Biografska enciklopedija znanosti in tehnike, Strani 91-93

[149] KEPLER, Johann nemški astronom
Rojen v Weil der Stadtu na Wurttemberškem 27. decembra 1571
Umr1 v Regensburgu na Bavarskem 15. novembra 1630

V mladosti jo je Keplerju, sinu poklicnega vojaka in vnuku moža, ki je bil rodnemu mestu za župana, zagodlo šibko zdravje. Ko je bil tri leta star, so se ga lotile koze, mu pohabile roke in oslabile vid. Tako je postalo nujno, da ga vzgojijo za duhovnika, zakaj ni bilo videti, da bi bil zmožen za kak napornejši poklic.

Študiral je na vseučilišču v Tübingenu, leta 1588 je diplomiral, leta 1591 pa postal magister. Kmalu so spoznali njegov matematični dar in pri zasebnem učitelju je zvedel za Kopernikove [114] nauke in se jih nemudoma oprijel. Leta 1594 je bilo konec vseh misli na duhovniški stan in takrat je Kepler že poučeval naravoslovje na vseučilišču v avstrijskem Gradcu.

Keplerja je močno prežemal misticizem. Od profesorja astronomije so tiste čase pričakovali, da bo sestavljal horoskope, in Kepler se je zagnal v takšno početje. Ni bil goljuf, marveč je pazljivo preučeval grške astronome, da bi naredil iz astrologije resnično znanost, kakor je skoraj stoletje pred njim skušal Cardano [121]. Tako kot Cardanu pa se to tudi njemu ni posrečilo.

Podobno kot Cardano je skušal Kepler z astrološkimi prijemi razjasniti svetopisemske skrivnosti. Skušal je na primer ugotoviti datum stvarjenja in je odkril, da se je to zgodilo 3992 let pred našim štetjem.

Pozneje se je po vsem videzu nekoliko sramoval svojih astroloških zmožnosti, vendar ni dvoma, da so jih njegovi zaščitniki bolj cenili kot znanstvene dosežke. Sestavljal je horoskope za cesarja Rudolfa in v poznejših letih za cesarskega generala Albrechta von Wallensteina in si pridobil njuno zaščito, čeravno je bil protestant in so bili to časi tridesetletne vojne, ko so verska sovraštva segala globoko.

Leta 1597 so se v Gradcu (veliko pred dramatičnim spopadom v tridesetletni vojni) hudo dajali zaradi vere in Keplerju se je zazdelo pametno, da bi se umaknil. Sprejel je položaj v Pragi, pri postarnem Tychu Brahu [137], s katerim sta si že lep čas dopisovala. Leta 1601, ko je Tycho umrl, je Kepler nasledil neprecenljive podatke, ki jih je starec zbiral leta in leta, med njimi tudi skrbne podatke o navideznem gibanju Marsa.

Kepler se je lotil ustvarjanja nebesnega sestava, ki bi temeljil na teh opazovanjih. Še bolj ga je spodbudilo, ko je 30. septembra 1604 opazil novo zvezdo (Keplerjevo zvezdo), ne sicer tako svetlo, kakor je bila Tychova, vendar prav imenitno.

Pri delu pa ga je zapeljalo vstran zanimanje za mistične ideje, ki so izvirale še iz grških časov. Trdno je verjel v "glasbo sfer", o kateri so prvi govorili Pitagora [5] in njegovi privrženci, in je celo skušal zapisati prave tone, ki jih oddaja vsak planet med gibanjem. (Zemlja, je rekel, odzvanja "mi", "fa", "mi", s čimer kaže, da je na njej - besede so latinske - veliko miserie [bede], famine [lakote] in spet miserie.)

