Johannes Kepler -Johannes Kepler

Johannes Kepler
JKepler.jpg
Portret Keplera autorstwa nieznanego artysty z 1620 roku.
Urodzić się ( 1571-12-27 )27 grudnia 1571
Zmarł 15 listopada 1630 (1630-11-15)(w wieku 58)
Edukacja Tübinger Stift , Uniwersytet w Tybindze (MA, 1591)
Znany z Prawa Keplera ruchu planet Hipoteza
Keplera
Tablice Rudolfina
Kariera naukowa
Pola astronomia , astrologia , matematyka , filozofia przyrodnicza
Doradca doktorski Michael Maestlin
Wpływy Mikołaj Kopernik
Tycho Brahe
Pitagoras
Pod wpływem Sir Isaac Newton
Benoit Mandelbrot
Thomas Browne
Podpis
Odznacz Kepler.svg

Johannes Kepler ( / ˈ k ɛ p l ər / ; niemiecki: [joˈhanəs ˈkɛplɐ, -nɛs -] ( słuchaj ) ; 27 grudnia 1571 - 15 listopada 1630) był niemieckim astronomem , matematykiem , astrologiem , filozofem przyrody i pisarzem o muzyce. Jest kluczową postacią XVII-wiecznej rewolucji naukowej , najbardziej znanym ze swoich praw ruchu planet oraz książek Astronomia nova , Harmonice Mundi i Epitome Astronomiae Copernicanae . Prace te stanowiły również jeden z fundamentów teorii powszechnego ciążenia Newtona .

Kepler był nauczycielem matematyki w szkole seminaryjnej w Grazu , gdzie został współpracownikiem księcia Hansa Ulricha von Eggenberga . Później został asystentem astronoma Tycho Brahe w Pradze , aw końcu cesarskim matematykiem cesarza Rudolfa II i jego dwóch następców Macieja i Ferdynanda II . Uczył również matematyki w Linzu i był doradcą generała Wallensteina . Ponadto wykonał fundamentalną pracę w dziedzinie optyki , wynalazł ulepszoną wersję teleskopu refrakcyjnego (lub keplerowskiego) i został wymieniony w odkryciach teleskopowych jego współczesnego Galileo Galilei . Był członkiem korespondentem Accademia dei Lincei w Rzymie.

Kepler żył w epoce, w której nie było wyraźnego rozróżnienia między astronomią a astrologią , ale istniał silny podział między astronomią (gałąź matematyki w obrębie sztuk wyzwolonych ) a fizyką (gałąź filozofii przyrody ). Kepler włączył również do swojej pracy argumenty i rozumowanie religijne, motywowane przekonaniem religijnym i wiarą, że Bóg stworzył świat według zrozumiałego planu, dostępnego poprzez naturalne światło rozumu . Kepler opisał swoją nową astronomię jako „fizykę niebiańską”, jako „wycieczkę do Metafizyki Arystotelesa ” i jako „uzupełnienie Arystotelesa O niebie ”, przekształcając starożytną tradycję kosmologii fizycznej poprzez traktowanie astronomii jako części uniwersalnej matematyki. fizyka.

Wczesne życie

Dzieciństwo (1571-1590)

Miejsce urodzenia Keplera, w Weil der Stadt

Kepler urodził się 27 grudnia 1571 r. w Wolnym Cesarskim Mieście Weil der Stadt (obecnie część regionu Stuttgartu w niemieckim landzie Badenia-Wirtembergia , 30 km na zachód od centrum Stuttgartu). Jego dziadek, Sebald Kepler, był burmistrzem miasta. Kiedy Johannes się urodził, miał dwóch braci i jedną siostrę, a majątek rodziny Keplerów podupadał. Jego ojciec, Heinrich Kepler, zarabiał na niepewne życie jako najemnik i opuścił rodzinę, gdy Johannes miał pięć lat. Uważano, że zginął podczas wojny osiemdziesięcioletniej w Holandii. Jego matka, Katharina Guldenmann , córka karczmarza, była uzdrowicielką i zielarzem . Urodzony przedwcześnie Johannes twierdził, że jako dziecko był słaby i chorowity. Niemniej jednak często imponował podróżnikom w gospodzie swojego dziadka swoim fenomenalnym wydziałem matematycznym.

Jako dziecko Kepler był świadkiem Wielkiej Komety z 1577 roku, która przyciągnęła uwagę astronomów w całej Europie.

W młodym wieku został wprowadzony do astronomii i rozwinął w nią silną pasję, która obejmowała całe jego życie. W wieku sześciu lat obserwował Wielką Kometę z 1577 roku, pisząc, że „został zabrany przez [swoją] matkę na wysokie miejsce, aby na nią spojrzeć”. W 1580 roku, w wieku dziewięciu lat, zaobserwował inne wydarzenie astronomiczne, zaćmienie Księżyca , odnotowując, że pamiętał, że był „wzywany na zewnątrz”, aby to zobaczyć, i że księżyc „wyglądał na całkiem czerwony”. Jednak ospa w dzieciństwie pozostawiła go ze słabym wzrokiem i okaleczonymi rękami, ograniczając jego zdolność do obserwacyjnych aspektów astronomii.

W 1589, po przejściu przez gimnazjum, szkołę łacińską i seminarium w Maulbronn , Kepler uczęszczał do Tübinger Stift na Uniwersytecie w Tybindze . Tam studiował filozofię u Vitusa Müllera i teologię u Jacoba Heerbranda (ucznia Philippa Melanchthona w Wittenberdze), który również uczył Michaela Maestlina , gdy był studentem, dopóki nie został kanclerzem w Tybindze w 1590 roku. matematyk i zyskał reputację zręcznego astrologa, rzucającego horoskopy dla kolegów. Pod kierunkiem Michaela Maestlina, profesora matematyki w Tybindze w latach 1583-1631, nauczył się zarówno systemu ptolemejskiego, jak i kopernikańskiego systemu ruchu planet. Został wówczas kopernikaninem . W sporze studenckim bronił heliocentryzmu zarówno z perspektywy teoretycznej, jak i teologicznej, utrzymując, że Słońce jest głównym źródłem siły napędowej we wszechświecie. Pomimo chęci zostania ministrem, pod koniec studiów Kepler otrzymał rekomendację na stanowisko nauczyciela matematyki i astronomii w szkole protestanckiej w Grazu. Przyjął stanowisko w kwietniu 1594 roku w wieku 22 lat.

Graz (1594-1600)

Portrety Keplera i jego żony
Dom Keplera i Barbary Müller w Gössendorf koło Grazu (1597–1599)

Przed zakończeniem studiów w Tybindze Kepler przyjął propozycję nauczania matematyki w zastępstwie Georga Stadiusa w protestanckiej szkole w Grazu (obecnie w Styrii w Austrii). W tym okresie (1594–1600) wydał wiele oficjalnych kalendarzy i prognoz, które wzmocniły jego reputację jako astrologa. Chociaż Kepler miał mieszane uczucia wobec astrologii i dyskredytował wiele zwyczajowych praktyk astrologów, głęboko wierzył w związek między kosmosem a jednostką. W końcu opublikował niektóre z pomysłów, które rozważał, gdy był studentem w Mysterium Cosmographicum (1596), opublikowanym nieco ponad rok po jego przybyciu do Grazu.

W grudniu 1595 r. Kepler został przedstawiony Barbarze Müller, 23-letniej wdowie (dwukrotnie) z młodą córką Reginą Lorenz i zaczął się z nią zalecać. Müller, dziedziczka majątków swoich zmarłych mężów, była także córką odnoszącego sukcesy właściciela młyna. Jej ojciec Jobst początkowo sprzeciwiał się małżeństwu. Chociaż Kepler odziedziczył szlachectwo po dziadku, bieda Keplera uczyniła go nie do przyjęcia. Jobst ustąpił po tym, jak Kepler zakończył pracę nad Mysterium , ale zaręczyny prawie się rozpadły, gdy Kepler był nieobecny, zajmując się szczegółami publikacji. Jednak urzędnicy protestanccy, którzy pomogli ustawić mecz, naciskali na Müllerów, aby dotrzymali umowy. Barbara i Johannes pobrali się 27 kwietnia 1597 r.

W pierwszych latach małżeństwa Keplerowie mieli dwoje dzieci (Heinricha i Susannę), oboje zmarli w dzieciństwie. W 1602 mieli córkę (Zuzanna); w 1604 syn (Friedrich); aw 1607 kolejny syn (Ludwig).

Inne badania

Po opublikowaniu Mysterium , z błogosławieństwem inspektorów szkolnych w Grazu, Kepler rozpoczął ambitny program rozszerzania i rozwijania swojej pracy. Zaplanował cztery dodatkowe książki: jedną o nieruchomych aspektach wszechświata (Słońce i gwiazdy stałe); jeden na planetach i ich ruchach; jeden o fizycznej naturze planet i kształtowaniu się cech geograficznych (skupiony zwłaszcza na Ziemi); i jeden o wpływie nieba na Ziemię, obejmujący optykę atmosferyczną, meteorologię i astrologię.

