Johannes Kepler este cel mai bine cunoscut pentru cele trei legi ale mişcării planetare. El a adus numeroase contribuţii ştiinţei şi s-a dovedit a fi un astronom uimitor. În continuare, vom arunca o privire asupra vieţii şi carierei acestui om de ştiinţă german.
Johannes Kepler (1571-1630) - astronom şi matematician german
Credit: Wikimedia Commons
Biografie
Johannes Kepler (27 Decembrie 1571-15 Noiembrie 1630) a fost un matematician şi astronom german. El s-a născut în Weil der Stadt, Germania, într-o familie nu foarte bogată. Pentru a evita un trai mizer, tatăl său, Heinrich Kepler, se angajează ca mercenar şi îşi părăseşte familia când Johannes avea cinci ani. Deşi nu se ştie exact ce s-a întâmplat cu el după aceea, zvonurile spun că Heinrich a murit în Războiul de Optzeci de Ani , în Olanda.
Mama lui Kepler, Katharina Guldenmann, era o botanistă şi o vindecătoare, lucru ce trezeşte suspiciuni, fiind mai târziu acuzată de vrăjitorie. Copilăria lui Kepler nu a fost deloc una uşoară din punct de vedere al sănătăţii. Pe lângă faptul că s-a născut prematur, el suferă şi de variolă la o vârstă foarte fragedă, boală ce îi provoacă numeroase probleme, precum vedere slabă sau mâini deformate.
Încă de mic copil, Kepler dezvoltă o pasiune foarte mare pentru astronomie, pasiune ce nu îl va părăsi toată viaţa. Mai târziu, descoperă matematica şi este atras de aceasta în aceeaşi măsură. Studiile şi le face prin diferite şcoli din Germania, dar nu fără probleme. Din cauza diverselor boli de care suferă, el învaţă latina de două ori mai greu decât un copil normal. Totuşi, cu trecerea timpului, situaţia sa se îmbunătăţeşte, în 1589 intră la Universitatea Tübingen, o instituţie protestantă. Principalele materii pe care le studiază acolo sunt filozofia şi teologia, dar şi matematica şi astronomia.
Învaţă atât despre sistemul astronomic al lui Ptolemeu, care spune că Pământul este în centrul Universului, cât şi despre sistemul propus de Copernic, care îl contrazice pe primul şi spune că Pământul se învârteşte în jurul Soarelui. Totuşi, este de acord cu ultimul, spunând că această teorie este susţinută chiar şi din punct de vedere teologic.
Pe parcurs, Kepler se dovedeşte a fi un extraordinar astronom şi matematician, iar în 1594, la vârsta de 23 de ani, devine profesor de astronomie şi matematică la Universitatea Graz, Austria. În 1596 publică prima lucrare a sa, ”Mysterium Cosmographicum” („Misterul cosmografic”), în care apără sistemul copernican. Această lucrare nu are o popularitate foarte mare, însă îi asigură imaginea de astronom foarte bun.
Un an mai târziu, pe data de 27 aprilie, se căsătoreşte cu Barbara Müller, o văduvă de 23 de ani, care avea şi o fiică, Gemma van Dvijneveldt. Deşi cei doi se cunoscuseră cu doi ani în urmă, tatăl Barbarei nu permite la început căsătoria, deoarece Kepler era prea sărac. Numai după ce acesta publică ”Mysterium Cosmographicum” tatăl fetei se lasă convins şi încuviinţează căsătoria celor doi.
Barbara Müller şi Johannes Kepler
Credit: Wikimedia Commons
Primii lor copii, Heinrich şi Susanna, mor de la o vârstă foarte fragedă, dar, pe parcurs, Barbara dă naştere unei alte fete, Susanna (1602) şi altor doi băieţi, Friedrich (1604) şi Ludwig (1607).
Kepler avea destule împliniri şi pe plan profesional. După publicarea primei sale lucrări, el plănuieşte să mai scrie câteva cărţi adiţionale acesteia. Printre subiectele acestor cărţi se numără Soarele şi celelalte stele, planetele şi mişcările lor, dar şi modul de formare al reliefului de pe planeta noastră.
