ヨハネス・ケプラー。科学者の伝記

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ケプラー・ヨハン。科学者の伝記

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ヨハネスケプラー （1571-1630）。

死後まもなくコペルニクス彼の世界体系に基づいて、天文学者は惑星の動きの表をまとめました。これらの表は、プトレマイオスに従って編集された以前の表よりも観察結果と一致していました。しかし、しばらくして、天文学者はこれらの表と天体の動きに関する観測データとの間に矛盾があることを発見しました。

上級科学者にとって、コペルニクスの教えが正しいことは明らかでしたが、より深く調査し、惑星運動の法則を見つける必要がありました。この問題は、偉大なドイツの科学者ケプラーによって解決されました。

ヨハネスケプラーは27年1571月1589日、シュトゥットガルト近くの小さな町ヴァイルデアシュタットで生まれました。ケプラーは貧しい家庭に生まれたため、非常に困難な状況で、XNUMX年に学校を卒業してテュービンゲン大学に入学しました。ここで彼は熱心に数学と天文学を研究しました。彼の教師であるメストリン教授は密かにコペルニクスの信奉者でした。もちろん、大学では、メストリンはプトレマイオスに従って天文学を教えていましたが、自宅では、彼は学生に新しい教えの基本を紹介しました。そしてすぐに、ケプラーはコペルニクス理論の熱心で頑固な支持者になりました。

メストリンとは異なり、ケプラーは彼の見解と信念を隠しませんでした。コペルニクスの教えの公然たる宣伝はすぐに彼に地元の神学者の憎しみをもたらしました。大学を卒業する前でさえ、1594年にヨハンはオーストリアのシュタイアーマルク州の州都グラーツ市のプロテスタント学校で数学を教えるために派遣されました。

すでに1596年に、彼は宇宙の秘密を発表しました。そこでは、惑星系における太陽の中心位置に関するコペルニクスの結論を受け入れて、彼は惑星軌道の距離と球の半径との間の関係を見つけようとします。多面体は特定の順序で刻まれており、その周りに記述されています。ケプラーのこの作品はまだ学問的で準科学的な洗練のモデルであったという事実にもかかわらず、それは著者に名声をもたらしました。スキーム自体に懐疑的だった有名なデンマークの天文学者オブザーバーのティコ・ブラーエは、若い科学者の思考の独立性、天文学、スキル、計算における忍耐力の知識に敬意を表し、彼に会いたいという願望を表明しました。後に行われた会議は、天文学のさらなる発展にとって非常に重要でした。

1600年、プラハに到着したブラーエは、ヨハンに空の観測と天文計算のアシスタントとしての仕事を提供しました。その少し前に、ブラーエは故郷のデンマークとそこに建てた天文台を離れることを余儀なくされ、そこで四半世紀にわたって天文観測を行いました。この天文台には最高の測定器が備え付けられており、ブラーエ自身が最も熟練した観測者でした。

デンマークの王が天文台の維持のためにブラーエから資金を奪ったとき、彼はプラハに向けて出発しました。ブラーエはコペルニクスの教えに非常に興味を持っていましたが、彼は支持者ではありませんでした。彼は世界の構造についての彼の説明を提唱した。彼は惑星を太陽の衛星として認識し、太陽、月、星を地球の周りを回る物体と見なしました。そのため、宇宙全体の中心の位置が維持されました。

ブラーエはケプラーと長い間仕事をしていませんでした。彼は 1601 年に亡くなりました。彼の死後、ケプラーは長期の天体観測からのデータを使って残りの物質を研究し始めました。それら、特に火星の運動に関する材料に取り組んだケプラーは、驚くべき発見をしました。彼は、理論的天文学の基礎となった惑星運動の法則を導き出しました。

古代ギリシャの哲学者たちは、円が最も完璧な幾何学的形状であると考えていました。もしそうなら、惑星も通常の円（円）でのみ革命を起こす必要があります。ケプラーは、惑星の軌道の円形についての古代から確立された意見は間違っていたという結論に達しました。計算によって、彼は惑星が円ではなく楕円で動くことを証明しました-閉じた曲線、その形は円とは多少異なります。この問題を解決するにあたり、ケプラーは、一般的に言えば、定数の数学の方法では解決できないというケースに対処しなければなりませんでした。問題は、偏心円のセクターの面積を計算することになりました。この問題を現代の数学言語に翻訳すると、楕円積分に到達します。もちろん、ケプラーは求積法の問題を解決することはできませんでしたが、発生する問題の前に後退せず、無限に多数の「実際の」無限小を合計することで問題を解決しました。現代において数学的分析の先史時代の最初のステップとして表されている重要で複雑な実際的な問題を解決するためのこのアプローチ。

ケプラーの最初の法則は、太陽が楕円の中心ではなく、焦点と呼ばれる特別な点にあることを示唆しています。このことから、太陽から惑星までの距離は必ずしも同じではないということになります。ケプラーは、惑星が太陽の周りを移動する速度も常に同じではないことを発見しました。太陽に近づくほど、惑星は速く移動し、離れるほど遅くなります。惑星の運動におけるこの特徴は、ケプラーの第二法則を構成します。同時に、ケプラーは根本的に新しい数学的装置を開発し、変数の数学の開発において重要な一歩を踏み出しました。

ケプラーの法則は両方とも、1609 年に彼の有名な「新天文学」が出版されて以来、科学の財産となっています。しかし、この注目に値する作品のリリースは、すぐに注目を集めることはありませんでした。偉大なガリレオでさえ、彼の時代が終わるまでケプラーの法則を受け入れなかったようです。

