Bạn đã bao giờ tự hỏi đó là ai chưa? Johannes Kepler? Ồ, ông ấy là một nhà khoa học rất quan trọng người Đức, người nổi bật với kiến thức về thiên văn học và triết học, ông ấy đã tạo ra và chứng minh sự tồn tại của ba định luật chuyển động của hành tinh, mà ngày nay được gọi là định luật Kepler. Mời các bạn cùng đọc bài viết này để hiểu thêm về cuộc đời và công việc của anh.
Tiểu sử của Johannes Kepler
Trong thời đại của anh ấy Johannes Kepler điều đó quan trọng đến mức anh ấy đã đến làm việc cùng với Tycho Brahe, sau này thay thế anh ấy vào vị trí nhà toán học hoàng gia của Rudolf II. Do những thành tích phi thường của ông, Liên minh Thiên văn Quốc tế đã rửa tội cho một biểu tượng chiêm tinh mặt trăng với tên Kepler vào năm 1935. Hãy cùng tìm hiểu thêm một chút về cuộc đời của ông
Thời thơ ấu
Năm sinh của ông là 1571, tại thành phố Wurttemberg của Đức, khi đó còn là một công tước. Từ khi còn là một đứa trẻ, anh ấy đã là một người mắc nhiều bệnh tật, chẳng hạn như cận thị, bệnh dạ dày và anh ấy bị hành hạ bởi những cơn đau đầu. Khi lên ba tuổi, anh mắc phải căn bệnh đậu mùa, hậu quả của căn bệnh này bao gồm thị lực vô cùng suy yếu.
Mặc dù luôn gặp các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe, nhưng cậu vẫn luôn là một đứa trẻ minh mẫn, có trí thông minh tuyệt vời, rất thích tạo ấn tượng với những người ở trong nhà trọ của mẹ cậu bằng năng khiếu toán học phi thường của mình. Vào năm 1584, ông đã vào được trường dòng Tin lành ở thành phố Adelberg.
nghiên cứu
Do trí thông minh đã được chứng minh của mình, vào năm 1589, ông bắt đầu theo học thần học tại Đại học Tübingen. Tìm thấy chính mình ở đó, anh ta có cơ hội được Maestlin làm giáo viên toán của anh ta, người đã có kiến thức về thuyết nhật tâm của Copernicus và chia sẻ rộng rãi nó.
Kepler tuân theo những lời dạy của Pythagoras và tin rằng Chúa là người đo địa lý vĩ đại nhất, người tạo ra vũ trụ điều hòa, quan sát sự đơn giản của lý thuyết Pythagore một đặc điểm trong kế hoạch sáng tạo của Chúa. Ông tiếp tục học ở Tübingen, ngay cả sau khi lấy bằng thạc sĩ vào năm 1591.
hôn nhân
Johannes Kepler anh ấy đã kết hôn hai lần. Cuộc hôn nhân đầu tiên của ông, kết quả của sự thuận tiện tuyệt đối, được tổ chức vào ngày 27 tháng 1597 năm XNUMX, với cô Bárbara Müller. Cuộc hôn nhân này do người thân sắp đặt khiến anh trở thành một cặp vợ chồng son, tính tình chất phác nhưng lại có tính cách đáng ghét.
việc học tập
Vào năm 1594, ông rời Tübingen để đến Graz, một thành phố nằm ở Áo, nơi ông theo đuổi sự nghiệp giáo sư của trường đại học, dạy Số học, Hình học và Hùng biện, cố gắng dành thời gian rảnh rỗi của mình cho một sở thích thiên văn học.
Chúng ta đang đề cập đến thời kỳ mà sự khác biệt giữa niềm tin và khoa học chưa được vẽ ra một cách đầy đủ, và cơ học của cách các thiên thể di chuyển trên thực tế vẫn chưa được biết đến. Trên thực tế, người ta khẳng định rằng những sự dịch chuyển đó tuân theo quy luật thần thánh.
Khi ở Graz, ông đã xuất bản các cuốn nhật ký chứa các tiên đoán chiêm tinh, do Kepler soạn, mặc dù ông không đồng ý với một số hướng dẫn.
