یوهانس کپلر Johannes Kepler
طرحی نو در آسمان نجوم 

این بحث در مورد یوهانس کپلر Johannes Kepler ریاضیدان و ستاره شناس بزرگ آلمانی است.
اهمیت کپلر از جمله به این خاطر است که رودرروی آرای مسلط زمانه خودش که پشت آن امثال ارسطو و بطلمیوس بودند ایستاد و از نظرات امثال «نیکلاس کپرنیک» Nikolaus Kopernikus و «تیکو براهه» Tycho Brahe نیز عبور کرد.
من در شهر «وایل» Weil آلمان، شماری از دست‌نوشته‌های وی را در موزه شهر (Kepler-Museum) دیدم و به مناسبت سالروز تولدش (۲۷ دسامبر ۱۵۷۱) به زندگی و زمانه او اشاره می‌کنم.
 
کپلر، پدر علم ستاره‌شناسی جدید
حدود ۴۵۰ سال پیش که من و شما معلوم نبود کجا بودیم (اما بودیم)، در یک خانواده فقیر و پر اولاد آلمانی، کودکی به دنیا آمد که گرچه به بیماری صرع Epilepsy که ارث خانوادگی شان بود مبتلا گشت و به همین خاطر کور شد و در سن ۴۲ سالگی درگذشت، اما با بینایی تمام دانش ستاره‌شناسی را از این رو به آن رو کرد و در آسمان نجوم طرحی نو درانداخت.
نامش یوهانس کپلر بود. وی با تحقیق دربارهٔ ستارگان و سیارات، به سه قانون مهم دست یافت که امروزه به عنوان قوانین سه‌گانهٔ کپلر در ستاره‌شناسی Kepler's laws of planetary motion به‌کار می‌رود.
کپلر به نظریه خورشید مرکزی معتقد بود و پدر علم ستاره‌شناسی جدید بشمار می‌رود.
البته، دستاورد‌های وی، مثل هر نوآوری دیگری با واکنشهای سخت کسانی روبرو شد که ایده‌های نو را برنمی‌تافتند.
وقتی با استدلال ادعا کرد که سیاره‌ها در مدارهای بیضوی (بیضی‌وار) بدور خورشید می‌چرخند و خورشید تنها نیروی اداره کنندهٔ مدارهای سیارات است، انگاری کفر گفته‌است. از همه سو شماتت شد و هر کِس و ناکِسی او را متهم می‌کرد و به وی متلک می‌گفتند و مسخره‌اش می‌کردند.
 
کپلر معاصر گالیله و تیکو براهه بود
کپلر معاصر تیکو براهه رئیس اولین رصد خانه بزرگ جهان در دانمارک بود و با کارهایش توجه آن ستاره شناس بزرگ را جلب کرده بود. هم‌عصر گالیله هم بود و با وی نامه‌نگاری داشت.
...
در دوران کپلر تفتیش عقاید و آزار مذهبی رواج داشت و وی که ریاضیدانی خداباور بود اما به پروتستان‌ها تمایل داشت و ظلم پاپ‌های دروغین را برنمی‌تافت، از شّر مرتجعین، دعوت تیکو براهه را پذیرفت و نزد او در پراگ رفت و در تنظیم جدول‌های نجومی با استادش همکاری می‌کرد. تیکو براهه از کپلر خواست تا بر روى مسیر حرکت مریخ (بهرام) هم کار کند.
تیکو براهه با استفاده از وسائل برنجی نقاله مانند، مکان سیاره‌ها را آنچنان دقیق حساب کرده بود که اندازه‌گیری‌هایش همین الآن هم معتبرند. او داده‌های خودش را در اختیار کپلر قرار داد و کپلر پس از مرگ استاد، اندازه گیری‌های او را به مقادیری تبدیل کرد که ناظر ساکن خارج از منظومه شمسی بدست می‌آورد.
البته این انتظار کپلر که سیاره‌ها در مدارهای دایره‌ای گرد خورشید حرکت می‌کنند پس از سال‌ها تلاش بر باد رفت. او دریافت که مسیر حرکت زمین و دیگر سیارات منظومه شمسى به دور خورشید، مسیرى بیضوى است.
اگر مى‌خواست صرفاً بر مشاهدات تیکو براهه تکیه کند قاعدتاً بایستى نتیجه مى‌گرفت که مسیر حرکت مریخ نه بیضوى بلکه دایره‌ای شکل است.
 