Zaczął też zasięgać opinii wielu astronomów, do których wysłał Mysterium , wśród nich Reimarus Ursus (Nicolaus Reimers Bär) – cesarski matematyk Rudolfa II i zaciekły rywal Tycho Brahe . Ursus nie odpowiedział bezpośrednio, ale ponownie opublikował pochlebny list Keplera, aby kontynuować jego priorytetowy spór o (jak się teraz nazywa) system Tychonic z Tychonem. Pomimo tego czarnego znaku Tycho również zaczął korespondować z Keplerem, zaczynając od ostrej, ale uzasadnionej krytyki systemu Keplera; wśród wielu zarzutów Tycho sprzeciwił się wykorzystaniu niedokładnych danych liczbowych zaczerpniętych z Kopernika. W swoich listach Tycho i Kepler omawiali szeroki zakres problemów astronomicznych, skupiając się na zjawiskach księżycowych i teorii Kopernika (w szczególności jej teologicznej żywotności). Ale bez znacznie dokładniejszych danych z obserwatorium Tycho Kepler nie miał możliwości rozwiązania wielu z tych problemów.

Zamiast tego zwrócił uwagę na chronologię i „harmonię”, numerologiczne relacje między muzyką, matematyką i światem fizycznym oraz ich astrologiczne konsekwencje. Zakładając, że Ziemia ma duszę (właściwość, którą później przywołał, aby wyjaśnić, w jaki sposób słońce powoduje ruch planet), ustanowił system spekulacyjny łączący aspekty astrologiczne i odległości astronomiczne z pogodą i innymi zjawiskami ziemskimi. Jednak w 1599 r. ponownie poczuł, że jego praca jest ograniczona niedokładnością dostępnych danych — podobnie jak rosnące napięcie religijne zagrażało jego dalszemu zatrudnieniu w Grazu. W grudniu tego roku Tycho zaprosił Keplera do odwiedzenia go w Pradze ; 1 stycznia 1600 r. (zanim jeszcze otrzymał zaproszenie) Kepler wyruszył z nadzieją, że mecenat Tycho rozwiąże jego problemy filozoficzne oraz społeczne i finansowe.

Kariera naukowa

Praga (1600-1612)

4 lutego 1600 r. Kepler spotkał się z Tycho Brahe i jego asystentami Franzem Tengnagelem i Longomontanusem w Benátky nad Jizerou (35 km od Pragi), miejscu budowy nowego obserwatorium Tycho. Przez następne dwa miesiące przebywał jako gość, analizując niektóre obserwacje Marsa Tycho; Tycho pilnie strzegł swoich danych, ale był pod wrażeniem teoretycznych pomysłów Keplera i wkrótce umożliwił mu większy dostęp. Kepler planował przetestować swoją teorię z Mysterium Cosmographicum na podstawie danych z Marsa, ale oszacował, że prace potrwają do dwóch lat (ponieważ nie wolno mu było po prostu skopiować danych na własny użytek). Z pomocą Johannesa Jesseniusa Kepler próbował negocjować z Tycho bardziej formalne warunki zatrudnienia, ale negocjacje załamały się w gniewnej kłótni i 6 kwietnia Kepler wyjechał do Pragi. Kepler i Tycho wkrótce pogodzili się i ostatecznie doszli do porozumienia w sprawie wynagrodzeń i warunków życia, a w czerwcu Kepler wrócił do domu do Grazu, aby odebrać rodzinę.

Polityczne i religijne trudności w Grazu zniweczyły jego nadzieje na natychmiastowy powrót do Brahe; w nadziei na kontynuację studiów astronomicznych Kepler starał się o stanowisko matematyka arcyksięcia Ferdynanda . W tym celu Kepler napisał esej – poświęcony Ferdynandowi – w którym zaproponował opartą na sile teorię ruchu księżyca: „In Terra inest virtus, quae Lunam ciet” („Istnieje siła na ziemi, która powoduje, że Księżyc ruszaj się"). Chociaż esej nie zapewnił mu miejsca na dworze Ferdynanda, wyszczególnił nową metodę pomiaru zaćmień Księżyca, którą zastosował podczas zaćmienia 10 lipca w Grazu. Obserwacje te stanowiły podstawę jego badań nad prawami optyki, których kulminacją był Astronomiae Pars Optica .

2 sierpnia 1600, po odmowie przejścia na katolicyzm, Kepler i jego rodzina zostali wygnani z Grazu. Kilka miesięcy później Kepler wrócił, teraz z resztą domu, do Pragi. Przez większą część 1601 roku wspierał go bezpośrednio Tycho, który zlecił mu analizę obserwacji planet i napisanie traktatu przeciwko (już nieżyjącemu) rywalowi Tychona, Ursusowi. We wrześniu Tycho zapewnił mu zlecenie jako współpracownika przy nowym projekcie, który zaproponował cesarzowi: Tablice Rudolfińskie , które miały zastąpić Tablice Prutenowskie Erazma Reinholda . Dwa dni po niespodziewanej śmierci Tycho, 24 października 1601 r., Kepler został mianowany jego następcą jako cesarski matematyk z obowiązkiem dokończenia jego niedokończonego dzieła. Następne 11 lat jako matematyka imperialnego będzie najbardziej produktywne w jego życiu.

Cesarski Doradca

Podstawowym obowiązkiem Keplera jako cesarskiego matematyka było udzielanie cesarzowi astrologicznych porad. Chociaż Kepler miał niejasny pogląd na próby współczesnych astrologów precyzyjnego przewidywania przyszłości lub konkretnych wydarzeń boskich, od czasu, gdy był studentem w Tybindze, rzucał dobrze przyjęte szczegółowe horoskopy dla przyjaciół, rodziny i patronów. Oprócz horoskopów dla sojuszników i zagranicznych przywódców cesarz zasięgał rady Keplera w chwilach politycznych kłopotów. Rudolf był aktywnie zainteresowany pracą wielu swoich nadwornych uczonych (w tym licznych alchemików ) i śledził również prace Keplera w dziedzinie astronomii fizycznej.

Oficjalnie jedynymi akceptowanymi doktrynami religijnymi w Pradze były katolickie i utrakwistyczne , ale pozycja Keplera na dworze cesarskim pozwalała mu swobodnie praktykować swoją wiarę luterańską. Cesarz nominalnie zapewniał spore dochody swojej rodzinie, ale trudności związane z nadmiernie rozbudowanym skarbcem cesarskim oznaczały, że zdobycie wystarczającej ilości pieniędzy na pokrycie zobowiązań finansowych było nieustanną walką. Częściowo z powodu kłopotów finansowych jego życie w domu z Barbarą było nieprzyjemne, naznaczone kłótniami i atakami chorób. Życie dworskie związało jednak Keplera z innymi wybitnymi uczonymi ( m.in. Johannes Matthäus Wackher von Wackhenfels , Jost Bürgi , David Fabricius , Martin Bachzek i Johannes Brengger), a prace astronomiczne postępowały szybko.

Supernowa 1604

Pozostałość po supernowej Keplera SN 1604

W październiku 1604 roku pojawiła się jasna nowa gwiazda wieczorna ( SN 1604 ), ale Kepler nie wierzył w plotki, dopóki sam jej nie zobaczył. Kepler zaczął systematycznie obserwować supernową. Astrologicznie koniec 1603 roku oznaczał początek ognistego trygonu , początek około 800-letniego cyklu wielkich koniunkcji ; astrolodzy kojarzyli dwa poprzednie takie okresy z powstaniem Karola Wielkiego (ok. 800 lat wcześniej) i narodzinami Chrystusa (ok. 1600 lat wcześniej), a tym samym spodziewali się wydarzeń o wielkim znaczeniu, zwłaszcza dotyczących cesarza.

Właśnie w tym kontekście, jako cesarski matematyk i astrolog cesarza, Kepler opisał nową gwiazdę dwa lata później w swoim De Stella Nova . Kepler odniósł się w nim do astronomicznych właściwości gwiazdy, podchodząc sceptycznie do wielu krążących wówczas interpretacji astrologicznych. Zauważył jego słabnącą jasność, spekulował o jego pochodzeniu i wykorzystał brak zaobserwowanej paralaksy, aby argumentować, że znajduje się w sferze gwiazd stałych, co jeszcze bardziej podważa doktrynę niezmienności nieba (ideę przyjętą od czasów Arystotelesa, że ​​sfery niebieskie były doskonałe i niezmienne). Narodziny nowej gwiazdy implikowały zmienność nieba. Kepler dołączył także aneks, w którym omówił najnowszą chronologiczną pracę polskiego historyka Wawrzyńca Susłygi ; obliczył, że jeśli Suslyga miał rację, że przyjęte terminy są opóźnione o cztery lata, to Gwiazda Betlejemska — analogiczna do obecnej nowej gwiazdy — zbiegłaby się z pierwszą wielką koniunkcją wcześniejszego 800-letniego cyklu.

Przez kolejne lata Kepler próbował (bezskutecznie) nawiązać współpracę z włoskim astronomem Giovannim Antonio Maginim i zajmował się chronologią, a zwłaszcza datowaniem wydarzeń z życia Jezusa . Około 1611 r. Kepler rozpowszechnił rękopis tego, co ostatecznie zostało opublikowane (pośmiertnie) jako Somnium [Sen]. Częściowym celem Somnium było opisanie, jak wygląda praktykowanie astronomii z perspektywy innej planety, aby pokazać wykonalność systemu niegeocentrycznego. Rękopis, który zniknął po kilkukrotnej zmianie rąk, opisywał fantastyczną podróż na Księżyc; była to po części alegoria, po części autobiografia, a po części traktat o podróżach międzyplanetarnych (i czasami jest opisywany jako pierwsze dzieło science fiction). Wiele lat później zniekształcona wersja historii mogła wszcząć proces przeciwko jego matce o czary, ponieważ matka narratora konsultuje się z demonem, aby dowiedzieć się, jak podróżować w kosmosie. Po ostatecznym uniewinnieniu Kepler skomponowała 223 przypisy do tej historii – kilka razy dłuższe niż rzeczywisty tekst – które wyjaśniały alegoryczne aspekty, a także znaczną zawartość naukową (zwłaszcza dotyczącą geografii Księżyca) ukrytą w tekście.

