Johanness Keplers

Johanness Keplers (, ; dzimis , miris ) bija vācu astronoms, matemātiķis un dabas filozofs, viens no 17. gadsimta zinātniskās revolūcijas centrālajām figūrām. Viņš sniedza izšķirošu ieguldījumu heliocentriskā pasaules modeļa nostiprināšanā, padarot to kvantitatīvi precīzu un matemātiski pamatotu.

Keplers visplašāk pazīstams ar trim planētu kustības likumiem jeb tā sauktajiem Keplera likumiem (1609–1619), kas aprakstīti viņa darbos Astronomia Nova un Harmonices Mundi. Saskaņā ar šiem likumiem (1) planētas kustas pa eliptiskām orbītām, kurās Saule atrodas vienā fokusā; (2) planētas rādiusvektors vienādā laikā veido vienādus laukumus; un (3) planētu apriņķojuma periodu kvadrāti ir proporcionāli orbītu lielo pusašu kubiem. Šie likumi nodrošināja līdz tam nepieredzētu prognožu precizitāti, apstiprināja Kopernika modeli un kļuva par teorētisko pamatu Ņūtona vispasaules gravitācijas likumam.

Papildus astronomijai Keplers ievērojami veicināja optikas attīstību, sevišķi ar traktātu Dioptrice (1611), kurā viņš aprakstīja lēcu kombinācijas un izstrādāja Keplera lēcu teleskopu — konstrukciju, kas noteica turpmāko teleskopu attīstību. Viņš apvienoja empīriskus datus ar teorētisku analīzi, radot vienu no pirmajiem sistemātiskajiem dabaszinātniskajiem modeļiem.

Par godu viņa ieguldījumam mūsdienu astronomijā, viņa vārdā nosaukta NASA Keplera orbitālā observatorija (Kepler Space Observatory, 2009–2018), kuras darbības laikā atklātās citplanētas spilgti apliecina Keplera formulēto debesu mehānikas likumu universālo spēku.

 Bērnība un izglītība 
Johanness Keplers piedzima  Veilderštatē, Virtembergas hercogistē, kas tolaik bija daļa no Svētās Romas impērijas. Viņš nāca no luterāņu ģimenes ar pieticīgu sociālo un materiālo stāvokli. Viņa tēvs Heinrihs Keplers bija algotņu karavīrs, kurš bieži atradās militārajā dienestā un ap 1576. gadu pameta ģimeni. Tiek uzskatīts, ka viņš krita Astoņdesmit gadu karā Nīderlandē. Māte Katarīna Guldenmane bija dziedniece un zāļu sieva, kas vēlāk dzīves laikā tika apsūdzēta burvestībās. Keplera bērnību raksturoja slikta veselība, nestabilitāte un pārcelšanās — ģimene 1576. gadā pārcēlās uz Leonbergu, bet vēlāk uz citām Virtembergas pilsētām. Viņš bērnībā pārslimoja bakas, kas atstāja fiziskas sekas — vājinātu redzi un roku deformācijas, kas ietekmēja viņa spēju veikt precīzus novērojumus, taču neierobežoja teorētisko analīzi. No septiņiem bērniem ģimenē izdzīvoja četri.

Jau agrā vecumā Keplers izcēlās ar izcilu atmiņu, skaitļošanas un loģiskajām spējām. Viņa interese par debesu parādībām rosinājās agrā bērnībā. 1577. gadā (6 gadu vecumā) viņš kopā ar māti novēroja Lielo komētu, bet 1580. gadā (9 gadu vecumā) — Mēness aptumsumu. Šie notikumi kļuva par pirmajiem dokumentētajiem viņa astronomijas novērojumiem un vēlāk ieguva simbolisku nozīmi viņa autobiogrāfiskajos pierakstos. Pēc sākumizglītības Leonbergas latīņu skolā un viena gada studijām Maulbronas seminārā viņš 1589. gadā ieguva Virtembergas hercoga stipendiju, kas ļāva viņam turpināt izglītību Tībingenes Universitātes teoloģiskajā seminārā (Tübinger Stift), kur viņš iestājās ar nodomu kļūt par evaņģēlisko mācītāju.

Tībingenē sākotnēji viņš mācījās “artistu fakultātē”, kur apguva aritmētiku, ģeometriju, mūziku, astronomiju un loģiku, bet vēlāk turpināja studijas teoloģiskajā seminārā (Tübinger Stift) ar nodomu kļūt par evaņģēliski luterisko mācītāju. Universitātē Kepleru spēcīgi ietekmēja profesors Mihaels Mestlins (Michael Maestlin), viens no retajiem pasniedzējiem, kurš atbalstīja Kopernika heliocentrisko sistēmu. Lai gan lekcijās viņš publiski mācīja Ptolemaja ģeocentrisko modeli, saskaņā ar luterāņu ortodoksiju, Mestlins personīgās sarunās iepazīstināja Kepleru ar Kopernika darbu. Šī paralēlā pieeja deva Kepleram iespēju kritiski salīdzināt abus kosmoloģiskos modeļus, un viņš ātri pieņēma heliocentrismu kā gan matemātiski, gan teoloģiski pamatotāku skaidrojumu Visuma kārtībai.

