеялся получить хотя бы незначительную часть, так как семья испытывала постоянное безденежье. Но по дороге он заболевает, ему диагностировали простуду. И вскоре он умирает.
После его смерти близким осталось: ношенная одежда, 22 флорина наличными, 29000 флоринов императорского невыплаченного жалованья, 27 рукописей уже опубликованных, и очень много неопубликованных. Позже все его работы были собраны и изданы в 22-х томном собрании.
Во время тридцатилетней войны, кладбище, на котором был захоронен великий учёный было полностью разрушено. Его могила не сохранилась. Известна только его эпитафия, которую написал он сам: «Я измерил небо, а ныне измеряю тени. Мой разум в небесах, а тело отдыхает в земле.»
Труды
Ссылки
Иоганн Кеплер
Биография
Иоганн Кеплер – выдающийся немецкий астроном и математик, чья научная мысль намного опережала время. Он вывел 3 закона движения планет, установил, что орбиты имеют эллиптическую форму, и предвосхитил множество научных открытий.
Портрет Иоганна Кеплера
Иоганн Кеплер родился в день святого Иоанна Богослова, 27 декабря 1571 года, в германском городе Вайль-дер-Штадте. Дед будущего ученого был наемникам в Испанских Нидерландах и покинул семью, когда мальчику было 5 лет. Считается, что он погиб во время Восьмидесятилетней войны в Нидерландах.
Мать Катарина Гульденманн содержала трактир, была травницей и подрабатывала гаданием. К моменту рождения Иоганна в семье уже были двое сыновей и дочь, и финансовое состояние Кеплеров было не лучшим.
Иоганн Кеплер
С астрономией Кеплер познакомился еще ребенком и сразу же влюбился в науку. В 6 лет он, благодаря матери, наблюдал Большую комету 1577 года, в 1580-м любовался на лунное затмение.
Получив базовое образование, юноша учился в Тюбингенской богословской семинарии. В молодости студент Кеплер зарекомендовал себя прекрасным математиком и умелым астрологом – Иоганн увлекался этой «лженаукой» и составлял гороскопы для однокурсников. К окончанию учебы, в 23 года, Иоганн Кеплер получил назначение на должность учителя астрономии и математики в протестантской школе в город Грац.
Наука
Мировоззрение Кеплера как ученого формировалось на двух базовых принципах: научном и теологическом. Поэтому в работах Иоганна значительное место уделяется осмыслению законов жизни через божественное, хотя религиозные тонкости никогда им не ставились выше научных принципов.
Ученый Иоганн Кеплер
Еще в годы студенчества Кеплер в полемике с однокурсниками отстаивал справедливость гелиоцентрической системы, рассматривая систему Коперника и с астрономической, и с теологической точек зрения. Первую крупную работу, «Mysterium Cosmographicum», Иоганн опубликовал 1596 году. После публикации труд не приобрел популярности, но благодаря ему Иоганн получил определенный вес в астрономических кругах.
После «Mysterium Cosmographicum» Кеплеру разрешили продолжать исследования в области изучения законов движения планет. Он планировал написать еще 4 книги: о Солнце и звездах, о планетах и их движении, о физической природе планет и географии, о влиянии неба на Землю, в том числе с точки зрения оптики, метеорологии и астрологии.
Иоганн Кеплер и Тихо Браге
В поисках собеседников среди коллег Кеплер написал в том числе и прославленному астроному Тихо Браге. Датчанин вступил с Иоганном в яростную полемику, но переписка продолжилась. Ученые обсуждали астрономические проблемы, основываясь на теории Коперника (в частности – на их сообразности богословию). Однако значительную часть поднятых в переписке вопросов Кеплер не мог изучить – у него не было точных данных, которые Браге получал благодаря высокотехнологичной для тех времен обсерватории.
К 1599 году Иоганн окончательно убедился, что исследования сильно ограничены неточностью данных, а его работе угрожает нарастающая в Граце религиозная напряженность. В декабре Тихо пригласил коллегу в Прагу, и 1 января 1600 года Кеплер отправился в путь, надеясь, что покровительство Браге поможет и в науке, и в решении финансовых трудностей.
Памятник Иоганну Кеплеру и Тихо Браге
К февралю Кеплер встретился с Тихо и его помощниками и следующие 2 месяца гостил у астронома, изучая и анализируя наблюдения Браге за Марсом. К весне астрономы договорились об официальном сотрудничестве, и летом Иоганн вернулся домой, чтобы забрать семью и переехать в Прагу.
Дома ученого ждали политические и религиозные трудности, существенно осложнившие жизнь. 2 августа 1600 года Кеплера и его семью изгнали из Граца за отказ перейти в католичество. Вскоре ученый вместе с домашними двинулся в Прагу. В течение 1601 года он работал непосредственно на Тихо, который поручил коллеге наблюдать за планетами и писать трактат, направленный против исследований Урсуса, давнего соперника Браге.
Астроном Иоганн Кеплер
В октябре 1601 года Тихо неожиданно скончался, и Иоганна назначили его преемником на должности императорского математика, обязав завершить неоконченные исследования датчанина: наблюдения за Марсом и составление Рудольфинских таблиц движения планет. Следующие 11 лет стали наиболее продуктивными в научной биографии Кеплера.
В 1603 году исследователь сосредоточился на оптической теории, вспомнив о странных визуальных эффектах, которые можно наблюдать во время солнечных и лунных затмений. Итог работы, рукопись «Astronomiae Pars Optica», он представил императору 1 января 1604 года.
Иоганн Кеплер и император Рудольф II
В ней астроном описал закон обратных квадратов и даже распространил выводы своего исследования человеческого глаза. Сегодняшние нейробиологи считают Кеплера первым, кто понял, что изображение проецируется на сетчатку в перевернутом виде. Труд «Astronomiae Pars Optica» считается основой современной оптики, несмотря даже на отсутствие исследований в области закона преломления света.
