جوهانس كيبلر

جوهانس كيبلر، عالم رياضيات ألماني، اشتهر لاكتشافه قوانين حركة الكواكب، ووضع أدق الجداول الفلكية.

يوهانس كيبلر عالم مشهور على نطاق واسع اليوم لاكتشافه قوانين حركة الكواكب. قام كيبلر بعمل هام في مجال البصريات Optics وساهم أيضًا في تطوير حساب التفاضل والتكامل Calculus في عام 1615 ووضع أيضًا أول دليل على كيفية عمل الخوارزميات في عام 1624، وعلاوة على ذلك، فإن حسابات الجداول الفلكية الخاصة بكيبلر تعتبر الأكثر دقة.

ولد جوهانس كيبلر Johannes Kepler في 27 ديسمبر 1571، في فيل دير شتات Weil der Stadt، وهي بلدة صغيرة في الإمبراطورية الرومانية العظمى Holy Roman Empire، والآن ألمانيا.

كان عمر كيبلر خمس سنوات فقط عندما كان والده، هنريش كيبلر Hienrich Kepler، قد اكتسب حياة محفوفة بالمخاطر كجندي مرتزق، ويُعتَقَد أن والده توفي في حرب.

كان على كيبلر العمل في نزل جده، لمساعدة والدته في المسؤوليات المنزلية، أصيبت يدا كبلر بالشلل وضعف بصره بسبب الجدري، لكنه كان قويًا عقليًا.

ذهب كبلر إلى المدرسة المحلية هناك وأكمل تعليمه الجامعي في University of Tübingen، وهناك درس الفلسفة واللاهوت.

في سن ال 23، عمل كبلر كمدرس للرياضيات وعلم الفلك في المدرسة البروتستانتية في غراز، النمسا Graz, Austria.

كان زواج كيبلر الأول مع باربرا مولرBarbara Müller، مرتبة من خلال وسيط، وتوفيت باربرا في سن مبكرة.

تزوج سوزانا روتنجر Susanna Reuttinger في 1613، وكان الزواج الثاني ضروريًا جًدا بالنسبة لكيبلر حيث كان يحتاج شخص لرعاية الأطفال البالغ عددهم ثمانية أطفال.

واتهمت أم كيبلر بالسحر وأمضى سنوات عديدة دفاعا عن شرف والدته.
كتب كيبلر كتاباً يسمى الحلم 1634 الذي نشر بعد وفاته، والذي كان يعتبر عملًا مبكًرا من الخيال العلمي. وكان الكتاب قصة خيالية لرحلة إلى القمر.
تلقى كيبلر رسالة من غاليليو يشكره على الإيمان في اكتشافاته الكوكبي.
اقترب كيبلر من اكتشاف قانون الجاذبية.

مَرِضَ كيبلر وتوفي في 15 نوفمبر/تشرين الثاني 1630، في مدينة ريغنسبورغ Regensburgالألمانية، عن عمر يناهز ال 58 عامًا.

اعتادت والدة كيبلر أن تريه الأحداث السماوية مثل الكسوف القمري لتجعله مهتما بالطبيعة.

لم ينس كيبلر أبدًا مشهد الكسوف القمري الذي شاهده مع والدته وهو في التاسعة من عمره، لبقية حياته، وذلك زاد من اهتمام كيبلر لذلك الذي تحول لاحقًا إلى أعظم مكتشف للنظام.

اكتشف كيبلر ثلاثة قوانين رئيسية من حركة الكواكب، تُعَرَف عادة على النحو التالي:

تحرك الكواكب في مدارات بيضاوية الشكل مع الشمس في المركز.

الوقت اللازم لاجتياز أي مدار من المدارات الكوكبية يتناسب مع المساحة التي تفصل بين الجسم المركزي وذلك المدار ("قانون المساحة، التوافق، المنطقة).

هناك علاقة دقيقة بين مربع زمن دورة الكوكب ومكعبات أنصف أقطار مداراتها (القانون التوافقي).

