"Kepler's laws" - cov kab lus no tau paub rau txhua tus neeg uas nyiam astronomy. Tus neeg no yog leej twg? Kev sib txuas thiab kev sib koom ua ke ntawm lub hom phiaj qhov tseeb nws tau piav qhia li cas? Astronomer, mathematician, theologian, philosopher, tus txiv neej ntse tshaj plaws ntawm nws lub sijhawm Johannes Kepler (1571-1630) nrhiav pom cov cai ntawm kev txav ntawm lub hnub ci hauv lub hnub ci.
pib taug kev
Johannes Kepler, ib haiv neeg ntawm Weil der Stadt (Lub Tebchaws Yelemees), tau los rau hauv lub ntiaj teb no thaum Lub Kaum Ob Hlis 1571. Tsis muaj zog, tsis pom kev, tus menyuam kov yeej txhua yam kom yeej hauv lub neej no. Tus tub txoj kev kawm pib hauv Leonberg, qhov chaw uas tsev neeg tsiv mus. Tom qab ntawd, nws tau tsiv mus rau ib lub tsev kawm ntawv qib siab, ib lub tsev kawm ntawv Latin, kawm cov ntsiab lus ntawm cov lus, uas nws xav siv hauv kev tshaj tawm yav tom ntej.
Xyoo 1589 nws kawm tiav hauv tsev kawm ntawv ntawm Maulbronn lub tsev teev ntuj hauv nroog Adelburg. Xyoo 1591 nws nkag mus hauv tsev kawm ntawv hauv Tübingen. Ib qho kev kawm zoo tau tsim los ntawm cov Dukes tom qab kev qhia txog Lutheranism. Nrog kev pab los ntawm cov nyiaj pab thiab nyiaj pub dawb rau cov neeg pluag, cov tub ceev xwm tau sim uamuab cov tsev kawm ntawv qib siab nrog cov neeg thov uas tuaj yeem raug cob qhia rau cov kws qhia ntawv zoo uas muaj peev xwm tiv thaiv txoj kev ntseeg tshiab nyob rau lub sijhawm muaj kev sib cav txog kev ntseeg.
Thaum nws nyob hauv tsev kawm ntawv, Kepler tau los ntawm tus xibfwb ntawm Astronomy Michael Möstlin. Lub tom kawg tsis pub leej twg paub qhov kev xav ntawm Copernicus hais txog lub tswv yim ntawm heliocentric (Tshav hauv nruab nrab) Lub Ntiaj Teb, txawm hais tias nws tau qhia cov tub ntxhais kawm "raws li Ptolemy" (Lub Ntiaj Teb nyob hauv nruab nrab). Kev paub tob ntawm cov tswv yim ntawm Polish kws tshawb fawb tau txhawb nqa hauv Kepler kev txaus siab rau astronomy. Yog li txoj kev xav ntawm Copernicus muaj lwm tus neeg txhawb nqa uas nrhiav tus kheej nkag siab txog cov cai ntawm kev txav ntawm cov ntiaj chaw nyob ib puag ncig lub hnub.
Lub hnub ci yog kev ua haujlwm ntawm kev kos duab
Oddly txaus, tus uas tom qab nrhiav tau txoj cai ntawm planetary motion tsis xav txog nws tus kheej ib tug astronomer los ntawm txoj hauj lwm. Thoob plaws hauv nws lub neej, Kepler ntseeg tias lub hnub ci yog kev ua haujlwm ntawm kev kos duab, ntws nrog cov xwm txheej mystical, nws npau suav los ua pov thawj. Tus kws sau hnub qub tau piav qhia nws qhov kev txaus siab rau txoj kev xav ntawm Copernicus los ntawm qhov tseeb tias ua ntej txiav txim siab los ntawm nws tus kheej kev tshawb fawb, nws yuav tsum kawm txog kev xav sib txawv.
Txawm li cas los xij, cov kws qhia ntawv hauv tsev kawm ntawv tau hais txog Kepler ua ib tus menyuam kawm ntawv uas muaj lub siab zoo. Xyoo 1591, tau txais kev kawm tiav qib siab, tus kws tshawb fawb txuas ntxiv nws txoj kev kawm hauv kev ntseeg. Thaum lawv kawm tiav, nws tau paub tias tus xibfwb ntawm lej tau tuag hauv tsev kawm Lutheran hauv Graz. Lub Tsev Kawm Ntawv Qib Siab Tübingen tau pom zoo tias cov neeg txawj ntse hauv txhua qhov chaw yuav raug xaiv rau txoj haujlwm no.kawm tiav kev sib raug zoo. Yog li, farewell rau txoj cai ntawm planetary motion?
