Johannes Kepler
Informações de fundo
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| Johannes Kepler | |
|---|---|
 Um 1610 Retrato de Johannes Kepler por um artista desconhecido | |
| Nascido | 27 de dezembro de 1571 Livre a cidade imperial de Weil der Stadt perto de Stuttgart , HRE (agora parte do Stuttgart Região de Baden-Württemberg, Alemanha) |
| Morreu | 15 de novembro de 1630 (58 anos) Regensburg, Eleitorado da Baviera, HRE (hoje Alemanha) |
| Residência | Alemanha |
| Nacionalidade | Alemão |
| Campos | Astronomia , astrologia , matemática e filosofia natural |
| Instituições | Universidade de Linz |
| Alma mater | Universidade de Tübingen |
| Conhecido por | Leis de Kepler Kepler conjectura |
Assinatura  | |
Johannes Kepler (em alemão: [Kʰɛplɐ]; 27 de dezembro de 1571 - 15 de novembro de 1630) foi um alemão matemático , astrônomo e astrólogo. Uma figura chave no século 17 revolução científica, ele é mais conhecido por seu epônimos leis do movimento planetário , codificadas por astrónomos posteriores, com base em suas obras Astronomia nova, Harmonices Mundi, e epítome da Astronomia copernicana. Estas obras também forneceu um dos fundamentos para Isaac Newton teoria da 's gravitação universal.
Durante sua carreira, Kepler foi um professor de matemática em um escola seminário em Graz, Áustria, onde se tornou um associado de Príncipe Hans Ulrich von Eggenberg. Mais tarde, ele tornou-se assistente astrônomo Tycho Brahe, e, eventualmente, o matemático imperial para Imperador Rodolfo II e seus dois sucessores Matthias e Ferdinand II. Ele também era um professor de matemática em Linz, na Áustria, e um assessor Wallenstein Geral. Além disso, ele fez um trabalho fundamental no campo da óptica , inventou uma versão melhorada do telescópio refrator (o Telescópio Kepler), e mencionou as telescópicos descobertas de seu contemporâneo Galileo Galilei .
Kepler viveu numa época em que não existia uma distinção clara entre a astronomia ea astrologia, mas havia uma forte divisão entre a astronomia (um ramo de matemática dentro do artes liberais) e física (um ramo da filosofia natural). Kepler também incorporou argumentos religiosos eo raciocínio em seu trabalho, motivado pela convicção religiosa e crença de que Deus criou o mundo, de acordo com um plano inteligível que é acessível através da luz natural da razão. Kepler descreveu sua nova astronomia como "física celeste", como "uma excursão em Aristóteles 's Metafísica ", e como" um suplemento para Aristóteles Sobre os Céus ", transformando a antiga tradição da cosmologia física tratando astronomia como parte de uma física matemática universal.
Primeiros anos
Johannes Kepler nasceu em 27 de dezembro, o dia da festa de St. João Evangelista, de 1571, no Livre a cidade imperial de Weil der Stadt (hoje parte da Stuttgart Região no estado alemão de Baden-Württemberg, 30 km a oeste do centro de Stuttgart). Seu avô, Sebald Kepler, tinha sido prefeito daquela cidade, mas, no momento em que Johannes nasceu, ele tinha dois irmãos e uma irmã e da fortuna da família Kepler estava em declínio. Seu pai, Heinrich Kepler, ganhava a vida como um precário mercenário, e ele deixou a família quando Johannes tinha cinco anos. Ele se acreditava ter morrido no Guerra dos Oitenta Anos, na Holanda. Sua mãe Katharina Guldenmann, filha de um estalajadeiro, foi um curandeiro e herbalist que mais tarde foi julgado por feitiçaria. Nascido prematuramente, Johannes alegou ter sido fraco e doente como uma criança. No entanto, muitas vezes ele impressionou os viajantes na estalagem do avô com sua faculdade matemática fenomenal.
Ele foi apresentado a astronomia em uma idade adiantada, e desenvolveu um amor por ela que abrangem toda a sua vida. Aos seis anos, ele observou a Grande cometa de 1577, escrevendo que ele "foi feita pelo [seu] mãe para um lugar alto para olhar para ele." Aos nove anos, ele observou um outro evento astronômico, um eclipse lunar em 1580, registrando-se que ele se lembrava de ter sido "chamado ao ar livre" para vê-lo e que a lua "apareceu bastante vermelho". No entanto, a infância varíola o deixou com visão fraca e mãos aleijadas, limitando sua habilidade nos aspectos observacionais da astronomia.
Em 1589, depois de se mudar através da escola secundária, escola Latina, e Seminário de Maulbronn, Kepler participaram Tübinger Stift no Universidade de Tübingen. Lá, ele estudou filosofia sob Vitus Müller e teologia sob Jacob Heerbrand (um estudante de Philipp Melanchton em Wittenberg), que também ensinou Michael Maestlin enquanto ele era um estudante, até que ele se tornou chanceler em Tübingen em 1590. Ele provou ser um matemático excelente e ganhou uma reputação como um astrólogo habilidoso, lançando horóscopos para os colegas. Sob a orientação de Michael Maestlin, professor de Tübingen de matemática 1583-1631, ele aprendeu tanto a Sistema de Ptolomeu ea Sistema copernicano do movimento planetário. Ele se tornou um copernicana naquele momento. Em uma disputa estudante, ele defendeu o heliocentrismo , tanto numa perspectiva teórica e teológica, sustentando que a Sun foi a principal fonte de força motriz no universo. Apesar de seu desejo de se tornar um ministro, perto do fim de seus estudos Kepler foi recomendado para uma posição como professor de matemática e astronomia na escola protestante em Graz (mais tarde Universidade de Graz). Ele aceitou o cargo em abril de 1594, com a idade de 23.
