یوهان کپلر: تفاوت بین نسخه‌ها

نسخهٔ ‏۵ آوریل ۲۰۱۲، ساعت ۰۷:۰۲

یوهان کپلر (زادهٔ ۲۷ دسامبر ۱۵۷۱ درگذشت ۱۵ نوامبر ۱۶۳۰، وایل‌دراشتات، آلمان) دانشمند، ریاضیدان و ستاره‌شناس سرشناس آلمانی. کپلر را پدر علم ستاره‌شناسی جدید می‌دانند. وی با تحقیق دربار‌هٔ ستارگان و سیارات، توانست قوانین معروف كپلر راارائه دهد كه امروزه به عنوان قوانین سه‌گانهٔ كپلر در ستاره‌شناسی بكار می‌رود، او وقتی ادعا كرد كه سیاره‌ها در مدارهای بیضوی بدور خورشید می‌چرخند و خورشید تنها نیروی اداره كنند‌هٔ مدارهای سیارات است، مورد اعتراض سنت‌ها وباورهایی كه قرن‌ها پایدار بود قرار گرفت.
کپلر یكی از طرفداران سرسخت نظریه خورشید مركزی یا منظومهٔ شمسی بود.

زندگی

سال‌های اولیه زندگی

دوران کودکی کپلر با فقر و تنگدستی همراه بود. آنها شش خواهر و برادر بودند كه سه تن از آنان در كودكی درگذشتند. هاينزش كوچكترين برادر يوهانس مبتلا به بيماری صرع بود كه ارث خانوادگی آنان به شمار می رفت. او نیز در سن ۴۲ سالگی بر اثر بيماری صرع درگذشت.
کپلر برای تحصیل به مدرسهٔ طلاب پروتستان رفت و به دلیل هنر و استعدادی که از خود نشان داد بوسیلهٔ استادانش روانهٔ دانشگاه توبینگن شد. کپلر در سال ۱۵۹۴ معلم ریاضی مدرسهٔ شبانه‌روزی پروتستان در گراتز شد. وی برای افزودن به درآمد ناچیز خود تقویم‌های ستاره‌شناسی که در میان آن چیزهایی مانند وضع هوا، سرنوشت شاهزادگان، خطرات وقوع جنگ و قیام ترک‌ها را نیز پیش بینی می کرد، چاپ و منتشر می‌نمود. شهرت وی در این زمینه خیلی زود فراگیر شد و سرانجام کپلر طالع‌بین امپراتور رودلف و دیگر اعضای برجستهٔ دربار او شد و این روش منبع درآمدی برای او شد. از وی نقل شده است که: «طالع بینی از گدایی بهتر است.»

ورود به ستاره‌شناسی

کپلر که توسط تیکو براهه در رصدخانه سلطنتی استخدام شده بود، در موقعیتی استثنائی قرار داشت و انبوهی از اطلاعات رصدی دقیق تیکو براهه در دسترس وی بود. از آنجا كه براهه بیشتر به رصدهای مستقیم و اندازه‌گیری سرگرم بود و هیچ كوششی برای تجزیه و تحلیل نتایج خود انجام نداده بود، این كار به كپلر كه در سال آخر زندگی تیكو براهه دستیار وی بود واگذار شد. اطلاعات رصدی یاد‌شده در نظریه بزرگ خورشید مركزی كوپرنیك بطور كامل صدق نمی كرد، وی به مدل براهه نیز اعتقادی نداشت و می‌دانست که مدل خورشیدمرکز کپرنیک با قوانین ریاضی و نتایج رصدی مطابقت بهتری دارد. اما او که فردی مذهبی بود و اعتقادات کهن دینی دربارهٔ زمین مقدسی که مرکز عالم قرار داده شده بود، در اعماق وجودش لانه داشت به سختی می‌توانست خود را به پیروی از این مدل جدید قانع کند و از طرفی هم نمی‌توانست آنچه را می‌دید انکار کند. به ناچار مدت ۱۰ سال از عمر خود را وقف بررسی حركت سیارات و قوانین ریاضی حاكم بر آنها كرد. او همه این كارها را به تنهایی و بدون یاری گرفتن از كسی انجام داد.

کپلر در سال ۱۵۹۶ كتاب رموز جهان را منتشركرد. وی در اين كتاب فواصل هريك از سيارات از خورشيد را بيان كرد. همچنین طرح تلسكوپ او به عنوان يك تلسكوپ مجهز در آن زمان ارائه شد. او توانست يك ستاره جديدرا كشف كند كه امروزه آن را اختر كپلر می‌نامند.
تا بدان روز به جز مدل بِهاسکارای هندی و سجزی سیستانی، همهٔ مدل‌ها، مدار گردش سیارات و ستاره‌ها به دور جرم مرکزی را دایره می‌دانستند. دایره شکل مقدسی بود که از هر طرفی هماهنگی داشت و این موضوع از نظر آنها با نظم آفریننده همخوانی بیشتری از خود نشان می‌داد. کپلر نیز به پیروی از همین عقیده به سختی تلاش می‌کرد تا حرکت سیاره مریخ را در مدلهای گوناگونی که تا آن روز ارائه شده بود توجیه نماید. سرانجام زمانی که کپلر مدار مریخ را بیضی شکل فرض کرد و مدل خورشیدمرکز کپرنیک را پذیرفت همه چیز در جای خود شروع به حرکتی منظم نمود. کپلر مریخ را از آن جهت انتخاب کرده بود که در اطلاعات به ارث رسیده از براهه، عدم تقارن زیادی در حرکت این سیاره مشاهده نمود.

