Johannes Kepler -Johannes Kepler

Johannes Kepler
Porträt von Kepler von einem unbekannten Künstler im Jahr 1620.
Geboren	( 1571-12-27 )27. Dezember 1571 Freie Reichsstadt Weil der Stadt , Heiliges Römisches Reich
Gestorben	15. November 1630 (1630-11-15)(58 Jahre) Freie Reichsstadt Regensburg , Heiliges Römisches Reich
Ausbildung	Tübinger Stift , Universität Tübingen (MA, 1591)
Bekannt für	Keplers Gesetze der Planetenbewegung Kepler-Vermutung Rudolphine Tables
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder	Astronomie , Astrologie , Mathematik , Naturphilosophie
Doktorvater	Michael Mästlin
Einflüsse	Nikolaus Kopernikus Tycho Brahe Pythagoras
Beeinflusst	Sir Isaac Newton Benoit Mandelbrot Thomas Browne
Unterschrift

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${\displaystyle {\textbf {F}}={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}(m{\textbf {v}})}$ Zweites Bewegungsgesetz
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Themengeschichte Entdeckung der kosmischen Mikrowellen- Hintergrundstrahlung Geschichte der Urknalltheorie Religiöse Interpretationen der Urknalltheorie Zeitleiste kosmologischer Theorien
Kategorie  Astronomisches Portal
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Johannes Kepler ( / ˈkɛplər / ; deutsch : [joˈhanəsˈkɛplɐ, -nɛs-] ( hören ) ; 27. Dezember 1571 – 15. November 1630) war ein deutscher Astronom , Mathematiker , Astrologe , Naturphilosoph und Musikschriftsteller. Er ist eine Schlüsselfigur der wissenschaftlichen Revolution des 17. Jahrhunderts , am besten bekannt für seine Gesetze der Planetenbewegung und seine Bücher Astronomia nova , Harmonice Mundi und Epitome Astronomiae Copernicanae . Diese Arbeiten lieferten auch eine der Grundlagen für Newtons Theorie der universellen Gravitation .

Kepler war Mathematiklehrer an einem Priesterseminar in Graz , wo er Mitarbeiter von Fürst Hans Ulrich von Eggenberg wurde . Später wurde er Assistent des Astronomen Tycho Brahe in Prag und schließlich kaiserlicher Mathematiker von Kaiser Rudolf II . und seinen beiden Nachfolgern Matthias und Ferdinand II . . Er lehrte auch Mathematik in Linz und war Berater von General Wallenstein . Darüber hinaus leistete er grundlegende Arbeit auf dem Gebiet der Optik , erfand eine verbesserte Version des Brechungs- (oder Kepler-) Teleskops und wurde in den teleskopischen Entdeckungen seines Zeitgenossen Galileo Galilei erwähnt . Er war korrespondierendes Mitglied der Accademia dei Lincei in Rom.

Kepler lebte in einer Zeit, in der es keine klare Unterscheidung zwischen Astronomie und Astrologie gab, aber es gab eine starke Trennung zwischen Astronomie (einem Zweig der Mathematik innerhalb der Geisteswissenschaften ) und Physik (einem Zweig der Naturphilosophie ). Kepler hat auch religiöse Argumente und Überlegungen in seine Arbeit aufgenommen, motiviert durch die religiöse Überzeugung und den Glauben, dass Gott die Welt nach einem verständlichen Plan geschaffen hat, der durch das natürliche Licht der Vernunft zugänglich ist . Kepler beschrieb seine neue Astronomie als "Himmelsphysik", als "einen Ausflug in die Metaphysik des Aristoteles " und als "Ergänzung zu Aristoteles' On the Heavens ", indem er die alte Tradition der physikalischen Kosmologie transformierte, indem er die Astronomie als Teil einer universellen Mathematik behandelte Physik.

Frühen Lebensjahren

Kindheit (1571–1590)

Kepler wurde am 27. Dezember 1571 in der Freien Reichsstadt Weil der Stadt ( heute Teil der Region Stuttgart im deutschen Bundesland Baden-Württemberg , 30 km westlich der Stuttgarter Innenstadt) geboren. Sein Großvater, Sebald Kepler, war Oberbürgermeister der Stadt gewesen. Als Johannes geboren wurde, hatte er zwei Brüder und eine Schwester, und das Vermögen der Familie Kepler schrumpfte. Sein Vater, Heinrich Kepler, verdiente sich als Söldner einen prekären Lebensunterhalt und verließ die Familie, als Johannes fünf Jahre alt war. Er soll im Achtzigjährigen Krieg in den Niederlanden gefallen sein. Seine Mutter, Katharina Guldenmann , eine Gastwirtstochter, war Heilpraktikerin und Kräuterkundlerin . Als Frühchen geboren, behauptete Johannes, als Kind schwach und kränklich gewesen zu sein. Trotzdem beeindruckte er Reisende im Gasthaus seines Großvaters oft mit seiner phänomenalen mathematischen Fakultät.

Schon in jungen Jahren kam er mit der Astronomie in Berührung und entwickelte eine starke Leidenschaft dafür, die sein ganzes Leben umfassen sollte. Im Alter von sechs Jahren beobachtete er den Großen Kometen von 1577 und schrieb, dass er „von [seiner] Mutter an einen hohen Ort gebracht wurde, um ihn zu betrachten“. 1580, im Alter von neun Jahren, beobachtete er ein weiteres astronomisches Ereignis, eine Mondfinsternis , und berichtete, dass er sich daran erinnerte, „im Freien gerufen“ worden zu sein, um es zu sehen, und dass der Mond „ziemlich rot erschien“. Pocken in der Kindheit ließen ihn jedoch mit schwachem Sehvermögen und verkrüppelten Händen zurück, was seine Fähigkeit in den Beobachtungsaspekten der Astronomie einschränkte.

1589 besuchte Kepler , nachdem er Gymnasium, Lateinschule und Priesterseminar in Maulbronn durchlaufen hatte, das Tübinger Stift an der Universität Tübingen . Dort studierte er Philosophie bei Vitus Müller und Theologie bei Jacob Heerbrand (Schüler von Philipp Melanchthon in Wittenberg), der während seiner Studienzeit auch Michael Mästlin unterrichtete , bis er 1590 Kanzler in Tübingen wurde. Er erwies sich als hervorragend Mathematiker und erwarb sich einen Ruf als geschickter Astrologe, der Horoskope für Kommilitonen stellte. Unter der Anleitung von Michael Mästlin, Tübinger Professor für Mathematik von 1583 bis 1631, lernte er sowohl das ptolemäische System als auch das kopernikanische System der Planetenbewegung. Damals wurde er Kopernikaner . In einer Studentendisputation verteidigte er den Heliozentrismus sowohl aus theoretischer als auch aus theologischer Sicht und behauptete, die Sonne sei die Hauptquelle der Antriebskraft im Universum. Trotz seines Wunsches, Pfarrer zu werden, wurde Kepler gegen Ende seines Studiums für eine Stelle als Lehrer für Mathematik und Astronomie an der Evangelischen Schule in Graz empfohlen. Er nahm die Stelle im April 1594 im Alter von 22 Jahren an.