Graz (1594-1600)
Mysterium Cosmographicum
Primeiro trabalho astronômico importante de Johannes Kepler, Mysterium Cosmographicum (O Mistério cosmográfico), foi publicada a primeira defesa do sistema copernicano. Kepler alegou ter tido um epifania em 19 de Julho, 1595, enquanto ensinava na Graz, demonstrando a periódica conjunção de Saturno e Júpiter no zodíaco; ele percebeu que polígonos regulares ligado um inscrito e um círculo circunscrito em proporções definidas, que, ele raciocinou, pode ser a base geométrica do universo. Depois de não conseguir encontrar um arranjo original de polígonos que se encaixam conhecidos observações astronômicas (mesmo com planetas extra adicionado ao sistema), Kepler começou a experimentar com 3-dimensional poliedros . Descobriu que cada um dos cinco sólidos Platônicas poderia ser inscrito e circunscrito exclusivamente por esférica orbs; nidificação estes sólidos, cada um envolto em uma esfera, uma dentro da outra produziria seis camadas, correspondente aos seis conhecido planets- Mercúrio , Vênus , Terra , Marte , Júpiter e Saturno. Ao encomendar os sólidos correctly- octaedro , icosaedro, dodecaedro, tetraedro , cubo -Kepler descobriram que as esferas poderiam ser colocados em intervalos correspondentes (dentro dos limites de precisão das observações astronômicas disponíveis) para os tamanhos relativos dos caminho de cada planeta, assumindo os planetas circulam o Sun. Kepler também descobriu uma fórmula que relaciona o tamanho de esfera de cada planeta para o comprimento do seu período orbital: do interior para planetas exteriores, a proporção de aumento no período orbital é o dobro da diferença de raio orbe. No entanto, Kepler mais tarde rejeitou esta fórmula, porque não era suficientemente preciso.
Como ele indicada no título, Kepler pensou que ele havia revelado plano geométrico de Deus para o universo. Muito do entusiasmo de Kepler para o sistema copernicano decorre de seu convicções teológicas sobre a conexão entre o físico eo espiritual; o próprio universo era uma imagem de Deus, com o Sol correspondente ao Pai, a esfera estelar para o Filho , e o espaço intermediário entre a Espírito Santo. Seu primeiro manuscrito de Mysterium continha uma extensa heliocentrismo capítulo reconciliação com passagens bíblicas que parecia apoiar o geocentrismo.
Com o apoio de seu mentor Michael Maestlin, Kepler recebeu permissão do Tübingen universidade senado para publicar seu manuscrito, na pendência do afastamento da Bíblia . exegese e da adição de uma descrição mais simples, mais compreensível do sistema de Copérnico, bem como novas idéias de Kepler Mysterium foi publicada no final de 1596, e Kepler recebeu suas cópias e começou a enviá-los para os astrônomos proeminentes e patronos início em 1597; não foi amplamente lido, mas estabeleceu a reputação de Kepler como um astrônomo altamente qualificados. A dedicação efusivo, para patronos poderosos, bem como para os homens que controlavam a sua posição em Graz, também forneceu uma porta fundamental para o sistema de patrocínio.
Ainda que os detalhes seriam modificados em função de seu trabalho mais tarde, Kepler nunca abandonou o platônico poliédrico-spherist cosmologia de Mysterium Cosmographicum. Seus principais trabalhos astronômicos subsequentes foram, em algum sentido apenas novos desenvolvimentos de que, preocupados com encontrar dimensões mais precisas interiores e exteriores para as esferas através do cálculo das excentricidades das órbitas planetárias dentro dele. Em 1621 Kepler publicou uma segunda edição ampliada de Mysterium, metade do tempo outra vez como o primeiro, detalhando em notas de rodapé as correções e melhorias que ele tinha conseguido nos 25 anos desde a sua primeira publicação.
Em termos do impacto de Mysterium, ele pode ser visto como um primeiro passo importante na modernização da teoria de Copérnico. Não há dúvida de que Copérnico "De Revolutionibus" procura avançar um sistema centrado no sol, mas neste livro que ele teve de recorrer a dispositivos de Ptolomeu (viz., Epiciclos e círculos excêntricos), a fim de explicar a mudança de planetas 'orbital velocidade. Além disso, Copernicus continuou a ser usado como um ponto de referência o centro da órbita da Terra, em vez do que a do sol, como ele diz, "como uma ajuda para cálculo e, a fim de não confundir o leitor, divergindo muito de Ptolomeu." Portanto, embora a tese do "Mysterium Cosmographicum" foi um erro, astronomia moderna deve muito a esse trabalho ", uma vez que representa o primeiro passo na limpeza do sistema copernicano dos remanescentes da teoria de Ptolomeu ainda agarrados a ela."
O casamento com Barbara Müller
Em dezembro de 1595, Kepler foi apresentado a Barbara Müller, uma viúva de 23 anos de idade (duas vezes), com uma jovem filha, Gemma van Dvijneveldt, e ele começou a cortejá-la. Müller, herdeira às propriedades de seus maridos final, também era filha de um proprietário do moinho de sucesso. Seu pai Jobst inicialmente se opôs um casamento da nobreza apesar de Kepler; embora ele tinha herdado a nobreza de seu avô, a pobreza de Kepler fez dele um jogo inaceitável. Jobst cedeu após Kepler concluiu os trabalhos em Mysterium, mas o engajamento quase se desfez enquanto Kepler foi longe cuidando dos detalhes da publicação. No entanto, funcionários da igreja tinham-que ajudou a criar o match-pressionaram os Müllers para honrar o seu acordo. Barbara e Johannes se casaram em 27 de abril de 1597.
Nos primeiros anos de seu casamento, o Keplers teve dois filhos (Heinrich e Susanna), ambos os quais morreram na infância. Em 1602, eles tiveram uma filha (Susanna); em 1604, um filho (Friedrich); e em 1607, outro filho (Ludwig).
Outra pesquisa
Na sequência da publicação de Mysterium e com a bênção dos inspectores escolares Graz, Kepler começou um ambicioso programa para estender e elaborar seu trabalho. Ele planejou quatro livros adicionais: um sobre os aspectos estacionários do universo (o Sol e as estrelas fixas); um sobre os planetas e seus movimentos; uma sobre a natureza física dos planetas e a formação de características geográficas (especialmente com foco na Terra); e um sobre os efeitos dos céus na terra, para incluir óptica atmosférica, da meteorologia e da astrologia.