Vajtswv lub npe
22-xyoo-laus Johann tsis kam tso nws qhov kev hu thawj zaug los ua pov thawj, tab sis txawm li cas los xij tau ua haujlwm ntawm tus kws qhia lej hauv Graz. Thaum hais lus hauv nws chav kawm, tus kws qhia ntawv tshiab tau piav qhia rau ntawm daim ntawv dub qee cov duab geometric uas suav nrog cov voj voog thiab cov duab peb sab. Thiab mam li nco dheev txoj kev xav dawned rau nws tias cov duab zoo li no qhia txog qhov sib piv ntawm qhov ntau thiab tsawg ntawm ob lub voj voog, muab tias daim duab peb sab yog sib npaug. Qhov piv ntawm ob lub voj voog yog dab tsi? Cov txheej txheem xav tau nce nrawm.
Ib xyoos tom qab, tus kws ntseeg txawv txawv tau tshaj tawm nws thawj txoj haujlwm, Qhov Tsis Paub Txog Lub Ntiaj Teb (1596). Nyob rau hauv nws, nws tau piav qhia txog nws txoj kev xav txog kev zais ntawm lub ntiaj teb, rov qab los ntawm kev ntseeg kev ntseeg.
Tus uas nrhiav tau txoj cai ntawm lub ntiaj teb motion tau ua los ntawm Vajtswv lub npe. Tshaj tawm txoj kev npaj ua lej ntawm Lub Ntiaj Teb, tus kws tshawb fawb los xaus lus: rau lub ntiaj teb nyob rau hauv spheres, ntawm qhov uas tsib lub hnub qub polyhedra haum. Tau kawg, qhov version tau ua raws li "qhov tseeb" uas tsuas muaj 6 lub cev xilethi-aus. Nyob ib ncig ntawm lub ntiaj teb, Kepler tau piav qhia txog lub dodecahedron zoo meej thiab ib puag ncig kov lub orbit ntawm Mars.
Perfect polyhedra
Ib puag ncig thaj tsam ntawm Mars, tus kws tshawb fawb tau piav qhia txog tetrahedron thiab ib puag ncig uas nyob ib sab ntawm lub orbit ntawm Jupiter. Nyob rau hauv lub icosahedron nyob rau hauv lub orbital kheej kheej ntawm lub ntiaj teb, lub kheej kheej ntawm Venus "fits" zoo kawg nkaus. Siv tus sohom zoo meej polyhedra, tib yam tau ua nrog rau tus so. Kuj ceeb tias, qhov sib piv ntawm cov nyob sib ze planetary orbits, nthuav tawm nyob rau hauv lub nested sphere qauv ntawm Kepler, coincided nrog cov xam ntawm Copernicus.
Tshaj tawm txoj cai ntawm kev txav ntawm lub ntiaj teb, tus pov thawj nrog lub siab ua lej vam feem ntau ntawm kev tshoov siab los saum ntuj. Nws tsis muaj lub hauv paus tiag tiag rau kev sib cav. Qhov tseem ceeb ntawm treatise "Secrets of the Universe" lies nyob rau hauv qhov tseeb hais tias nws yog thawj kauj ruam txiav txim siab rau kev lees paub ntawm lub heliocentric system ntawm lub ntiaj teb no tau tsim los ntawm Copernicus.
Kev xav vs qhov raug siab
Lub Cuaj Hlis 1598, cov Protestants hauv Graz, suav nrog Kepler, raug yuam tawm hauv nroog los ntawm cov thawj coj Catholic. Txawm hais tias Johann raug tso cai rov qab los, qhov xwm txheej tseem ceeb heev. Hauv kev tshawb nrhiav kev txhawb nqa, nws tig mus rau Tycho Brahe, tus lej lej thiab astronomer ntawm lub tsev hais plaub ntawm Emperor Rudolph II. Tus kws tshawb fawb tau paub txog nws qhov kev sau zoo ntawm kev soj ntsuam lub ntiaj teb.