Sau đó, vào năm 1600, ông đến sống tại thành phố Praha, ngày nay là thủ đô của Cộng hòa Séc, theo lời mời của nhà thiên văn học nổi tiếng Tycho Brahe, người đã giao tiếp với Kepler, đã đọc các ấn phẩm của ông. Giáo sư Brahe qua đời vào năm sau và Kepler đảm nhận vị trí nhà toán học và thiên văn học của hoàng đế.
Trong một khoảng thời gian dài Johannes Kepler Ông duy trì một lý thuyết kết hợp thuyết địa tâm với thuyết nhật tâm, để sau này biến đổi các thiết kế địa tâm của mình thành thuyết nhật tâm. Mặc dù đã đạt được mục tiêu của mình, nhưng ông vẫn tiếp tục phát hiện ra sự khác biệt nghiêm trọng giữa con đường mà theo tính toán của ông, các thiên thể lẽ ra phải tạo ra và con đường mà chúng thực sự đã làm.
Kết luận này khiến anh ta suy đoán rằng, cấu thành mặt trời vật thể từ đó phát ra lực làm cho các hành tinh quay trong môi trường của chúng, khi đường đi giữa một hành tinh và Mặt trời được tăng lên thì tốc độ thực hiện chuyển động phải giảm đi. Để có thể đưa ra tuyên bố này, ông phải gạt bỏ quan niệm đã được chấp nhận từ hàng nghìn năm trước, rằng lộ trình của các thiên thể được thực hiện bởi các quỹ đạo tròn.
Vào năm 1612, ông nhận được vị trí danh dự của nhà toán học của các bang Thượng Áo, tạo nên huyện Linz. Bất chấp những danh hiệu đã nhận được và những khám phá của anh ấy, Johannes Kepler anh ấy không hài lòng.
Ông tin chắc rằng sự hài hòa và đơn giản là quy tắc chi phối Vũ trụ, đó là lý do tại sao ông luôn tìm kiếm một mối quan hệ đơn giản, theo đó thời gian cách mạng của các hành tinh, ngày nay được gọi là thời kỳ quỹ đạo, và khoảng cách đến các hành tinh có thể được giải thích.
Johannes Kepler Ông đã mất hơn chín năm để có được mối quan hệ đơn giản này và tiến hành xây dựng định luật thứ ba về chuyển động của các hành tinh, theo đó chu kỳ quỹ đạo của một hành tinh tỷ lệ với trục bán chính của hình elip được nâng lên thành lũy thừa của 3/2.
Vào năm 1628, ông bắt đầu phục vụ theo lệnh của A. von Wallenstein, ở thành phố Sagan, thuộc tỉnh Silesia lúc bấy giờ, người đã cho ông lời hứa hủy bỏ khoản nợ mà Vương miện đã ký với ông. năm tháng đã trôi qua, nhưng anh không bao giờ hoàn thành nó. Chỉ một tháng trước khi anh ấy chết, vì sốt, Johannes Kepler anh đã rời Silesia để tìm một vị trí mới.
Cái chết
Johannes Kepler Ông mất năm 1630, tại thành phố Regensburg, trong khi cùng gia đình đi từ Linz đến Sagan. Trên bia mộ của ông có khắc văn bia sau do ông tạo ra:
“Tôi đo bầu trời, và bây giờ tôi đo bóng tối.
Trên bầu trời tinh thần tỏa sáng.
Trên trái đất đặt cơ thể".
công việc khoa học
Vào năm 1594, khi Johannes Kepler Ông rời thành phố Tübingen và đến Graz, ở Áo, ông tạo ra một giả thuyết về hình học phức tạp để cố gắng giải thích sự phân cách giữa các quỹ đạo hành tinh, vốn đã bị tưởng tượng sai là hình tròn vào thời điểm đó.