Graz (1594–1600)

Vor Abschluss seines Studiums in Tübingen nahm Kepler ein Angebot an, Mathematik als Ersatz für Georg Stadius an der Evangelischen Schule in Graz (heute Steiermark, Österreich) zu unterrichten. In dieser Zeit (1594–1600) gab er viele offizielle Kalender und Prognosen heraus, die seinen Ruf als Astrologe stärkten. Obwohl Kepler der Astrologie gegenüber gemischte Gefühle hatte und viele übliche Praktiken der Astrologen herabsetzte, glaubte er fest an eine Verbindung zwischen dem Kosmos und dem Individuum. Schließlich veröffentlichte er einige der Ideen, die er als Student gehabt hatte, im Mysterium Cosmographicum (1596), das etwas mehr als ein Jahr nach seiner Ankunft in Graz veröffentlicht wurde.

Im Dezember 1595 wurde Kepler Barbara Müller vorgestellt, einer 23-jährigen Witwe (zweimal) mit einer kleinen Tochter, Regina Lorenz, und er begann, ihr den Hof zu machen. Müller, eine Erbin der Ländereien ihrer verstorbenen Ehemänner, war auch die Tochter eines erfolgreichen Mühlenbesitzers. Ihr Vater Jobst war zunächst gegen eine Heirat. Obwohl Kepler den Adel seines Großvaters geerbt hatte, machte Keplers Armut ihn zu einem unannehmbaren Partner. Jobst gab nach, nachdem Kepler die Arbeit an Mysterium abgeschlossen hatte, aber die Verlobung fiel fast auseinander, während Kepler sich um die Details der Veröffentlichung kümmerte. Protestantische Beamte, die bei der Vorbereitung des Spiels mitgeholfen hatten, setzten die Müllers jedoch unter Druck, ihre Vereinbarung einzuhalten. Barbara und Johannes heirateten am 27. April 1597.

In den ersten Ehejahren bekamen die Keplers zwei Kinder (Heinrich und Susanna), die beide im Kindesalter starben. 1602 hatten sie eine Tochter (Susanna); 1604 ein Sohn (Friedrich); und 1607 ein weiterer Sohn (Ludwig).

Andere Forschung

Nach der Veröffentlichung von Mysterium und mit dem Segen der Grazer Schulinspektoren begann Kepler ein ehrgeiziges Programm zur Erweiterung und Ausarbeitung seines Werkes. Er plante vier weitere Bücher: eines über die stationären Aspekte des Universums (die Sonne und die Fixsterne); eine über die Planeten und ihre Bewegungen; eine über die physische Natur von Planeten und die Bildung geografischer Merkmale (mit besonderem Schwerpunkt auf der Erde); und eine über die Auswirkungen des Himmels auf die Erde, einschließlich atmosphärischer Optik, Meteorologie und Astrologie.

Er holte auch die Meinung vieler Astronomen ein, denen er Mysterium geschickt hatte , darunter Reimarus Ursus (Nicolaus Reimers Bär) – der kaiserliche Mathematiker von Rudolf II . und ein erbitterter Rivale von Tycho Brahe . Ursus antwortete nicht direkt, sondern veröffentlichte Keplers schmeichelhaften Brief erneut, um seinen Prioritätsstreit mit Tycho über das (heute so genannte) tychonische System fortzusetzen. Trotz dieses schwarzen Flecks begann Tycho auch mit Kepler zu korrespondieren, beginnend mit einer scharfen, aber legitimen Kritik an Keplers System; unter einer Vielzahl von Einwänden beanstandete Tycho die Verwendung ungenauer numerischer Daten von Copernicus. In ihren Briefen diskutierten Tycho und Kepler ein breites Spektrum astronomischer Probleme, wobei sie sich mit Mondphänomenen und der kopernikanischen Theorie (insbesondere ihrer theologischen Lebensfähigkeit) beschäftigten. Aber ohne die wesentlich genaueren Daten von Tychos Observatorium hatte Kepler keine Möglichkeit, viele dieser Probleme anzugehen.

Stattdessen wandte er sich der Chronologie und „Harmonie“ zu, den numerologischen Beziehungen zwischen Musik, Mathematik und der physischen Welt und ihren astrologischen Konsequenzen. Indem er annahm, dass die Erde eine Seele besitzt (eine Eigenschaft, die er später anführte, um zu erklären, wie die Sonne die Bewegung von Planeten verursacht), etablierte er ein spekulatives System, das astrologische Aspekte und astronomische Entfernungen mit dem Wetter und anderen irdischen Phänomenen verband. 1599 fühlte er sich jedoch erneut durch die Ungenauigkeit der verfügbaren Daten in seiner Arbeit eingeschränkt – ebenso wie wachsende religiöse Spannungen auch seine Weiterbeschäftigung in Graz bedrohten. Im Dezember desselben Jahres lud Tycho Kepler ein, ihn in Prag zu besuchen ; Am 1. Januar 1600 (bevor er überhaupt die Einladung erhielt) machte sich Kepler auf den Weg in der Hoffnung, dass Tychos Schirmherrschaft seine philosophischen Probleme sowie seine sozialen und finanziellen Probleme lösen könnte.

Wissenschaftlicher Werdegang

Prag (1600–1612)

Am 4. Februar 1600 traf Kepler Tycho Brahe und seine Assistenten Franz Tengnagel und Longomontanus in Benátky nad Jizerou (35 km von Prag entfernt), dem Ort, an dem Tychos neues Observatorium gebaut wurde. In den nächsten zwei Monaten blieb er als Gast und analysierte einige von Tychos Beobachtungen des Mars; Tycho hütete seine Daten streng, war aber von Keplers theoretischen Ideen beeindruckt und gewährte ihm bald mehr Zugang. Kepler plante, seine Theorie von Mysterium Cosmographicum anhand der Marsdaten zu testen, schätzte aber, dass die Arbeit bis zu zwei Jahre dauern würde (da er die Daten nicht einfach für den eigenen Gebrauch kopieren durfte). Mit der Hilfe von Johannes Jessenius versuchte Kepler, eine formellere Beschäftigungsvereinbarung mit Tycho auszuhandeln, aber die Verhandlungen brachen in einem wütenden Streit zusammen und Kepler reiste am 6. April nach Prag ab. Kepler und Tycho versöhnten sich bald und einigten sich schließlich auf Gehalt und Lebensbedingungen, und im Juni kehrte Kepler nach Graz zurück, um seine Familie abzuholen.

Politische und religiöse Schwierigkeiten in Graz machten seine Hoffnungen auf eine sofortige Rückkehr nach Brahe zunichte; in der Hoffnung, seine astronomischen Studien fortsetzen zu können, bemühte sich Kepler um eine Anstellung als Mathematiker bei Erzherzog Ferdinand . Zu diesem Zweck verfasste Kepler einen Ferdinand gewidmeten Aufsatz, in dem er eine auf Kräften basierende Theorie der Mondbewegung vorschlug: „In Terra inest virtus, quae Lunam ciet“ („Es gibt eine Kraft in der Erde, die den Mond dazu bringt, sich zu bewegen Bewegung"). Obwohl der Aufsatz ihm keinen Platz an Ferdinands Hof einbrachte, beschrieb er eine neue Methode zur Messung von Mondfinsternissen, die er während der Sonnenfinsternis am 10. Juli in Graz anwendete. Diese Beobachtungen bildeten die Grundlage für seine Untersuchungen der Gesetze der Optik, die in Astronomiae Pars Optica kulminierten .

