Kepler - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy niemieckiego naukowca. Zapoznaj się również z: inne znaczenia słowa Kepler.

Johannes Kepler (ur. 27 grudnia 1571 r. w Weil der Stadt, zm. 15 listopada 1630 r. w Ratyzbonie) – niemiecki matematyk, astronom i astrolog, jedna z czołowych postaci rewolucji naukowej w XVII wieku. Najbardziej znany jest z nazwanych jego nazwiskiem praw ruchu planet, skodyfikowanych przez późniejszych astronomów na podstawie jego prac Astronomia nova, Harmonices Mundi i Epitome astronomiae Copernicanae. Prawa te stały się jedną z podstaw teorii grawitacji Izaaka Newtona.

Numerologia - prognozowanie z liczb, opierające się na przekonaniu, że numer przyporządkowany danemu obiektowi (numer domu, samochodu, telefonu, zakodowane pod postacią liczby imię, itp.) ma związek z jego losem. Numerologia uważana jest przez naukowców za pseudonaukę, nie mającą żadnych racjonalnych ani eksperymentalnych podstaw.
Principia mathematica – zamierzone na cztery tomy dzieło Bertranda Russella i Alfreda Northa Whiteheada dotyczące podstaw matematyki, tworzone i publikowane w latach 1910-1913. Jego celem było sprowadzenie matematyki do logiki i wyprowadzenie twierdzeń tej pierwszej z układu aksjomatów i reguł wnioskowania.

W trakcie swojej kariery, Kepler był nauczycielem matematyki w Grazu, asystentem astronoma Tychona Brahe, matematykiem na dworze Rudolfa II Habsburga, nauczycielem matematyki w Linzu i doradcą Albrechta von Wallensteina. Poza badaniami astronomicznymi prowadził badania w zakresie optyki i ulepszył teleskop soczewkowy Galileusza.

Kometa – małe ciało niebieskie poruszające się w układzie planetarnym, które na krótko pojawia się w pobliżu gwiazdy centralnej. Ciepło tej gwiazdy powoduje, że wokół komety powstaje koma, czyli gazowa otoczka. W przestrzeń kosmiczną jądro komety wyrzuca materię, tworzącą dwa warkocze kometarne – gazowy i pyłowy, skierowane pod różnymi kątami do kierunku ruchu komety. Gazowy warkocz komety jest zawsze zwrócony w kierunku przeciwnym do gwiazdy, co spowodowane jest oddziaływaniem wiatru słonecznego, który "wieje" zawsze od gwiazdy. Pyłowy warkocz składa się z drobin zbyt masywnych, by wiatr słoneczny mógł znacząco zmienić kierunek ich ruchu.
Siedem sztuk wyzwolonych (łac. septem artes liberales, właściwie siedem umiejętności godnych człowieka wolnego) – podstawa wykształcenia w okresie późnej starożytności oraz średniowiecza. Owe siedem sztuk dzielone było na dwie mniejsze grupy – trivium i quadrivium.

W czasach Keplera nie istniało wyraźne rozróżnienie pomiędzy astronomią i astrologią, natomiast astronomia jako jedna ze sztuk wyzwolonych, była wyraźnie oddzielona od fizyki, zaliczanej do filozofii przyrody. Kepler w swoich pracach używał argumentów religijnych, wychodząc z założenia, że Bóg stworzył świat zgodnie z inteligentnym planem, który można poznać za pomocą rozumu. Określał swoją astronomię jako "fizykę niebieską" i jako "wycieczkę w Metafizykę Arystotelesa", przenosząc tradycyjnie pojmowaną kosmologię w obszar uniwersalnie obowiązującej matematyki.

Wszechświat – wszystko, co fizycznie istnieje: cała przestrzeń, czas, wszystkie formy materii i energii oraz prawa fizyki i stałe fizyczne określające ich zachowanie. Słowo "wszechświat" może być też używane w innych kontekstach, jako synonim słów kosmos (w rozumieniu filozofii), świat czy Natura. Natomiast w naukach ścisłych słowa wszechświat i kosmos są równoważne.
Retrogracja – ruch ciała niebieskiego, które pozornie obraca się lub porusza po orbicie w kierunku przeciwnym, niż większość ciał w danym układzie orbitalnym. W Układzie Słonecznym ruch wsteczny ma kierunek przeciwny względem ruchu Ziemi wokół Słońca, który widziany z północnego bieguna Słońca odbywa się odwrotnie do ruchu wskazówek zegara.