Keplera studiju laikā izkristalizējās viņa filozofiski reliģiskā pārliecība, ka Visums ir balstīts uz ģeometrisku harmoniju un ka Saule ir ne tikai debess ķermenis, bet arī dievības simbols un Visuma kustības virzītājspēks. Viņš publiski aizstāvēja šo skatījumu kā savienojamu ar kristīgo teoloģiju, kas radīja pretrunīgas reakcijas akadēmiskajā vidē. Turklāt Kepleram bija izcilas prasmes horoskopu sastādīšanā, kas bija daļa no tā laika akadēmiskās astroloģijas. Tas darīja viņu populāru starp studiju biedriem, taču viņa neatbilstība Formula concordiae — luterāņu ticības vienošanās dogmām — vēlāk liedza viņam ordināciju kā mācītājam.

Tomēr viņa teorētiskās un matemātiskās spējas izpelnījās atzinību, un 1594. gadā Keplers tika uzaicināts uz Grācu, kur ieņēma amatu kā matemātikas skolotājs un provinces astronoms protestantu skolā. Šis solis iezīmēja pāreju no teoloģiskās uz zinātnisko karjeru, kā arī nostiprināja viņa apņēmību pamatot heliocentrisko modeli ar matemātisku precizitāti — mērķis, ko viņš vēlāk īstenoja ar planētu kustības likumu formulēšanu.

 Darbs Grācā un pirmās publikācijas (1594–1600) 
1594. gadā Johanness Keplers tika iecelts par matemātikas skolotāju un provinces astronomu Grācas protestantu skolā, Štīrijas hercogistē (mūsdienu Austrijā). Tur viņš uzsāka intensīvu zinātnisko darbu, kas jau pēc diviem gadiem rezultējās viņa pirmajā nozīmīgajā traktātā Mysterium Cosmographicum (“Kosmogrāfijas noslēpums”), kas 1596. gadā publicēts Tībingenē. Šis darbs bija pirmais mēģinājums matemātiski un metafiziski pamatot Kopernika heliocentrisko modeli. Keplers tajā izvirzīja oriģinālu hipotēzi — planētu orbītas atbilst sešiem regulārajiem Platona ķermeņiem, kas izvietoti cits citā kā debesu sfēras, kas nosaka attālumus starp planētu orbītām. Šī ideja, lai arī vēlāk izrādījās kļūdaina, bija pirmais mēģinājums piešķirt matemātisku struktūru un harmoniju Visuma uzbūvei.

Mysterium Cosmographicum bija pirmais zinātniskais darbs, kurā skaidri un ar pārliecību tika aizstāvēts heliocentrisms, turklāt ar teoloģiskiem argumentiem. Keplers rakstīja, ka Saules centrālā loma Visumā atbilst tās dievišķajai funkcijai kā Dieva tēlam. Šis darbs piesaistīja arī citu zinātnieku uzmanību, tostarp Tiho Brahi, kurš sāka saraksti ar Kepleru un aicināja viņu pievienoties darbam Prāgā. Keplera darbs Grācā tika uzrakstīts reliģiski un politiski sarežģītā laikmetā. 16. gadsimta beigās Svētās Romas impērijas teritorijā valdošās konfesionālās spriedzes starp katoļiem un protestantiem pieņēmās spēkā. Keplers kā luterānis darbojās pārsvarā katoliskā vidē, kur reliģiskā tolerance bija ierobežota. Štīrijas hercogs Ferdinands (vēlākais imperators Ferdinands II), ievērojams kontrreformācijas aizstāvis, iezīmēja stingru virzību uz katolicisma atjaunošanu provincē.

1600. gadā, pastiprinoties represijām, protestantu skolas tika slēgtas un Keplers tika atlaists no amata, lai gan viņam uz laiku tika garantēta personiskā drošība. Šī piespiedu atlaišana no Grācas kļuva par lūzuma punktu, kas noveda pie viņa pārcelšanās uz Prāgu, kur viņš turpināja darbu pie planetu trajektorijām, izmantojot Tiho Brahes precīzos novērojumus. Grācas periods, lai arī īss un sarežģīts, bija intelektuāli ļoti produktīvs. Tajā nostiprinājās Keplera pārliecība, ka Visums ir matemātiski sakārtots, un šis uzskats kļuva par pamatprincipu viņa vēlākajiem teorētiskajiem darbiem.