Am 2. August 1600 wurden Kepler und seine Familie aus Graz verbannt, nachdem sie sich geweigert hatten, zum Katholizismus zu konvertieren. Einige Monate später kehrte Kepler, jetzt mit dem Rest seines Haushalts, nach Prag zurück. Während des größten Teils des Jahres 1601 wurde er direkt von Tycho unterstützt, der ihn beauftragte, Planetenbeobachtungen zu analysieren und ein Traktat gegen Tychos (damals verstorbenen) Rivalen Ursus zu schreiben. Im September sicherte ihm Tycho einen Auftrag als Mitarbeiter für das neue Projekt, das er dem Kaiser vorgeschlagen hatte: die Rudolfinischen Tafeln , die die Prutenischen Tafeln von Erasmus Reinhold ersetzen sollten . Zwei Tage nach Tychos unerwartetem Tod am 24. Oktober 1601 wurde Kepler zu seinem Nachfolger als kaiserlicher Mathematiker ernannt, mit der Verantwortung, sein unvollendetes Werk zu vollenden. Die nächsten 11 Jahre als kaiserlicher Mathematiker sollten die produktivsten seines Lebens werden.

Imperialer Berater

Keplers Hauptaufgabe als kaiserlicher Mathematiker bestand darin, dem Kaiser astrologische Ratschläge zu erteilen. Obwohl Kepler die Versuche zeitgenössischer Astrologen, die Zukunft genau vorherzusagen oder bestimmte Ereignisse zu prophezeien, kritisch betrachtete, stellte er seit seiner Studienzeit in Tübingen viel beachtete detaillierte Horoskope für Freunde, Familie und Gönner. Neben Horoskopen für Verbündete und ausländische Führer suchte der Kaiser in Zeiten politischer Unruhen Keplers Rat. Rudolf interessierte sich aktiv für die Arbeit vieler seiner Hofgelehrten (einschließlich zahlreicher Alchemisten ) und hielt auch mit Keplers Arbeit in der physikalischen Astronomie Schritt.

Offiziell waren die einzig akzeptablen religiösen Lehren in Prag katholisch und utraquistisch , aber Keplers Stellung am kaiserlichen Hof erlaubte es ihm, seinen lutherischen Glauben ungehindert auszuüben. Der Kaiser sorgte nominell für ein reichliches Einkommen für seine Familie, aber die Schwierigkeiten der überfüllten kaiserlichen Schatzkammer bedeuteten, dass es ein ständiger Kampf war, tatsächlich genug Geld zu bekommen, um die finanziellen Verpflichtungen zu erfüllen. Teilweise wegen finanzieller Probleme war sein Leben zu Hause bei Barbara unangenehm, gespickt mit Gezänk und Krankheitsanfällen. Das Hofleben brachte Kepler jedoch in Kontakt mit anderen prominenten Gelehrten ( unter anderem Johannes Matthäus Wackher von Wackhenfels , Jost Bürgi , David Fabricius , Martin Bachazek und Johannes Brengger), und die astronomischen Arbeiten schritten schnell voran.

Supernova von 1604

Im Oktober 1604 erschien ein heller neuer Abendstern ( SN 1604 ), aber Kepler glaubte den Gerüchten nicht, bis er ihn selbst sah. Kepler begann, die Supernova systematisch zu beobachten. Astrologisch markiert das Ende des Jahres 1603 den Beginn eines feurigen Trigons , den Beginn des etwa 800-jährigen Zyklus großer Konjunktionen ; Astrologen verbanden die beiden vorherigen Perioden mit dem Aufstieg Karls des Großen (ca. 800 Jahre zuvor) und der Geburt Christi (ca. 1600 Jahre zuvor) und erwarteten daher Ereignisse von großer Bedeutung, insbesondere in Bezug auf den Kaiser.

In diesem Zusammenhang beschrieb Kepler als kaiserlicher Mathematiker und Astrologe des Kaisers zwei Jahre später in seiner De Stella Nova den neuen Stern . Darin ging Kepler auf die astronomischen Eigenschaften des Sterns ein, während er den vielen damals kursierenden astrologischen Interpretationen skeptisch gegenüberstand. Er bemerkte seine schwindende Leuchtkraft, spekulierte über seinen Ursprung und benutzte das Fehlen einer beobachteten Parallaxe, um zu argumentieren, dass es sich in der Sphäre der Fixsterne befand, was die Lehre von der Unveränderlichkeit des Himmels weiter untergrub (die seit Aristoteles akzeptierte Idee, dass die Himmelssphären waren perfekt und unveränderlich). Die Geburt eines neuen Sterns implizierte die Veränderlichkeit des Himmels. Kepler fügte auch einen Anhang bei, in dem er die jüngste chronologische Arbeit des polnischen Historikers Laurentius Suslyga erörterte ; Er berechnete, dass, wenn Suslyga Recht hatte, dass die akzeptierten Zeitlinien vier Jahre hinterherhinken, der Stern von Bethlehem – analog zum gegenwärtigen neuen Stern – mit der ersten großen Konjunktion des früheren 800-Jahres-Zyklus zusammengefallen wäre.

In den folgenden Jahren versuchte Kepler (erfolglos) eine Zusammenarbeit mit dem italienischen Astronomen Giovanni Antonio Magini zu beginnen und beschäftigte sich mit Chronologie, insbesondere mit der Datierung von Ereignissen im Leben Jesu . Um 1611 verteilte Kepler ein Manuskript dessen, was schließlich (posthum) als Somnium [Der Traum] veröffentlicht werden sollte. Ein Teil des Zwecks von Somnium bestand darin, zu beschreiben, wie die Astronomie aus der Perspektive eines anderen Planeten aussehen würde, um die Machbarkeit eines nicht geozentrischen Systems zu zeigen. Das Manuskript, das nach mehreren Besitzerwechseln verschwand, beschrieb eine fantastische Reise zum Mond; es war teils Allegorie, teils Autobiografie und teils Abhandlung über interplanetare Reisen (und wird manchmal als das erste Science-Fiction-Werk bezeichnet). Jahre später könnte eine verzerrte Version der Geschichte den Hexenprozess gegen seine Mutter angezettelt haben, als die Mutter des Erzählers einen Dämon konsultiert, um die Mittel der Raumfahrt zu lernen. Nach ihrem letztendlichen Freispruch verfasste Kepler 223 Fußnoten zu der Geschichte – mehrere Male länger als der eigentliche Text – die die allegorischen Aspekte sowie den beträchtlichen wissenschaftlichen Inhalt (insbesondere in Bezug auf die Mondgeographie) erklärten, der im Text verborgen war.

Späteres Leben

Probleme

1611 spitzten sich die wachsenden politisch-religiösen Spannungen in Prag zu. Kaiser Rudolf, dessen Gesundheit angeschlagen war, wurde von seinem Bruder Matthias zur Abdankung als König von Böhmen gezwungen . Beide Seiten suchten Keplers astrologischen Rat, eine Gelegenheit, die er nutzte, um versöhnliche politische Ratschläge zu geben (mit wenig Bezug auf die Sterne, außer in allgemeinen Erklärungen, um von drastischen Maßnahmen abzuhalten). Es war jedoch klar, dass Keplers Zukunftsaussichten am Hof ​​von Matthias düster waren.