Dotaknil se ga je tudi Platonov [23] vpliv, zakaj petera platonska pravilna telesa je skušal vključiti v planetni sestav. Knjiga, v kateri je zagovarjal takšno misel in ki je bila objavljena leta 1596, je bila tisto, zaradi česar se je Tycho Brahe začel zanimati za Keplerja. Ko je izdeloval teorijo o pravilnih poliedrih, je okrog Merkurjeve sfere zarisal oktaeder in na njegova oglišča prislonil Venerino sfero. Obdal jo je z ikozaedrom in njegova oglišča z zemeljsko sfero in tako naprej.

Neznansko veliko časa je porabil, da je vse to zasnoval, upajoč, da bo tako natančno pojasnil različne razdalje posameznih planetov od Sonca. Leta 1595 je naposled spoznal, da teles in sfer ne more prav uskladiti.

Pa vendar se ni vdal. Nazadnje se mu je posvetilo, da se nič, kar bi utegnil narediti s sferami, ne ujema s Tychovimi podatki, in začel je iskati takšno nekrožno krivuljo, ki bi ustrezala. Najprej je brez uspeha poskušal z ovalom, potem se je lotil elipse.

Elipsa, krivulja, ki jo je prvi preučeval Apolonij [43], spominja na sploščen krog. Pri krogu je premer zmeraj enak, najsi ga potegnemo kakorkoli, premer elipse (premica, ki gre skozi njeno središče) pa spreminja dolžino glede na položaj. Najdaljšemu premeru se reče velika, najkrajšemu pa mala os. Čim bolj stisnjena je elipsa, tem večja je razlika v dolžini velike in male osi, večja je njena »sploščenost«. (Sploščenost kroga je enaka nič; krog sploh ni sploščen.)

Na veliki osi ležita enako daleč od središča točki, imenovani gorišči. Gorišči imata tole lastnost: če iz njiju potegnemo daljici na točko oboda, je njuna vsota vselej enaka dolžini velike osi. To velja ne glede na to, do katere točke na krivulji segata daljici.

Kepler je odkril, da se položaji Marsa, kakor ga je opazoval Tycho, zelo natančno ujemajo z elipsasto orbito. Ta elipsa ni bila zelo izrazita, vendar prav gotovo ni bila krog. Poleg tega je bilo Sonce v enem od elipsinih gorišč.

Kepler je opazil, da je mogoče tudi orbite drugih planetov zarisati kot elipse s Soncem v gorišču. To je oznanil v knjigi Astronomia nova, ki jo je izdal leta 1609, in zdaj je ugotovitev znana kot prvi Keplerjev zakon. V knjigi je bil zapisan tudi njegov drugi zakon: "Premica med planetoma in Soncem opiše v enakem času enake ploskve, med tem ko se planet pomika po orbiti." To je pomenilo, da se bo planet po splošnem in izračunljivem pravilu pomikal toliko hitreje, kolikor bliže bo Soncu [odkril je ohranitev vrtilne količine - a tega ni vedel, saj ne v taki obliki, kot je danes definirana].

Pozneje je Kepler zakona uporabil tudi pri Jupitrovih lunah. Ni pa znal pojasniti Luninega gibanja. Bilo je preveč zapleteno. To je leta 1638 opravil Horrocks [175].

Keplerjeve elipse so pokončale grško astronomijo. Poteptale so nedotakljivost krožnega gibanja in zavrgle nebeške sfere, ki jih je pred dva tisoč leti postavil na nebo Evdoks [24] in jih je zadržal celo Kopernik. Posihmal so astronomi posnemali Keplerjev sestav Osončja, ne da bi ga bistveno dopolnili. (Keplerjeva jasnovidnost je bila omejena na Osončje. Za zvezde je mislil, da so vse na tankem, kake tri kilometre debelem obodu daleč zunaj osončja. V tem je hudo zaostajal za Brunom [138].)