Poźniejsze życie

Kłopoty

Ulica Karlova na Starym Mieście w Pradze  – dom, w którym mieszkał Kepler. Teraz muzeum [2]

W 1611 r. narastające napięcie polityczno-religijne w Pradze osiągnęło punkt kulminacyjny. Cesarz Rudolf, którego zdrowie podupadało, został zmuszony do abdykacji jako król Czech przez swego brata Macieja . Obie strony zwróciły się do Keplera o radę astrologiczną, okazję, którą wykorzystał do udzielenia pojednawczych porad politycznych (z niewielkim odniesieniem do gwiazd, z wyjątkiem ogólnych oświadczeń zniechęcających do drastycznych działań). Było jednak jasne, że perspektywy Keplera na dworze Macieja były nikłe.

Również w tym samym roku Barbara Kepler zachorowała na węgierską gorączkę plamistą , po czym zaczęła mieć drgawki . Kiedy Barbara dochodziła do siebie, troje dzieci Keplera zachorowało na ospę; Friedrich, lat 6, zmarł. Po śmierci syna Kepler wysłał listy do potencjalnych mecenasów w Wirtembergii i Padwie . Na uniwersytecie w Tybindze w Wirtembergii obawy związane z postrzeganymi przez Keplera kalwińskimi herezjami naruszającymi wyznanie augsburskie i formułę zgody uniemożliwiły jego powrót. Uniwersytet w Padwie — na polecenie odchodzącego Galileusza — poszukiwał Keplera na stanowisko profesora matematyki, ale Kepler, woląc zatrzymać rodzinę na terytorium Niemiec, zamiast tego udał się do Austrii, aby załatwić posadę nauczyciela i matematyka okręgowego w Linzu . Jednak Barbara powróciła do choroby i zmarła wkrótce po powrocie Keplera.

Kepler odłożył przeprowadzkę do Linzu i pozostał w Pradze aż do śmierci Rudolfa na początku 1612 r., chociaż między wstrząsami politycznymi, napięciami religijnymi i tragedią rodzinną (wraz ze sporem prawnym o majątek jego żony), Kepler nie mógł przeprowadzić żadnych badań. Zamiast tego poskładał chronologię rękopisu Eclogae Chronicae z korespondencji i wcześniejszych prac. Po sukcesji jako cesarz rzymski, Matthias potwierdził pozycję Keplera (i pensję) jako cesarskiego matematyka, ale pozwolił mu przenieść się do Linzu.

Linz (1612-1630)

Posąg Keplera w Linzu

W Linz głównym obowiązkiem Keplera (poza skompletowaniem Tablic Rudolfińskich ) było nauczanie w szkole okręgowej oraz świadczenie usług astrologicznych i astronomicznych. W pierwszych latach życia w Pradze cieszył się bezpieczeństwem finansowym i wolnością religijną, chociaż został wykluczony z Eucharystii przez swój kościół luterański z powodu jego teologicznych skrupułów. Również w czasie swojego pobytu w Linzu Kepler musiał zmierzyć się z oskarżeniem i ostatecznym wyrokiem o czary przeciwko swojej matce Katharinie w protestanckim mieście Leonberg . Ten cios, który nastąpił zaledwie kilka lat po ekskomuniki Keplera , nie jest postrzegany jako zbieg okoliczności, ale jako przejaw pełnoprawnego ataku luteranów na Keplera.

Jego pierwszą publikacją w Linzu była De vero Anno (1613), rozbudowany traktat o roku narodzin Chrystusa. Uczestniczył także w rozważaniach nad wprowadzeniem reformowanego kalendarza papieża Grzegorza na protestanckie ziemie niemieckie. 30 października 1613 r. Kepler poślubił 24-letnią Susannę Reuttinger. Po śmierci swojej pierwszej żony Barbary Kepler rozważał 11 różnych meczów w ciągu dwóch lat (proces decyzyjny sformalizowany później jako problem małżeński ). W końcu wrócił do Reuttingera (piąty mecz), który, jak napisał, „zdobył mnie miłością, pokorną lojalnością, oszczędnością gospodarstwa domowego, pracowitością i miłością, którą obdarzała pasierbami”. Pierwsza trójka dzieci z tego małżeństwa (Margareta Regina, Katharina i Sebald) zmarła w dzieciństwie. Trzy kolejne przeżyły do ​​dorosłości: Cordula (ur. 1621); Fridmar (ur. 1623); i Hildebert (ur. 1625). Według biografów Keplera było to o wiele szczęśliwsze małżeństwo niż jego pierwsze.

8 października 1630 Kepler wyruszył do Ratyzbony, mając nadzieję na zebranie odsetek od wykonanej wcześniej pracy. Kilka dni po dotarciu do Ratyzbony Kepler zachorował i stopniowo się pogarszał. Zmarł 15 listopada 1630 r., nieco ponad miesiąc po przybyciu. Został pochowany na cmentarzu protestanckim, który został doszczętnie zniszczony podczas wojny trzydziestoletniej .

chrześcijaństwo

Wiara Keplera, że ​​Bóg stworzył kosmos w uporządkowany sposób, skłoniła go do podjęcia próby określenia i zrozumienia praw rządzących światem przyrody, najgłębiej w astronomii. Przypisuje mu się zdanie „tylko myślę o Bożych myślach po Nim”, chociaż jest to prawdopodobnie skondensowana wersja jego pisma:

Te prawa [natury] są w zasięgu ludzkiego umysłu; Bóg chciał, żebyśmy je rozpoznali, tworząc nas na swój obraz, abyśmy mogli podzielić się jego własnymi myślami.

Kepler opowiadał się za tolerancją wśród wyznań chrześcijańskich, argumentując na przykład, że katolicy i luteranie powinni mieć możliwość przyjmowania komunii razem. Napisał: „Chrystus Pan nie był ani nie jest luteranem, ani kalwinem, ani papistą”.

Astronomia

Misterium Kosmograficzne

Pierwsza duża praca astronomiczna Keplera, Mysterium Cosmographicum ( The Cosmographic Mystery , 1596), była pierwszą opublikowaną obroną systemu Kopernika. Kepler twierdził, że doznał objawienia 19 lipca 1595 r., kiedy nauczał w Grazu , demonstrując okresową koniunkcję Saturna i Jowisza w zodiaku : zdał sobie sprawę, że regularne wielokąty wiążą jeden wpisany i jeden ograniczony okrąg w określonych proporcjach, co, jak rozumował, może być geometryczną podstawą wszechświata. Po tym, jak nie udało się znaleźć unikalnego układu wielokątów, które pasowałyby do znanych obserwacji astronomicznych (nawet z dodatkowymi planetami dodanymi do systemu), Kepler rozpoczął eksperymenty z wielościanami trójwymiarowymi . Odkrył, że każda z pięciu brył platońskich może być wpisana i otoczona kulistymi kulami ; zagnieżdżenie tych ciał stałych, z których każda jest zamknięta w sferze, jedna w drugiej, dałoby sześć warstw, odpowiadających sześciu znanym planetom — Merkuremu , Wenus , Ziemi , Marsowi , Jowiszowi i Saturnowi. Uporządkowując bryły selektywnie — ośmiościan , dwudziestościan , dwunastościan , czworościan , sześcian — Kepler odkrył, że kule można umieszczać w odstępach odpowiadających względnym rozmiarom toru każdej planety, zakładając, że planety krążą wokół Słońca. Kepler znalazł również wzór na związek wielkości kuli każdej planety z długością jej okresu orbitalnego : od wewnętrznej do zewnętrznej planety stosunek wzrostu okresu orbitalnego jest dwa razy większy od różnicy promienia kuli. Jednak Kepler później odrzucił tę formułę, ponieważ nie była wystarczająco precyzyjna.

Kepler uważał, że Misterium objawiło Boży plan geometryczny wszechświata. Wiele entuzjazmu Keplera dla systemu kopernikańskiego wynikało z jego teologicznych przekonań o związku między tym, co fizyczne i duchowe ; sam wszechświat był obrazem Boga, w którym Słońce odpowiadało Ojcu, sfera gwiezdna Synowi , a przestrzeń między nimi Duchowi Świętemu . Jego pierwszy rękopis Mysterium zawierał obszerny rozdział godzący heliocentryzm z fragmentami biblijnymi, które zdawały się wspierać geocentryzm. Dzięki wsparciu swojego mentora Michaela Maestlina, Kepler otrzymał zgodę senatu uniwersytetu w Tybindze na opublikowanie swojego rękopisu, do czasu usunięcia egzegezy biblijnej i dodania prostszego, bardziej zrozumiałego opisu systemu kopernikańskiego, a także nowych pomysłów Keplera. Mysterium zostało opublikowane pod koniec 1596 roku, a Kepler otrzymał swoje kopie i zaczął je wysyłać wybitnym astronomom i mecenasom na początku 1597 roku; nie był powszechnie czytany, ale ugruntował reputację Keplera jako wysoko wykwalifikowanego astronoma. Wylewne oddanie się potężnym mecenasom, a także ludziom, którzy kontrolowali jego pozycję w Grazu, stanowiło także kluczową bramę do systemu patronackiego .