Ebenfalls in diesem Jahr erkrankte Barbara Kepler am ungarischen Fleckfieber und bekam dann Anfälle . Als Barbara sich erholte, erkrankten Keplers drei Kinder alle an Pocken; Friedrich, 6, starb. Nach dem Tod seines Sohnes schickte Kepler Briefe an potenzielle Gönner in Württemberg und Padua . An der Universität Tübingen in Württemberg verhinderten Besorgnisse über Keplers wahrgenommene calvinistische Häresien als Verstoß gegen das Augsburger Bekenntnis und die Konkordienformel seine Rückkehr. Die Universität Padua suchte auf Empfehlung des scheidenden Galilei Kepler für die Besetzung der Mathematikprofessur, aber Kepler zog es vor, seine Familie auf deutschem Gebiet zu behalten, und reiste stattdessen nach Österreich, um eine Stelle als Lehrer und Bezirksmathematiker in Linz zu organisieren . Barbara erkrankte jedoch erneut und starb kurz nach Keplers Rückkehr.

Kepler verschob den Umzug nach Linz und blieb bis zu Rudolfs Tod Anfang 1612 in Prag, obwohl Kepler zwischen politischen Umwälzungen, religiösen Spannungen und Familientragödien (zusammen mit dem Rechtsstreit um den Nachlass seiner Frau) keine Nachforschungen anstellen konnte. Stattdessen setzte er aus Korrespondenz und früheren Arbeiten ein Chronologie-Manuskript, Eclogae Chronicae , zusammen. Nach seiner Nachfolge als Kaiser des Heiligen Römischen Reiches bekräftigte Matthias Keplers Position (und Gehalt) als kaiserlicher Mathematiker, erlaubte ihm jedoch, nach Linz zu ziehen.

Linz (1612–1630)

In Linz waren Keplers Hauptaufgaben (über die Fertigstellung der Rudolfinischen Tafeln hinaus ) der Unterricht an der Bezirksschule und die Bereitstellung astrologischer und astronomischer Dienstleistungen. In seinen ersten Jahren dort genoss er im Vergleich zu seinem Leben in Prag finanzielle Sicherheit und Religionsfreiheit – obwohl er von seiner lutherischen Kirche wegen seiner theologischen Skrupel von der Eucharistiefeier ausgeschlossen wurde. Auch Kepler musste sich in seiner Linzer Zeit im protestantischen Leonberg mit dem Vorwurf und dem endgültigen Urteil der Hexerei gegen seine Mutter Katharina auseinandersetzen . Dieser Schlag, der nur wenige Jahre nach Keplers Exkommunikation stattfand , wird nicht als Zufall angesehen, sondern als Symptom des ausgewachsenen Angriffs der Lutheraner auf Kepler.

Seine erste Veröffentlichung in Linz war De vero Anno (1613), eine erweiterte Abhandlung über das Geburtsjahr Christi. Er beteiligte sich auch an den Beratungen darüber, ob der reformierte Kalender von Papst Gregor in den protestantischen deutschen Ländern eingeführt werden sollte. Am 30. Oktober 1613 heiratete Kepler die 24-jährige Susanna Reuttinger. Nach dem Tod seiner ersten Frau Barbara hatte Kepler über zwei Jahre hinweg 11 verschiedene Spiele in Betracht gezogen (ein Entscheidungsprozess, der später als Eheproblem formalisiert wurde ). Er kehrte schließlich zu Reuttinger (dem fünften Spiel) zurück, das, wie er schrieb, "mich mit Liebe, demütiger Loyalität, Haushaltsökonomie, Fleiß und der Liebe, die sie den Stiefkindern entgegenbrachte, überzeugte". Die ersten drei Kinder dieser Ehe (Margareta Regina, Katharina und Sebald) starben im Kindesalter. Drei weitere überlebten bis ins Erwachsenenalter: Cordula (geb. 1621); Fridmar (geb. 1623); und Hildebert (geboren 1625). Laut Keplers Biographen war dies eine viel glücklichere Ehe als seine erste.

Am 8. Oktober 1630 brach Kepler nach Regensburg auf, in der Hoffnung, Zinsen für seine zuvor geleistete Arbeit zu sammeln. Einige Tage nach seiner Ankunft in Regensburg wurde Kepler krank und verschlechterte sich zunehmend. Am 15. November 1630, etwas mehr als einen Monat nach seiner Ankunft, starb er. Er wurde auf einem im Dreißigjährigen Krieg völlig zerstörten evangelischen Kirchhof beigesetzt .

Christentum

Keplers Überzeugung, dass Gott den Kosmos auf geordnete Weise erschaffen hat, veranlasste ihn zu dem Versuch, die Gesetze zu bestimmen und zu verstehen, die die natürliche Welt regieren, am tiefsten in der Astronomie. Der Satz "Ich denke nur Gottes Gedanken nach Ihm" wurde ihm zugeschrieben, obwohl dies wahrscheinlich eine gekapselte Version einer Schrift aus seiner Hand ist:

Diese Gesetze [der Natur] sind für den menschlichen Verstand fassbar; Gott wollte, dass wir sie erkennen, indem er uns nach seinem eigenen Bild schuf, damit wir an seinen eigenen Gedanken teilhaben können.

Kepler setzte sich für Toleranz unter den christlichen Konfessionen ein, zum Beispiel dafür, dass Katholiken und Lutheraner gemeinsam das Abendmahl empfangen können sollten. Er schrieb: „Christus der Herr war und ist weder Lutheraner, noch Calvinist, noch Papist.“

Astronomie

Mysterium Cosmographicum

Keplers erstes großes astronomisches Werk, Mysterium Cosmographicum ( Das kosmographische Mysterium , 1596), war die erste veröffentlichte Verteidigung des kopernikanischen Systems. Kepler behauptete, am 19. Juli 1595, als er in Graz lehrte, eine Epiphanie gehabt zu haben, als er die periodische Konjunktion von Saturn und Jupiter im Tierkreis demonstrierte : Er erkannte, dass regelmäßige Polygone einen eingeschriebenen und einen umschriebenen Kreis in bestimmten Verhältnissen begrenzten, was, wie er argumentierte, könnte die geometrische Basis des Universums sein. Nachdem Kepler keine eindeutige Anordnung von Polygonen gefunden hatte, die zu bekannten astronomischen Beobachtungen passte (selbst wenn dem System zusätzliche Planeten hinzugefügt wurden), begann Kepler mit dreidimensionalen Polyedern zu experimentieren . Er fand heraus, dass jeder der fünf platonischen Körper von kugelförmigen Kugeln eingeschrieben und umschrieben werden konnte ; Würde man diese Festkörper, die jeweils in einer Kugel eingeschlossen sind, ineinander verschachteln, würden sechs Schichten entstehen, die den sechs bekannten Planeten entsprechen – Merkur , Venus , Erde , Mars , Jupiter und Saturn. Durch die selektive Anordnung der Körper – Oktaeder , Ikosaeder , Dodekaeder , Tetraeder , Würfel – fand Kepler heraus, dass die Kugeln in Abständen angeordnet werden konnten, die den relativen Größen der Bahn jedes Planeten entsprachen, vorausgesetzt, die Planeten kreisen um die Sonne. Kepler fand auch eine Formel, die die Größe der Umlaufbahn jedes Planeten mit der Länge seiner Umlaufzeit in Beziehung setzt: Von inneren zu äußeren Planeten ist das Verhältnis der Zunahme der Umlaufzeit doppelt so groß wie der Unterschied im Umlaufbahnradius. Später verwarf Kepler diese Formel jedoch, weil sie nicht präzise genug war.

