იოჰან კეპლერი და მისი კანონები

 იოჰან კეპლერს სილამაზის შეგრძნება ნამდვილად ჰქონდა. მთელი თავისი სიცოცხლის მანძილეზე უნდოდა დაემტკიცებინა, რომ მზის სისტემა რაღაც მისტიური ხელოვნების ნიმუშია.

 სისტემის წყობას, კლასიკური ძველბერძნული გეომეტრიის სწორ მრავალწახნაგებთან დაკავშირებას ცდილობდა. კეპლერის ეპოქაში, მხოლოდ ექვსი პლანეტა იყო ცნობილი, რომლებიც, როგორც ვარაუდობდნენ, მბრუნავ „ბროლის სფეროებზა“ განლაგებული. კეპლერი ამტკიცებდა, რომ  ეს სფეროები ისეთნაირად არის განლაგებული, რომ მეზობელ სფეროებს შორის ზუსტად თავსდებოდა სწორი მრავალწახნაგები. ორ გარე სფეროებს შორის – სატურნისა და იუპიტერის – კუბი მოათავსა, შეთავსებული გარე სფეროსთან, რომელშიც, თავის მხრივ, შიდა სფეროა შეთავსებული. იუპიტერისა და მარსის სფეროებს შორის – ტეტრაედრი (სწორი ოთხწახნაგა) და ა.შ. პლანეტების ექვსი სფერო, მათ შორის ზუსტად შეთავსებული სწორი მრავალწახანგებით, სრულყოფილების შეგრძნებას აღძრავდა.

 სამწუხაროდ, მოდელისა და  პლანეტების დამზერად ორბიტებთან შედარების მერე, კეპლერი იძულებული იყო ეღიარებინა, რომ ციური სხეულების ქცევა მის მიერ დახაზულ მწყობრ ჩარჩოებში ვერ თავსდებოდა. როგორც თანამედროვე ბრიტანელი ბიოლოგი ჯონ ჰოლდეინი ამბობს – „სამყაროს წარმოდგენა, როგორც გეომეტრიულად სრულყოფილი ხელოვნების ნიმუშისა, კიდევ ერთი ლამაზი ჰიპოთეზაა, რომელსაც მახინჯი რეალობა ანგრევს“. საუკუნეებს მხოლოდ კეპლერის მიერ შექმნილმა მზის სისტემის მოდელმა გაუძლო, რომელიც თავისი ხელით გააკეთა და თავისსავე მფარველს, ჰერცოგ ფრედერიკ ფონ ვიურთემბურგს მიუძღვნა. მეტალისგან ამ არტიფაქტში ჰერცოგის სტუმართათვის მისართმევ სასმელებს ასხამდნენ.

 1) ყოველი პლანეტა მზის ირგვლივ ელიფსურ ორბიტაზე მიმოიქცევა, რომლის ერთ-ერთ ფოკუსში მზე მდებარეობს;
 2) მზისა და პლანეტის შემაერთებელი მონაკვეთი დროის ტოლ შუალედებში ტოლი ფართობის ფიგურებს შემოწერს;
 3) პლანეტების ორბიტაზე შემოვლის პერიოდების კვადრატების შეფარდება მზემდე საშუალო მანძილების კუბებთან მუდმივი სიდიდეა.

 პრაღაში გადასვლის მერე, სადაც ცნობილი დანიელი ასტრონომის, ტიხო ბრაჰეს ( Tycho Brahe, 1546–1601) ასისტენტი გახდა, კეპლერი წააწყდა იდეებს, რომლებმაც მის სახელს უკვდავება მოუტანა. ტიხო ბრაჰე მთელი ცხოვრება ასტრონომულ მონაცემებს აგროვებდა და მათ უზარმაზარ მოცულობას მოუყარა თავი. მისი სიკვდილის მერე, მონაცემები კეპლერის ხელში გადავიდა. ჩანაწერებს, სხვათა შორის, იმ დროისთვის დიდი კომერციული ფასეულობა გააჩნდა, რადგან მათი საშუალებით ზუსტ ჰოროსკოპებს ადგენდნენ.

 ტიხო ბრაჰეს დაკვირვებათა შედეგების დამუშავებისას, კეპლერი პრობლემას წააწყდა, რომელსაც თანამედროვენი კომპიუტერით წყვეტენ, კეპლერს კი სხვა არჩევანი არ ჰქონდა, გარდა იმისა, რომ ხელით ეკეთებინა გამოთვლები. იმ ეპოქის ასტრონომების მსგავსად, კეპლერი, კოპერნიკის ჰელიოცენტრულ სისტემას კარგად იცნობდა (კოპერნიკის პრინციპი) და იცოდა, რომ დედამიწა მზის გარშემო ბრუნავს, რაზეც ზემოთ ხსენებული მზის სისტემის მოდელი მიუთითებს.

 კეპლერის პირველი კანონის ისტორიული ღირებულება ძალიან დიდია. იქამდე, ასტრონომები თვლიდნენ, რომ ყველა პლანეტა მკაცრად წრიულ ორბიტაზე მოძრაობს. ფილოსოფოსები ამტკიცებდნენ, რომ დედამიწისაგან განსხვავებით, ცაში ყველაფერი სრულყოფილი ჰარმონიულობით ხდება, ხოლო გეომეტრიული ფიგურებიდან ყველაზე უფრო ჰარმონიულები წრე და სფეროა, ამიტომ პლანეტები წრიულ ორბიტებზე მოძრაობს. იოჰან კეპლერმა ამ ფილოსოფიურ ცრურწმენას გადააბიჯა, ისევე, როგორც კოპერნიკმა მოხსნა დედამიწა სამყაროს ცენტრიდან.