W 1621 Kepler opublikował rozszerzone drugie wydanie Mysterium , o połowę krótsze od pierwszego, wyszczególniając w przypisach poprawki i ulepszenia, które osiągnął w ciągu 25 lat od jego pierwszej publikacji. Pod względem oddziaływania Misterium można uznać za ważny pierwszy krok w unowocześnianiu teorii zaproponowanej przez Kopernika w jego De revolutionibus orbium coelestium . Podczas gdy Kopernik starał się rozwinąć system heliocentryczny w tej książce, odwołał się do urządzeń ptolemejskich (tj. epicykle i ekscentryczne kręgi) w celu wyjaśnienia zmiany prędkości orbitalnej planet, a także nadal wykorzystywał jako punkt odniesienia centrum orbity Ziemi, a nie Słońca „jako pomoc w obliczeniach i aby nie mylić czytelnika zbytnio odbiegającym od Ptolemeusza”. Współczesna astronomia wiele zawdzięcza Mysterium Cosmographicum , pomimo błędów w swojej głównej tezie, „ponieważ stanowi pierwszy krok w oczyszczeniu systemu kopernikańskiego z resztek teorii Ptolemeusza, które wciąż się do niego czepiają”.

Astronomia Nova

Schemat geocentrycznej trajektorii Marsa przez kilka okresów pozornego ruchu wstecznego w Astronomia Nova (1609)

Rozszerzona linia badań, której kulminacją była Astronomia Nova ( Nowa Astronomia ) — w tym pierwsze dwa prawa ruchu planet — rozpoczęła się od analizy orbity Marsa pod kierunkiem Tycho. Kepler wprowadził w tej pracy rewolucyjną koncepcję orbity planetarnej, toru planety w przestrzeni powstałego w wyniku działania przyczyn fizycznych, odmiennego od dotychczasowego pojęcia kuli planetarnej (kulistej powłoki, do której planeta jest przymocowana). W wyniku tego przełomu zaczęto postrzegać zjawiska astronomiczne jako podlegające prawom fizyki. Kepler obliczył i ponownie obliczył różne przybliżenia orbity Marsa za pomocą equant (narzędzia matematycznego, które Kopernik wyeliminował w swoim systemie), ostatecznie tworząc model, który ogólnie zgadzał się z obserwacjami Tycho z dokładnością do dwóch minut kątowych (średni błąd pomiaru). Ale nie był zadowolony ze złożonego i wciąż nieco niedokładnego wyniku; w pewnych punktach model różnił się od danych nawet o osiem minut kątowych. Ponieważ zawiodła go szeroka gama tradycyjnych matematycznych metod astronomicznych, Kepler postanowił dopasować do danych orbitę jajowatą .

W religijnej wizji kosmosu Keplera Słońce (symbol Boga Ojca ) było źródłem siły napędowej w Układzie Słonecznym. Jako podstawę fizyczną Kepler zaczerpnął przez analogię z teorii magnetycznej duszy Ziemi Williama Gilberta z De Magnete (1600) oraz z własnej pracy nad optyką. Kepler przypuszczał, że siła napędowa (lub gatunki napędowe ) promieniowana przez Słońce słabnie wraz z odległością, powodując szybszy lub wolniejszy ruch w miarę zbliżania się lub oddalania planet. Być może założenie to pociągało za sobą matematyczną zależność, która przywróciłaby porządek astronomiczny. Na podstawie pomiarów aphelium i peryhelium Ziemi i Marsa stworzył formułę, w której prędkość ruchu planety jest odwrotnie proporcjonalna do jej odległości od Słońca. Weryfikacja tej zależności w całym cyklu orbitalnym wymagała bardzo obszernych obliczeń; Aby uprościć to zadanie, pod koniec 1602 r. Kepler przeformułował proporcje w kategoriach geometrycznych: planety wymiatają równe obszary w równych czasach — jego drugie prawo ruchu planet.

Następnie zabrał się do obliczenia całej orbity Marsa, używając geometrycznego prawa prędkości i zakładając jajowatą orbitę. Po około 40 nieudanych próbach, pod koniec 1604 roku wpadł w końcu na ideę elipsy, którą wcześniej uważał za rozwiązanie zbyt proste, aby wcześniejsi astronomowie mogli je przeoczyć. Odkrywszy, że eliptyczna orbita pasuje do danych Marsa ( hipoteza zastępcza ), Kepler natychmiast wywnioskował, że wszystkie planety poruszają się po elipsach, ze Słońcem w jednym ognisku — jego pierwszym prawem ruchu planet. Ponieważ nie zatrudniał asystentów liczących, nie rozszerzył analizy matematycznej poza Marsa. Pod koniec roku ukończył rękopis Astronomii nova , który został opublikowany dopiero w 1609 roku z powodu sporów prawnych dotyczących wykorzystania obserwacji Tycho, będących własnością jego spadkobierców.

Uosobienie astronomii kopernikańskiej

Od czasu ukończenia Astronomia Nova Kepler zamierzał skomponować podręcznik astronomii, który obejmowałby wszystkie podstawy astronomii heliocentrycznej . Kepler spędził kilka następnych lat pracując nad czymś, co miało stać się Epitome Astronomiae Copernicanae ( Epitome of Copernican Astronomy ). Pomimo tytułu, który jedynie wskazuje na heliocentryzm, Epitome mniej dotyczy pracy Kopernika, a bardziej własnego systemu astronomicznego Keplera. Epitome zawierał wszystkie trzy prawa ruchu planet i próbował wyjaśnić niebiańskie ruchy przyczynami fizycznymi. Chociaż wyraźnie rozszerzył pierwsze dwa prawa ruchu planet (zastosowane do Marsa w Astronomia nova ) na wszystkie planety, a także Księżyc i medycejskie satelity Jowisza , nie wyjaśnił, w jaki sposób można wyprowadzić eliptyczne orbity z danych obserwacyjnych.

Pierwotnie pomyślany jako wprowadzenie dla niewtajemniczonych, Kepler starał się wzorować swój Epitome na wzór swego mistrza Michaela Maestlina , który opublikował szanowaną książkę wyjaśniającą podstawy astronomii geocentrycznej osobom nie będącym ekspertami. Pierwszy z trzech tomów, składający się z księgi I–III, Kepler ukończył do 1615 r. w tym samym formacie pytań i odpowiedzi, co Maestlin, i zlecił jego wydrukowanie w 1617 r. Jednak zakazanie ksiąg kopernikańskich przez Kościół katolicki, a także rozpoczęcie wojny trzydziestoletniej oznaczało opóźnienie wydania kolejnych dwóch tomów. W międzyczasie, aby uniknąć zakazu, Kepler zmienił publiczność Epitome z początkujących na ekspertów astronomów i matematyków, ponieważ argumenty stawały się coraz bardziej wyrafinowane i wymagały zrozumienia zaawansowanej matematyki. Drugi tom, składający się z księgi IV, został wydany w 1620 r., a następnie tom trzeci, składający się z księgi V–VII, w 1621 r.

Stoły Rudolfina

Dwie strony z Tablic Rudolfińskich Keplera przedstawiających zaćmienia Słońca i Księżyca

W latach następujących po ukończeniu Astronomia Nova większość badań Keplera koncentrowała się na przygotowaniach do tablic Rudolfińskich i obszernego zestawu efemeryd (konkretnych przewidywań pozycji planet i gwiazd) opartych na tablicy, choć żadna z nich nie została ukończona przez wiele lat. .

Kepler ukończył wreszcie w 1623 roku Tablice Rudolfińskie, które w tamtych czasach uważano za jego główne dzieło. Jednak ze względu na wymagania wydawnicze cesarza i pertraktacje z dziedzicem Tycho Brahe wydrukowano go dopiero w 1627 roku.

Astrologia

Horoskop Keplera dla generała Wallensteina

Podobnie jak Ptolemeusz , Kepler uważał astrologię za odpowiednik astronomii, równie interesującą i wartościową. Jednak w następnych latach te dwa przedmioty rozeszły się, dopóki astrologia nie była już praktykowana wśród zawodowych astronomów.

Sir Oliver Lodge zauważył, że Kepler był nieco pogardliwy dla astrologii w swoich czasach, ponieważ „nieustannie atakował i rzucał sarkazmem w astrologię, ale była to jedyna rzecz, za którą ludzie mu płacili, i to tak, jak żył. " Mimo to Kepler poświęcił mnóstwo czasu na przywrócenie astrologii solidnych podstaw filozoficznych, komponując liczne kalendarze astrologiczne, ponad 800 szopek i szereg traktatów zajmujących się tematyką właściwą astrologii.

De Fundamentis

W dążeniu do zostania cesarskim astronomem Kepler napisał De Fundamentis (1601), którego pełny tytuł można przetłumaczyć jako „O dawaniu solidnych podstaw astrologii”, jako krótką przedmowę do jednego z jego corocznych almanachów.

W tej pracy Kepler opisuje skutki Słońca, Księżyca i planet w kategoriach ich światła i ich wpływu na humor, kończąc na poglądzie Keplera, że ​​Ziemia posiada duszę z pewnym poczuciem geometrii. Stymulowana geometryczną zbieżnością promieni tworzących się wokół niej, dusza-świat jest czująca, ale nie świadoma. Jak pasterzowi podoba się dźwięk fletu bez zrozumienia teorii harmonii muzycznej, tak samo Ziemia reaguje na kąty i aspekty stworzone przez niebiosa, ale nie w sposób świadomy. Zaćmienia są ważne jako wróżby, ponieważ zwierzęce zdolności Ziemi zostają gwałtownie zakłócone przez nagłą przerwę światła, doświadczając czegoś w rodzaju emocji i utrzymując się w niej przez jakiś czas.