Phân tích giả thuyết của mình, Kepler đã tìm ra rằng Quỹ đạo của các hành tinh là hình elip. Nhưng những khoản khấu trừ đầu tiên đó chỉ trùng với thực tế 5%. Ông cũng tuyên bố rằng Mặt trời là vật tác dụng một lực có độ lớn giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách và làm cho các hành tinh chuyển động xung quanh quỹ đạo của chúng.
Vào năm 1596, ông đã quản lý để xuất bản một chuyên luận có tên Mysterium Cosmographicum. Tầm quan trọng của công trình này xuất phát từ thực tế là nó là sự thể hiện của cuộc chứng minh khoa học rộng rãi và hợp lý đầu tiên về những ưu điểm hình học của lý thuyết Copernicus.
Năm sau, 1597, ông xuất bản Mysterium Cosmographicum, trong đó ông để lại bằng chứng về những tiện ích mà từ quan điểm của khoa học hình học, bắt nguồn từ lý thuyết nhật tâm.
Johannes Kepler Ông là giáo sư thiên văn học và toán học tại Đại học Graz từ năm 1954 đến năm 1600, khi ông được đề nghị làm trợ lý cho nhà thiên văn học Đan Mạch Tycho Brahe tại đài thiên văn Praha. Vào thời điểm Brahe qua đời vào năm 1601, Kepler đã đảm nhận vị trí là nhà toán học và thiên văn học của triều đình cho Hoàng đế Rudolf II.
Trong số các tác phẩm của ông được sản xuất trong thời kỳ đó, một trong những tác phẩm có liên quan nhất là Astronomia Nova, được xuất bản vào năm 1609. Đây là sự tổng hợp tuyệt vời của những nỗ lực miệt mài của ông để tính toán quỹ đạo của hành tinh sao Hỏa, mà ông hầu như chỉ cố gắng chụp lại đó là những tính toán của anh ấy trên quỹ đạo của hành tinh này.
Trong Astronomia Nova, ông giới thiệu hai trong số ba định luật nổi tiếng về chuyển động của các hành tinh, mà ngày nay được gọi là định luật Kepler. Vào năm 1610, ông xuất bản Luận văn kiêm Sứ thần Sidereo, đề cập đến những quan sát của Galileo Galilei.
Năm sau, ông đã có thể tự mình quan sát các vệ tinh mà nhà khoa học người Ý đã mô tả, nhờ sự trợ giúp của kính thiên văn, công bố kết quả của những quan sát này trong công trình của ông Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellitibus.
Ông được bổ nhiệm làm nhà toán học của các bang của Áo vào năm 1612. Khi ở vị trí đó, ông cư trú ở Linz, nơi ông viết Harmonices Mundi, Libri (1619), trong đó ông đặt ra định luật thứ ba, để chứng minh mối quan hệ tuyến tính. của khoảng cách trung bình từ một hành tinh đến Mặt trời.
trong cùng một khoảng thời gian Johannes Kepler xuất bản Epitome Astronomiae Copernicanae (1618-1621), nơi ông quản lý để thu thập tất cả những khám phá của mình trong một ấn phẩm duy nhất.
Sự liên quan tương tự đã có cuốn sách giáo khoa đầu tiên của ông về thiên văn học, dựa trên các nguyên lý của Copernicus, và trong ba thập kỷ sau đó, cuốn sách này đã có ảnh hưởng đặc biệt, thu hút nhiều nhà thiên văn học theo thuyết Copernicus của Keplerian.
Công trình liên quan cuối cùng được xuất bản khi Kepler vẫn còn sống, là Bảng Rudolphine, vào năm 1625. Dựa trên thông tin do Brahe biên soạn, các bảng mới về chuyển động của các hành tinh đã quản lý để giảm sai số trung bình về vị trí thực của một hành tinh từ 5 ° đến 10 ′.
Sau đó, nhà toán học và vật lý người Anh, Ngài Isaac Newton đã lấy lý thuyết và quan sát của Johannes Kepler, làm cơ sở lý thuyết cho việc xây dựng định luật vạn vật hấp dẫn của ông.
Nếu bạn quan tâm, bạn cũng có thể xem Tiểu sử Isaac Newton.