Nws paub txog txoj haujlwm "Lub Ntiajteb Tsis Muaj Kev Cia Siab". Tab sis thaum xyoo 1600 nws tus tsim tuaj txog ntawm Tycho Observatory, nyob sab nraum lub nroog Prague, Brahe, uas tau koom nrog kev tshawb fawb siab (thaum lub sijhawm ntawd), txais tos nws los ua tus sau ua haujlwm tshwj xeeb, tab sis tsis yog nws cov npoj yaig.. Kev sib cav sib ceg ntawm lawv txuas ntxiv mus txog thaum tuag ntawm Danish astrologer, uas tshwm sim ib xyoos tom qab. Tom qab kev tawm ntawm tus neeg sib tw mus rau lwm lub ntiaj teb, Kepler tau tso siab rau kev saib xyuas lub txhab nyiaj ntawm nws cov kev soj ntsuam. Lawv tau pab tus kws tshawb fawb zoo heev los ua tus nrhiav pom cov cai ntawm kev txav mus losntiaj chaw ncig lub hnub.
Txoj Kev ntawm Mars
Brage qhov kev tshawb fawb zaum kawg los tsim lub rooj ntawm cov lus tsa suab tsis tau ua tiav. Tag nrho cov kev cia siab tau pinned rau ib tug successor. Nws tau raug xaiv los ua tus lej ntawm imperial. Txawm hais tias muaj kev sib raug zoo nrog tus neeg ua haujlwm tuag, Kepler muaj kev ywj pheej los nrhiav nws tus kheej nyiam hauv astronomy. Nws txiav txim siab txuas ntxiv nws txoj kev soj ntsuam ntawm Mars thiab piav qhia nws tus kheej lub zeem muag ntawm lub orbit ntawm lub ntiaj teb no.
Johann tau paub meej: los ntawm kev qhib txoj kev Martian txoj kev nyuaj, nws muaj peev xwm nthuav tawm txoj hauv kev ntawm kev txav mus los ntawm lwm tus "wanderers ntawm Lub Ntiaj Teb." Raws li kev ntseeg nrov, nws tsis yog siv Brahe cov kev soj ntsuam los xaiv cov duab geometric uas haum rau cov lus piav qhia. Nag hmo tus kws tshawb fawb qhia nws txoj kev siv zog rau kev tshawb pom ntawm lub cev txoj kev xav ntawm kev txav ntawm "cov viv ncaus nyob hauv qhov chaw tsis muaj cua", uas lawv lub orbits tuaj yeem txiav txim siab. Tom qab kev tshawb fawb titanic, peb txoj cai ntawm kev txav ntawm lub ntiaj teb tau tshwm sim.
First Law
I. Lub orbits ntawm lub ntiaj chaw yog ellipses nrog lub hnub ntawm ib tug ntawm cov foci.
Txoj cai ntawm kev txav mus los hauv lub hnub ci tau tsim kom cov ntiaj chaw txav mus rau hauv lub voj voog. Nws tshwm sim tom qab yim xyoo ntawm kev suav siv cov ntaub ntawv sau los ntawm Tycho Brahe raws li kev soj ntsuam ntawm lub ntiaj teb kev txav ntawm lub hnub qub Mars. Johann hu nws txoj haujlwm "New Astronomy".
Yog li, raws li Kepler Thawj Txoj Cai, txhua lub ellipse muaj ob lub ntsiab lus geometric hu ua foci (tseem ceeb hauv cov lus). Tag nrho qhov kev ncua deb ntawm lub ntiaj teb mus rau txhua qhov chaw yog ib txwm summedtib yam tsis hais lub ntiaj teb nyob qhov twg hauv nws txoj kev txav mus los. Qhov tseem ceeb ntawm qhov kev tshawb pom yog qhov kev xav tias lub orbits tsis yog lub voj voog zoo meej (raws li nyob rau hauv txoj kev xav geocentric) coj tib neeg los ze zog rau kev nkag siab ntau dua thiab meej ntawm daim duab ntawm lub ntiaj teb.
Second Law
II. Txoj kab txuas lub ntiaj teb mus rau lub hnub (lub vojvoog vector) npog thaj chaw sib npaug hauv lub sijhawm sib npaug thaum lub ntiaj teb txav mus ncig lub ellipse.