Ele também procurou as opiniões de muitos dos astrônomos a quem tinha enviado Mysterium, entre eles Reimarus Ursus (Nicolaus Reimers Bär) -a matemático imperial do Rudolph II e um rival amargo de Tycho Brahe. Ursus não respondeu diretamente, mas republicado carta lisonjeira de Kepler para prosseguir a sua disputa prioridade sobre (o que hoje é chamado) a Sistema Tychonic com Tycho. Apesar desta marca preta, Tycho também começou a se corresponder com Kepler, começando com uma crítica dura, mas legítimo do sistema de Kepler; entre uma série de acusações, Tycho teve problema com o uso de dados numéricos imprecisos tiradas de Copérnico . Através de suas cartas, Tycho e Kepler discutiram uma ampla gama de problemas astronômicos, habitação sobre fenómenos lunares e teoria de Copérnico (particularmente a sua viabilidade teológica). Mas sem os dados significativamente mais preciso do observatório de Tycho, Kepler tinha nenhuma maneira de resolver muitos destes problemas.
Em vez disso, ele voltou sua atenção para cronologia e "harmonia", a numerológicos relações entre música, matemática e do mundo físico, e suas astrológicos consequências. Ao assumir a Terra a possuir uma alma (a propriedade mais tarde viria a chamar para explicar como o sol faz com que o movimento dos planetas), ele estabeleceu um sistema especulativo de ligação aspectos astrológicos e astronômicos para distâncias de tempo e outros fenômenos terrestres. Por 1599, no entanto, novamente ele sentiu seu trabalho limitado pela imprecisão dos dados disponíveis, exatamente como crescente tensão religiosa também estava ameaçando seu emprego continuado em Graz. Em dezembro daquele ano, Tycho convidou Kepler para visitá-lo em Praga ; em 01 de janeiro de 1600 (antes mesmo que ele recebeu o convite), Kepler partiu na esperança de que o patrocínio de Tycho poderia resolver seus problemas filosóficos, bem como seus entes sociais e financeiros. Quando ele era um homem velho, ele foi autorizado a continuar o seu trabalho em sua casa sozinho.
Praga (1600-1612)
Trabalhar para Tycho Brahe
Em 4 de Fevereiro de 1600, Kepler encontrou Tycho Brahe e seus assistentes Franz e Tengnagel Longomontanus em Benátky nad Jizerou (a 35 km de Praga), o local onde o novo observatório de Tycho estava sendo construído. Ao longo dos próximos dois meses ele permaneceu como um convidado, analisando algumas das observações de Tycho de Marte ; Tycho vigiado de perto os seus dados, mas ficou impressionado com as idéias teóricas de Kepler e logo permitiu-lhe mais acesso. Kepler planejado para testar sua teoria de Mysterium Cosmographicum com base nos dados de Marte, mas ele estima que o trabalho levaria até dois anos (desde que ele não foi autorizado a simplesmente copiar os dados para uso próprio). Com a ajuda de Johannes Jessenius, Kepler tentou negociar um acordo de emprego mais formal com Tycho, mas as negociações foram suspensas em uma discussão com raiva e Kepler partiu para Praga em 6 de abril Kepler e Tycho logo reconciliado e, eventualmente, chegaram a um acordo sobre o regime de salário e de vida, e, de junho de Kepler voltou para casa para Graz para recolher sua família.
Dificuldades políticas e religiosas em Graz frustradas suas esperanças de retornar imediatamente para Tycho; na esperança de continuar seus estudos astronômicos, Kepler procurou uma nomeação como matemático para Archduke Ferdinand. Para o efeito, Kepler compôs uma de Ferdinand-no qual ele propôs uma teoria baseada em vigor do movimento lunar dedicado-ensaio: "Na Terra inest virtus, quae Lunam CIET" ("Há uma força na terra que faz com que a lua mover "). Embora o ensaio não ganhar-lhe um lugar na corte de Ferdinand, que fez detalhe um novo método para medir os eclipses lunares , que ele aplicadas durante o 10 de julho eclipse em Graz. Estas observações formaram a base de suas explorações das leis da óptica que culminariam em Astronomiae Pars Optica.
Em 2 de agosto de 1600, depois de se recusar a se converter ao catolicismo, Kepler e sua família foram banidos de Graz. Vários meses depois, Kepler voltou, agora com o resto da sua casa, para Praga. Durante a maior parte de 1601, ele foi apoiado directamente por Tycho, que o atribuído a análise de observações planetárias e escrever um tratado contra (pelo então falecido) rival de Tycho, Ursus. Em setembro, Tycho garantiu-lhe uma comissão como um colaborador no novo projeto que ele tinha proposto ao imperador: o Tabelas Rudolphine que deve substituir o Tabelas de Prutenic Erasmus Reinhold. Dois dias depois da morte inesperada de Tycho em 24 de outubro de 1601, Kepler foi nomeado seu sucessor como matemático imperial com a responsabilidade de completar o seu trabalho inacabado. Os próximos 11 anos como matemático imperial seria o mais produtivo de sua vida.
Assessor imperador Rodolfo II
Obrigação primária de Kepler como matemático imperial era fornecer conselhos astrológicos para o imperador. Embora Kepler teve uma visão sombria das tentativas de astrólogos contemporâneos de prever com precisão o futuro ou eventos específicos divinos, ele havia sido horóscopos detalhadas bem recebidos para amigos, familiares e clientes desde seu tempo como estudante em Tübingen. Além de horóscopos para aliados e líderes estrangeiros, o imperador procurou o conselho de Kepler em momentos de dificuldade política (embora recomendações de Kepler foram baseadas mais no senso comum do que as estrelas). Rudolph era ativamente interessado no trabalho de muitos de seus estudiosos judiciais (incluindo numerosos alquimistas ) e manteve-se com o trabalho de Kepler na astronomia física também.