Kepler przypuszcza, że ​​Ziemia ma „cykle humorów”, podobnie jak żywe zwierzęta, i podaje na przykład, że „żeglarze mówią, że najwyższe przypływy morza powracają po dziewiętnastu latach, mniej więcej w te same dni w roku”. (Może to odnosić się do 18,6-letniego cyklu precesji węzłów księżycowych ). Kepler opowiada się za poszukiwaniem takich cykli poprzez zbieranie obserwacji przez wiele lat, „i jak dotąd nie dokonano tej obserwacji”.

Tercjusz interweniujący

Kepler i Helisaeus Roeslin przeprowadzili serię opublikowanych ataków i kontrataków na znaczenie astrologii po supernowej w 1604 roku; mniej więcej w tym samym czasie lekarz Philip Feselius opublikował pracę całkowicie odrzucającą astrologię (a w szczególności pracę Roeslina).

W odpowiedzi na to, co Kepler postrzegał jako ekscesy astrologii z jednej strony, a nadgorliwe odrzucanie jej z drugiej, Kepler przygotował Tertius Interveniens (1610). Nominalnie praca ta – przedstawiona wspólnemu patronowi Roeslina i Feseliusa – była neutralną mediacją pomiędzy zwaśnionymi uczonymi (tytuł oznacza „interwencje osób trzecich”), ale także przedstawiała ogólne poglądy Keplera na wartość astrologii, w tym niektóre hipotetyczne mechanizmy interakcji między planetami a indywidualnymi duszami. Podczas gdy Kepler uważał większość tradycyjnych zasad i metod astrologicznych za „zło śmierdzące łajno”, w które „pracowita kura” drapie, można było znaleźć „okazjonalne ziarno zboża, nawet perłę lub samorodek złota”. przez sumiennego astrologa naukowego.

Muzyka

Harmonia Mundi

Harmonie geometryczne z Harmonice Mundi (1619)

Kepler był przekonany, „że rzeczy geometryczne dały Stwórcy wzór do ozdobienia całego świata”. W Harmonice Mundi (1619) próbował wytłumaczyć proporcje świata przyrody – zwłaszcza aspekty astronomiczne i astrologiczne – w kategoriach muzycznych. Centralnym zestawem „harmonii” była musica universalis , czyli „muzyka sfer”, którą przed Keplerem studiowali Pitagoras , Ptolemeusz i inni; w rzeczywistości wkrótce po opublikowaniu Harmonice Mundi Kepler był uwikłany w spór o pierwszeństwo z Robertem Fluddem , który niedawno opublikował własną teorię harmoniczną.

Kepler rozpoczął od zbadania regularnych wielokątów i regularnych brył , w tym figur, które stały się znane jako bryły Keplera . Stamtąd rozszerzył swoją analizę harmoniczną na muzykę, meteorologię i astrologię; harmonia wynikała z tonów wydawanych przez dusze ciał niebieskich – aw przypadku astrologii z interakcji między tymi tonami a duszami ludzkimi. W końcowej części pracy (Księga V) Kepler zajmował się ruchami planet, zwłaszcza zależnościami między prędkością orbitalną a odległością orbitalną od Słońca. Podobne zależności stosowali inni astronomowie, ale Kepler — z danymi Tycho i jego własnymi teoriami astronomicznymi — potraktował je znacznie dokładniej i nadał im nowe znaczenie fizyczne.

Wśród wielu innych harmonii Kepler sformułował to, co stało się znane jako trzecie prawo ruchu planet. Próbował wielu kombinacji, aż odkrył, że (w przybliżeniu) „ kwadrat okresów jest względem siebie sześcianami średnich odległości ”. Chociaż podaje datę tego objawienia (8 marca 1618), nie podaje żadnych szczegółów, w jaki sposób doszedł do tego wniosku. Jednak szersze znaczenie tego czysto kinematycznego prawa dla dynamiki planetarnej zostało uświadomione dopiero w latach sześćdziesiątych XVII wieku. W połączeniu z nowo odkrytym prawem siły odśrodkowej Christiaana Huygensa umożliwiło to Isaacowi Newtonowi , Edmundowi Halleyowi , a być może Christopherowi Wrenowi i Robertowi Hooke'owi niezależne wykazanie, że domniemane przyciąganie grawitacyjne między Słońcem a jego planetami zmniejszało się wraz z kwadratem odległości między nimi. ich. To obaliło tradycyjne założenie fizyki scholastycznej, że siła przyciągania grawitacyjnego pozostaje stała w zależności od odległości, gdy występuje między dwoma ciałami, tak jak zakładali Kepler, a także Galileusz w swoim błędnym uniwersalnym prawie, że spadek grawitacyjny jest równomiernie przyspieszany, a także przez Uczeń Galileusza, Borrelli, w swojej mechanice nieba z 1666 roku.

Optyka

Astronomiae Pars Optica

Tabliczka z Astronomiae Pars Optica ilustrująca budowę oczu różnych gatunków.

Gdy Kepler powoli kontynuował analizę obserwacji Marsa Tycho – teraz dostępnych dla niego w całości – i rozpoczął powolny proces zestawiania Tablic Rudolfińskich , Kepler podjął również badanie praw optyki ze swojego eseju księżycowego z 1600 roku. Zarówno księżycowy, jak i słoneczny zaćmienia prezentowały niewyjaśnione zjawiska, takie jak nieoczekiwane rozmiary cieni, czerwony kolor całkowitego zaćmienia Księżyca i podobno niezwykłe światło otaczające całkowite zaćmienie Słońca. Powiązane zagadnienia refrakcji atmosferycznej miały zastosowanie do wszystkich obserwacji astronomicznych. Przez większą część 1603 roku Kepler przerwał swoje inne prace, aby skupić się na teorii optycznej; powstały rękopis, przedstawiony cesarzowi 1 stycznia 1604 roku, został opublikowany jako Astronomiae Pars Optica (Optyczna część astronomii). Kepler opisał w nim prawo odwrotności kwadratu rządzące natężeniem światła, odbiciem przez płaskie i zakrzywione zwierciadła oraz zasady działania kamer otworkowych , a także astronomiczne implikacje optyki, takie jak paralaksa i pozorne rozmiary ciał niebieskich. Rozszerzył również swoje badania nad optyką na ludzkie oko i jest powszechnie uważany przez neurologów za pierwszego, który rozpoznał, że obrazy są odwrócone i odwrócone przez soczewkę oka na siatkówkę . Rozwiązanie tego dylematu nie miało dla Keplera szczególnego znaczenia, gdyż nie uważał go za odnoszącego się do optyki, chociaż sugerował, że obraz został później skorygowany „w zagłębieniach mózgu” z powodu „aktywności Duszy”. "

Dzisiaj Astronomiae Pars Optica jest powszechnie uznawana za podstawę nowoczesnej optyki (choć prawo załamania jest wyraźnie nieobecne). W odniesieniu do początków geometrii rzutowej Kepler wprowadził w tej pracy ideę ciągłej zmiany bytu matematycznego. Twierdził, że jeśli pozwoli się ognisku przekroju stożkowego poruszać się wzdłuż linii łączącej ogniska, forma geometryczna przekształciłaby się lub zdegenerowała, jedna w drugą. W ten sposób elipsa staje się parabolą , gdy ognisko przesuwa się w nieskończoność, a gdy dwa ogniska elipsy łączą się ze sobą, powstaje okrąg. Gdy ogniska hiperboli łączą się ze sobą, hiperbola staje się parą linii prostych. Założył również, że jeśli linia prosta zostanie przedłużona do nieskończoności, spotka się w jednym punkcie w nieskończoności , a więc będzie miała właściwości dużego okręgu.

Dioptria

W pierwszych miesiącach 1610 roku Galileo Galilei — za pomocą swojego potężnego nowego teleskopu — odkrył cztery satelity krążące wokół Jowisza. Po opublikowaniu swojej relacji jako Sidereus Nuncius [Gwiaździsty posłaniec] Galileusz zasięgnął opinii Keplera, po części po to, by wzmocnić wiarygodność swoich obserwacji. Kepler odpowiedział entuzjastycznie krótką, opublikowaną odpowiedzią, Dissertatio cum Nuncio Sidereo [Rozmowa z Gwiaździstym Posłańcem]. Poparł obserwacje Galileusza i przedstawił szereg spekulacji na temat znaczenia i implikacji odkryć Galileusza i metod teleskopowych dla astronomii i optyki, a także kosmologii i astrologii. Później w tym samym roku Kepler opublikował własne obserwacje teleskopowe księżyców w Narratio de Jovis Satelitibus , zapewniając dalsze wsparcie dla Galileusza. Jednak ku rozczarowaniu Keplera Galileusz nigdy nie opublikował swoich reakcji (jeśli w ogóle) na Astronomia Nova .