كپلر در سال ۱۶۰۶ كتاب نجوم جديد رامنتشر كرد و درآن نشان داد كه سياره‌ها درمدارهای بيضی شكل به دور خورشيد و حول يك كانون مشترك حركت می‌كنند و اين كه اگر خطی بين خورشيد و يك ستاره در حال حركت رسم شود اين خط در زمان مساوی از نواحی مساوی ازمدار بيضی خواهد گذشت (قوانین اول و دوم کپلر). او پس از چندين سال مطالعه در حركت سيارات در سال ۱۶۱۸ موفق به كشف قانون سوم خود شد، کپلر در قوانین سه‌گانه خود مدل جدیدی از کیهان را ارائه کرد این قوانین نه تنها در مورد حرکت سیارات منظومه شمسی به دور خورشید به خوبی پاسخگو بود، بلکه چگونگی حرکت چهار قمر بزرگ مشتری که چندی بعد گالیله آنها را یافت را نیز به دقت خوبی پیش‌بینی کرد. کشف این قمرهای چهارگانه دلیل خوب و واضحی بود که نشان دهد همه جرمهای آسمانی به دور زمین نمی‌چرخند. ما امروزه از همین قوانین به منظور بررسی حرکت ماهواره‌ها به دور زمین استفاده می‌کنیم.

قوانین سه‌گانه

ستارهٔ کپلر

کپلر پس از چندین سال مطالعه در حرکت سیارات در سال ۱۶۱۸ موفق به کشف قانون سوم خود شد. کپلر بر پایه آن یافته ها قوانین سه‌گانه زیر را درباره حرکت سیارات بیان کرد:

1. مدار حرکت سیارات به گرد خورشید یک بیضی است که خورشید در یکی از دو کانون آن قرار دارد.
2. خط وصل کننده هر سیاره به خورشید در زمان‌های مساوی مساحات مساوی جاروب می‌کند.
3. مکعب فاصله متوسط هر سیاره تا خورشید با مربع زمان یک دور کامل گردش سیاره تناسب مستقیم دارد.

قانون دوم را می‌توان به این گونه بیان کرد: زمانی که سیاره در نقاط دور بیضی مسیر در حرکت است فاصله تا خورشید زیادتر و سرعت حرکت کمتر است. به تدریج که سیاره به نقاط نزدیک بیضی مسیر می‌رسد فاصله تا خورشید کمتر و سرعت سیاره زیادتر می‌شود. این تغییر در سرعت سبب می‌شود که سیاره چه به خورشید نزدیک و چه از آن دور باشد، مساحت درنوردیده‌اش در فضا در فواصل زمانی ثابت، ثابت می‌ماند.
قانون سوم کپلر را هم می‌توان به این گونه بیان کرد: هرگاه فاصله متوسط هر سیاره تا خورشید به توان سه و زمان کامل شدن یک دور سیاره به توان دو رسانیده و نسبت اعداد حاصل تشکیل شود این نسبت همواره ثابت و برای تمام سیارات یکی است.
بعد از کپلر، نيوتن از طريق این قوانين، توانست قوانين گرانشی را کشف کند. قوانين كپلر به عنوان قوانين مدرن ستاره شناسی اهميت زيادی دارند.

سال های پایانی

كپلر قدرت بينايی‌اش را روز به روز از دست می‌داد. با اين حال به سمت رياضيدان و ستاره‌شناس در دربار امپراطور فردينانر دوم درآمد. كپلر به مطالعه دربارهٔ مسير مریخ نیز پرداخت وچند سالی را به اين موضوع اختصاص داد. او یک داستان علمی تخيلی به نام سولمنيوم نیز نوشته است. اين كتاب داستان يك سفر رويايی به ماه است. اما ۲۰ سال بعد از مرگ کپلر به چاپ رسيد و البته مورد استقبال جوانان و دانش‌آموختگان قرار گرفت.

کپلر در ۱۵ نوامبر سال ۱۶۳۱ درحالی که از ضعف بینایی و صرع رنج می‌برد از دنیا رفت. پس از او عده‌ای از شاگردانش نوشته‌ها و مقالات او را به صورت كتاب جمع‌آوری كردند. اما هیچ‌کس آثار او را مطالعه نمی‌کرد و درنتیجه پس از مرگ خیلی زود فراموش شد، او خود قبلاً در این خصوص چنین نوشته بود:

«من کتاب خود را می‌نویسم، خواه خوانندگان آن مردان فعلی یا آیندگان باشند تفاوتی ندارد. این کتاب می‌تواند سالها انتظار خوانندگان واقعی خود را بکشد، مگر نه خداوند نیز شش هزار سال انتظار کشید تا تماشاگری برای آثار او پیدا شد.»

دوران افتخار کپلر زمانی آغاز گردید که نیوتن و لاپلاس شناخته شدند. امروزه بسياری از دست‌نوشته‌های كپلر درموزهٔ وايل موجود است.

نظرات کپلر

کپلر درباره قضیه فیثاغورث نوشته است: «هندسه دو گنج بزرگ دارد: یکی قضیه فیثاغورث است، دیگری تقسیم یک خط به بینهایت نسبت میانگین. ما اولی را با طلا مقایسه می‌کنیم، دومی را گوهری گرانبها می‌نامیم.»

منبع

ويكي پديا فارسي [۱]