Kepler cũng có những đóng góp quan trọng cho quang học, quản lý để xây dựng những điều sau đây:
- Luật cơ bản của phép đo quang
- Phản ánh đầy đủ
- Lý thuyết đầu tiên về tầm nhìn hiện đại
- Ông đã phát triển một Hệ thống vô cực, tiền thân của Giải tích vô cực của Leibnitz và Newton.
Kepler's ba định luật
Nhà thiên văn học người Đức đã tạo ra ba định luật nổi tiếng mang tên ông, sau khi phân tích dữ liệu của một số lượng lớn các quan sát do Tycho Brahe (1546-1601) thực hiện về chuyển động của các hành tinh, đặc biệt là trên hành tinh Sao Hỏa.
Johannes Kepler, bằng cách sử dụng các phép tính cực kỳ phức tạp, cố gắng kết luận rằng có sự khác biệt liên quan giữa quỹ đạo đã được tính toán mà hành tinh sao Hỏa sẽ đến và các quan sát của Brahe, sự khác biệt mà trong một số trường hợp kéo dài đến 8 phút của vòng cung, trên thực tế, các quan sát của Brahe có độ chính xác khoảng 2 phút của hồ quang.
Những điểm khác biệt được tìm thấy này đã giúp ông khám phá ra quỹ đạo thực sự của hành tinh Sao Hỏa và các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời.
Định luật 1. Quỹ đạo hình elip
Kepler khẳng định, trái ngược với lý thuyết hình tròn, quỹ đạo của các hành tinh là hình elip có độ lệch tâm nhỏ và trong đó Mặt trời nằm ở một trong những điểm của nó. Nếu nhìn kỹ, bạn sẽ có cảm giác rằng hình elip ban đầu là một hình tròn đã được làm phẳng một chút.
Theo lý thuyết, tên ellipse được đặt cho một đường cong phẳng và khép kín, trong đó tổng khoảng cách đến các tiêu điểm (các điểm cố định, F1 và F2) từ bất kỳ điểm M nào tạo thành nó là không đổi và bằng độ dài của trục chính của elip (đoạn AB). Trục nhỏ của elip là đoạn CD, nó vuông góc với đoạn AB và cắt nó ở giữa.
Độ lệch tâm thể hiện mức độ thay đổi của hình elip. Độ lệch tâm của số XNUMX không tồn tại, do đó nó sẽ là một đường tròn hoàn hảo. Sự thay đổi độ lệch tâm càng lớn thì số góc của elip càng lớn.
Các quỹ đạo có góc bằng một được gọi là quỹ đạo parabol, và các quỹ đạo lớn hơn một được gọi là quỹ đạo hypebol.
Nếu khoảng cách giữa các tiêu điểm F1F2 bằng không, như trong trường hợp của đường tròn, thì độ lệch tâm cũng sẽ bằng không.
Kepler đưa ra kết luận là quỹ đạo của hành tinh là hình elip, với một sự thay đổi nhỏ hoặc độ sin. Trong trường hợp của hành tinh Trái đất, giá trị của sin là 0.017, hành tinh có mức độ thay đổi lớn nhất trong hình elip của nó là sao Diêm Vương với 0.248, theo sát là sao Thủy với 0.206.
lần 2 luật quỹ đạo
Vectơ bán kính nối các hành tinh với tâm Mặt trời có thể bao phủ các khu vực giống nhau trong cùng một thời gian. Tốc độ quỹ đạo của một hành tinh, là tốc độ mà nó chuyển động trên quỹ đạo của nó, có thể thay đổi, tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ Mặt trời. Vì lý do này, người ta kết luận rằng ở một khoảng cách lớn hơn, tốc độ quỹ đạo sẽ thấp hơn , trong khi ở khoảng cách ngắn hơn, tốc độ quỹ đạo sẽ cao hơn.
Tốc độ quỹ đạo của các hành tinh sẽ là cực đại, khi chúng ở điểm quỹ đạo gần Mặt trời nhất, được gọi là điểm cận nhật, và chúng sẽ có tốc độ tối thiểu tại điểm xa nhất so với Mặt trời, gọi là điểm cận nhật.