Kepler rozpoczął również teoretyczne i eksperymentalne badania soczewek teleskopowych za pomocą teleskopu pożyczonego od księcia Ernesta z Kolonii. Powstały rękopis ukończono we wrześniu 1610 r. i opublikowano jako Dioptrice w 1611 r. Kepler przedstawił w nim teoretyczne podstawy podwójnie wypukłych soczewek zbieżnych i podwójnie wklęsłych soczewek rozbieżnych – oraz sposób ich łączenia w celu uzyskania teleskopu Galileusza . jako koncepcje obrazów rzeczywistych i wirtualnych , obrazów pionowych i odwróconych oraz wpływu ogniskowej na powiększenie i zmniejszenie. Opisał także ulepszony teleskop – obecnie znany jako teleskop astronomiczny lub teleskop Keplera – w którym dwie soczewki wypukłe mogą wytwarzać większe powiększenie niż kombinacja soczewek wypukłych i wklęsłych Galileusza.

Matematyka i fizyka

Schemat ilustrujący przypuszczenie Keplera ze Strena Seu de Nive Sexangula (1611)

W tym samym roku (1611) jako prezent noworoczny skomponował także dla swego przyjaciela i niegdysiejszego patrona barona Wackhera von Wackhenfels krótką broszurę zatytułowaną Strena Seu de Nive Sexangula ( Noworoczny dar sześciokątnego śniegu ). W traktacie tym opublikował pierwszy opis heksagonalnej symetrii płatków śniegu i, rozszerzając dyskusję na hipotetyczną atomistyczną , fizyczną podstawę symetrii, przedstawił to, co później stało się znane jako hipoteza Keplera , stwierdzenie o najbardziej wydajnym rozmieszczeniu kulek. .

Kepler napisał wpływowy traktat matematyczny Nova stereometria doliorum vinariorum w 1613 roku na temat pomiaru objętości pojemników, takich jak beczki wina, który został opublikowany w 1615 roku. Kepler przyczynił się również do rozwoju nieskończenie małych metod i analizy numerycznej, w tym iteracyjnych przybliżeń, nieskończenie małych i wczesne wykorzystanie logarytmów i równań transcendentalnych. Prace Keplera nad obliczaniem objętości kształtów i znalezieniem optymalnego kształtu beczki wina były znaczącymi krokami w kierunku rozwoju rachunku różniczkowego . Reguła Simpsona , metoda aproksymacji stosowana w rachunku całkowym , znana jest w języku niemieckim jako Keplersche Fassregel (reguła beczki Keplera).

Dziedzictwo

Odbiór jego astronomii

Prawa ruchu planet Keplera nie zostały od razu zaakceptowane. Kilka ważnych postaci, takich jak Galileusz i Kartezjusz , całkowicie zignorowało Astronomia nova Keplera. Wielu astronomów, w tym nauczyciel Keplera, Michael Maestlin, sprzeciwiało się wprowadzeniu przez Keplera fizyki do jego astronomii. Niektórzy przyjęli stanowiska kompromisowe. Ismaël Bullialdus zaakceptował orbity eliptyczne, ale zastąpił prawo pola Keplera ruchem jednostajnym względem pustego ogniska elipsy, podczas gdy Seth Ward używał orbity eliptycznej z ruchami zdefiniowanymi przez ekwanty.

Kilku astronomów przetestowało teorię Keplera i jej różne modyfikacje z obserwacjami astronomicznymi. Dwa tranzyty Wenus i Merkurego przez tarczę Słońca dostarczyły czułych testów tej teorii w okolicznościach, w których normalnie tych planet nie można było zaobserwować. W przypadku tranzytu Merkurego w 1631 r. Kepler był bardzo niepewny parametrów Merkurego i poradził obserwatorom, aby szukali tranzytu dzień przed i po przewidywanej dacie. Pierre Gassendi obserwował tranzyt w przewidzianym terminie, co było potwierdzeniem przepowiedni Keplera. Była to pierwsza obserwacja tranzytu Merkurego. Jednak jego próba obserwowania tranzytu Wenus zaledwie miesiąc później zakończyła się niepowodzeniem z powodu nieścisłości w tablicach Rudolfińskich. Gassendi nie zdawał sobie sprawy, że nie jest widoczny z większości Europy, w tym z Paryża. Jeremiah Horrocks , który obserwował tranzyt Wenus z 1639 roku, wykorzystał własne obserwacje do dostosowania parametrów modelu Keplera, przewidział tranzyt, a następnie zbudował aparat do obserwacji tranzytu. Pozostał zdecydowanym zwolennikiem modelu Keplerowskiego.

Epitome of Copernican Astronomy był czytany przez astronomów w całej Europie, a po śmierci Keplera był głównym narzędziem rozpowszechniania idei Keplera. W latach 1630–1650 książka ta była najczęściej używanym podręcznikiem astronomii, zdobywając wielu zwolenników astronomii opartej na elipsie. Jednak niewielu przyjęło jego idee na podstawie fizycznej dla ruchów niebieskich. Pod koniec XVII wieku wiele teorii astronomii fizycznej czerpiących z prac Keplera — zwłaszcza te autorstwa Giovanniego Alfonso Borelli i Roberta Hooke'a — zaczęło uwzględniać siły przyciągania (choć nie quasi-duchowe gatunki motywów postulowane przez Keplera) oraz kartezjańską koncepcję bezwładność . Kulminacją tego była praca Isaaca Newtona Principia Mathematica (1687), w której Newton wyprowadził prawa Keplera dotyczące ruchu planet z opartej na siłach teorii powszechnego ciążenia , matematycznego wyzwania znanego później jako „rozwiązywanie problemu Keplera ”.

Historia nauki

Pomnik Tycho Brahe i Keplera w Pradze , Czechy

Poza swoją rolą w historycznym rozwoju astronomii i filozofii przyrody, Kepler ma duże znaczenie w filozofii i historiografii nauki . Kepler i jego prawa ruchu miały kluczowe znaczenie dla wczesnych historii astronomii, takich jak Histoire des mathématiques Jeana-Étienne'a Montucla z 1758 roku i Histoire de l'astronomie moderne Jeana-Baptiste'a Delambre'a z 1821 roku . Te i inne historie pisane z perspektywy oświecenia traktowały metafizyczne i religijne argumenty Keplera ze sceptycyzmem i dezaprobatą, ale późniejsi filozofowie przyrody epoki romantyzmu uważali te elementy za kluczowe dla jego sukcesu. William Whewell w swojej wpływowej historii nauk indukcyjnych z 1837 r. stwierdził, że Kepler jest archetypem indukcyjnego geniuszu naukowego; w swojej Filozofii Nauk Indukcyjnych z 1840 r. Whewell uważał Keplera za ucieleśnienie najbardziej zaawansowanych form metody naukowej . Podobnie Ernst Friedrich Apelt — pierwszy, który obszernie przestudiował rękopisy Keplera, po ich zakupie przez Katarzynę Wielką — uznał Keplera za klucz do „ rewolucji nauk ”. Apelt, który postrzegał matematykę, wrażliwość estetyczną, idee fizyczne i teologię Keplera jako część zunifikowanego systemu myślenia, stworzył pierwszą rozszerzoną analizę życia i twórczości Keplera.

Praca Alexandre'a Koyré nad Keplerem była, po Apelcie, pierwszym ważnym kamieniem milowym w historycznych interpretacjach kosmologii Keplera i jej wpływów. W latach trzydziestych i czterdziestych XX wieku Koyré i wielu innych z pierwszego pokolenia zawodowych historyków nauki opisywali „ rewolucję naukową ” jako centralne wydarzenie w historii nauki, a Keplera jako (być może) centralną postać w rewolucja. Koyré umieścił teorię Keplera, a nie jego pracę empiryczną, w centrum intelektualnej transformacji od starożytnego do współczesnego światopoglądu. Od lat sześćdziesiątych znacznie rozszerzył się zakres badań historycznych Keplera, obejmujący badania jego astrologii i meteorologii, jego metod geometrycznych, roli jego poglądów religijnych w jego twórczości, jego metod literackich i retorycznych, jego interakcji z szeroko rozumianą kulturą i filozofią. prądy swoich czasów, a nawet jego rola jako historyka nauki.

Filozofowie nauki — tacy jak Charles Sanders Peirce , Norwood Russell Hanson , Stephen Toulmin i Karl Popper — wielokrotnie zwracali się do Keplera: przykłady niewspółmierności , analogicznego rozumowania , falsyfikacji i wielu innych koncepcji filozoficznych zostały znalezione w pracy Keplera. Fizyk Wolfgang Pauli wykorzystał nawet spór Keplera o pierwszeństwo z Robertem Fluddem, aby zbadać wpływ psychologii analitycznej na badania naukowe.

Wydania i tłumaczenia

Znaczek NRD przedstawiający Keplera

Współczesne przekłady wielu książek Keplera pojawiły się na przełomie XIX i XX wieku, systematyczne publikowanie jego dzieł zebranych rozpoczęło się w 1937 roku (a kończy się na początku XXI wieku).

Wydanie w ośmiu tomach, Kepleri Opera omnia, zostało przygotowane przez Christiana Frischa (1807-1881), w latach 1858-1871, z okazji 300. urodzin Keplera. Wydanie Frischa zawierało jedynie łacinę Keplera, z łacińskim komentarzem.

Nową edycję planował rozpocząć w 1914 roku Walther von Dyck (1856–1934). Dyck zebrał kopie nieedytowanych rękopisów Keplera, korzystając z międzynarodowych kontaktów dyplomatycznych, aby przekonać władze sowieckie do pożyczenia mu rękopisów przechowywanych w Leningradzie do reprodukcji fotograficznej. Rękopisy te zawierały kilka dzieł Keplera, które nie były dostępne dla Frischa. Fotografie Dycka pozostają podstawą współczesnych wydań niepublikowanych rękopisów Keplera.