Oficialmente, as únicas doutrinas religiosas aceitáveis em Praga eram católicos e De Utraquist, mas Kepler posição na corte imperial lhe permitiu praticar sua fé luterana sem impedimentos. O imperador nominalmente desde um amplo renda para sua família, mas as dificuldades do sobre-estendida tesouro imperial significava que realmente começar a preensão de dinheiro suficiente para cumprir as obrigações financeiras era uma luta contínua. Em parte devido a problemas financeiros, a sua vida em casa com Barbara era desagradável, marcado por brigas e ataques da doença. Vida da corte, no entanto, trouxe Kepler em contacto com outros proeminentes estudiosos ( Johannes von Matthäus Wackher Wackhenfels, Jost Bürgi, David Fabricius, Martin Bachazek, e Johannes Brengger, entre outros) e trabalho astronômico prosseguiu rapidamente.
Astronomiae Pars Optica
Como ele lentamente continuou analisando-observações de Tycho Marte agora disponíveis para ele na sua totalidade, e começou o lento processo de tabulação dos Quadros Rudolphine, Kepler também pegou a investigação das leis da ótica de seu ensaio lunar de 1600. Ambos lunar e solar, eclipses apresentados fenômenos inexplicáveis, como tamanhos de sombra inesperados, a cor vermelha de um eclipse lunar total, ea luz declaradamente incomum em torno de um eclipse solar total. Questões relacionadas de refração atmosférica aplicado a todas as observações astronômicas. Durante a maior parte de 1603, Kepler parou seu outro trabalho para se concentrar em teoria óptica; o manuscrito resultante, apresentado ao imperador em 01 de janeiro de 1604, foi publicado como Astronomiae Pars Optica (The Optical Parte de Astronomia). Nele, Kepler descreveu a lei do inverso do quadrado que rege a intensidade da luz, reflexão em espelhos planos e curvos, e os princípios da câmeras pinhole, bem como as implicações astronômicos de óptica, tais como paralaxe e os tamanhos aparentes de corpos celestes. Ele também estendeu o estudo da óptica para o olho humano, e é geralmente considerada pelos neurocientistas ser os primeiros a reconhecer que são projectadas imagens invertidas e revertidas pela lente do olho para a retina . A solução para este dilema não era de particular importância para Kepler como ele não vê-lo como pertencente a ótica, embora ele não sugerem que a imagem foi posteriormente corrigida "nas cavidades do cérebro", devido à "atividade da alma. " Hoje, Astronomiae Pars Optica é geralmente reconhecida como o fundamento da óptica moderna (embora o lei da refração é conspicuamente ausente). No que diz respeito aos primórdios da geometria projetiva, Kepler introduziu a idéia de mudança contínua de uma entidade matemática neste trabalho. Ele argumentou que, se um foco de uma secção cónica foram deixados a mover-se ao longo da linha que une os focos, a forma geométrica que se transformam ou degenerada, uma na outra. Desta forma, uma elipse se torna um parábola, quando o foco se move em direção ao infinito, e quando dois focos de uma elipse se fundem em um outro, um círculo é formado. Como os focos de uma hipérbole fundir-se uns aos outros, a hipérbole se torna um par de linhas retas. Ele também assumiu que, se uma linha reta é estendido ao infinito se reunirá em si em um único ponto no infinito, tendo assim as propriedades de um círculo grande. Esta idéia foi mais tarde utilizado por Pascal , Leibniz , Monge e Poncelet, entre outros, e ficou conhecido como continuidade geométrica e como o Lei ou Princípio da Continuidade.
A Supernova de 1604
Em outubro 1604, uma nova estrela da noite brilhante ( SN 1604) apareceu, mas Kepler não acreditar nos rumores, até que viu ele mesmo. Kepler começou a observar sistematicamente a nebulosa. Astrològica, a fim de 1603 marcou o início de um ardente trigon, o início da ca. Ciclo de 800 anos grandes conjunções; astrólogos associou os dois desses períodos anteriores com a ascensão de Carlos Magno (cerca de 800 anos antes) e do nascimento de Cristo (cerca de 1600 anos antes), e os eventos, assim esperados do grande sinal, principalmente em relação ao imperador. Foi neste contexto, como o matemático imperial e astrólogo para o imperador, que Kepler descreveu a nova estrela dois anos mais tarde em seu De Stella Nova. Nele, Kepler endereçada Propriedades astronômicas da estrela, tendo uma abordagem cética para as muitas interpretações astrológicas então em circulação. Ele observou sua luminosidade desaparecendo, especularam sobre a sua origem, e usou a falta de observados paralaxe para argumentar que ele estava na esfera das estrelas fixas, minando ainda mais a doutrina da imutabilidade dos céus (a idéia aceite, uma vez que a Aristóteles esferas celestes eram perfeitos e imutáveis). O nascimento de uma nova estrela implícita a variabilidade dos céus. Em um apêndice, Kepler também discutiram a recente trabalho cronologia do historiador polonês Laurentius Suslyga; ele calculou que, se Suslyga estava correta que aceitou prazos foram quatro anos atrás, então o Estrela de Belém-análogo ao presente nova estrela-teria coincidido com a primeira grande conjunto do ciclo anterior de 800 anos.
Astronomia nova
A ampla linha de pesquisa que culminou em Astronomia nova (A New Astronomy) -incluindo as duas primeiras leis do movimento planetário -began com a análise, sob a direção de Tycho, de Marte órbita ". Kepler calculados e recalculados várias aproximações da órbita de Marte, usando uma equant (a ferramenta matemática que Copérnico tinha eliminado com o seu sistema), acabou criando um modelo que geralmente concordou com as observações de Tycho para dentro de dois arcminutes (o erro médio da medição). Mas ele não estava satisfeito com o resultado complexo e ainda um pouco imprecisos; em determinados pontos do modelo diferiam dos dados por até oito minutos de arco. A ampla gama de métodos de astronomia matemática tradicionais tê-lo falhou, Kepler começou a tentar encaixar uma órbita oval para os dados.
Dentro visão religiosa de Kepler do cosmos, o Sol (um símbolo de Deus Pai) era a fonte de força motriz no sistema solar. Como uma base física, Kepler desenhou, por analogia, no de William Gilbert teoria da alma magnético da Terra a partir de De Magnete (1600) e sobre o seu próprio trabalho sobre óptica. Kepler suposto que a força motriz (ou espécies motriz) irradiada pelo Sol enfraquece com a distância, causando mais rápido ou mais lento do movimento como planetas se movem para mais perto ou mais longe a partir dele. Talvez esta hipótese implica uma relação matemática que iria restaurar a ordem astronômica. Baseada em medições do afélio e periélio da Terra e de Marte, ele criou uma fórmula em que taxa de um planeta de movimento é inversamente proporcional à sua distância do Sol Verificar esta relação ao longo do ciclo orbital, no entanto, necessário cálculo muito grande; para simplificar esta tarefa, no final de 1602 Kepler reformulou a proporção em termos de geometria: planetas varre áreas iguais em tempos iguais a segunda lei de -Kepler do movimento planetário.