لم يطلق كيبلر نفسه على هذه الاكتشافات" قوانين "، كما سيصبح عرفًا بعد أن استمد إسحاق نيوتن من تلك الاكتشافات مجموعة جديدة ومختلفة تمامًا المبادئ الفيزيائية العامة، واعتبرهم توافقات(تجانسات) سماوية تعكس تصميم الله للكون.

واتفق كيبلر مع وجهة نظر مركزية الشمس من خلال كتاب Copernicus, Mystery of the Cosmos، وهو كتاب نشره كيبلر حول اعتقاده وشرح ذلك الاعتقاد بأن الشمس تمارس قوة على الكواكب التي تدور حولها.

كان العمل الرئيسي لكيبلر كعالم رياضيات كان لإنشاء الجداول الفلكية، لكنه أراد حقًا أن يكتب انسجام العالم The Harmony of the World باعتباره تطور سر الكون Mystery of the Cosmos.

كما اختلف كيبلر مع غاليليو حول سبب المد والجزر على الأرض، وكان يعتقد غاليلو أن المد والجزر بسبب في دوران الأرض، وحدد كيبلر أن المد والجزر سببها القمر، كما كتب كيبلر عن "القوة المغناطيسية" التي نطلق عليها اليوم قوة الجاذبية.

النظريات الأخيرة والعمل اللوغاريتمي لكيبلر ترك للعالم لغز، تخمين كيبلر في بيانه حول الترتيب الأكثر كفاءة لتعبئة المجالات.

تخمين كيبلر ينظر في كيفية يمكنك حزم مجموعة من المجالات متساوية الحجم في أصغر مساحة ممكنة.

وحدد أن هناك اثنين من أكثر الطرق فعالية: إغلاق المكعب، إغلاق السداسية وكان كيبلر محقًا.

في عام 2015، قدم توماس هاليس Thomas Hales وزملاء العمل دليلا رسميًا على تخمين كيبلر.

كما أثبت كيبلر كيف تترجم الخوارزميات وتعيد بناء المضاعفات والانقسامات إلى إضافات وطرح فتح دليل كيبلر طرق جديدة ومبتكرة للرياضيين لاستخدام الخوارزمية.

قام كيبلر باكتشافات هامة في علم البصريات:

شدة الضوء

في عام 1604، اكتشف كيبلر قانون مربع معكوس شدة الضوءالذي ينص:

إذا ضاعفت المسافة بينك وبين الشمس، يتم تقليل كمية الضوء الواصل إليك بنسبة الربع، وإذا ابتعدت عن الشمس بمقدار ثلاث أضعاف فتقل كمية الضوء بنسبة (واحد إلى تسعة، بالعامل تسعة).

نتيجة هذا القانون، على سبيل المثال، المشتري Jupiter أبعد من الأرض حوالي خمس مرات من الشمس، كل متر مربع من المشتري يحصل فقط على واحد إلى خمس وعشرين من الطاقة من الشمس مقارنة مع متر مربع على الأرض.

عندما استرشد نيوتن بقانون كيبلر الثالث، اكتشف قانون الجاذبية، وجد أن الجاذبية أيضًا تتبع قانون مربع معكوس.

لذلك، إذا كنت على بعد ثلاثة أضعاف المسافة من الشمس، فإن قوة الجاذبية التي تشعر بها تنقسم إلى تسعة.

كل شيء رأسًا على عقب

كان كيبلر الذي اكتشف أن العدسات في عيوننا تعكس الصور، وهذا يعني أن الصور على شبكية العين لدينا تكون رأسًا على عقب؛ واستنتج كيبلر بشكل صحيح أن الصورة المقلوبة يتم تصحيحها من قبل أدمغتنا.

تصميم تلسكوب أفضل

كان كيبلر متحمس للأخبار من إيطاليا في عام 1610، حيث اكتشف غاليليو أربعة أقمار تدور حول كوكب المشتري.

في عام 1611 تحولت كيبلر انتباهه إلى تصميم تلسكوب غاليليو، وتحسينه باستخدام عدسات محدبة، وهذا يسمح بزيادة التكبير، تصميم كيبلر هو الآن التصميم القياسي لكسر الأشعة الضوئية في التلسكوبات.