Wczesne lata życia

Kometa C/1577 V1, którą Kepler widział w dzieciństwie, przyciągnęła uwagę astronomów w całej Europie.

Kepler urodził się 27 grudnia 1571 roku w wolnym mieście Weil der Stadt. Jego dziadek, Sebald Kepler, był wcześniej burmistrzem miasta, ale jeszcze przed narodzinami Jana rodzina Keplerów znacznie zubożała. Jego ojciec, Heinrich Kepler, wiódł niepewny żywot najemnika i opuścił rodzinę, gdy Jan miał pięć lat. Matka Jana, Katarzyna Guldenmann, była córką karczmarza, zielarką i uzdrowicielką, później oskarżoną o czary. Jan był wcześniakiem i chorowitym dzieckiem. Od dzieciństwa przejawiał wielkie zdolności matematyczne, którymi zadziwiał podróżnych w karczmie dziadka.

Stephen E. Toulmin, (ur. 25 marca 1922, zm. 4 grudnia 2009), brytyjski i amerykański filozof. Studiował w Cambridge. W 1949 obronił pracę doktorską An examination of the place of reason in ethics. Przez pięć kolejnych lat wykładał na Oxfordzie. W tym czasie miał kontakt z H.L.A. Hartem. Od 1965 do śmierci mieszkał w USA. W 1979 opublikował podręcznik dla studentów: An introduction to reasoning. Zmarł z powodu niewydolności serca.
Czarownica – w niektórych wierzeniach ludowych: kobieta zajmująca się czarną magią, kojarzona z siłami nieczystymi - często z szatanem. Męskim odpowiednikiem jest czarownik. W folklorze pojawiają się także dobre czarownice, które zajmują się czystą i dobrą magią.

Z astronomią zetknął się we wczesnym dzieciństwie. Mając 6 lat obserwował przelot komety, a mając 9 lat – zaćmienie Księżyca. Z powodu przebytej w dzieciństwie ospy miał słaby wzrok, co utrudniało mu obserwacje astronomiczne. W 1589 roku Kepler rozpoczął studia teologiczne na uniwersytecie w Tybindze. Zdobył wtedy reputację znakomitego matematyka i astrologa, stawiając horoskopy innym studentom. Pod kierownictwem Michaela Maestlina poznał zarówno ptolemejską jak i kopernikańską teorię ruchu planet. Stał się zwolennikiem systemu Kopernika, broniąc go zarówno z matematycznego, jak i teologicznego punktu widzenia, twierdząc że Słońce jest głównym źródłem ruchu we wszechświecie.

William Gilbert (ur. 24 maja 1544 w Colchester - zm. 10 grudnia 1603 w Londynie) — angielski fizyk i lekarz, odkrywca zjawiska magnetyzmu ziemskiego, indukcji magnetycznej i elektryzowania się ciał na skutek tarcia. Jako pierwszy przeprowadził ok. 1600 szczegółowe badania magnetyzmu i wykazał, że oprócz bursztynu można naelektryzować jeszcze wiele materiałów. Gilbert wprowadził do języka angielskiego nowe terminy, takie jak biegun magnetyczny, siła magnetyczna czy przyciąganie magnetyczne. Jako pierwszy spopularyzował termin "elektryczność".
Niemcy (Republika Federalna Niemiec, RFN; do traktatu pomiędzy RFN a Polską Rzecząpospolitą Ludową (1970) w Polsce stosowana była oficjalnie nazwa Niemiecka Republika Federalna, NRF; niem.: Deutschland lub Bundesrepublik Deutschland, BRD) – państwo federacyjne położone w Europie, będące członkiem Unii Europejskiej (UE), Unii Zachodnioeuropejskiej (UZE), G8, ONZ oraz NATO. Stolicą Niemiec jest Berlin (przed połączeniem z NRD – Bonn, obecnie noszące tytuł miasta federalnego). Językiem oficjalnym jest język niemiecki.

Mimo początkowych planów zostania pastorem, po ukończeniu studiów w 1594 roku Kepler przyjął zaoferowaną pozycję nauczyciela matematyki i astronomii w protestanckiej szkole w Grazu.