 მეორე კანონი, მზის გარშემო პლანეტების მოძრაობის სიჩქარის ცვლილებას აღწერს. რაც უფრო შორს მიჰყავს პლანეტა ელიფსურ ორბიტას მზიდან, მით ნაკლები სიჩქარით მოძრაობს ის და პირიქით, რაც უფრო ახლოსაა მზესთან – მით მეტია სიჩქარე. რაც უფრო ახლოსაა პლანეტა მზესთან, მით მოკლეა მეორე კანონში ხსენებული მათი შემაერთებელი მონაკვეთები. თუმცა, ამ შემთხვევაში, ერთნაირ დროში ერთნაირი ფართობის შემოსაწერად პლანეტამ მეტი მანძილი უნდა გაიაროს, ესეიგი მისი მოძრაობის სიჩქარე იმატებს.

 პირველ ორ კანონში ცალკეული პლანეტების ორბიტული ტრაექტორიების სპეციფიკაციაზეა ლაპარაკი. მესამე კანონი კი მათი ორბიტების ერთმანეთთან შედარების საშუალებას იძლევა. მასში ნათქვამია, რომ რაც უფრო შორსაა პლანეტა მზიდან, მით მეტი დროა საჭირო ორბიტის შემოსავლელად და მით მეტ ხანს გრძელდება იქაური „წელიწადი“. დღეს ჩვენ უკვე ვიცით, რომ ეს, ორი ფაქტორითაა განპირობებული. 1) რაც უფრო შორსაა პლანეტა მზიდან, მით გრძელია მისი ორბიტის პერიმეტრი. 2) მზიდან დაშორების ზრდასთან ერთდ, პლანეტის წრფივი მოძრაობის სიჩქარე კლებულობს.

 კეპლერი ამ კანონებში ფაქტების კონსტადაციას ახდენდა. ის ვერ გიპასუხებდათ თუ რატომ ხდებოდა ყველაფერი ასე, რითია გამოწვეული ორბიტების ელიფსურობა და ა.შ.

 ნიუტონის კლასიკური მექანიკის ტრიუმფი სწორედ იმაში მდგომარეობს, რომ ის, კეპლერის კანონების ფუნდამენტურად ახსნის საშუალებას იძლევა და მათ უნივერსალურობას ამტკიცებს. მათი გამოყვანა ნიუტონის მექანიკის კანონებითაც შეიძლება, მსოფლიო მიზიდულობის კანონი, იმპიულსის მუდმივობის კანონი. რადგან ასეა, ჩვენ შეგვიძლია დარწმუნებული ვიყოთ, რომ კეპლერის კანონები სამყაროს ნებისმიერი პლანეტური სისტემებისთვისაც მართებული იქნება (ისინი კი უკვე საკმაო რაოდენობით იქნა აღმოჩენილი). მათი ორბიტების პარამეტრების გამოყვანას ასტრონომები ახლაც კეპლერის განტოლებებით ახდენენ, თუმცა თვითონ პლანეტებს ისინი ვერ ხედავენ.

 კეპლერის მესამე კანონი თანამედროვე კოსმოლოგიაში ძალიან დიდ როლს თამაშობდა და თამაშობს. შორეულ გალაქტიკებზე დაკვირვებისას, ასტროფიზიკოსები სუსტ სიგნალებს აფიქსირებენ, რომლებსაც წყალბადის ატომები ასხივებს. ისინი გალაქტიკური ცენტრიდან ძალიან შორს მდებარე ორბიტაზე მოძრაობენ, გაცილებით შორს, ვიდრე თვით გალაქტიკის ვარსკვლავები. დოპლერის ეფექტით ამ გამოსხივების სპექტრში, მეცნიერები ხსენებული პერიფერიული წყალბადის ღრუბლების ბრუნვის სიჩქარეს ადგენენ, ხოლო ამ მონაცემებით კი მთლიანად გალაქტიკების კუთხურ სიჩქარეებს (ბნელი მატერია). ამ მეცნიერის ნაშრომები, რომლებმაც მზის სისტემის მოწყობილობის გაგების სწორ გზაზე დაგვაყენა, ახლაც გვეხმარება უკიდეგანო სამყაროს აღნაგობის შესწავლაში. ტყუილად არ დაურქმევიათ ეგზოპლანეტებზე მონადირე ტელესკოპისთვის იოჰან კეპლერის სახელი.
 იოჰან კეპლერი (Johannes Kepler), 1571-1630.
 გერმანელი ასტრონომი. დიბადა ვიურთემბურგში. თიუბინჰენის აკადემიაში (მოგვიანებით, უნივერსიტეტი) ღვთისმეტყველების შესწავლასთან ერთად, მათემატიკითა და ასტრონომიით იყო გატაცებული. მათემატიკის მასწავლებლის თანამდებობაზე ავსტრიის ქალაქ გრაცში მიიწვიეს. მან იქ ბრწყინვალე ასტროლოგის რეპუტაცია 1595 წლის მოვლენათა პროგნოზების გამართლების გამო მიიღო. 1598 წლიდან დაწყებული, კეპლერი და სხვა პროტესტანტები კათოლიკური გრაცის მხრიდან დაუნდობელ რელიგიურ დევნას განიცდიდნენ, რის გამოც მეცნიერი დანიელი ასტრონომის, ტიხო ბრაჰეს მიწვევით პრაღაში გადასახლდა. კეპლერის ნაშრომები ბრაჰეს (1) დაკვირვებებს ეფუძნებოდა. შემდეგ, ყველაფერი ტრაგიკულად განვითარდა. ის სიღარიბეში ცხოვრობდა და ავსტრიისკენ მიმავალ გზაზე, ციებცხელებისგან გარდაიცვალა, იქ კეპლერი მისთვის კუთვნილი ჯამაგირის აღების იმედად მიემგზავრებოდა.