ヨハネス・ケプラー: 惑星運動の法則の設計者

困難な子供時代と宗教的な教育

1571年12月27日にヴュルテンベルク公国（現在のドイツ）のヴァイル・デア・シュタットで生まれた。ヨハネス・ケプラー(1571-1630) は質素な家庭で育ちました。 傭兵であった父親は幼少期に失踪し、薬草医であった母親は晩年に魔術の容疑で告発された。

学歴:

• 1576～1584年: レオンベルクのラテン語学校で初等教育
• 1584～1589年：アーデルベルクのプロテスタント神学校で中等教育を受ける
• 1589～1591年: テュービンゲン大学で神学を学ぶ
• 1591年: 哲学の修士号を取得
• 1594年: グラーツの数学教授となる

テュービンゲンでは、彼は次のような指導を受けました。マイケル・マストリン、コペルニクスの地動説の支持者であり、これは彼の将来の研究に大きな影響を与えました。

惑星運動の三法則

1. 第一法則 (1609 年) - 軌道の法則

彼の作品ではアストロノミア ノヴァ(1609)、ケプラーは次のように述べています。

• 惑星が説明する楕円軌道太陽の周り
• 太陽はそのうちの1つを占めています。家楕円の
• この法則は、アリストテレスとプトレマイオスの完全な円軌道のモデルを決定的に否定します。

楕円の方程式: \(\frac{r}{a} = \frac{1 - e^2}{1 + e \cos \theta}\) ここで \(e\) は離心率です

2. 第二法則 (1609 年) - 面積の法則

常に入っているアストロノミア ノヴァ, ケプラーは次のことを発見しました。

• ザ半径ベクトル惑星を太陽スイープに接続する同じ時間に同じ面積
• 結果: 惑星は太陽 (近日点) に近づくとより速く移動します。
• この法則は、太陽が及ぼす力は距離に応じて変化することを意味します。

3. 第三法則 (1619 年) – 期間の法則

でハーモニクス・ムンディ(1619)、ケプラーは第 3 法則を定式化しました。

• ザ公転周期の二乗惑星の割合は、長半径の 3 乗その軌道から
• 数式: \(T^2 = k \cdot a^3\) ここで、\(k\) は定数です
• この法則により、太陽からの惑星の相対距離を計算することが可能になります。

ティコ・ブラーエとコペルニクス的伝統とのコラボレーション

1600年、ケプラーは次の助手になりました。ティコ・ブラーエプラハで:

• 当時の最も正確な天文データへのアクセス
• 火星の軌道の研究、法則策定の鍵
• 1601年にブラーエが亡くなると、ケプラーは彼のデータを引き継ぎ、ルドルフ2世の帝国数学者となった。

ケプラーはコペルニクスの地動説を擁護し、完成させます。

• 公開天文学の縮図 コペルニカナエ(1618-1621)、コペルニクス主義の擁護
• 潮の満ち引き​​が月によって引き起こされることを証明する (重力理論の先駆者)
• 彗星が太陽系内を直線的に移動することを提案する

その他の主要な科学的貢献

1. 光学系

ケプラーは光学分野で大きな進歩をもたらします。

• 1604年: 出版アド ヴィテリオネム パラリポメナ、現代光学の基礎
• 目の結像の説明
• 天体グラスの仕組みの説明
• 2枚の凸レンズを備えた天体望遠鏡の発明（ガリレオモデルの改良）

2. 数学

彼の数学的貢献には次のようなものがあります。

• 回転固体の研究 (ケプラーバレル)
• 積分による体積計算（微小計算の前身）
• 雪片の対称性の研究 (デ・ニーヴ・セクサングラ、1611）

3. 天体物理学

ケプラーは天体物理学において先見の明のあるアイデアを提供します。

• 太陽が自転するという仮説（後で確認）
• 太陽から発せられ惑星を導く力（重力の前駆体）についての推測
• 1604 年の超新星 (ケプラー星) を含む超新星の研究

私生活と困難

ケプラーの生涯は個人的な試練によって特徴づけられました。

• 1611年: 6歳の息子と最初の妻の死
• 1615～1621年: 母親に対する魔術裁判（母親の弁護に成功）
• 戦争や政情不安による絶え間ない財政問題
• 彼の幼い子供数人の死

これらの困難にもかかわらず、Kepler は引き続き非常に生産性が高くなります。

• 80以上の科学著作を出版
• 当時の主要な学者（ガリレオ、ロンゴモンタヌス）と一致します。
• 研究と教育のためにヨーロッパ中を旅した

遺産と後世

ケプラーは 1630 年 11 月 15 日にレーゲンスブルクで亡くなり、次のような膨大な科学的遺産を残しました。

• 惑星の運動の法則は以下の基礎になっています。
  • ニュートンの天力学
  • 万有引力の理論
  • 現代天文学と天体物理学
• 死後の追悼:
  • 使命ケプラーNASA（系外惑星探索用宇宙望遠鏡）より
  • 小惑星(1134) ケプラー
  • 月のクレーターケプラー
  • 1604 年の超新星には彼の名前が付けられました (ケプラーの星)

アインシュタインはケプラーの法則を「宇宙の重力と運動を理解するための第一歩」と呼びました。