Max Caspar (1880-1956) opublikował swój niemiecki przekład Mysterium Cosmographicum Keplera w 1923 roku. Zarówno Dyck, jak i Caspar byli pod wpływem zainteresowania Keplera przez matematyka Alexandra von Brill (1842-1935). Caspar został współpracownikiem Dycka, zastępując go jako kierownik projektu w 1934 roku, zakładając w następnym roku Kepler- Komisję. Wspomagany przez Martę List (1908–1992) i Franza Hammera (1898–1969), Caspar kontynuował pracę redakcyjną podczas II wojny światowej. Max Caspar opublikował także biografię Keplera w 1948 roku. Komisji przewodniczyli później Volker Bialas (w latach 1976–2003) i Ulrich Grigull (w latach 1984–1999) oraz Roland Bulirsch (1998–2014).

Wpływy kulturowe i eponimy

Krater Keplera sfotografowany przez Apollo 12 w 1969 r.

Kepler zyskał sobie popularność jako ikona naukowej nowoczesności i człowiek przedwcześnie; popularyzator nauki Carl Sagan określił go jako „pierwszego astrofizyka i ostatniego astrologa naukowego”. Debata o miejscu Keplera w rewolucji naukowej zaowocowała szeroką gamą zabiegów filozoficznych i popularnych. Jednym z najbardziej wpływowych są Lunatycy Arthura Koestlera z 1959 roku , w których Kepler jest jednoznacznie bohaterem (moralnie, teologicznie i intelektualnie) rewolucji.

Dobrze przyjęta powieść historyczna Johna Banville'a , Kepler (1981), badała wiele tematów rozwiniętych w narracji non-fiction Koestlera oraz w filozofii nauki. Nowsza książka non-fiction, Heavenly Intrigue (2004), sugerowała, że ​​Kepler zamordował Tycho Brahe, aby uzyskać dostęp do jego danych.

W Austrii kolekcjonerska srebrna moneta 10 euro Johannes Kepler została wybita w 2002 roku. Na rewersie monety znajduje się portret Keplera, który przez pewien czas nauczał w Grazu i okolicach. Kepler znał osobiście księcia Hansa Ulricha von Eggenberg i prawdopodobnie miał wpływ na budowę zamku Eggenberg (motyw awersu monety). Przed nim na monecie znajduje się model zagnieżdżonych sfer i wielościanów z Mysterium Cosmographicum .

Niemiecki kompozytor Paul Hindemith napisał o Keplerze operę Die Harmonie der Welt (1957), a w trakcie przedłużającego się procesu jej powstawania napisał także symfonię o tym samym tytule, opartą na wypracowanych dla niej pomysłach muzycznych. Opera Hindemitha zainspirowała Johna Rodgersa i Williego Ruffa z Yale University do stworzenia kompozycji syntezatorowej opartej na schemacie Keplera przedstawiającym ruch planet za pomocą muzyki. Philip Glass napisał operę Kepler (2009) opartą na życiu Keplera, z librettem po niemiecku i łacinie autorstwa Martiny Winkel.

Bezpośrednio nazwane ze względu na wkład Keplera w naukę są prawa Keplera dotyczące ruchu planet ; Supernowa SN 1604 Keplera, którą zaobserwował i opisał; wielościany Keplera–Poinsota zespół konstrukcji geometrycznych, z których dwie zostały przez niego opisane; oraz hipoteza Keplera dotycząca pakowania kulek . Miejsca i byty nazwane na jego cześć obejmują wiele ulic i placów miasta, kilka instytucji edukacyjnych, asteroidę oraz zarówno księżycowy , jak i marsjański krater .

Pracuje

Epitome astronomiae copernicanae , 1618
  • Mysterium Cosmographicum ( Święta Tajemnica Kosmosu ) (1596)
  • De Fundamentis Astrologiae Certioribus ( O solidniejszych podstawach astrologii ) (1601)
  • Astronomiae pars optica (po łacinie). Frankfurt nad Menem: Claude de Marne. 1604.
  • De Stella nova in pede Serpentarii ( O nowej gwieździe w stopie Wężownika ) (1606)
  • Astronomia nova ( Nowa Astronomia ) (1609)
  • Tertius Interveniens ( interwencje osób trzecich ) (1610)
  • Dissertatio cum Nuncio Sidereo ( Rozmowa z Gwiaździstym Posłańcem ) (1610)
  • Dioptria (1611)
  • De nive sexangula ( Na sześciorożnym płatku śniegu ) (1611)
  • De vero Anno, quo aeternus Dei Filius humanam naturam in Utero benedictae Virginis Mariae assumpsit (1614)
  • Eclogae Chronicae (1615, wydana wraz z Dissertatio cum Nuncio Sidereo )
  • Nova stereometria doliorum vinariorum ( Nowa stereometria beczek wina ) (1615)
  • Ephemerides nouae motuum coelestium (1617-30)
  • Epitome astronomiae copernicanae (po łacinie). Linz: Johann Planck. 1618.
  • Epitome astronomiae Copernicanae. 1-3, De doctrina sphaerica (po łacinie). Tom. 44199. Linz: Johann Planck. 1618.
  • De cometis (po łacinie). Augsburg: Sebastian Müller. 1619.
  • Harmonice Mundi ( Harmonia Światów ) (1619)
  • Mysterium cosmographicum ( Święta Tajemnica Kosmosu ), wydanie II (1621)
  • Tabulae Rudolphinae ( Tablice Rudolfińskie ) (1627)
  • Somnium ( Sen ) (1634) ( tłumaczenie na język angielski w podglądzie Książek Google )
  • [Opere] (po łacinie). Tom. 1. Frankfurt nad Menem: Heyder i Zimmer. 1858.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 2. Frankfurt nad Menem: Heyder & Zimmer. 1859.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 3. Frankfurt nad Menem: Heyder & Zimmer. 1860.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 4. Frankfurt nad Menem: Heyder i Zimmer. 1863.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 5. Frankfurt nad Menem: Heyder & Zimmer. 1864.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 6. Frankfurt nad Menem: Heyder i Zimmer. 1866.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 7. Frankfurt nad Menem: Heyder i Zimmer. 1868.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 8. Frankfurt nad Menem: Heyder & Zimmer. 1870.
    • [Opere] (po łacinie). Tom. 9. Frankfurt nad Menem: Heyder & Zimmer. 1871.

Krytyczne wydanie dzieł zebranych Keplera ( Johannes Kepler Gesammelte Werke , KGW) w 22 tomach jest redagowane przez Kepler- Komisję (rok założenia 1935) na zlecenie Bayerische Akademie der Wissenschaften .

Tom. 1: Misterium Kosmograficzne. De Stella Nova . Wyd. Pan Kacper. 1938, wyd. 1993. Oprawa miękka ISBN  3-406-01639-1 .
Tom. 2: Astronomiae pars optica . Wyd. F. Młot. 1939, miękka oprawa ISBN  3-406-01641-3 .
Tom. 3: Astronomia Nova . Wyd. Pan Kacper. 1937. IV, 487 s. 2. wyd. 1990. Oprawa miękka ISBN  3-406-01643-X . Półpergamin ISBN  3-406-01642-1 .
Tom. 4: Kleinere Schriften 1602–1611. Dioptria . Wyd. M. Caspar, F. Hammer. 1941. ISBN  3-406-01644-8 .
Tom. 5: Chronologische Schriften . Wyd. F. Młot. 1953. Wyczerpany.
Tom. 6: Harmonia Mundi . Wyd. Pan Kacper. 1940, 2. wyd. 1981, ISBN  3-406-01648-0 .
Tom. 7: Epitome Astronomiae Copernicanae . Wyd. Pan Kacper. 1953, wyd. 1991. ISBN  3-406-01650-2 , Oprawa miękka ISBN  3-406-01651-0 .
Tom. 8: Mysterium Cosmographicum. Edycja altera cum notis. De Cometis. Hiperspisty . Komentarz F. Hammera. 1955. Oprawa miękka ISBN  3-406-01653-7 .
Tom 9: Matematyka Schriften . Wyd. F. Młot. 1955, wyd. 1999. Wyczerpany.
Tom. 10: Tabulae Rudolphinae . Wyd. F. Młot. 1969. ISBN  3-406-01656-1 .
Tom. 11,1: Ephemerides novae motuum coelestium . Komentarz V. Białas. 1983. ISBN  3-406-01658-8 , Oprawa miękka ISBN  3-406-01659-6 .
Tom. 11,2: Calendaria et Prognostica. Astronomica minora. Somnium . Komentarz V. Białas, H. Grössing. 1993. ISBN  3-406-37510-3 , Oprawa miękka ISBN  3-406-37511-1 .
Tom. 12: Teologiczna. Hexenprozeß. Tacitus-Übersetzung. Gedichte . Komentarz J. Hübner, H. Grössing, F. Boockmann, F. Seck. Reżyseria V. Białas. 1990. ISBN  3-406-01660-X , Oprawa miękka ISBN  3-406-01661-8 .
  • Vols. 13-18: Listy:
Tom. 13: Briefe 1590–1599 . Wyd. Pan Kacper. 1945. 432 s. ISBN  3-406-01663-4 .
Tom. 14: Briefe 1599–1603 . Wyd. Pan Kacper. 1949. Wyczerpany. 2. wyd. w przygotowaniu.
Tom 15: Briefe 1604-1607 . Wyd. Pan Kacper. 1951. 2 wyd. 1995. ISBN  3-406-01667-7 .
Tom. 16: Briefe 1607-1611 . Wyd. Pan Kacper. 1954. ISBN  3-406-01668-5 .
Tom. 17: Briefe 1612–1620 . Wyd. Pan Kacper. 1955. ISBN  3-406-01671-5 .
Tom. 18: Briefe 1620–1630 . Wyd. Pan Kacper. 1959. ISBN  3-406-01672-3 .
Tom. 19: Dokumente zu Leben und Werk . Komentarz M. Lista. 1975. ISBN  978-3-406-01674-5 .
Vols. 20-21: rękopisy
Tom. 20,1: Manuscripta astronomica (I). Apologia, De motu Terrae, Hipparchus itp. Komentarz V. Bialas. 1988. ISBN  3-406-31501-1 . Oprawa miękka ISBN  3-406-31502-X .
Tom. 20,2: Manuscripta astronomica (II). Komentarz w Theoriam Martis . Komentarz V. Białas. 1998. Oprawa miękka ISBN  3-406-40593-2 .
Tom. 21,1: Manuscripta astronomica (III) et mathematica. De Calendario Gregoriano . W przygotowaniu.
Tom. 21,2: Rękopis varia . W przygotowaniu.
Tom. 22: Indeks ogólny, w przygotowaniu.