Ko so opustili nebeške sfere, je bilo treba najti kak drug vzrok, zakaj ostajajo nebesna telesa v orbiti. Ker je bilo Sonce vselej v enem od gorišč elipsastega tira in vselej v ravnini orbite, ker je bilo gibanje planeta toliko hitrejše kolikor bliže je bil Soncu, je postalo Keplerju jasno, da Sonce nekako obvladuje gibanje planetov. Ponovil je trditve Gilberta [136], misleč, da gre za nekakšen magnetizem, vendar je bil sestav, ki ga je skušal ustvariti na teh temeljih, nezadovoljiv. Newtonu [201] je bilo prepuščeno, da je pol stoletja zatem predložil zadovoljiva razlago.

Kepler je leta 1619 objavil še eno knjigo in v njej je bilo še posebno veliko mističnega pleteničenja. Zavedal se je, kako neužitna je, in je malosrčno sumil, da bo moral čakati na bralca celo stoletje. Vendar je bil v njej (kot zrno med plevami) zapisan tudi današnji (tretji) Keplerjev zakon, ki pravi, da so kvadrati obhodnih dob planetov sorazmerni s kubi srednjih razdalj od Sonca. Znova se je zazdelo, da planetno gibanje uravnava Sonce.

Knjiga je bila posvečena britanskemu kralju Jakobu I., papirnatemu učenjakarju, ki mu je bil njen bombastični slog prava mana, posvetilo pa še poseben posladek. Jakob je povabil Keplerja v Anglijo, vendar astronom ni hotel zapustiti Nemčije, čeprav se je dežela tedaj pognala v tridesetletno vojno.

Kepler in Galilei [146] sta si nekaj časa prijateljsko dopisovala, čeprav se nista nikoli sešla, in Kepler je svoje teorije posredoval Galileju. Pa vendar Galilei v svoji knjigi o Kopernikovem nauku ni omenil Keplerjevih zakonov. Najbrž se mu je zdelo, da se je treba zanje meniti prav toliko kot za njegove sanjarije o pravilnih poliedrih in o glasbi sfer (da ne omenimo horoskopov - saj je tu pa tam tudi Galilei znal sestaviti kakega). V resnici je bilo dopisovanja v letu 1610 konec, in to nemara kaže, kdaj se je nehala njuna medsebojna naklonjenost.

Ko pa je Galilei sestavljal teleskope in jih razpošiljal, kamor se mu je zdelo, da jih bodo najbolje uporabili, je eden našel pot tudi do Keplerja [opomba: vendar ne direktno, ampak z veliko zamudo preko posrednikov, Galile se namreč na Keplerjevo prošnjo ni odzval in mu ni hotel osebno poslati teleskopa, zakaj?].

Z njim je Kepler opazoval Jupitrove lune - v katere ni hotel verjeti, dokler jih ni videl na lastne oči - in jih po latinski besedi za mogočneževe prisklednike nemudoma imenoval sateliti. Začel je raziskovati kako se lomijo žarki v leči. Tako je mogel pojasniti, kako deluje teleskop (pa tudi oko).

Leta 1611 je izboljšal teleskop, tako da je uporabil izbokli leči namesto vbokle in izbokle, kakor ju je imel Galilei, in v teoriji zasnoval sestavljen drobnogled, boljši od vseh, ki so bili tedaj na voljo. Pokazal je tudi, da parabolično zrcalo zbira vzporedne žarke, in to je bilo bistveno, da je mogel Newton [201] še v istem stoletju izdelati zrcalni teleskop. Tako je Kepler vpeljal moderno optiko. Ni pa znal izpeljati splošnega matematičnega razmerja, ki bi izražalo lom svetlobe. To je čakalo njegovega mlajšega sodobnika Snella [159].

Leta 1612 je Keplerjev zaščitnik Rudolf II. umrl. Novi cesar Matija je obdržal Keplerja na položaju dvornega astronoma, pri izplačevanju pa je bil večinama v zaostanku. (Tudi Rudolf II. ni bil najskrbnejši plačnik. Svetim rimskim cesarjem je po navadi primanjkovalo gotovine.) Leta 1620 so prijeli Keplerjevo mater, ki se je poskušala v okultnih vedah, češ da je čarovnica, in čeprav je niso mučili, ni za dolgo preživela izpustitve, ki jo je po dolgem prizadevanju izbojeval sin Johannes.

