Rocznica urodzin Johannesa Keplera
Johannes Kepler, niemiecki matematyk, astronom i astrolog przyszedł na świat 27 grudnia 1571 roku w miasteczku Weil der Stadt w Badenii-Wirtembergii. Stał się jednym z czołowych przedstawicieli rewolucji naukowej XVII wieku.
Kepler był nauczycielem matematyki w Grazu, asystentem duńskiego astronoma Tychona Brahego, nadwornym matematykiem cesarza Rudolfa II Habsburga, a także ponownie nauczycielem matematyki – tym razem w Linzu. Następnie osiedlił się z rodziną w Ulm, potem – jako doradca księcia Albrechta von Wallenstein – przeniósł się na jego wezwanie do Żagania.
Kepler to jeden z czołowych przedstawicieli rewolucji naukowej XVII wieku. Z jego nazwiskiem kojarzone są przede wszystkim trzy prawa ruchu planet – zawarte przez Keplera w dziełach Astronomia nova (1609), Harmonice Mundi libri V (1619) oraz Epitome astronomiae Copernicanae (1618–1621), ale skodyfikowane później przez innych astronomów. Niebagatelną rolę w ich sformułowaniu odegrały materiały pozostawione Keplerowi przez wspomnianego już wcześniej Brahego, któremu Niemiec asystował w Pradze przez nieco ponad rok (od września 1600 r. do października 1601). Duńczyk zapisał Keplerowi w testamencie skrupulatnie prowadzony rejestr położenia planet na niebie. Na podstawie tych notatek nasz bohater mógł wyznaczyć graficznie orbitę Marsa. Po wieloletnich obliczeniach doszedł do wniosku, że najwłaściwszą krzywą jest elipsa, co znalazło odbicie w treści pierwszego prawa, które mówi, że „każda planeta Układu Słonecznego porusza się wokół Słońca po orbicie w kształcie elipsy, w której w jednym z ognisk jest Słońce”. To odkrycie datuje się na rok 1605.
Wcześniej, bo w 1601 roku, Kepler odkrył zależność znaną jako drugie prawo ruchu planet: „W różnych odstępach czasu promień wodzący planety, poprowadzony od Słońca, zakreśla równie pola”. Przekładając na język bardziej zrozumiały – w peryhelium, czyli w pobliżu Słońca, planety poruszają się szybciej niż w aphelium, tj. daleko od Słońca. I tak na przykład prędkość liniowa Ziemi w peryhelium wynosi 30,3 km/s, w aphelium – 29,3 km/s, dlatego lato (aphelium ok. 3 lipca) jest nieco dłuższe od zimy (peryhelium ok. 3 stycznia).
Trzecie prawo Kepler odkrył dopiero w roku 1618. Pod znowu mało zrozumiałym dla zwykłego śmiertelnika sformułowaniem, że „stosunek kwadratu okresu obiegu planety wokół Słońca do sześcianu wielkiej półosi jej orbity (czyli średniej odległości od Słońca) jest stały dla wszystkich planet w Układzie Słonecznym”, kryje się ni mniej ni więcej, tylko fakt, że im większa orbita, tym dłuższy czas obiegu planety, a prędkość liniowa na orbicie jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka promienia orbity.
Istnieje także prawo czwarte, nieuznane przez metodologię naukową jako wyłącznie przypadkowa zbieżność. Kepler opisał je najwcześniejszej ze wszystkich, bo już w 1596 roku, w książce Mysterium Cosmographicum. Zaproponował w nim model Układu Słonecznego opartego na pięciu bryłach platońskich, czyli regularnych wielościanach w przestrzeni trójwymiarowej. Ustawiając na przemiennie sfery i wielościany, Kepler zauważył, że począwszy od Merkurego wielościan foremny opisany na sferze jednej planety jest wpisany w sferę planety następnej.
Powyższe prawa, zwłaszcza uznanie elipsowatego kształtu orbit, z jednej strony położyły kres pitagorejsko-platońskiemu kanonowi astronomicznemu (klasycznie proporcjonalny, można by powiedzieć, ruch jednostajny planet po okręgach), z drugiej – mocno utwierdziły model kopernikański. Kepler był gorącym orędownikiem teorii heliocentrycznej, broniąc jej w ujęciu matematycznym i teologicznym.
Wydedukowane z empirycznych danych prawa Keplera są w istocie prawami czysto geometrycznymi, ale nie sposób przecenić ich znaczenia dla rozwoju całej – to nimi inspirował się Izaak Newton podczas poszukiwań uniwersalnych zasad rządzących ruchami ciał zarówno w przestrzeni kosmicznej, jak i na Ziemi.
Kepler jest patronem kilku obiektów astronomicznych: księżycowego krateru uderzeniowego, krateru na Marsie czy Kepler Dorsum – grzbietu ma powierzchni Fobosa (większego z dwóch marsjańskich satelitów). Jedną z planetoid przecinających orbitę Marsa nazwano (1134) Kepler, a Gwiazda Keplera to supernowa, którą astronom odkrył i opisał w 1604 roku. Cztery lata później Kepler wydał dziełko poświęcone komecie zaobserwowanej w 1607 – była nią, bodaj najbardziej znana ze wszystkich komet, kometa Halleya. Keplerowi zawdzięczamy także zapis ułamków w postaci dziesiętnej.
Kiedy jego protektor popadł w niełaskę cesarza (Ferdynand II obawiał się, że zwycięski w wojnie trzydziestoletniej dowódca Albrecht von Wallenstein połakomi się na cesarski tron), Kepler udał się do Ratyzbony. Na miejscu, prawdopodobnie wskutek wyczerpującej podróży, astronom zachorował i po kilku dniach zmarł – 15 listopada 1630 roku.