Kepler dachte, das Mysterium habe Gottes geometrischen Plan für das Universum enthüllt. Viel von Keplers Enthusiasmus für das kopernikanische System stammte von seinen theologischen Überzeugungen über die Verbindung zwischen dem Physischen und dem Spirituellen ; das Universum selbst war ein Bild Gottes, wobei die Sonne dem Vater, die Sternensphäre dem Sohn und der dazwischen liegende Raum dem Heiligen Geist entsprach . Sein erstes Manuskript von Mysterium enthielt ein umfangreiches Kapitel, in dem der Heliozentrismus mit Bibelstellen in Einklang gebracht wurde, die den Geozentrismus zu unterstützen schienen. Mit der Unterstützung seines Mentors Michael Maestlin erhielt Kepler vom Tübinger Universitätssenat die Erlaubnis, sein Manuskript zu veröffentlichen, bis die Bibelexegese entfernt und eine einfachere, verständlichere Beschreibung des kopernikanischen Systems sowie Keplers neue Ideen hinzugefügt wurden. Mysterium wurde Ende 1596 veröffentlicht, und Kepler erhielt seine Exemplare und begann Anfang 1597, sie an prominente Astronomen und Gönner zu senden; Es wurde nicht viel gelesen, aber es begründete Keplers Ruf als hochqualifizierter Astronom. Die überschwängliche Hingabe sowohl an mächtige Gönner als auch an die Männer, die seine Position in Graz kontrollierten, bot auch einen entscheidenden Zugang zum Patronagesystem .

1621 veröffentlichte Kepler eine erweiterte zweite Ausgabe von Mysterium , die wieder halb so lang war wie die erste, und in Fußnoten die Korrekturen und Verbesserungen aufführte, die er in den 25 Jahren seit ihrer ersten Veröffentlichung erreicht hatte. In Bezug auf die Wirkung kann das Mysterium als wichtiger erster Schritt zur Modernisierung der von Copernicus in seinem Buch De revolutionibus orbium coelestium vorgeschlagenen Theorie angesehen werden . Während Kopernikus in diesem Buch versuchte, ein heliozentrisches System voranzutreiben, griff er auf ptolemäische Hilfsmittel zurück (nämlich Epizyklen und exzentrische Kreise), um die Änderung der Umlaufgeschwindigkeit der Planeten zu erklären, und benutzte auch weiterhin das Zentrum als Bezugspunkt der Erdumlaufbahn statt der Sonnenbahn "als Rechenhilfe und um den Leser nicht zu verwirren, indem er zu sehr von Ptolemäus abweicht". Die moderne Astronomie verdankt Mysterium Cosmographicum trotz Mängeln in seiner Hauptthese viel, "da es den ersten Schritt darstellt, das kopernikanische System von den Überresten der ptolemäischen Theorie zu reinigen, die ihm noch anhaften."

Astronomie Nova

Die ausgedehnte Forschungslinie, die in Astronomia Nova ( Eine neue Astronomie ) gipfelte – einschließlich der ersten beiden Gesetze der Planetenbewegung – begann mit der Analyse der Umlaufbahn des Mars unter Tychos Leitung. In dieser Arbeit führte Kepler das revolutionäre Konzept der Planetenumlaufbahn ein, einer Bahn eines Planeten im Weltraum, die sich aus der Wirkung physikalischer Ursachen ergibt und sich von der zuvor vertretenen Vorstellung einer Planetenkugel (einer kugelförmigen Hülle, an der ein Planet befestigt ist) unterscheidet. Als Ergebnis dieses Durchbruchs wurden astronomische Phänomene als von physikalischen Gesetzen beherrscht angesehen. Kepler berechnete und berechnete verschiedene Annäherungen an die Umlaufbahn des Mars mit einem Äquant (dem mathematischen Werkzeug, das Copernicus mit seinem System eliminiert hatte) und erstellte schließlich ein Modell, das im Allgemeinen mit Tychos Beobachtungen innerhalb von zwei Bogenminuten (dem durchschnittlichen Messfehler) übereinstimmte. Aber er war mit dem komplexen und immer noch leicht ungenauen Ergebnis nicht zufrieden; An bestimmten Stellen wich das Modell um bis zu acht Bogenminuten von den Daten ab. Nachdem die breite Palette traditioneller mathematischer astronomischer Methoden versagt hatte, versuchte Kepler, eine eiförmige Umlaufbahn an die Daten anzupassen.

In Keplers religiöser Sicht des Kosmos war die Sonne (ein Symbol für Gott den Vater ) die Quelle der Antriebskraft im Sonnensystem. Als physikalische Grundlage stützte sich Kepler in Analogie auf William Gilberts Theorie der magnetischen Seele der Erde aus De Magnete (1600) und auf seine eigenen Arbeiten zur Optik. Kepler nahm an , dass die von der Sonne ausgestrahlte Antriebskraft (oder Antriebsart ) mit zunehmender Entfernung schwächer wird und eine schnellere oder langsamere Bewegung verursacht, wenn sich Planeten näher oder weiter von ihr entfernen. Vielleicht beinhaltete diese Annahme eine mathematische Beziehung, die die astronomische Ordnung wiederherstellen würde. Basierend auf Messungen des Aphels und Perihels der Erde und des Mars erstellte er eine Formel, in der die Bewegungsgeschwindigkeit eines Planeten umgekehrt proportional zu seiner Entfernung von der Sonne ist. Die Überprüfung dieser Beziehung während des gesamten Orbitalzyklus erforderte sehr umfangreiche Berechnungen. Um diese Aufgabe zu vereinfachen, formulierte Kepler Ende 1602 die Proportionen in Bezug auf die Geometrie neu: Planeten überstreichen gleiche Flächen in gleichen Zeiten – sein zweites Gesetz der Planetenbewegung.

Dann machte er sich daran, die gesamte Umlaufbahn des Mars zu berechnen, indem er das geometrische Geschwindigkeitsgesetz verwendete und eine eiförmige eiförmige Umlaufbahn annahm. Nach ungefähr 40 gescheiterten Versuchen kam er Ende 1604 endlich auf die Idee einer Ellipse, die er zuvor für eine zu einfache Lösung gehalten hatte, als dass frühere Astronomen sie übersehen hätten. Kepler stellte fest, dass eine elliptische Umlaufbahn zu den Marsdaten passte (die stellvertretende Hypothese ), und kam sofort zu dem Schluss, dass sich alle Planeten in Ellipsen bewegen, wobei die Sonne in einem Brennpunkt steht – sein erstes Gesetz der Planetenbewegung. Da er keine Rechenhilfen einsetzte, erweiterte er die mathematische Analyse nicht über den Mars hinaus. Bis Ende des Jahres stellte er das Manuskript für Astronomia nova fertig , obwohl es aufgrund von Rechtsstreitigkeiten über die Verwendung von Tychos Beobachtungen, dem Eigentum seiner Erben, erst 1609 veröffentlicht werden sollte.