Graz (1594–1600)

Mysterium Cosmographicum

Stworzony przez Keplera model Układu Słonecznego oparty o bryły platońskie.

Pierwsza ważna praca astronomiczna Keplera, Mysterium Cosmographicum, była publiczną obroną systemu kopernikańskiego. Kepler twierdził, że doznał objawienia 19 lipca 1595 roku, demonstrując uczniom okresowe koniunkcje Saturna i Jowisza. Zorientował się, że każdy wielokąt foremny wyznacza precyzyjny stosunek średnic okręgu opisanego do wpisanego, co może być podstawą geometrii wszechświata. Po nieudanych próbach dopasowania wielokątów do danych obserwacyjnych (nawet po dodaniu dodatkowych planet), Kepler spróbował użyć wielościanów foremnych. Zauważył, że umieszczając sferę wewnątrz wielościanu i opisując na nim kolejną sferę, uzyskuje się ścisłą zależność pomiędzy promieniami tych sfer. Ustawiając wielościany we właściwej kolejności: ośmiościan, dwudziestościan, dwunastościan, czworościan i sześcian, uzyskuje się sześć sfer o promieniach odpowiadających (z dokładnością do ówczesnych pomiarów) promieniom orbit sześciu znanych planet: Merkurego, Wenus, Ziemi, Marsa, Jowisza i Saturna.

Planetoida (planeta + gr. eídos postać), asteroida (gr. asteroeidés – gwiaździsty), planetka (ang. minor planet) – ciało niebieskie o małych rozmiarach - od kilku metrów do czasem ponad 1000 km, obiegające gwiazdę centralną (w Układzie Słonecznym - Słońce), posiadające stałą powierzchnię skalną lub lodową, bardzo często – przede wszystkim w przypadku asteroid mniejszych i mało masywnych – o nieregularnym kształcie, często noszącym znamiona kolizji z innymi podobnymi obiektami.
Teleskop (gr. tēle-skópos – daleko widzący) – przyrząd optyczny złożony z dwóch elementów optycznych: obiektywu i okularu (teleskop soczewkowy) lub z okularu i zwierciadła (teleskop zwierciadlany), połączonych tubusem. Służy do powiększania odległych obrazów. Zarówno teleskop soczewkowy, jak i teleskop zwierciadlany dają obraz rzeczywisty powiększony, odwrócony lub prosty.

Zbliżenie na wewnętrzną część modelu Keplera

Kepler uznał, że odkrył boski geometryczny plan Wszechświata. W tym modelu Wszechświat sam stanowił obraz Boga, ze Słońcem jako Ojcem, sferą gwiazd jako Synem i przestrzenią pomiędzy jako Duchem Świętym. W manuskrypcie Kepler zawarł długi wywód godzący heliocentryzm z biblijnymi wersami sugerującymi geocentryzm.

Grawitacja (ciążenie powszechne) - jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.
Bóg Ojciec, Pan Bóg (łac. Deus Pater) - jedna z Trzech Osób Boskich czczonych przez większość wyznań chrześcijańskich. Tożsamy hebrajskiemu JHWH (Księga Rodzaju), pierwotnie utożsamianym ze srogim ale i sprawiedliwym sędzią. Jest On Ojcem drugiej Osoby Trójcy - Słowa Bożego (Logos) wcielonego w człowieka Jezusa Chrystusa, według wiary chrześcijańskiej "z Ojca zrodzonego przed wszystkimi wiekami, zrodzonego, nie stworzonego". Od Ojca i Syna (wg prawosławia od Ojca przez Syna) pochodzi trzecia Osoba Trójcy - Duch Święty. Według interpretacji Trójcy Świętej przez część chrześcijaństwa, Bóg Ojciec, Syn Boży i Duch Święty to według teologii jedna substancja - Bóg, ale równocześnie trzy oddzielne Osoby (hipostazy). Poprzez stworzenie człowieka, a następnie wcielenie Jezusa Chrystusa i odkupienie ludzkości, Bóg Ojciec jest również określany przez chrześcijan jako Ojciec wszystkich ludzi.