Ta leta je Kepler preživel ob dopolnjevanju nove tablice planetnih gibanj, ki so temeljile na Tychovih izrednih opažanjih in njegovi teoriji o elipsastih orbitah. Pri računih je uporabljal logaritme, ki jih je tedaj odkril Napier [140], in to je bilo prvič, da so logaritmi rabili nečemu pomembnemu. Navzlic družinskim in denarnim težavam, ki so bile posledice tega, da je imel trinajst otrok, in kljub nepretrgani vojni in verskim nemirom je leta 1627, objavil tablice, v čast starega zavetnika imenovane Rudolfove (rudolfinske), in jih posvetil spominu Tycha. Zraven so bile tudi logaritemske tablice in Tychova zvezdna karta, ki jo je Kepler še dopolnil.

Keplerjeva zadnja usluga astronomiji je bila, ko je izračunal čas prehodov notranjih planetov, Merkurja in Venere, prek sončne oble. Teh prehodov niso nikoli opazili, ampak po Keplerjevih računih so se zanesljivo dogajali. Leta 1631 je takšen prehod Merkurja opazoval Gassendi [160] v obdobju, ki ga je predvidel tedaj že mrtvi Kepler. Kepler je napisal zgodbo "Somnium" o možu, ki je v sanjah odpotoval na Mesec. Mesečevo površje je bilo tu prvič opisano kakršno je v resnici, tako da imamo lahko "Sumnium" za prvo resnično znanstveno fantastiko in ne za navadno fantazijo. Objavili so jo po Keplerjevi smrti.

Več kot sto let po Keplerjevi smrti je njegove rokopise naposled kupila ruska cesarica Katarina II. in zdaj jih hranijo v zvezdarni Pulkovo v Sovjetski zvezi (danes v Rusiji).

VIR II

*** Koestler o Galileju in Keplerju - zelo človeško (Mesečniki, Lunatiki)

VIR III

Fiziki 2 (strani 7-20) - Janez Strnad

"Johannes Kepler je opravil svoje življenjsko delo v duhovno in politično raztrganem in razklanem odlomku nemške zgodovine," preberemo v življenjepisu. Reformaciji v začetku 16. stoletja je proti koncu stoletja sledila protireformacija. Ne samo, da je vera po tej poti krojila Keplerjevo življenje, izdatno je nanj vplivala tudi neposredno. Kepler je bil vzgojen v protestantskem duhu in je bil globoko veren. Izbral si je augsburško različico protestantizma in pri njej vztrajal. Nasprotoval je skrajnemu stališču, ki so ga zastopali na Wurtternberškem. Tako je zašel med tabora. Kot protestant je moral zapustiti Gradec, Prago in Linz. Na drugi strani so ga wurttemberški protestanti izločili iz skupnosti in mu prepovedali, da bi se udeleževal obhajila. Med drugim so mu zamerili, da se je upiral njihovi togosti in jim zaradi nje napovedal nesrečo. Tubingensko univerzo je prosil, naj podpre njegovo prošnjo, da bi ga sprejeli nazaj v skupnost, a prošnja je bila zavrnjena. Pisma kažejo, da je to Keplerja globoko prizadelo. Katoliška gospoda pa mu je prizanašala zaradi njegovega ugleda in zato, ker ni skrival svojega nasprotovanja wurtternberškim protestantom. V astronomiji je sodeloval z jezuiti, ki so imeli v protireformaciji veliko vlogo, a je odklonil vsa vabila, naj se spreobrne. Ob vsem tem Kepler nikoli ni zašel v resne težave zaradi svojih astronomskih naukov.