Vectơ của hành tinh là đường tưởng tượng nối tâm hành tinh với Mặt trời tại một thời điểm nhất định. Mặt khác, vectơ quỹ đạo đó sẽ bằng tổng các khoảng thời gian mà hành tinh cần để di chuyển từ vectơ này sang vectơ khác, cho đến khi hoàn thành một vòng quay.
Với kết luận của Kepler về phân tích quỹ đạo hình elip, ông nhận thấy rằng khi thực vật ở gần mặt trời hơn, nó sẽ chuyển động nhanh hơn, nhận thấy rằng thời gian một hành tinh chuyển từ vectơ này sang vectơ khác, nó phải giống nhau đối với tất cả chuyển bởi các vectơ sau đây.
lần thứ 3. Luật điều hòa và ngôi sao Kepler
Vào tháng 1604 năm XNUMX, Johannes Kepler đã có thể nhìn thấy siêu tân tinh trong Thiên hà của chúng ta, sau này được đặt tên là sao Kepler. Cũng có thể thấy siêu tân tinh đó bởi các nhà khoa học châu Âu khác, chẳng hạn như Brunowski ở Prague, người đã trao đổi thư từ với Kepler, Altobelli ở Verona, và Clavius ở Rome, và Capra và Marius ở Padua.
Kepler, dựa trên công trình của Brahe, đã phân tích chi tiết về siêu tân tinh đã xuất hiện này, trong cuốn sách De Stella Nova in Pede Serpentarii của ông, bằng bản dịch của nó, Ngôi sao mới dưới chân Ophiuchus, đặt nền móng cho lý thuyết của ông rằng Vũ trụ luôn chuyển động và nó bị ảnh hưởng bởi những sửa đổi quan trọng.
Cường độ của ngôi sao đến mức có thể quan sát được bằng mắt thường trong vòng 18 tháng kể từ khi xuất hiện. Ngôi sao siêu tân tinh này nằm cách hành tinh Trái đất chỉ 13.000 năm ánh sáng.
Sau đó, người ta không thể quan sát một siêu tân tinh khác trong thiên hà của chúng ta. Do sự tiến hóa về độ sáng của ngôi sao đã được đo lường và quan sát, ngày nay người ta tin rằng nó là một siêu tân tinh loại I.
Tóm tắt các tác phẩm của Kepler
Là kết quả nghiên cứu của ông, được thực hiện trong suốt cuộc đời của ông, Johannes Kepler Ông đã xuất bản các tác phẩm sau đây, được sắp xếp theo thứ tự thời gian:
- Mysterium vũ trụ (Bí ẩn vũ trụ, 1596).
- Astronomiae Pars Optica (Phần quang học của thiên văn học, 1604).
- De Stella nova trong pede Serpentarii (Ngôi sao mới dưới chân Ophiuchus, 1604). Vào ngày 17 tháng 1604 năm XNUMX, Kepler đã quan sát thấy sự xuất hiện của một ngôi sao mới. Việc quan sát được các nhà thiên văn học châu Âu khác xác nhận đã khơi dậy sự tò mò của anh. Ngoài sự quan tâm từ quan điểm thiên văn, nó là một câu hỏi triết học thiết yếu, vì Kepler luôn bảo vệ lý thuyết rằng vũ trụ không phải là một cái gì đó tĩnh. Người ta biết rằng Ngôi sao của Kepler là một siêu tân tinh cấp I.
- thiên văn học mới (Thiên văn học mới, 1609).
- Độ đo măt kiêng (Diopter, 1611). Dựa trên chứng cận thị mà anh mắc phải, Kepler luôn quan tâm đến quang học. Các kết luận thực tế của công trình này đã tạo ra kính hoặc thấu kính giúp người cận thị và viễn thị nhìn rõ hơn, cũng góp phần vào việc thiết kế một kính thiên văn mới, được sử dụng để quan sát thiên văn trong nhiều năm, được đặt tên là kính thiên văn Kepler. .