Ele, então, começou a calcular toda a órbita de Marte, usando a lei de velocidade geométrica e assumindo um ovo em forma órbita oval. Depois de aproximadamente 40 tentativas falhadas, no início de 1605, ele finalmente teve a idéia de uma elipse , que ele já tinha assumido ser muito simples uma solução para os astrônomos anteriores ter negligenciado. Encontrar aquele uma órbita elíptica ajustar os dados de Marte, concluiu imediatamente que todos os planetas se movem em elipses, com o sol a primeira lei um foco de -Kepler do movimento planetário. Porque ele empregou há assistentes de calcular, no entanto, ele não estender a análise matemática além de Marte. Até o final do ano, ele completou o manuscrito de Astronomia nova, embora não seria publicado até 1609 devido a disputas legais sobre o uso de observações de Tycho, de propriedade de seus herdeiros.
Dioptrice, Somnium manuscrito e outros trabalhos
Nos anos seguintes a conclusão da Astronomia Nova, a maioria das pesquisas de Kepler foi centrada sobre os preparativos para as tabelas de Rudolphine e um conjunto abrangente de efemérides (previsões específicas de planetas e estrelas posições) com base na tabela (embora nem seria completado por muitos anos). Ele também tentou (sem sucesso) para iniciar uma colaboração com o astrônomo italiano Giovanni Antonio Magini. Alguns de seus outros trabalhos tratada cronologia, especialmente o datando de eventos na vida de Jesus, e com a astrologia, especialmente crítica das previsões dramáticas de catástrofe, como as de Helisaeus Roeslin.
Kepler e Roeslin envolvida em série de ataques publicados e contra-ataques, enquanto médico Philip Feselius publicou um trabalho que negou provimento astrologia completamente (e trabalho de Roeslin em particular). Em resposta ao que Kepler viu como os excessos da astrologia por um lado e rejeição excesso de zelo do que no outro, Kepler preparado Tertius Interveniens (intervenções de terceiros). Nominalmente isso ao padroeiro comum de Roeslin e apresentou-trabalho-Feselius foi uma mediação neutra entre os estudiosos rivais, mas também definir os pontos de vista gerais de Kepler sobre o valor da astrologia, incluindo alguns mecanismos hipotéticos de interação entre os planetas e as almas individuais. Enquanto Kepler considerado a maioria das regras e métodos de astrologia tradicional para ser o "mal-cheiro de esterco" em que raspa "uma galinha trabalhadora", houve um "grão de semente de vez em quando, de fato, mesmo uma pérola ou uma pepita de ouro" para ser encontrado pelo astrólogo científico consciente.
Nos primeiros meses de 1610, Galileu Galilei -utilizar seu novo e poderoso telescópio -discovered quatro satélites que orbitam Júpiter . Após a publicação da sua conta como Sidereus Nuncius (Mensageiro Estrelado), Galileo procurou a opinião de Kepler, em parte para reforçar a credibilidade das suas observações. Kepler respondeu com entusiasmo, com uma resposta curta publicada, Dissertatio cum Núncio Sidereo (Conversa com o Starry Messenger). Ele endossou as observações de Galileu e ofereceu uma série de especulações sobre o significado e as implicações das descobertas de Galileu e métodos telescópicos, por astronomia e ótica, assim como a cosmologia ea astrologia. Mais tarde nesse ano, Kepler publicou suas observações telescópicas das luas em Narratio de Jovis Satellitibus, proporcionando mais apoio do Galileo. Para a decepção de Kepler, no entanto, Galileu nunca publicou suas reações (se houver) para Astronomia Nova. :(
Após audição das descobertas telescópicas de Galileu, Kepler também iniciou uma investigação teórica e experimental da óptica telescópicos usando um telescópio emprestado de Duke Ernest de Colónia. O manuscrito resultante foi concluída em setembro de 1610 e publicado como Dioptrice em 1611. Nele, Kepler estabelecido a base teórica da dupla convexa lentes convergentes e divergentes duplo côncavos lentes e como eles são combinados para produzir um Galileu telescópio, bem como os conceitos de reais vs. imagens virtuais, comparada imagens invertidas, ereto, e os efeitos da distância focal na ampliação e redução. Ele também descreveu um telescópio, agora melhorado conhecido como o astronômico ou Telescópio Kepler -em que duas lentes convexas pode produzir uma ampliação maior do que combinação de Galileu de lentes convexas e côncavas.
Por volta de 1611, Kepler circulou um manuscrito do que viria a ser publicado (a título póstumo) como Somnium (The Dream). Parte do propósito de Somnium foi descrever o que a astronomia prática seria como a partir da perspectiva de um outro planeta, para mostrar a viabilidade de um sistema não-geocêntrica. O manuscrito, que desapareceu depois de mudar de mãos várias vezes, descreveu uma fantástica viagem à lua; foi alegoria parte, parte autobiografia e parte tratado sobre viagens interplanetárias (e às vezes é descrito como a primeira obra de ficção científica). Anos mais tarde, uma versão distorcida da história pode ter instigado o julgamento de bruxaria contra sua mãe, como a mãe do narrador consulta um demônio para aprender os meios da viagem espacial. Após a sua eventual absolvição, Kepler composto 223 notas de rodapé para os tempos vários andares mais longos do que o texto-real que explicou os aspectos alegóricos, bem como o conteúdo científico considerável (nomeadamente em matéria de geografia lunar) escondidos dentro do texto.