天文学の必要性は、数学の計算ツールのさらなる開発とその普及を刺激しました。 1615 年に、ケプラーは比較的小さいが非常に容量の大きい本「ワイン樽の新しいステレオメトリー」を出版しました。この本で、彼は積分法を開発し続け、それらを適用して 90 以上の回転体の体積を見つけ、時には非常に複雑でした。 . 同じ場所で、彼は極値の問題も考慮し、微分方程式の数学の別の分野である微分法につながりました。

天文学的な計算の手段を改善する必要性、コペルニクスのシステムに基づく惑星の動きの表の編集は、ケプラーを対数の理論と実践の問題に引き付けました。ネーピアの研究に触発されたケプラーは、純粋に算術に基づいて対数の理論を独自に構築し、その助けを借りて、ネーパーの理論に近いがより正確な対数表を作成し、1624 年に最初に公開され、1700 年まで再公開されました。ケプラーは、天文学で最初に対数計算を使用しました。彼は、新しい計算手段のおかげで、惑星の動きの「ルドルフィンテーブル」を完成させることができました。

科学者が二次曲線と天文光学の問題に関心を示したことで、彼は連続性の一般原理を開発しました。これは、あるオブジェクトのプロパティを別のオブジェクトのプロパティから見つけることができる一種のヒューリスティック手法です。 1604つ目は、XNUMXつ目から限界に達することによって取得されます。「Vitelliusへの追加、または天文学の光学的部分」（XNUMX）の中で、円錐曲線を研究しているKeplerは、放物線を無限に離れた焦点を持つ双曲線または楕円として解釈します。これは数学史上最初のケースです。連続性の一般原則を適用すること。無限遠点の概念の導入により、ケプラーは数学の別の分野である射影幾何学の作成に向けて重要な一歩を踏み出しました。

ケプラーの生涯は、コペルニクスの教えを求めるあからさまな闘争に捧げられました。 1617年から1621年、三十年戦争の最盛期で、コペルニクスの本がすでにバチカンの「禁じられた本のリスト」に載っており、科学者自身が人生で特に困難な時期を経験していたとき、彼は次のように出版しています。コペルニクス天文学に関するエッセイ」を 1000 号で合計約 XNUMX ページ。本のタイトルは、その内容を不正確に反映しています。そこの太陽は、コペルニクスが示した場所を占めており、ガリレオが直前に発見した惑星、月、木星の衛星は、ケプラーが発見した法則に従って循環しています。実際、それは新しい天文学の最初の教科書であり、ケプラーの教師メストリン (信念によるコペルニクス主義者) がプトレマイオスの天文学に関する教科書を出版したとき、革命的な教義に対する教会の特に激しい闘争の間に出版されました!

同じ年に、ケプラーは「The Harmony of the World」も出版し、惑星運動の第 XNUMX 法則を定式化しました。科学者は、惑星の公転時間と太陽からの距離との間に厳密な関係を確立しました。 XNUMX つの惑星の公転周期の XNUMX 乗は、太陽からの平均距離の XNUMX 乗として互いに関連していることが判明しました。これがケプラーの第三法則です。

彼は長年、天文学者の参考書である「ルドルフィンテーブル」というタイトルで1627年に印刷された新しい惑星テーブルの編集に取り組んできました。ケプラーは、他の科学、特に光学においても重要な結果をもたらしています。彼がすでに1640年までに開発した屈折望遠鏡の光学スキームは、天文観測の主要なスキームになりました。

天力学の作成に関するケプラーの研究は、コペルニクスの教えの承認と発展に重要な役割を果たしました。彼はさらなる研究、特に万有引力の法則のニュートンの発見のための土台を整えました。ケプラーの法則は依然としてその重要性を保持しています。天体の相互作用を考慮に入れることを学んだ科学者は、自然の天体の動きを計算するだけでなく、最も重要なことに、宇宙船、出現の証人などの人工のものも計算するためにそれらを使用します私たちの世代はその改善です。

惑星循環の法則の発見には、科学者による長年の懸命な努力が必要でした。彼が仕えたカトリックの支配者と、彼が受け入れることができる教義のすべてではない仲間の信者であるルター派の両方からの迫害に耐えたケプラーは、多くのことをしなければなりません。プラハ、リンツ、ウルム、セーガン-彼が働いていた都市の不完全なリスト。

ケプラーは惑星の循環の研究に従事しただけでなく、天文学の他の問題にも興味を持っていました。特に彗星が注目を集めました。ケプラーは、彗星の尾が常に太陽から遠ざかっていることに気づき、太陽の作用で尾が形成されたと推測しました。当時、太陽放射の性質や彗星の構造についてはまだ何も知られていませんでした。彗星の尾の形成が実際に太陽の放射と関連していることが確立されたのは、XNUMX世紀の後半とXNUMX世紀になってからでした。

科学者は15年1630月XNUMX日のレーゲンスブルクへの旅行中に亡くなりました。そのとき、彼は帝国の財務省が長年彼に負っていた給与の少なくとも一部を手に入れようとして無駄になりました。

彼は、太陽系に関する私たちの知識の発展に大きな功績を残しています。ケプラーの作品の重要性を高く評価した次の世代の科学者は、太陽系の天体の動きが起こる法則を発見したのは彼だったので、彼を「空の立法者」と呼んだ。

著者: サミン D.K.

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