Mając poparcie swojego mentora Michaela Maestlina, Kepler uzyskał pozwolenie od władz uniwersytetu na publikację manuskryptu, pod warunkiem usunięcia fragmentów traktujących o Biblii i dodania prostszego opisu systemu heliocentrycznego. Mysterium zostało opublikowane pod koniec 1596 roku. W 1597 roku Kepler rozesłał jego kopie do ważnych astronomów i patronów w Europie, czym zwrócił na siebie uwagę jako na zdolnego naukowca. Zawarta w pracy wylewna dedykacja do patronów i ludzi kontrolujących pozycję Keplera w Grazu, otworzyła mu drogę do kariery naukowej.

Pitagoras (gr. Πυθαγόρας, Pythagoras), (ur. ok. 572 p.n.e. na Samos, zm. ok. 497 p.n.e. w Metaponcie) – grecki matematyk, filozof, mistyk kojarzony ze słynnym twierdzeniem matematycznym nazwanym jego imieniem.
Merkury – najmniejsza i najbliższa Słońcu planeta Układu Słonecznego. Jako planeta wewnętrzna znajduje się dla ziemskiego obserwatora zawsze bardzo blisko Słońca, dlatego jest trudna do obserwacji. Mimo to należy do planet widocznych gołym okiem i była znana już w starożytności. Merkurego dojrzeć można jedynie tuż przed wschodem lub tuż po zachodzie Słońca.

Mimo modyfikacji pewnych szczegółów w swoich późniejszych pracach, Kepler nigdy nie zrezygnował z kosmologii opartej o sfery i wielościany. Jego późniejsze astronomiczne prace głównie ją uściślały, dodając dokładniejsze wyliczenia wewnętrznych i zewnętrznych promieni sfer, na podstawie ekscentryczności orbit planet. W 1621 roku Kepler opublikował rozszerzone drugie wydanie Mysterium, zawierające poprawki i rozszerzenia uzyskane w ciągu 25 lat pracy badawczej.

Paralaksa – efekt niezgodności różnych obrazów tego samego obiektu obserwowanych z różnych kierunków. W szczególności paralaksa odnosi się do jednoczesnego obserwowania obiektów leżących w różnych odległościach od obserwatora lub urządzenia obserwującego, a objawia się tym, że obiekty te na obu obrazach są oddalone od siebie o odmienną odległość kątową lub też nachodzą na siebie na tych obrazach w odmiennym stopniu.
Bóg lub bóstwo – pojęcie istoty nadprzyrodzonej leżące u podstaw większości wierzeń religijnych. Zajmuje się nim teologia, a także filozofia i jest ono uważane za zagadnienie metafizyczno-egzystencjalne. Ze względu na duże zróżnicowanie rozumienia tego pojęcia, trudno jest o jego jednoznaczną definicję. Jako najbardziej różniące się od siebie, należy wyodrębnić definicje używane przez popularne religie politeistyczne i monoteistyczne, deizm, panteizm oraz panenteizm. Wśród religii monoteistycznych należy wyróżnić monoteizm trynitarny.

Małżeństwo z Barbarą Müller

Portrety Keplera i jego żony na medalionach

W grudniu 1595 roku, Kepler został przedstawiony Barbarze Müller, dwudziestotrzyletniej wdowie z córką. Müller była córką bogatego właściciela młyna, a dodatkowo posiadała duży majątek po swoich dwóch poprzednich mężach. Pomimo szlachectwa Keplera, jej ojciec Jobst początkowo sprzeciwiał się małżeństwu. Po wydaniu Mysterium i zdobyciu sławy, Kepler został w końcu zaakceptowany. Barbara i Jan wzięli ślub 27 kwietnia 1597 roku.

Saturn – szósta planeta Układu Słonecznego pod względem oddalenia od Słońca. Jest to gazowy olbrzym, drugi pod względem masy i wielkości po Jowiszu, a przy tym paradoksalnie o najmniejszej gęstości ze wszystkich planet całego Układu Słonecznego. Saturn znany był już w świecie starożytnym. Charakterystyczną jego cechą są pierścienie składające się głównie z lodu i (w mniejszej ilości) z odłamków skalnych. Obecnie znamy 61 naturalnych satelitów Saturna (3 niepotwierdzone ostatecznie). Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga – Saturna.
Chronologia – nauka o mierzeniu czasu, kolejności następowania po sobie wydarzeń, zjawisk, a także oznaczenie wydarzenia, zjawiska wg przyjętego podziału czasu. Nazwa pochodzi od greckich słów chronos (czas) i logos (słowo, nauka). Jest to kolejność chronologiczna.