Kepler-Komisja publikuje również Bibliographia Kepleriana (Wyd. 2 Wykaz, 1968), pełną bibliografię wydań dzieł Keplera, z tomem uzupełniającym do drugiego wydania (wyd. Hamel 1998).

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Cytaty

Źródła

  • Andersena, Hanne; Petera Barkera; i Xiang Chen. Struktura poznawcza rewolucji naukowych , rozdział 6: „Rewolucja kopernikańska”. Nowy Jork: Cambridge University Press , 2006. ISBN  978-0-521-85575-4
  • Armitage, Angusie. John Kepler , Faber, 1966.
  • Banville, John. Kepler , Martin, Secker i Warburg, Londyn, 1981 (biografia fabularyzowana)
  • Barker, Peter i Bernard R. Goldstein: „Teologiczne podstawy astronomii Keplera”. Ozyrys , tom 16. Nauka w kontekstach teistycznych. University of Chicago Press , 2001, s. 88–113
  • Kacper, Max. Keplera ; przeł. i wyd. przez C. Doris Hellman ; z nowym wstępem i odniesieniami Owena Gingericha; cytaty bibliograficzne Owena Gingericha i Alaina Segondsa. Nowy Jork: Dover, 1993. ISBN  978-0-486-67605-0
  • Connor, Wiedźma Jamesa A. Keplera: Astronomiczne odkrycie porządku kosmicznego pośród wojny religijnej, intrygi politycznej i procesu o herezję jego matki . HarperSanFrancisco, 2004. ISBN  978-0-06-052255-1
  • De Gandta, Francois. Siła i geometria w Principia Newtona , przetłumaczone przez Curtisa Wilsona, Princeton University Press , 1995. ISBN  978-0-691-03367-9
  • Dreyer, JLE Historia astronomii od Thalesa do Keplera . Dover Publications Inc, 1967. ISBN  0-486-60079-3
  • Ferguson, Kiciu. Szlachcic i jego pies domowy: Tycho Brahe i Johannes Kepler: dziwne partnerstwo, które zrewolucjonizowało naukę. London: Review, 2002. ISBN  978-0-7472-7022-5 – opublikowany w USA jako: Tycho & Kepler: nieprawdopodobne partnerstwo, które na zawsze zmieniło nasze rozumienie nieba. Nowy Jork: Walker, 2002. ISBN  0-8027-1390-4
  • Field, kosmologia geometryczna JV Keplera . University of Chicago Press , 1988. ISBN  978-0-226-24823-3
  • Gilder, Joshua i Anne-Lee Gilder: Niebiańska intryga: Johannes Kepler, Tycho Brahe i morderstwo za jednym z największych odkryć naukowych w historii , Doubleday (18 maja 2004). ISBN  978-0-385-50844-5 Recenzje bookpage.com , kryzysmagazine.com
  • Gingerich, Owen . Oko Niebios: Ptolemeusz, Kopernik, Kepler . Amerykański Instytut Fizyki, 1993. ISBN  978-0-88318-863-7 (Mistrzowie fizyki współczesnej; w. 7)
  • Gingerich, Owen: "Kepler, Johannes" w Słowniku Biografii Naukowej , Tom VII. Charles Coulston Gillispie, redaktor. Nowy Jork: Synowie Charlesa Scribnera, 1973
  • Greenbaum i Boockmann: „Astrologia Keplera”, Kultura i Kosmos tom. 14. Specjalne podwójne wydanie, 2012.
  • Jardine, Nick: "Koyré's Kepler/Kepler's Koyré", History of Science , tom. 38 (2000), s. 363-376
  • Keplera, Johannesa. Johannes Kepler Nowa astronomia przeł. W. Donahue, przedmowa O. Gingericha, Cambridge University Press 1993. ISBN  0-521-30131-9
  • Keplera, Johannesa i Christiana Frischa. Joannis Kepleri Astronomi Opera Omnia ( John Kepler, Astronomer; Complete Works ), 8 tomów (1858-1871). tom. 1, 1858 , t. 2, 1859 , t. 3, 1860 , t. 6, 1866 , t. 7, 1868 , Frankfurt nad Menem i Erlangen, Heyder & Zimmer, – Google Books
  • Kepler, Johannes i in. Wielkie księgi świata zachodniego. Tom 16: Ptolemy, Copernicus, Kepler , Chicago: Encyclopædia Britannica, Inc., 1952. (zawiera angielskie tłumaczenia Keplera Epitome , Books IV i V oraz Harmonice Book 5)
  • Koestler, Artur . The Sleepwalkers : Historia zmieniającej się wizji wszechświata człowieka. (1959). ISBN  978-0-14-019246-9
  • Koyré, Alexandre : Galilejskie Badania Harvester Press, 1977. ISBN  978-0-85527-354-5
  • Koyré, Alexandre: Astronomiczna rewolucja: Copernicus-Kepler-Borelli Ithaca, NY: Cornell University Press , 1973. ISBN  978-0-8014-0504-4 ; Methuen, 1973. ISBN  978-0-416-76980-7 ; Hermann, 1973. ISBN  978-2-7056-5648-5
  • Kuhn, Thomas S. Rewolucja kopernikańska: astronomia planetarna w rozwoju myśli zachodniej . Cambridge, MA: Harvard University Press, 1957. ISBN  978-0-674-17103-9
  • Lindberg, David C .: „Geneza Keplera teorii światła: Metafizyka światła od Plotyna do Keplera”. Osiris , NS 2. University of Chicago Press, 1986, s. 5-42.
  • Lear, John. Sen Keplera . Berkeley: University of California Press, 1965
  • MTK Al-Tamimi. „Wielkie upadek pierwsze prawo Keplera”, Nauki przyrodnicze , 2 (2010), ISSN  2150-4091
  • Północ, John. Historia Fontany astronomii i kosmologii , Fontana Press, 1994. ISBN  978-0-00-686177-5
  • Pannekoek, Anton: A History of Astronomy , Dover Publications Inc 1989. ISBN  978-0-486-65994-7
  • Pauli, Wolfgang . Wolfgang Pauli – Pisma o fizyce i filozofii , przetłumaczone przez Roberta Schlappa i zredagowane przez P. Enza i Karla von Meyenna (Springer Verlag, Berlin, 1994). Zobacz rozdział 21, Wpływ idei archetypowych na teorie naukowe Keplera , dotyczący Johannesa Keplera i Roberta Fludda (1574-1637). ISBN  978-3-540-56859-9
  • Schneer, Cecil: „Noworoczny prezent od Keplera w postaci płatka śniegu”. Isis , Tom 51, nr 4. University of Chicago Press, 1960, s. 531-545.
  • Shapin, Steven. Rewolucja naukowa . Chicago: University of Chicago Press, 1996. ISBN  978-0-226-75020-0
  • Stephenson, Bruce. Astronomia fizyczna Keplera . New York: Springer, 1987. ISBN  978-0-387-96541-3 (Studia z historii matematyki i nauk fizycznych; 13); przedruk Princeton: Princeton Univ. Pr., 1994. ISBN  978-0-691-03652-6
  • Stephenson, Bruce. The Music of the Heavens: Kepler Harmonic Astronomy , Princeton University Press , 1994. ISBN  978-0-691-03439-3
  • Toulmin, Stephen i June Goodfield. Tkanina niebios: rozwój astronomii i dynamiki . Pelikan, 1963.
  • Voelkel, James R. Skład Astronomia nova Keplera , Princeton University Press, 2001. ISBN  978-0-691-00738-0
  • Westfall, Richard S. Budowa nowoczesnej nauki: mechanizm i mechanika . John Wiley and Sons, 1971. ISBN  0-471-93531-X ; przedruk Cambridge University Press, 1978. ISBN  0-521-29295-6
  • Westfall, Richard S. Nigdy w spoczynku: Biografia Izaaka Newtona . Cambridge University Press, 1981. ISBN  978-0-521-23143-5
  • Wolf, A. Historia nauki, techniki i filozofii w XVI i XVII wieku . George Allen i Unwin, 1950.

Zewnętrzne linki