Inbegriff der kopernikanischen Astronomie

Seit der Vollendung der Astronomia Nova hatte Kepler die Absicht, ein Lehrbuch der Astronomie zu verfassen, das alle Grundlagen der heliozentrischen Astronomie abdecken sollte . Kepler verbrachte die nächsten Jahre damit, an dem zu arbeiten, was Epitome Astronomiae Copernicanae ( Inbegriff der kopernikanischen Astronomie ) werden sollte. Trotz seines Titels, der lediglich auf Heliozentrismus anspielt, geht es in Epitome weniger um Copernicus' Arbeit als vielmehr um Keplers eigenes astronomisches System. Der Epitome enthielt alle drei Gesetze der Planetenbewegung und versuchte, himmlische Bewegungen durch physikalische Ursachen zu erklären. Obwohl es die ersten beiden Gesetze der Planetenbewegung (in Astronomia nova auf den Mars angewendet ) ausdrücklich auf alle Planeten sowie den Mond und die Medici-Satelliten von Jupiter ausdehnte, erklärte es nicht, wie elliptische Umlaufbahnen aus Beobachtungsdaten abgeleitet werden könnten.

Ursprünglich als Einführung für Uneingeweihte gedacht, versuchte Kepler, sein Epitome nach dem Vorbild seines Meisters Michael Mästlin zu gestalten , der ein angesehenes Buch veröffentlichte, in dem er Laien die Grundlagen der geozentrischen Astronomie erklärte . Kepler stellte den ersten von drei Bänden, bestehend aus den Büchern I–III, bis 1615 im gleichen Frage-Antwort-Format wie Mästlin fertig und ließ ihn 1617 drucken. Allerdings war das Verbot der kopernikanischen Bücher durch die katholische Kirche ebenso der Beginn des Dreißigjährigen Krieges verzögerte sich die Veröffentlichung der nächsten beiden Bände. In der Zwischenzeit und um zu vermeiden, dem Verbot unterworfen zu werden, wechselte Kepler das Publikum des Epitome von Anfängern zu erfahrenen Astronomen und Mathematikern, da die Argumente immer ausgefeilter wurden und das Verständnis fortgeschrittener Mathematik erforderten. Der zweite Band, bestehend aus Buch IV, wurde 1620 veröffentlicht, gefolgt vom dritten Band, bestehend aus den Büchern V–VII, im Jahr 1621.

Rudolphine Tische

In den Jahren nach der Fertigstellung von Astronomia Nova konzentrierte sich der größte Teil von Keplers Forschung auf Vorbereitungen für die Rudolphine-Tabellen und eine umfassende Reihe von Ephemeriden (spezifische Vorhersagen von Planeten- und Sternpositionen) auf der Grundlage der Tabelle, obwohl keine von ihnen viele Jahre lang fertiggestellt werden würde .

Schließlich vollendete Kepler 1623 die Rudolfinischen Tafeln , die damals als sein Hauptwerk galten. Aufgrund der Veröffentlichungsanforderungen des Kaisers und Verhandlungen mit Tycho Brahes Erben wurde es jedoch erst 1627 gedruckt.

Astrologie

Wie Ptolemäus betrachtete Kepler die Astrologie als das Gegenstück zur Astronomie und als von gleichem Interesse und Wert. In den folgenden Jahren drifteten die beiden Fächer jedoch auseinander, bis die Astrologie unter professionellen Astronomen nicht mehr praktiziert wurde.

Sir Oliver Lodge bemerkte, dass Kepler die Astrologie zu seiner Zeit etwas verachtete, da er „die Astrologie ständig angriff und mit Sarkasmus bewarf, aber es war das einzige, wofür die Leute ihn bezahlen würden, und davon lebte er in gewisser Weise. " Nichtsdestotrotz verbrachte Kepler viel Zeit damit, die Astrologie wieder auf eine festere philosophische Grundlage zu stellen, indem er zahlreiche astrologische Kalender, mehr als 800 Krippen und eine Reihe von Abhandlungen verfasste, die sich mit dem eigentlichen Thema der Astrologie befassten.

De Fundamentis

In seinem Bestreben, kaiserlicher Astronom zu werden, schrieb Kepler De Fundamentis (1601), dessen vollständiger Titel mit „On Giving Astrology Sounder Foundations“ übersetzt werden kann, als kurzes Vorwort zu einem seiner jährlichen Almanache.

In dieser Arbeit beschreibt Kepler die Auswirkungen der Sonne, des Mondes und der Planeten in Bezug auf ihr Licht und ihre Einflüsse auf die Körpersäfte und schließt mit Keplers Ansicht ab, dass die Erde eine Seele mit einem gewissen Sinn für Geometrie besitzt. Angeregt durch die geometrische Konvergenz der um sie herum geformten Strahlen, ist die Weltseele empfindungsfähig, aber nicht bewusst. Wie ein Hirte sich über das Pfeifen einer Flöte freut, ohne die Theorie der musikalischen Harmonie zu verstehen, so reagiert auch die Erde auf die Winkel und Aspekte, die der Himmel macht, aber nicht auf bewusste Weise. Finsternisse sind als Omen wichtig, weil die animalischen Fähigkeiten der Erde durch die plötzliche Unterbrechung des Lichts heftig gestört werden, so etwas wie Emotionen erleben und einige Zeit darin verharren.

Kepler vermutet, dass die Erde "Zyklen der Säfte" hat, wie es lebende Tiere tun, und gibt als Beispiel an, dass "Seeleute sagen, dass die höchsten Gezeiten des Meeres nach neunzehn Jahren ungefähr an denselben Tagen des Jahres zurückkehren". (Dies kann sich auf den 18,6-jährigen Mondknoten-Präzessionszyklus beziehen .) Kepler befürwortet die Suche nach solchen Zyklen durch das Sammeln von Beobachtungen über einen Zeitraum von vielen Jahren, "und bisher wurde diese Beobachtung nicht gemacht".

Tertius Interveniens

Kepler und Helisäus Roeslin führten nach der Supernova von 1604 eine Reihe von veröffentlichten Angriffen und Gegenangriffen auf die Bedeutung der Astrologie durch; Etwa zur gleichen Zeit veröffentlichte der Arzt Philip Feselius eine Arbeit, in der er die Astrologie insgesamt (und insbesondere Roeslins Arbeit) ablehnte.

Als Reaktion auf das, was Kepler einerseits als Exzesse der Astrologie und andererseits als übereifrige Ablehnung ansah, bereitete Kepler Tertius Interveniens (1610) vor. Nominell war diese Arbeit – die dem gemeinsamen Patron von Roeslin und Feselius präsentiert wurde – eine neutrale Vermittlung zwischen den verfeindeten Gelehrten (der Titel bedeutet „Interventionen Dritter“), aber sie legte auch Keplers allgemeine Ansichten über den Wert der Astrologie dar, einschließlich einiger hypothetische Mechanismen der Interaktion zwischen Planeten und individuellen Seelen. Während Kepler die meisten traditionellen Regeln und Methoden der Astrologie als „übel riechenden Mist“ betrachtete, in dem „eine fleißige Henne“ kratzte, gab es „gelegentlich einen Kornsamen, ja sogar eine Perle oder einen Goldklumpen“ zu finden vom gewissenhaften wissenschaftlichen Astrologen.