Trabalho em matemática e física
Como um presente de ano novo naquele ano, ele também compôs para seu amigo e algum tempo patrono Baron von Wackher Wackhenfels um curto panfleto intitulado Strena Seu de Nive Sexangula (um presente de ano novo do Hexagonal Snow). Neste tratado, ele publicou a primeira descrição da simetria hexagonal dos flocos de neve e, estendendo a discussão em uma hipotética base física atomista para a simetria e posou o que mais tarde ficou conhecido como o Kepler conjectura, uma declaração sobre o arranjo mais eficiente para esferas de embalagem. Kepler foi um dos pioneiros das aplicações matemáticas de infinitesimais, consulte Lei da Continuidade.
Problemas pessoais e políticos
Em 1611, a crescente tensão político-religiosa em Praga veio à tona. Imperador Rudolph-cuja saúde estava falhando-foi forçado a abdicar como Rei de Bohemia por seu irmão Matthias. Ambos os lados procurado aconselhamento astrológico de Kepler, uma oportunidade que ele usou para oferecer aconselhamento político conciliatório (com pouca referência às estrelas, exceto em declarações gerais para desencorajar a ação drástica). No entanto, ficou claro que as perspectivas futuras de Kepler no tribunal de Matthias foram dim.
Também nesse ano, Barbara Kepler contraiu Febre maculosa húngaro, em seguida, começou a ter convulsões. Como Barbara estava em recuperação, três filhos de Kepler tudo ficou doente com varíola ; Friedrich, 6, morreu. Após a morte de seu filho, Kepler enviou cartas a potenciais clientes em Württemberg e Padua. No Universidade de Tübingen em Württemberg, as preocupações sobre percebidos de Kepler heresias calvinistas em violação do Augsburg Confissão e da Fórmula de Concórdia impediu seu retorno. O Universidade de Pádua e sobre a recomendação do partida Galileo procurado Kepler para preencher o cargo de professor de matemática, mas Kepler, preferindo manter sua família em território alemão, em vez viajou para a Áustria para providenciar uma posição como professor e matemático distrito no Linz. entanto, Barbara recaída na doença e morreu pouco depois do retorno de Kepler.
Kepler adiou a mudança para Linz e permaneceu em Praga até a morte de Rudolph no início de 1612, embora entre agitação política, a tensão religiosa e tragédia familiar (junto com a disputa legal sobre o espólio de sua esposa), Kepler poderia fazer nenhuma pesquisa. Em vez disso, ele reunido um manuscrito cronologia, Eclogae Chronicae , de correspondência e trabalho anterior. Após a sucessão como imperador do Sacro Império Romano, Matthias reafirmou a posição da Kepler (e salário) como matemático imperial, mas permitiu-lhe passar para Linz.
Linz e em outros lugares (1612-1630)
Em Linz, responsabilidades primárias de Kepler (além de completar as tabelas de Rudolphine ) estavam ensinando na escola do distrito e prestação de serviços astrológicos e astronômicos. Em seus primeiros anos lá, ele gostava de segurança financeira e liberdade religiosa em relação à sua vida em Praga, embora ele foi excluído da Eucaristia por sua igreja luterana sobre seus escrúpulos teológicos. Sua primeira publicação foi em Linz De vero Anno (1613), um tratado expandido no ano do nascimento de Cristo; ele também participou de deliberações sobre a possibilidade de introduzir do Papa Gregório calendário reformado para terras alemãs protestantes; Naquele ano, ele também escreveu o tratado matemático influente Nova stereometria doliorum vinariorum , sobre a medição do volume de recipientes, como barris de vinho, publicada em 1615.
Segundo casamento
Em 30 de Outubro, 1613, casou-se com o Kepler 24-year-old Susanna Reuttinger. Após a morte de sua primeira esposa Barbara, Kepler tinha considerado 11 jogos diferentes. Ele finalmente voltou para Reuttinger (o quinto jogo), que, escreveu ele, "me conquistou com amor, humilde fidelidade, a economia da família, diligência, eo amor que ela deu os enteados." Os três primeiros filhos deste casamento (Margareta Regina, Katharina, e Sebald) morreram na infância. Mais três sobreviveram até a idade adulta: Cordula (b 1.621.); Fridmar (b 1.623.); e Hildebert (b. 1625). De acordo com os biógrafos de Kepler, este foi um casamento muito mais feliz do que o primeiro.
Epítome de Astronomia copernicana, calendários e julgamento de bruxa de sua mãe
Desde a conclusão da Astronomia nova , Kepler tinha a intenção de compor um livro de astronomia. Em 1615, ele completou o primeiro de três volumes de epítome astronomiae Copernicanae ( epítome da Astronomia copernicana ); o primeiro volume (livros I-III) foi impresso em 1617, o segundo (livro IV) em 1620, e os terceiros (livros V-VII) em 1621. Apesar do título, que se refere simplesmente ao heliocentrismo, livro de Kepler culminou com a sua sistema baseado em elipse próprio. O epítome se tornou o trabalho mais influente da Kepler. Ele continha todas as três leis do movimento planetário e tentou explicar movimentos celestes através de causas físicas. Embora expressamente alargada as duas primeiras leis do movimento planetário (aplicado a Marte em Astronomia nova ) para todos os planetas, bem como a Lua e os satélites de Júpiter Médici, ele não explicou como órbitas elípticas poderia ser derivada de dados observacionais.
Como um spin-off das tabelas de Rudolphine e os relacionados Efemérides , Kepler publicou calendários astrológicos, que eram muito populares e ajudaram a compensar os custos de produção de seu outro trabalho, especialmente quando o apoio do tesouro imperial foi retido. Em seus calendários e seis entre 1617 e 1624-Kepler previsão posições planetárias e tempo, bem como eventos políticos; estes últimos eram muitas vezes cannily precisos, graças a sua aguda percepção das tensões políticas e teológicas contemporâneas. Por 1624, no entanto, a escalada dessas tensões ea ambigüidade das profecias significava problemas político para si Kepler; seu calendário final foi queimado publicamente em Graz.