- De Vero Anno quo Aeternus Dei Filius Humanam Naturam ở Utero Benedictae Virginis Mariae Assumpsit (1613). Do kiến thức đặc biệt mà ông có được, Johannes Kepler đã viết tác phẩm ngắn gọn và thú vị này, trong đó ông chứng minh bằng dữ liệu khoa học rằng Chúa Giê-su đã được sinh ra vào năm 4 trước Công nguyên.
- Hình ảnh thu nhỏ thiên văn học Copernicanae (xuất bản ba phần, 1618-1621).
- Harmonize World (Sự hài hòa của thế giới, 1619).
- Tabulae Rudolphinae (1627).
- ngái ngủ (The Dream, 1634), là một câu chuyện giả tưởng, trong đó các nhân vật chính có thể hùng vĩ quan sát cảnh tượng Trái đất tự quay. Nhờ tác phẩm này, có thể khẳng định Kepler là tác giả khoa học viễn tưởng đầu tiên trong lịch sử.
Ngoài công việc của mình như một nhà thiên văn học và toán học, Johannes Kepler Ông đã trở thành một nhà chiêm tinh rất quan trọng. Hai dự báo rất phù hợp, dự báo đầu tiên liên quan đến mùa màng và dự báo thứ hai liên quan đến việc ai sẽ chiến thắng trong trận chiến chống lại người Thổ Nhĩ Kỳ, đã mang lại cho ông uy tín, được coi là bậc thầy trong nghệ thuật giải thích các lời thần thoại của Sao.
Hoạt động này, mà Kepler không đặc biệt tự hào, đã có thể mang lại cho anh ta thu nhập kinh tế đáng kể vào thời điểm thu nhập của anh ta đang trải qua thời kỳ khó khăn.
Sự đồng tình của ông ấy đến nỗi Johannes Kepler được cho là thậm chí còn nói rằng chiêm tinh học kỳ tích nên hỗ trợ mẹ cô ấy, ngành thiên văn học, bởi vì lương của các nhà toán học rất ít ỏi đến mức người mẹ chắc chắn sẽ phải đói nếu cô con gái không kiếm được thức ăn. Tuyên bố này không còn nghi ngờ gì nữa về quan điểm của Kepler về chiêm tinh học.
- Bàn Rudolphine. Nó không phải là công trình của Johannes Kepler nổi tiếng như các định luật chuyển động của hành tinh nổi tiếng của ông, và mặc dù vậy, chúng vẫn tạo thành một trong những công trình đỉnh cao quan trọng nhất của Kepler, bởi vì chúng là một yếu tố thiết yếu trong sự khởi đầu của ngành thiên văn học mới.
Những chiếc bàn này ban đầu là một tác phẩm do Vua Rodolfo II ủy quyền, đó là lý do tại sao chúng mang tên Rudolfinas. Ban đầu chúng được giao cho Tycho Brahe, nhưng do cái chết của ông, công việc sau đó được giao cho Kepler, người đã áp dụng các lý thuyết mới của mình trong việc xây dựng nó, nhằm hoàn thiện các tính toán về vị trí của Mặt trời và Mặt trăng.
Điều này cho phép anh ta có thể tính toán thời gian mà nhật thực sẽ diễn ra, không chỉ vào thời điểm đó, mà cho bất kỳ ngày nào, cho dù trước hay sau kỷ nguyên Cơ đốc giáo.
Phân tích nó, có thể kết luận rằng The Tables là một tác phẩm thực sự vĩ đại, nó cung cấp một minh chứng cho hàng trăm trang với hàng nghìn phép tính mà Kepler đã phải thực hiện trong suốt 22 năm dài. May mắn cho anh ta, khi thực hiện một số lượng lớn các phép tính, Kepler đã có thể sử dụng, bởi vì chúng đã được đưa vào khoa học toán học, logarit Napier, phương pháp mà Kepler đã hoàn thiện.
Sự liên quan của Las Tablas Rudolfinas đến mức chúng đã có tác động thiết yếu đến việc chuẩn bị lịch phù du và việc điều hướng trong hơn 200 năm.