قوانین سه گانه کپلر بر سر زبانها افتاد
از گذشته‌های دور، بطلمیوس آراى بسیارى از پیشینیان خودش را در کتاب «المجسطى» Μαθηματικὴ Σύνταξις جمع آورى کرده بود که دو پیش فرض مهم داشت:
۱- زمین مرکز عالم است.
۲- حرکت اجرام سماوى حرکتى مستدیر (دایره اى شکل) است زیرا دایره کامل ترین و بهترین شکل هندسى بشمار می‌رود.
...
این دیدگاه حدود ۱۳ قرن، حرف اول را می‌زد. تا اینکه کپرنیک پیش فرض نخست را به چالش کشید و کپلر دومى را.
کپرنیک ستاره‌شناس لهستانی یک قرن قبل از کپلر، خورشید را مرکز منظومه شمسى قرار داد و زمین را سیاره ساده‌اى همانند دیگر سیاره‌هاى منظومه شمسى قلمداد نمود. اما کپرنیک کماکان به حرکت دایره‌اى شکل سیارات معتقد بود که کپلر آن را بهم زد و این کار کوچکی نبود. به نظر ساده می‌آید.
...
برگردیم به تیکو براهه
بعد از درگذشت وی، کپلر جای او را گرفت و تنظیم جدولها را ادامه داد و تکمیل نمود و سه سال پیش از مرگش انتشار داد و قوانین سه گانه کپلر از آنزمان بر سر زبانها افتاد.
کپلر ﺩﺭ ﻧﺨﺴﺘﻴﻦ ﻗﺎﻧﻮﻧﺶ ﺍﺛﺒﺎﺕ ﻛﺮﺩ ﻛﻪ ﻣﺪﺍﺭﺍﺕ ﺳﻴﺎﺭﺍﺕ، ﭼﻨﺎﻧﻜﻪ کپرنیک ﺑﻪ ﭘﺸﺖ ﮔﺮﻣﻲ ﺍﺭﺳﻄﻮ ﭘﺬﻳﺮﻓﺘﻪ ﺑﻮﺩ، ﺑﻪ ﺷﻜﻞ ﺩﺍﻳﺮﻩ ﻛﺎﻣﻞ ﻧﻴﺴﺖ، ﺑﻠﻜﻪ ﺑﻴﻀﻮی ﺍﺳﺖ ﻭ ﺧﻮﺭﺷﻴﺪ ﺩﺭ ﻳﻜﻲ ﺍﺯ ﻛﺎﻧﻮﻥ‌ﻫﺎی آن، ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺭﺩ.
ﺩﺭ ﻗﺎﻧﻮﻥ ﺩﻭم Law of areas «قانون سطوح» ﻛﻪ ﻋﻤﻼ ﭘﻴﺶ ﺍﺯ ﻗﺎﻧﻮﻥ ﺍﻭﻝ ﺑﻪ ﺁﻥ ﭘﻲ ﺑﺮﺩﻩ ﺑﻮﺩ، یکی ﺩﻳﮕﺮ ﺍﺯ ﺍﺻﻮﻝ ﺑﻨﻴﺎﺩی ﺍﺭﺳﻄﻮ ﺭﺍ ﺑﺮ ﺍﻧﺪﺍﺧﺖ. ﺭﺃﻱ ﺍﺭﺳﻄﻮ ﺍﻳﻦ ﺑﻮﺩ ﻛﻪ ﺣﺮﻛﺖ ﺳﻴﺎﺭﺍﺕ ﻳﻜﻨﻮﺍﺧﺖ ﺍﺳﺖ. کپرنیک ﻧﻴﺰ ﺑﺎ ﺍﻳﻦ ﺭﺃی ﻫﻢ ﺩﺍﺳﺘﺎﻥ ﺑﻮﺩ ﻭﻟﻲ ﻛﭙﻠﺮ ﮔﻔﺖ خیر این چنین نیست. ﺳﺮﻋﺖ ﻳﻚ ﺳﻴﺎﺭﻩ ﺩﺭ ﻣﺪﺍﺭﺵ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﺍﺯﺩﻳﺎﺩ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺍﺯ ﺧﻮﺭﺷﻴﺪ ﻛﺎﻫﺶ می‌ﻳﺎﺑﺪ، ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪ ﺍﻱ ﻛﻪ ﺍﮔﺮ ﺧﻄﻲ ﺭﺍ ﺑﺘﻮﺍﻥ ﺗﺮﺳﻴﻢ ﻛﺮﺩ ﻛﻪ ﺳﻴﺎﺭﻩ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺧﻮﺭﺷﻴﺪ ﻭﺻﻞ ﻛﻨﺪ، ﺁﻥ ﺧﻂ ﻭﺍﺻﻞ، ﺳﻄﻮﺡ ﻣﻜﺎﻧﻲ ﻣﺘﺴﺎﻭی ﺭﺍ ﺩﺭ ﻓﻮﺍﺻﻞ ﺯﻣﺎنی ﻣﺘﺴﺎﻭﻱ ﺟﺎﺭﻭﺏ میﻛﻨﺪ. به عبارت دیگر، شعاع حامل سیاره (یعنی خط واصل بین خورشید و سیاره) در زمان‌های مساوی، سطوح مساوی می‌پیمایند.
ﺩﺭ ﻗﺎﻧﻮﻥ ﺳﻮﻡ ﻛﭙﻠﺮ (قانون توافقی) Harmonic Law ﺍﺛﺒﺎﺕ ﮔﺮﺩﻳﺪ ﻛﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﻣﺠﺬﻭﺭ ﺯﻣﺎﻥ‌ﻫﺎی ﮔﺮﺩﺵ‌ﻫﺎی ﺩﻭ ﺳﻴﺎﺭﻩ ﺑﻪ ﺩﻭﺭ ﺧﻮﺭﺷﻴﺪ، ﺑﺮﺍﺑﺮ ﺑﺎ ﻣﻜﻌﺐ ﻓﺎﺻﻠﻪ‌ﻫﺎی ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺁﻧﻬﺎ ﺍﺯ ﺧﻮﺭﺷﻴﺪ ﺍﺳﺖ.
(این سه اصل را جایی دیگر، دقیقتر با فرمولهای ریاضی آن آورده‌‌ام و در این بحث به آن نمی‌پردازم)
 