Em 1615, Ursula Reingold, uma mulher em uma disputa financeira com o irmão de Christoph Kepler, afirmou a mãe de Katharina Kepler tinha feito doente com uma bebida mal. A disputa escalado, e em 1617, Katharina foi acusado de feitiçaria; feitiçaria ensaios foram relativamente comum na Europa Central no momento. A partir de agosto 1620 ela foi preso por 14 meses. Ela foi lançada em outubro de 1621, em parte graças à extensa defesa legal elaborado pelo Kepler. Os acusadores não tinha nenhuma evidência mais forte do que rumores, juntamente com uma versão distorcida, de segunda mão de Kepler Somnium , em que uma mulher mistura poções e pede a ajuda de um demônio. Katharina foi submetido a territio Verbalis , uma descrição gráfica da tortura aguardando-la como uma bruxa, em uma última tentativa de fazê-la confessar. Durante o julgamento, Kepler adiado seu outro trabalho para se concentrar em sua "teoria harmônica". O resultado, publicado em 1619, foi Harmonices Mundi ("Harmonia do Mundo").
Harmonices Mundi
Kepler estava convencido "de que as coisas geométricas ter fornecido o Criador com o modelo para a decoração de todo o mundo." Em Harmony , ele tentou explicar as proporções dos mundiais, especialmente os de astronômicos e astrológicos naturais aspectos-em termos de música. O conjunto central de "harmonias" foi a musica universalis ou "música das esferas", que tinha sido estudados por Pitágoras , Ptolomeu e muitos outros antes de Kepler; de fato, logo após a publicação de Harmonices Mundi , Kepler foi envolvido em uma disputa de prioridade com Robert Fludd, que havia publicado recentemente sua própria teoria harmônica.
Kepler começou por explorar polígonos regulares e sólidos regulares , incluindo os números que viriam a ser conhecidos como sólidos de Kepler. De lá, ele estendeu sua análise harmônica a música, meteorologia e astrologia; harmonia resultou dos tons feitas pelas almas dos corpos celestes e, no caso da astrologia, a interação entre esses tons e as almas humanas. Na parte final do trabalho (Livro V), Kepler tratou movimentos planetários, especialmente as relações entre a velocidade orbital ea distância orbital do Sol Relações semelhantes havia sido utilizada por outros astrônomos, mas Kepler-com os dados de Tycho e suas próprias teorias astronômicas tratados-los com muito mais precisão e anexado novo significado físico a eles.
Entre muitas outras harmonias, Kepler articulado que veio a ser conhecida como a terceira lei do movimento planetário . Ele então tentou muitas combinações até que ele descobriu que (aproximadamente) " A praça dos tempos periódicos são uns aos outros como os cubos das distâncias médias . " Embora ele dá a data desta epifania (08 de março de 1618), ele não dá quaisquer detalhes sobre como ele chegou a essa conclusão. No entanto, o significado mais amplo para dinâmica planetária desta lei puramente cinemático não foi realizado até a década de 1660. Pois, quando conjugada com Christian Huygens 'recém-descoberto lei da força centrífuga que permitiu Isaac Newton , Edmund Halley e talvez Christopher Wren e Robert Hooke a demonstrar de forma independente que a atração gravitacional presumida entre o Sol e seus planetas diminuiu com o quadrado da distância entre eles . Este refutou a hipótese tradicional da física escolar que o poder da atração gravitacional permaneceu constante com a distância sempre que aplicado entre dois corpos, como foi assumido por Kepler e também pela Galileo na sua lei universal equivocada de que queda gravitacional é uniformemente acelerado, e também por estudante de Galileu Borrelli em seus 1.666 mecânica celeste. William Gilbert , depois de experimentar com ímãs decidido que o centro da Terra era um ímã enorme. Sua teoria levou Kepler a pensar que uma força magnética do Sol levou planetas em suas próprias órbitas. Era uma explicação interessante para o movimento planetário, mas estava errado. Antes de os cientistas poderiam encontrar a resposta certa, eles precisavam saber mais sobre o movimento.
Tabelas Rudolphinee seus últimos anos
Em 1623, Kepler finalmente concluído as tabelas de Rudolphine , que na época era considerada sua principal obra. No entanto, devido aos requisitos de publicação do imperador e as negociações com o herdeiro de Tycho Brahe, seria não ser impressa até 1627. Entretanto tensão-o religioso raiz das contínuas Guerra dos Trinta Anos mais uma vez colocar-Kepler e sua família em perigo . Em 1625, os agentes da Contra-Reforma Católica colocou a maioria de biblioteca de Kepler sob sigilo, e em 1626 a cidade de Linz foi cercada. Kepler se mudou para Ulm, onde ele arranjou para a impressão das tabelas à sua própria custa.
Em 1628, após os sucessos militares dos exércitos do Imperador Ferdinand sob Geral Wallenstein, Kepler se tornou um conselheiro oficial ao Wallenstein. Apesar de não ser astrólogo tribunal do general per se, Kepler fornecidos cálculos astronômicos para os astrólogos de Wallenstein e, ocasionalmente, escreveu ele mesmo horóscopos. Em seus últimos anos, Kepler passou muito de seu tempo viajando, da corte imperial em Praga para Linz e Ulm para uma casa temporária em Sagan, e, finalmente, para Regensburg. Logo depois de chegar em Regensburg, Kepler adoeceu. Ele morreu em 15 de novembro, 1630, e foi enterrado lá; seu local de enterro foi perdida depois que o exército sueco destruiu o adro. Apenas epitáfio poético auto-autoria de Kepler sobreviveu os tempos:
- Mensus coelos Eram, nunc terrae Metior umbras
- Mens Coelestis erat, corporis umbra IACET.
- Eu medi o céu, agora as sombras que eu medir
- Skybound era a mente, o corpo descansa Earthbound.
Recepção de seu astronomia
As leis de Kepler não foram imediatamente aceitas. Várias figuras importantes, como Galileu e Descartes René completamente ignorado de Kepler Astronomia nova. Muitos astrônomos, incluindo o professor de Kepler, Michael Maestlin, opôs-se a introdução de Kepler da física em sua astronomia. Algumas posições de compromisso aprovadas. Ismael Bouliau aceito órbitas elípticas mas substituiu a lei de Kepler área com movimento uniforme no que diz respeito ao foco vazio da elipse, enquanto Seth Ward usou uma órbita elíptica com movimentos definidos por um equant.