В октябре 1604 года в небе появилась новая яркая звезда, SN 1604, но Кеплер вначале не верил слухам – до тех пор, пока сам не убедился в их правдивости. Астроном начал систематические наблюдения и через 2 года написал книгу «De Stella Nova», в которой рассматривал астрономические свойства нового светила.
«Кубок Кеплера»: модель Солнечной системы из пяти платоновых тел
Вклад Кеплера в изучение движения планет достиг кульминации в работе «Astronomia nova», где были сформулированы первые 2 закона движения планет. Иоганн начал с анализа оставленных Браге наблюдения за орбитой Марса, но счел его и свои выводы недостаточно точными. Использовав доступные на тот момент математические способы исследований, Кеплер постепенно пришел к выводу, что орбита Марса – не окружность, а эллипс.
Также на основании наблюдений за Марсом астроном вывел формулу, согласно которой скорость движения планеты обратно пропорциональна ее расстоянию от Солнца. Однако проверка этой взаимосвязи требовала очень долгого времени. Чтобы упростить задачу, Кеплер переформулировал пропорцию с геометрической точки зрения, установив, что каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца. При этом за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
Памятник Иоганну Кеплеру
В 1611 году Кеплер создал рукопись «Somnium», публикация которой состоялась только после смерти автора. Трактат описывал практику астрономии с точки зрения другой планеты и был призван окончательно отказаться от геоцентрической системы. Рукопись рассказывала о путешествии на Луну. Отчасти она была аллегорией, отчасти – первым произведением в жанре научной фантастики. В период с 1615 по 1621 годы Кеплер написал 3 тома «Epitome astronomiae Copernicanae». В исследовании были подробно описаны 3 закона движения планет.
Кроме астрономии, ученый имел значительные достижения в области математики. Он установил, как определять объемы тел вращения, впервые использовав методы исчисления, схожие с интегральными. Также Иоганн внимательно изучил симметрию снежинок. Исследования в этой области натолкнули его на идею, согласно которой максимальная плотность упаковки шаров достигается при их пирамидальном расположении. Эту гипотезу подтвердили только через 400 лет.
Портрет Иоганна Кеплера
Не обошел Иоганн и науки физику и механику. Кеплер первым ввел в обращение термин «инерция» и, подобно Галилею, сформулировал 1-й закон механики. Еще одним достижением едва не стал закон тяготения: он вплотную подошел к его описанию, хотя и не с математической точки зрения. Кеплер обнаружил, что в сходные тела стремятся к единству. Движущей силой этого явления астроном полагал магнетизм и вращение планет вокруг оси.
Интересный факт: именно Иоганн впервые предположил, что причиной приливов является лунное воздействие на воду. Ньютон пришел к подобным выводам лишь 100 лет спустя.
Личная жизнь
Первый раз Иоганн женился в 1597 году на Барбаре Мюллер, вдове 25 лет, у которой уже была дочь. В начале брака у пары родились 2 ребенка, сын и дочь, которые умерли в младенчестве. Позже в семье появились еще трое детей.
Иоганн Кеплер и его первая жена Барбара Мюллер
В 1611 году Барбара Кеплер заразилась пятнистой лихорадкой Скалистых гор. Женщина поправилась, но болезнь оставила осложнение в виде эпилептических припадков. Также в это время заболели оспой дети Кеплера, и 6-летний Фридрих умер. Барбара, вскоре вновь заболевшая, ненадолго пережила сына.
Второй женой Кеплера стала Сусанна Ройттингер, в брак с которой ученый вступил 30 октября 1613 года. У супругов родились шестеро детей, из которых выжили только трое. Личная жизнь ученого во втором браке была более счастливой, чем в первом – Сусанна была доброй и приветливой женщиной, тепло отнесшейся к приемным детям.
Катарина Кеплер, мать Иоганна Кеплера
Серьезно омрачала жизнь Кеплера ситуация с матерью. То, что Катарина Кеплер была гадалкой и травницей, не нравилось соседям. К тому же тетку матери Иоганна сожгли на костре как ведьму.
Впервые Катарину обвинили в колдовстве в 1615 году, но Кеплер привлек к делу юристов, и женщину удалось оправдать. После этого Иоганн забрал мать в Линц, но спустя 4 года она переехала в Леонберг, где вновь была обвинена и арестована. Женщину посадили на цепь возле городских ворот, однако Катарина и под угрозой пыток отказалась признавать вину. Иоганн вновь сумел защитить мать, и в 1621 году ее вновь оправдали. Однако подорванное заключением здоровье и преклонный возраст привели к тому, что в апреле 1622 года Катарина скончалась.
Смерть
Последние годы жизни Кеплер много времени проводил в дороге. Вскоре после прибытия к императору в Регенсбург за жалованьем умер. Причиной смерти ученого стала простуда, которую он подхватил в пути. Наследникам досталась небольшая сумма наличных, десятки рукописей и 29 тыс. флоринов жалованья, которое ученому задолжал император.
Памятник Иоганну Кеплеру
Могила Иоганна не сохранилась: кладбище, на котором похоронили астронома, было уничтожено шведской армией. Сейчас известна только эпитафия, составленная самим Кеплером:
Mensus eram coelos, nunc terrae metior umbras
Mens coelestis erat, corporis umbra iacet.
Я измерил небо, а ныне измеряю тени.
Мой разум в небесах, а тело отдыхает в земле.
До потомков дошло множество портретов Кеплера: популярного ученого, значение работ которого ценилось с момента первых публикаций, часто изображали различные художники, в том числе и при жизни Иоганна.