کپلر، راه نیوتون را هموار کرد
کپلر در قوانین سه‌گانه خود مدل جدیدی از کیهان ارائه کرد این قوانین نه تنها در مورد حرکت سیارات منظومه شمسی به دور خورشید به خوبی پاسخگو بود، بلکه چگونگی حرکت چهار قمر بزرگ مشتری را هم که چندی بعد گالیله یافت، پیش‌بینی کرد.
بعد از کپلر، اسحاق نیوتن Isaac Newton از طریق این قوانین، توانست قوانین جاذبه را کشف کند یا بهتر بگویم در نتیجه‌ی بررسی قوانین کپلر توانست قانون گرانش عمومی خودش را تقریر کند. قانونی که اساس تحقیق در حرکت سیارات و ثوابت است.
...
قوانین کپلر با اصلاحی که نیوتن در آنها کرد همه جا صحت دارد و در مورد ستارگان دنباله دار و سیارک‌ها و ستارگان مضاعف و همه‌ی اجرام فلکی شناخته‌شده دیگر صدق می‌کند. قوانین کپلر حتی بر حرکت قمر مصنوعی که دور کره زمین می‌گردد هم قابل تطبیق است. البته مدار چنین قمری به علت کروی نبودن کامل زمین و وجود جوّ، بفهمی نفهمی اندکی اختلال پیدا می‌کند.
....
قوانین کپلر به عنوان قوانین مدرن ستاره شناسی اهمیت زیادی دارند و چون حرکت هر دو جرمی را در فضا نسبت به هم تشریح می‌نماید برای ارسال محموله‌های فضایی اعم از ماهواره‌ها، فضاپیماهای سرنشین‌دار و روبات‌های کاوشگر به مدار زمین و فراتر از آن استفاده می‌شود.
 