 Sadraudzība ar Tiho Brahi un darbs Prāgā (1600–1612) 
1600. gada sākumā, pēc protestantu vajāšanām Grācā, Johanness Keplers pieņēma Tiho Brahes ielūgumu uz Prāgu, kur viņš kļuva par dāņu astronoma asistentu un līdzstrādnieku Svētās Romas impērijas galmā pie imperatora Rūdolfa II. Brahe tobrīd ieņēma galma astronoma amatu un bija uzkrājis lielāko un precīzāko planētu kustības novērojumu datu kopumu pirms teleskopa izgudrošanas. Keplera uzdevums bija analizēt Marsa orbītas datus, kuru apraksts iepriekš bija sagādājis grūtības gan Ptolemaja, gan Kopernika piekritējiem. Sākotnēji sadarbība ar Brahi bija saspringta, jo Brahe nevēlējās uzreiz nodot visu savu datu arhīvu, bet Kepleram bija grūti strādāt bez pilnīgas piekļuves. Tomēr abu zinātniskā savstarpējā cieņa un nepieciešamība sadarboties kopīga mērķa vārdā ļāva viņiem pārvarēt nesaskaņas.

Brahes nāve 1601. gada oktobrī atstāja Kepleru par viņa darba mantinieku. Viņš tika iecelts par oficiālo imperatora matemātiķi, kas deva iespēju brīvi izmantot Brahes datus un turpināt darbu pie Saules sistēmas matemātiskās izpētes.

Desmit gadus ilgs darbs pie Marsa kustības analīzes vainagojās ar traktāta Astronomia Nova publicēšanu 1609. gadā, kas iezīmēja radikālu pavērsienu zinātniskajā astronomijā. Keplers šajā darbā apvienoja Brahes empīriskos datus ar savu teorētisko un filozofisko izpratni par Visuma kārtību. Divi nozīmīgākie secinājumi, kas vēlāk kļuva pazīstami kā Keplera pirmie divi planētu kustības likumi, bija šādi:
 Pirmais Keplera likums: planētas riņķo ap Sauli pa eliptiskām orbītām, kurās Saule atrodas vienā no elipses fokusiem. Šis postulāts lauzis līdzšinējo pārliecību par apļveida orbītām kā vienīgajām “ideālajām” debesu kustībām.
 Otrais Keplera likums: planētas rādiusvektors (līnija no Saules līdz planētai) vienādā laika sprīdī veido vienādus laukumus. Tas nozīmē, ka planētu ātrums orbītā nav vienmērīgs — tās tuvāk Saulei pārvietojas ātrāk un lēnāk, esot tālāk.

Šie likumi bija pirmie, kas aprakstīja planētu kustību ar precīzām un pārbaudāmām matemātiskām attiecībām, neraugoties uz to, ka Keplers tolaik vēl nezināja iemeslu šādai kustībai. Tikai vēlāk, Ņūtons, balstoties uz šiem likumiem, formulēja vispasaules gravitācijas likumu. Astronomia Nova ne tikai sniedza kvantitatīvu heliocentrisma pierādījumu, bet arī demonstrēja, kā empīriskie dati var novest pie vispārīgiem fizikas likumiem. Šis darbs nostiprināja Keplera autoritāti Eiropas zinātnieku vidū un iezīmēja modernās debesu mehānikas sākumu.

 Turpmākā dzīve 
Keplers pasniedza matemātiku Lincā, imperatora Rūdolfa II galma matemātiķis, ģenerāļa Vallenšteina galma astrologs. 1604. gadā novēroja pārnovu mūsu galaktikā, pierādīdams, ka Visums nav nemainīgs.

Keplera vārdā nosaukti Mēness un Marsa krāteri, asteroīds, Lincas Universitāte. Keplers tiek saukts arī par pirmo zinātnisko astrofiziķi, kā arī pēdējo nopietno astrologu. Pēc pārliecības Keplers bija pitagoriešu mistiķis.

 Galvenie darbi 
 Mysterium Cosmographicum, 1596
 Astronomia nova, 1609
 Dioptrice, 1611
 Harmonice Mundi, 1619

 Atsauces 

 Ārējās saites 

 Keplera biogrāfija 
 Par Keplera sfēru mūziku 
 Biografisks raksts latviešu valodā par Kepleru kā astrologu 

Kategorija:Vācijas astronomi
Kategorija:Vācijas matemātiķi
Kategorija:Kosmologi
Kategorija:Vācijas astrologi
Kategorija:Latīņu valodā rakstošie
Kategorija:Vācijas zinātniskās fantastikas rakstnieki
Kategorija:Luterāņi
Kategorija:Anglikāņu svētie
Kategorija:Bādenē-Virtembergā dzimušie