Ntawd yog, nyob rau lub sijhawm twg los xij, piv txwv li, tom qab 30 hnub, lub ntiaj teb kov yeej tib thaj chaw, txawm tias koj xaiv lub sijhawm twg los xij. Nws txav nrawm dua thaum nws mus txog Lub Hnub thiab qeeb qeeb thaum nws txav mus deb, tab sis nws txav ntawm qhov hloov pauv tas li thaum nws txav mus los ntawm nws lub orbit. Qhov feem ntau "nimble" txav tau pom ntawm perihelion (lub ntsiab lus ze tshaj plaws rau lub hnub) thiab feem ntau "muaj zog" ntawm aphelion (qhov taw qhia deb tshaj plaws ntawm lub hnub). Yog li vim li cas tus neeg nrhiav pom txoj cai ntawm kev txav ntawm lub ntiaj teb.
Third Law
III. Tus square ntawm tag nrho lub sij hawm orbital lub sij hawm (T) yog proportional rau lub voos xwmfab ntawm qhov nruab nrab deb ntawm lub ntiaj chaw mus rau lub hnub (R).
Lub ntsiab cai no qee zaum hu ua txoj cai ntawm kev sib haum xeeb. Nws piv lub sij hawm orbital lub sij hawm thiab lub orbital vojvoog ntawm lub ntiaj chaw. Lub ntsiab lus ntawm Kepler qhov kev tshawb pom yog raws li hauv qab no: qhov piv ntawm cov squares ntawm lub sij hawm ntawm kev txav thiab lub cubes ntawm qhov nruab nrab ntawm qhov deb ntawm lub hnub yog tib yam rau txhua lub ntiaj teb.
Rau rov hais dua, Kepler txoj cai ntawm kev txav mus los ntawm lub ntiaj teb tau ua raws li kev soj ntsuam ntev ntev thiabua lej. Qhia txog qhov tsis tu ncua, lawv tsis qhia qhov xwm txheej ntawm cov xwm txheej. Tom qab ntawd, tus kws tshawb nrhiav nto moo ntawm txoj cai ntawm kev nqus dej thoob ntiaj teb, Newton, tau ua pov thawj tias cov lus teb nteg nyob rau hauv lub cev ntawm lub cev kom nyiam ib leeg.
Tus duab ntxoov ntxoo ntawm kuv lub cev nyob ntawm no
Txawm tias nws txoj kev vam meej, Kepler pheej raug kev txom nyem los ntawm nyiaj txiag teeb meem, tsis muaj sij hawm rau kev tshawb fawb, tsiv mus rau hauv kev tshawb fawb ntawm qhov chaw uas nws txoj kev ntseeg tau zam. Ob peb zaug nws tau sim kom tau txais txoj haujlwm qhia hauv Tübingen, tab sis tau pom tias yog tus neeg ntxeev siab, Protestant, thiab raug tsis lees paub.
Johannes Kepler tuag thaum lub Kaum Ib Hlis 15, 1630 los ntawm kev tawm tsam ntawm kub taub hau. Nws raug faus rau hauv ib lub toj ntxas Protestant. Hauv phau ntawv epitaph, nws tus tub raug cai sau tias: “Kuv siv lub ntuj los ntsuas. Tam sim no kuv yuav tsum ntsuas qhov ntxoov ntxoo ntawm lub ntiaj teb. Txawm tias kuv tus ntsuj plig nyob saum ntuj los, tus duab ntxoov ntxoo ntawm kuv lub cev nyob ntawm no."
Yog lawm, thawj zaug, nyob rau hauv tus ntsuj plig ntawm medieval lub tswv yim, tus kws tshawb fawb ntseeg tias cov ntiaj chaw txav mus los vim lawv muaj cov ntsuj plig, qhov no yog cov khawv koob nyob, thiab tsis yog pob khoom xwb. Tom qab ntawd, nws pom tau hais tias txoj kev tshawb fawb yog qhov tseeb dua. Zoo, cov pov thawj thiab astronomer, uas nrhiav tau cov kev cai ntawm planetary motion, ncaj ncees taug txoj kev ntawm kev pom. Tab sis cia peb lees nws rau peb tus kheej: qee zaum nws zoo nkaus li tias muaj ntau qhov kev paub tsis meej hauv lub ntiaj teb kev tshawb fawb dhau los!