Musik

Harmonie Mundi

Kepler war überzeugt, „dass die geometrischen Dinge dem Schöpfer das Vorbild für die Dekoration der ganzen Welt geliefert haben“. In Harmonice Mundi (1619) versuchte er, die Proportionen der natürlichen Welt – insbesondere die astronomischen und astrologischen Aspekte – musikalisch zu erklären. Die zentrale Gruppe von „Harmonien“ war die musica universalis oder „Musik der Sphären“, die von Pythagoras , Ptolemäus und anderen vor Kepler studiert worden war; Tatsächlich war Kepler kurz nach der Veröffentlichung von Harmonice Mundi in einen Prioritätsstreit mit Robert Fludd verwickelt , der kürzlich seine eigene harmonische Theorie veröffentlicht hatte.

Kepler begann mit der Erforschung regelmäßiger Polygone und regelmäßiger Körper , einschließlich der Figuren, die später als Keplers Körper bekannt wurden . Von dort erweiterte er seine harmonische Analyse auf Musik, Meteorologie und Astrologie; Harmonie resultierte aus den Tönen, die von den Seelen der Himmelskörper erzeugt wurden – und im Fall der Astrologie aus der Wechselwirkung zwischen diesen Tönen und den menschlichen Seelen. Im letzten Teil der Arbeit (Buch V) befasste sich Kepler mit Planetenbewegungen, insbesondere mit Beziehungen zwischen Umlaufgeschwindigkeit und Umlaufbahnabstand von der Sonne. Ähnliche Beziehungen waren von anderen Astronomen verwendet worden, aber Kepler behandelte sie – mit Tychos Daten und seinen eigenen astronomischen Theorien – viel genauer und ordnete ihnen eine neue physikalische Bedeutung zu.

Neben vielen anderen Harmonien artikulierte Kepler das, was als drittes Gesetz der Planetenbewegung bekannt wurde. Er probierte viele Kombinationen aus, bis er entdeckte, dass (ungefähr) „ die Quadrate der Periodenzeiten zueinander so stehen wie die Kuben der mittleren Abstände “. Obwohl er das Datum dieser Epiphanie (8. März 1618) angibt, macht er keine Angaben darüber, wie er zu dieser Schlussfolgerung gelangt ist. Die umfassendere Bedeutung dieses rein kinematischen Gesetzes für die Planetendynamik wurde jedoch erst in den 1660er Jahren erkannt. In Verbindung mit dem neu entdeckten Gesetz der Zentrifugalkraft von Christiaan Huygens ermöglichte es Isaac Newton , Edmund Halley und vielleicht Christopher Wren und Robert Hooke , unabhängig voneinander zu demonstrieren, dass die angenommene Gravitationsanziehung zwischen der Sonne und ihren Planeten mit dem Quadrat der Entfernung zwischen ihnen abnahm Sie. Dies widerlegte die traditionelle Annahme der scholastischen Physik, dass die Anziehungskraft der Gravitation mit der Entfernung konstant bliebe, wann immer sie zwischen zwei Körpern wirkte, wie Kepler und auch Galileo in seinem falschen universellen Gesetz angenommen hatten, dass der Gravitationsfall gleichmäßig beschleunigt wird, und auch durch Galileis Schüler Borrelli in seiner Himmelsmechanik von 1666.

Optik

Astronomiae Pars Optica

Als Kepler langsam mit der Analyse von Tychos Marsbeobachtungen fortfuhr – die ihm jetzt vollständig zur Verfügung stehen – und mit dem langsamen Prozess der tabellarischen Aufstellung der Rudolphine-Tabellen begann, griff Kepler auch die Untersuchung der Gesetze der Optik aus seinem Mondaufsatz von 1600 auf. Sowohl Mond als auch Sonne Finsternisse zeigten unerklärliche Phänomene, wie unerwartete Schattengrößen, die rote Farbe einer totalen Mondfinsternis und das angeblich ungewöhnliche Licht, das eine totale Sonnenfinsternis umgibt. Verwandte Probleme der atmosphärischen Refraktion , die auf alle astronomischen Beobachtungen angewendet werden. Während des größten Teils des Jahres 1603 unterbrach Kepler seine andere Arbeit, um sich auf die optische Theorie zu konzentrieren. Das resultierende Manuskript, das dem Kaiser am 1. Januar 1604 übergeben wurde, wurde als Astronomiae Pars Optica (Der optische Teil der Astronomie) veröffentlicht. Darin beschrieb Kepler das Gesetz des umgekehrten Quadrats, das die Intensität des Lichts, die Reflexion durch flache und gekrümmte Spiegel und die Prinzipien von Lochkameras regelt , sowie die astronomischen Implikationen der Optik wie Parallaxe und die scheinbare Größe von Himmelskörpern. Er dehnte sein Studium der Optik auch auf das menschliche Auge aus und wird von Neurowissenschaftlern allgemein als der erste angesehen, der erkannt hat, dass Bilder von der Augenlinse invertiert und umgekehrt auf die Netzhaut projiziert werden . Die Lösung dieses Dilemmas war für Kepler nicht von besonderer Bedeutung, da er es nicht als etwas mit der Optik Betreffendes ansah, obwohl er darauf hinwies, dass das Bild später aufgrund der "Aktivität der Seele" "in den Höhlen des Gehirns" korrigiert wurde. "

Heute gilt Astronomiae Pars Optica allgemein als Grundlage der modernen Optik (obwohl das Brechungsgesetz auffallend fehlt). In Bezug auf die Anfänge der projektiven Geometrie führte Kepler in dieser Arbeit die Idee der kontinuierlichen Veränderung einer mathematischen Einheit ein. Er argumentierte, dass sich die geometrische Form ineinander verwandeln oder degenerieren würde , wenn sich ein Fokus eines Kegelschnitts entlang der Linie bewegen könnte, die die Fokusse verbindet. So wird aus einer Ellipse eine Parabel , wenn sich ein Brennpunkt gegen Unendlich bewegt, und wenn zwei Brennpunkte einer Ellipse ineinander übergehen, entsteht ein Kreis. Wenn die Brennpunkte einer Hyperbel ineinander übergehen, wird die Hyperbel zu einem Paar gerader Linien. Er nahm auch an, dass, wenn eine gerade Linie ins Unendliche verlängert wird, sie sich an einem einzigen Punkt im Unendlichen trifft und somit die Eigenschaften eines großen Kreises hat.