Linz, v katerega se je vrnil z Wurttemberškega, so oblegali kmetje, ki so se uprli prisilnemu spreobračanju in denarnim bremenom. Ob tem je zgorela tiskarna z delom tiskanega gradiva. Zato je Kepler leta 1626 ženo in tri otroke zopet pustil v Regensburgu in odpotoval v Ulm, kjer so bile možnosti za tiskanje boljše. Ko je tam dokončal tisk novih astronomskih tablic, ki so jih po umrlem cesarju imenovali Rudolfove, se je po letu dni odpravil k družini v Regensburg. Toda kmalu jo je spet zapustil in odpotoval dalje v Prago, kjer je tablice izročil cesarju. Zopet so mu ponudili ugodno mesto, če bi se spreobrnil, a Kepler je ponudbo enako kot prejšnje odklonil. K sebi ga je brez pogojev verske narave sprejel vojskovodja lige Albrecht von Wallenstein. Leta 1628 se je Kepler z družino preselil v Zagan v Šleziji, ki jo je upravljal Wallenstein. Kepler mu je izdelal horoskop že leta 1608, na začetku njegove poveljniške poti. Zdaj ga je Wallenstein večkrat prosil, naj horoskop dopolni. Po njegovem mnenju so se napovedi prvega večinoma uresničile in je po tedanji navadi pričakoval, da mu bodo nove napovedi koristile na poti do oblasti. Kepler se je izmikal, češ da se vojskovodja ne sme bolj opirati na zvezde kot na svojo vojsko. Že prej je drugače kot Brahe - naročnike vselej opozoril na nezanesljivost horoskopov. V tistem času pa je izrazito nasprotoval zlorabi astrologije v boju za oblast in Wallensteinu ni ustregel, čeprav mu je ta ponujal bogato plačilo.

Več na naslovu: ejemcc_fiz.html#kepler2

VIR IV

Keplerjeva genialna ideja

Še zanimivost o izboru druge žene

Kmalu po smrti prve žene (s katero se baje nista najbolj razumela), je dve leti iskal drugo ženo. Seznanil se je kar z 11-imi kandidatkami. Iskanja se je lotil matematično in se pri tem hkrati držal ustaljenih postopkov. Ta metoda je danes poznana kot problem poroke ali tudi izbora najboljše tajnice in se med drugim predava pri študiju moderne statistike in teorije odločanja. 42-letni Kepler se je na koncu poročil s 24-letno Susanno Reuttinger - trije otroci (od šestih) iz tega zakona so preživeli - odrasli.

Keplerjeva domneva

Keplerjeva domneva govori o najgostejšem zlaganju krogel v trirazsežnem prostoru. Po njej imata kubično ploskovno centrirano in šestkotniško gosto pakiranje kot razporeditvi enako velikih krogel v prostoru največjo srednjo gostoto. Gostota takšnih razporeditev je malo več kot 74 %. Domnevo je leta 1611 podal Johannes Kepler v delu O šestoglati snežinki (Strena sue de nive sexangula). Kepler je začel raziskovati razporeditve krogel med svojim dopisovanjem s Thomasom Harriotom leta 1606. Harriot je bil prijatelj Walterja Raleigha, ki je postavil problem Harriotu o najboljši razporeditvi topovskih krogel na ladijskih krovih. Harriot je objavil delo o različnih vzorcih pakiranja leta 1591 in bil eden od pionirjev teorije o atomih. Domneva je (baje) dokazana komaj leta 2015. Več na spodnji strani.
https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_conjecture

Kepler je zana tudi po zametkih integralnega računa!
J. Kepler je znan tudi po Kepler-Poinsotovih poliedrih, manj znan pa je po zametkih integralskega računa v Arhimedovem smislu. Kepler je namreč računal prostornine raznih teles, med drugim tudi vinskih sodov, kakršne so v njegovem času uporabljali v Avstriji. Kepler (1571--1630) je poznal Simpsonovo pravilo za približno računanje določenih integralov veliko prej kot Thomas Simpson (1710--1761).

Povzel:
Vičar Zorko
leto 2021

*** Delno je tekst navezava na - VK2020 Spika 1