Pe parcursul carierei sale, Johannes Kepler colaborează cu diferiţi oameni de ştiinţă, printre ei numărându-se şi Tycho Brahe, astronom şi matematician danez. Ce doi poartă diferite discuţii despre astrologie şi astronomie, mai întâi prin corespondenţă, apoi prin întâlniri directe. Este de menţionat că în acele vremuri, astronomia şi astrologia se completau una pe cealaltă şi nu exista o linie distinctă între ele.
Pe 4 februarie 1600, Brahe şi Kepler se întâlnesc la Benátky nad Jizerou (aproape de Praga), unde se construia noul observator al lui Tycho. În ciuda diferitelor altercaţii pe care le au pe seama salariului, cei doi continuă să colaboreze. Kepler se întoarce la Graz, pentru a-şi lua familia mai aproape de el, dar acolo întâmpină diferite probleme din cauza refuzului său de a se converti la catolicism, el fiind un luteran convins. Pe 2 august, 1600, Kepler şi familia sa sunt exilaţi, ei urmând să se mute definitiv la Praga.
Cel mai important lucru pe care îl fac cei doi în următorul an este propunerea făcută împăratului Rudolf al II-lea. Aceştia sugerează introducerea Tabelelor Rudolphine. Brahe şi Kepler încercau să culeagă cât mai multe date despre poziţia stelelor şi planetelor, informaţii ce stau la baza acestor tabele.
În urma morţii subite a lui Tycho, pe 24 octombrie 1601, rolul acestuia de matematician imperial îi revine lui Kepler, condiţia fiind ca acesta să continue munca pe care o începuse.
Încă din adolescenţă, Kepler făcea horoscopul diferiţilor prieteni sau membri ai familiei sale, aşa că cel puţin unul din rolurile sale ca matematician imperial (acela de a prezice viitorul cu ajutorul stelelor) nu era unul foarte dificil.
Chiar şi în Praga, problemele religioase încă îl urmăresc pe Kepler, asta pentru că religia dominantă în acest oraş era, din nou, cea catolică. Totuşi, el este lăsat în pace datorită poziţiei sale sociale înalte. Tot această poziţie socială îi dă oportunitatea de a întâlni prestigioşi oameni de ştiinţă, astfel că cei unsprezece ani ca matematician imperial se dovedesc a fi cei mai productivi din punct de vedere profesional. El publică diferite lucrări, precum „Astronomiae Pars Optica” („Partea optică a astronomiei”), „Astronomia Nova” („Noua astronomie”), „Somnium”(„Visul” ) şi multe altele. De asemenea, tot în această perioadă pune la punct şi cele trei legi ale mişcărilor planetare.
În 1611, soţia lui Kepler se îmbolnăveşte şi începe să aibă crize. Tot în acelaşi an, toţi copiii săi se îmbolnăvesc de variolă, iar Friedrich, băieţelul său de şase ani, moare. Starea soţiei sale se înrăutăţeşte, în cele din urmă murind şi ea. În 1612, după moartea împăratului Rudolph al II-lea, Kepler se mută în Linz, dar din cauza întâmplărilor nefericite din ultimul timp nu mai poate face cercetări.
Un an mai târziu, îşi reia munca la Tabelele Rudolphine şi scrie şi un tratat despre anul naşterii lui Iisus, „De vero Anno”. Tot în acest an, pe 30 octombrie mai exact, Kepler se căsătoreşte cu Susanna Reuttinger. Are cu aceasta şase copii, dintre care trei mor şi trei supravieţuiesc: Cordula (1621), Fridmar (1623) şi Hildebert (1625).
În 1615, mama lui Kepler, Katharina, este acuzată de vrăjitorie de către Ursula Reingold, o femeie care era în conflict cu fratele lui Kepler. Katharina reuşeşte să scape de pedeapsa cu moartea prin intervenţia fiului său, care angajează cei mai buni avocaţi pentru a o apăra.
În 1617, Kepler publică primul volum din manualul său de astronomie, „Epitome astronomia Copernicanae” („Rezumat al astronomiei copernicane”). Acesta se doreşte a fi o completare a lucrării „Astronomia Nova”. Următoarele volume apar în 1620 şi 1621.
În cele din urmă, Kepler reuşeşte să-şi termine Tabelele Rudophine, acest lucru întâmplându-se în 1623. Totuşi ele nu sunt publicate până în 1627, din cauza cerinţelor speciale pe care le avea împăratul.