Pierwsza dwójka dzieci małżeństwa Keplerów (Heinrich i Susanna), zmarły w niemowlęctwie. W 1602 roku urodziła im się córka (Susanna), w 1604 roku syn (Friedrich) i w 1607 roku kolejny syn (Ludwig).

Praca badawcza

Po opublikowaniu Mysterium i z błogosławieństwem władz uczelni, Kepler rozpoczął ambitny plan rozbudowy swojego dzieła. Planował wydanie czterech książek: jednej o stacjonarnych elementach Wszechświata (Słońcu i sferze gwiazd), drugiej o planetach i ich ruchach, trzeciej o fizycznej naturze planet i czwartej o wpływie niebios na Ziemię, uwzględniając optykę atmosfery, meteorologię i astrologię.

Bezwładność – właściwość wszystkich ciał materialnych, polegająca na tym, że w inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa siła lub działające siły równoważą się, to porusza się ono ruchem jednostajnym lub pozostaje w spoczynku. Zmiana prędkości ciała wymaga działania siły. Bezwładność ciał postulowana jest przez zasady dynamiki Newtona. Miarą bezwładności ciała jest jego masa, natomiast jej odpowiednikiem w ruchu obrotowym - moment bezwładności.
Kościół katolicki – największa na świecie chrześcijańska wspólnota wyznaniowa, głosząca zasady wiary i życia określane mianem katolicyzmu, rządzona przez biskupa i patriarchę Rzymu (jako papieża uważanego drogą sukcesji apostolskiej za następcę Świętego Piotra) oraz biskupów pozostających z nim we wspólnocie. Kościół katolicki stanowi jedną z trzech głównych gałęzi chrześcijaństwa, obok Cerkwi prawosławnej i Kościołów protestanckich.

Kepler starał się nawiązać współpracę z astronomami, którym wysłał Mysterium, wśród nich z Nicolausem Reimersem, nadwornym matematykiem Rudolfa II Habsburga i zaciekłym rywalem Tychona Brahe. Nicolaus nie odpowiedział bezpośrednio, ale użył listów Keplera do uzasadnienia swojego pierwszeństwa nad Tychonem w opracowaniu systemu geoheliocentrycznego. Tycho Brahe sam zaczął korespondencję z Keplerem, rozpoczynając ją od merytorycznej krytyki jego systemu. Wśród wielu zarzutów, wskazał między innymi niedokładność danych pomiarowych uzyskanych z prac Kopernika. Nie mając dostępu do dokładniejszych danych z obserwatorium Tychona, Kepler nie mógł na te zarzuty właściwie odpowiedzieć. Zamiast tego, wysunął argumenty oparte na chronologii, harmonii i numerologii łączącej matematykę, muzykę i świat fizyczny. Zakładając, że Ziemia posiada duszę (dzięki której może się poruszać), postulował związek pomiędzy astronomicznymi obiektami, meteorologią i różnymi zjawiskami na powierzchni Ziemi. Ciągły brak wystarczających danych uniemożliwiał mu jednak rozwijanie tych teorii. W grudniu 1599 roku Tycho zaprosił Keplera do odwiedzenia go w Pradze. 1 stycznia 1600 roku, zanim zaproszenie Tychona dotarło, Kepler wyruszył do Pragi w nadziei na uzyskanie patronatu Tychona i pomocy w rozwiązaniu jego problemów zarówno filozoficznych jak i finansowych.

Demon (gr. δαίμων daimon - dosłownie ten, który coś rozdziela lub ten, który coś przydziela, także: nadprzyrodzona potęga, dola; łac. daemon) – istoty występujące w wielu wierzeniach ludowych, mitologiach i religiach, które zajmują pozycję pośrednią między bogami a ludźmi, między sferą ziemsko-ludzką, materialną, a sferą boską, czysto duchową; istoty o cechach na wpół ludzkich, na wpół boskich; najczęściej są to nieprzyjazne człowiekowi duchy, związane pierwotnie z pojęciem nieczystości sakralnej.
Archetyp ( z gr. arche – "początek", typos – "typ" ) – elementy strukturalne nieświadomości wspólne wszystkim ludziom na świecie Archetypy występują w nieświadomości zbiorowej i nieswiadomości indywidualnej . Są wielkościami dymamicznymi: zdolne są do przemian i rozwoju .

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)