Vários astrônomos testado a teoria de Kepler, e suas várias modificações, contra observações astronômicas Epítome de Astronomia copernicana foi lido por astrônomos em toda a Europa, e após a morte de Kepler foi o principal veículo para a difusão das idéias de Kepler. Entre 1630 e 1650, foi o livro de astronomia mais amplamente utilizado, vencendo astronomia muitos convertidos para ellipse-Based. No entanto, poucos adotado suas idéias sobre a base física para movimentos celestes. No final do século 17, uma série de teorias de astronomia físicas desenho de Kepler trabalho em particular as de Giovanni Alfonso Borelli e Robert Hooke-começou a incorporar forças de atração (embora não a espécie motriz quase-espiritual postuladas por Kepler) e do conceito cartesiano de inércia. Isso culminou em Isaac Newton 's Principia Mathematica (1687), no qual Newton derivado Leis de Kepler a partir de uma teoria baseada em vigor do gravitação universal. Além de seu papel no desenvolvimento histórico da astronomia e da filosofia natural, Kepler já teve grande importância na filosofia e historiografia da ciência. Kepler e suas leis do movimento foram centrais para início histórias de astronomia, como a de Jean Etienne Montucla 1758 Histoire des mathématiques e Jean-Baptiste Delambre de 1821 Histoire de l'astronomie moderne . Estas e outras histórias escritas a partir de um Iluminismo perspectiva tratados argumentos metafísicos e religiosos de Kepler com ceticismo e desaprovação, mas depois da era romântica filósofos naturais visualizaram estes elementos como fundamental para seu sucesso. William Whewell, em seu influente História das ciências indutivas de 1837, Kepler descobriu ser o arquétipo do gênio científico indutivo; em sua filosofia das ciências indutivas de 1840, Whewell realizada Kepler-se como a encarnação das formas mais avançadas da método científico. Da mesma forma, Ernst Friedrich Apelt-o primeiro para estudar extensivamente manuscritos de Kepler, após a sua compra por Catarina, a Grande -identified Kepler como uma chave para a " Revolução das ciências ". Apelt, que viu a matemática de Kepler, sensibilidade estética, ideias físicas, e de teologia, como parte de um sistema unificado de pensamento, produziu a primeira análise alargada da vida de Kepler e de trabalho. As traduções modernas de uma série de livros de Kepler surgiu nos séculos final do século XIX e início do XX, a publicação sistemática de suas obras completas começou em 1937 (e está em fase de conclusão no início do século 21), e Kepler biografia de Max Caspar foi publicado em 1948. No entanto, o trabalho de Alexandre Koyré sobre Kepler foi, depois de Apelt, o primeiro grande marco em interpretações históricas da cosmologia de Kepler e sua influência. Na década de 1930 e 1940 Koyré, e uma série de outros na primeira geração de historiadores profissionais da ciência, descreveu a " revolução científica ", como o evento central na história da ciência, e Kepler como um (a talvez) figura central no revolução. Koyré colocado teorização de Kepler, em vez de seu trabalho empírico, no centro da transformação intelectual dos mais antigos aos modernos visões de mundo. Desde 1960, o volume de bolsa de estudos histórica Kepler tem se expandido enormemente, incluindo estudos de sua astrologia e meteorologia, seus métodos geométricos, o papel dos seus pontos de vista religiosos em seu trabalho, seus métodos literários e retóricos, sua interação com o mais amplo cultural e filosófica correntes de seu tempo, e até mesmo seu papel como um historiador da ciência. O debate sobre o lugar da Kepler na revolução científica também produziu uma grande variedade de tratamentos filosóficos e populares. Um dos mais influentes é de Arthur Koestler 1959 Os sonâmbulos , em que Kepler é inequivocamente o herói (moral e teologicamente bem como intelectualmente) da revolução. Influentes filósofos da ciência-como Charles Sanders Peirce, Norwood Russell Hanson, Stephen Toulmin, e Karl Popper girou -Ter repetidamente para Kepler: exemplos de incomensurabilidade, raciocínio analógico, falsificação, e muitos outros conceitos filosóficos foram encontrados na obra de Kepler. Físico Wolfgang Pauli mesmo utilizado Kepler disputa de prioridade com Robert Fludd para explorar as implicações da psicologia analítica na investigação científica. Um bem-recebido, se fantasiosa, romance histórico por John Banville, Kepler (1981), explorou muitos dos temas desenvolvidos em não-ficção narrativa de Koestler e na filosofia da ciência. Um pouco mais fantasiosa é um trabalho recente de não-ficção, Intriga Celestial (2004), sugerindo que Kepler assassinado Tycho Brahe para obter acesso aos seus dados. Kepler adquiriu uma imagem popular como um ícone da modernidade científica e um homem antes de seu tempo; divulgador de ciência Carl Sagan descreveu-o como "o primeiro astrofísico eo último astrólogo científico. " O compositor alemãoPaul Hindemith escreveu uma ópera sobre Kepler intitulado Die Harmonie der Welt, e uma sinfonia de mesmo nome foi derivado de música para a ópera. Na Áustria, Kepler deixou para trás um legado tão histórica que ele foi um dos motivos da moeda de um coletor de prata: o 10-euro Johannes Kepler moeda de prata, cunhada em 10 de setembro de 2002. O reverso da moeda tem um retrato de Kepler , que passou algum tempo ensinando em Graz e as zonas circundantes. Kepler estava familiarizado com o príncipe Hans Ulrich von Eggenberg, pessoalmente, e ele provavelmente influenciou a construção de Eggenberg Castle (o motivo do anverso da moeda). Na frente dele sobre a moeda é o modelo de esferas aninhadas e poliedros de Mysterium Cosmographicum . Em 2009, aNASAchamado aMissão Kepler para contribuições de Kepler para o campo da astronomia. NaNova ZelândiaParque Nacional do Fiordland, há também uma gama de Montanhas Nomeado após Kepler, chamou asMontanhas Kepler e um Dia Três Fuga de passeio conhecido como oKepler Trilha através das montanhas do mesmo nome. Kepler é homenageado juntamente comNicolaus Copernicuscom um dia de festa no calendário litúrgico da Igreja Episcopal (EUA) em 23 de maio. Legado histórico e cultural
Veneração
Trabalho