نیوتن و لاپلاس از کپلر کشف حجاب کردند
کپلر نخستین کسی است که از اصول واقعی عمل تلسکوپ پرده برداشت. او در ریاضیات و به ویژه هندسه هم حرف تازه داشت و کتاب نجوم جدید (آسترونومیا نووا) Astronomia nova از جمله یادگارهای اوست.
یک داستان علمی تخیلی هم به نام سومنیوم Somnium نیز نوشته‌است که داستان یک سفر رویایی به کره ماه است.
از دیگر آثار کپلر کتاب رموز جهان Mysterium Cosmographicum است. وی در این کتاب فواصل هر یک از سیارات از خورشید را بیان کرد و توانست یک ستاره جدید را کشف کند که امروزه آن را ستاره کپلر می‌نامند.
...
کپلر در ۱۵ نوامبر سال ۱۶۳۱ درحالی که از ضعف بینایی و صرع رنج می‌برد و تقریباً کور شده بود، از دنیا رفت. پس از او عده‌ای از شاگردانش نوشته‌ها و مقالات او را به صورت کتاب جمع‌آوری کردند. اما هیچ‌کس آثار او را مطالعه نمی‌کرد و به او محل نمی‌گذاشت و درنتیجه پس از مرگ خیلی زود فراموش شد و انگار نه انگار، کپلری هم بوده...
از کپلر زمانی کشف حجاب شد که نیوتن و لاپلاس Pierre-Simon de Laplace شناخته شدند.
خودش گفته بود:
من آثار خودم را می‌نویسم، تفاوتی ندارد خوانندگان آن معاصرین من باشند یا آیندگان. کتاب‌های من می‌تواند سالها انتظار خوانندگان واقعی خود را بکشد، مگر نه خداوند نیز شش هزار سال انتظار کشید تا تماشاگری برای آثار او پیدا شد.
 
پانویس
کتاب المجسطی (Μαθηματικὴ Σύνταξις =ماتماتیکه سینتاکسیس) به معنی «تألیف ریاضی» است و از مهمترین آثار بطلمیوس بشمار می‌رود. سال ۱۵۰ میلادی تالیف شده و شامل سیزده مقاله در باره حرکت ستاره‌ها و سیارات است. به آن «هه مگاله سینتاکسیس» (رساله بزرگ) هم می‌گفتند.
نام عربی آن از صفت عالی کلمه «مگاله» در یونانی که «مگیسته»، به معنی بزرگ‌ترین، باشد گرفته شده و در عربی آن را المجسطی می نویسند. در فارسی نیز بیشتر به «المجسطی» و گاه به «مجسطی» مشهور است.
یحیی برمکی بانی ترجمه آن شد و جمعی را در بیت‌الحکمة به این کار برگمارد. ثابت بن قرة هم یکی از ترجمه‌های قدیم این کتاب را اصلاح کرد. اسحاق بن حنین نیز یکی از ناقلان این کتاب است و نقل او را هم ثابت اصلاح کرده‌است.
 
آدرس ویدیو 
سایت همنشین بهار
ایمیل

برای ارسال این مطلب به فیس‌بوک، آیکون زیر را کلیک کنید:
facebook