Kepler şi-a petrecut ultimii ani din viaţă călătorind. Ajuns în Regensburg, un oraş din Germania, starea sănătăţii sale se înrăutăţeşte foarte mult. Moare pe data de 15 noiembrie 1630 şi este îngropat acolo.
Lucrări
Kepler publică prima sa lucrare în anul 1596. Aceasta este ”Mysterium Cosmographicum” („Misterul cosmografic”).
În timp ce făcea cercetări pentru scrierea acestei cărţi şi-a dat seama că nu poate ajunge la rezultatele dorite, gândind în două dimensiuni. Astfel, Kepler are geniala idee de a lucra în 3D. Abia atunci şi-a dat seama că solidele Platonice (poliedre convexe regulate) se înscriu şi circumscriu perfect în sfere. El închide aceste solide în sfere, pe care, la rândul lor, le plasează una în alta, producând astfel 6 straturi corespunzătoare celor 6 planete cunoscute la vremea aceea (Mercur, Venus, Pământ, Marte, Jupiter şi Saturn).
Model al Sistemului Solar, construit de Kepler şi explicat în cartea sa, „Mysterium Cosmographicum”
Credit: Wikimedia Commons
Observând modelul său, Kepler a realizat că sferele pot fi plasate la intervale corespunzătoare cu mărimile relative ale traiectoriei fiecărei planete, presupunându-se că acestea se învârt în jurul Soarelui.
O altă lucrare importantă a lui Kepler este ”Astronomiae Pars Optica”(„Partea optică a astronomiei”), publicată în anul 1604.
Prima pagină a lucrării ”Astronomiae Pars Optica” (1604)
Credit: http://www.jonathanahill.com
Această lucrare este inspirată de fenomenele optice pe care Kepler le observă în timpul eclipselor lunare şi solare. Pe lângă noţiunile despre optica aplicată în astronomie, cartea cuprinde şi studii efectuate asupra ochiului. Se consideră că în această carte este introdusă pentru oprima dată teoria că pe retină se formează o imagine răsturnată a obiectului vizualizat.
„Astronomia Nova” („Noua astronomie”) este o lucrare scrisă în anul 1609. În ea sunt menţionate pentru prima dată două dintre legile mişcării planetare. Acestea sunt enunţate astfel:
1. „Planeta se mişcă în jurul stelei pe o orbită eliptică, în care steaua este unul dintre focare.”
2. „Linia dreaptă care uneşte planeta cu steaua ("raza vectoare a planetei") mătură arii egale în perioade de timp egale.”
„Epitome astronomiae Copernicanae”(„Rezumat al astronomiei copernicane”) este, probabil, cea mai bună lucrare a sa, deoarece ea cuprinde toate cele trei legi ale mişcării planetare. A treia lege se enunţă astfel : „Pătratul perioadei de revoluţie a planetei este proporţional cu cubul semiaxei mari a orbitei.”
Pagini din primul volum al cărţii „Epitome astronomiae Copernicanae”.
În diagrama din dreapta este ilustrată rotaţia Pământului în jurul Soarelui.
Credit: http://mathdl.maa.org
Dacă în „Astronomia Nova” cele două legi erau aplicate doar pentru planeta Marte, în această carte legile lui Kepler sunt extinse pentru toate planetele, inclusiv pentru Lună.
„Somnium”(„Visul” ) este o carte scrisă de Kepler în jurul anului 1611 şi publicată post-mortem (în 1634). Aceasta poate fi considerată prima carte ştiinţifico-fantastică scrisă vreodată. În ea Kepler încearcă să descrie cum ar părea astronomia din punctul de vedere al altei planete. De asemenea, este descrisă şi o călătorie spre Lună.
Bineînţeles că acestea nu sunt singurele lucrări publicate de Kepler. El a scris mult mai multe, dar aici sunt menţionate doar câteva din cele care au reprezentant ceva cu adevărat marcant în cariera sa.
Concluzie
Johannes Kepler s-a dovedit a fi un om de ştiinţă extraordinar, el revoluţionând astronomia prin descoperirea celor trei legi ale mişcării planetare. Noile sale idei au adus contribuţii uimitoare în lumea ştiinţifică, acestea fiind valabile chiar şi în ziua de azi.