Dioptrie

In den ersten Monaten des Jahres 1610 entdeckte Galileo Galilei mit seinem leistungsstarken neuen Teleskop vier Satelliten, die den Jupiter umkreisen. Nach der Veröffentlichung seines Berichts als Sidereus Nuncius [Sternenbote] suchte Galileo die Meinung von Kepler, teilweise um die Glaubwürdigkeit seiner Beobachtungen zu stärken. Kepler reagierte begeistert mit einer kurzen veröffentlichten Antwort, Dissertatio cum Nuncio Sidereo [Gespräch mit dem Sternenboten]. Er unterstützte Galileos Beobachtungen und bot eine Reihe von Spekulationen über die Bedeutung und Auswirkungen von Galileos Entdeckungen und Teleskopmethoden für Astronomie und Optik sowie Kosmologie und Astrologie an. Später in diesem Jahr veröffentlichte Kepler seine eigenen teleskopischen Beobachtungen der Monde in Narratio de Jovis Satellitibus und lieferte damit weitere Unterstützung für Galileo. Zu Keplers Enttäuschung veröffentlichte Galileo jedoch nie seine Reaktionen (falls vorhanden) gegenüber Astronomia Nova .

Kepler begann auch mit einer theoretischen und experimentellen Untersuchung von Teleskopobjektiven mit einem von Herzog Ernst von Köln geliehenen Teleskop. Das resultierende Manuskript wurde im September 1610 fertiggestellt und 1611 als Dioptrice veröffentlicht. Darin legte Kepler die theoretischen Grundlagen von doppelkonvexen Sammellinsen und doppelkonkaven Zerstreuungslinsen dar – und wie sie kombiniert werden, um ein galiläisches Teleskop herzustellen wie die Konzepte von realen vs. virtuellen Bildern, aufrechten vs. invertierten Bildern und die Auswirkungen der Brennweite auf Vergrößerung und Verkleinerung. Er beschrieb auch ein verbessertes Teleskop – heute bekannt als astronomisches oder Kepler-Teleskop – bei dem zwei konvexe Linsen eine höhere Vergrößerung erzeugen können als Galileos Kombination aus konvexen und konkaven Linsen.

Mathematik und Physik

Als Neujahrsgeschenk in diesem Jahr (1611) komponierte er auch für seinen Freund und zeitweiligen Gönner, Baron Wackher von Wackhenfels, eine kleine Broschüre mit dem Titel Strena Seu de Nive Sexangula ( Ein Neujahrsgeschenk aus sechseckigem Schnee ). In dieser Abhandlung veröffentlichte er die erste Beschreibung der hexagonalen Symmetrie von Schneeflocken und erweiterte die Diskussion um eine hypothetische atomistische physikalische Grundlage für die Symmetrie und formulierte die später als Kepler-Vermutung bekannte Aussage über die effizienteste Anordnung von Packungskugeln .

Kepler schrieb 1613 die einflussreiche mathematische Abhandlung Nova stereometria doliorum vinariorum über die Messung des Volumens von Behältern wie Weinfässern, die 1615 veröffentlicht wurde die frühe Verwendung von Logarithmen und transzendentalen Gleichungen. Keplers Arbeiten zur Berechnung des Volumens von Formen und zum Finden der optimalen Form eines Weinfasses waren bedeutende Schritte zur Entwicklung der Analysis . Die Simpson-Regel , ein Näherungsverfahren der Integralrechnung , ist im Deutschen als Keplersche Fassregel bekannt .

Erbe

Rezeption seiner Astronomie

Keplers Gesetze der Planetenbewegung wurden nicht sofort akzeptiert. Mehrere bedeutende Persönlichkeiten wie Galileo und René Descartes ignorierten Keplers Astronomia nova völlig. Viele Astronomen, einschließlich Keplers Lehrer Michael Maestlin, wandten sich gegen Keplers Einführung der Physik in seine Astronomie. Einige nahmen Kompromisspositionen ein. Ismaël Bullialdus akzeptierte elliptische Umlaufbahnen, ersetzte jedoch Keplers Flächengesetz durch eine gleichmäßige Bewegung in Bezug auf den leeren Fokus der Ellipse, während Seth Ward eine elliptische Umlaufbahn mit Bewegungen verwendete, die durch einen Äquanten definiert sind.

Mehrere Astronomen testeten Keplers Theorie und ihre verschiedenen Modifikationen anhand astronomischer Beobachtungen. Zwei Transite von Venus und Merkur über das Gesicht der Sonne lieferten empfindliche Tests der Theorie unter Umständen, unter denen diese Planeten normalerweise nicht beobachtet werden konnten. Im Fall des Merkurtransits im Jahr 1631 war sich Kepler hinsichtlich der Parameter für Merkur äußerst unsicher und riet Beobachtern, den Transit am Tag vor und nach dem vorhergesagten Datum zu suchen. Pierre Gassendi beobachtete den Transit am vorhergesagten Datum, eine Bestätigung von Keplers Vorhersage. Dies war die erste Beobachtung eines Merkurtransits. Sein Versuch, nur einen Monat später den Venustransit zu beobachten, scheiterte jedoch an Ungenauigkeiten in den Rudolphine-Tabellen. Gassendi war sich nicht bewusst, dass es von den meisten Teilen Europas, einschließlich Paris, nicht sichtbar war. Jeremiah Horrocks , der den Venustransit von 1639 beobachtete , hatte seine eigenen Beobachtungen verwendet, um die Parameter des Keplerschen Modells anzupassen, den Transit vorhergesagt und dann einen Apparat gebaut, um den Transit zu beobachten. Er blieb ein entschiedener Verfechter des Keplerschen Modells.

Der Inbegriff der kopernikanischen Astronomie wurde von Astronomen in ganz Europa gelesen und war nach Keplers Tod das wichtigste Mittel zur Verbreitung von Keplers Ideen. In der Zeit von 1630 bis 1650 war dieses Buch das am weitesten verbreitete Lehrbuch der Astronomie und überzeugte viele Bekehrte von der Ellipsen-basierten Astronomie. Allerdings übernahmen nur wenige seine Ideen auf der physikalischen Grundlage für Himmelsbewegungen. Im späten 17. Jahrhundert begannen eine Reihe von Theorien der physikalischen Astronomie, die sich auf Keplers Arbeit stützten – insbesondere die von Giovanni Alfonso Borelli und Robert Hooke –, Anziehungskräfte (wenn auch nicht die von Kepler postulierten quasi-spirituellen Motivarten) und das kartesische Konzept von einzubeziehen Trägheit . Dies gipfelte in Isaac Newtons Principia Mathematica (1687), in dem Newton Keplers Gesetze der Planetenbewegung aus einer kraftbasierten Theorie der universellen Gravitation ableitete , eine mathematische Herausforderung, die später als „Lösung des Kepler-Problems “ bekannt wurde.

Wissenschaftsgeschichte

Über seine Rolle in der historischen Entwicklung der Astronomie und Naturphilosophie hinaus hat Kepler eine große Rolle in der Philosophie und Geschichtsschreibung der Wissenschaft gespielt . Kepler und seine Bewegungsgesetze spielten eine zentrale Rolle in frühen Astronomiegeschichten wie Jean-Étienne Montuclas Histoire des mathématiques von 1758 und Jean-Baptiste Delambres Histoire de l'astronomie moderne von 1821 . Diese und andere Geschichten, die aus der Perspektive der Aufklärung geschrieben wurden , behandelten Keplers metaphysische und religiöse Argumente mit Skepsis und Missbilligung, aber spätere Naturphilosophen der Romantik betrachteten diese Elemente als zentral für seinen Erfolg. William Whewell stellte in seiner einflussreichen Geschichte der induktiven Wissenschaften von 1837 fest, dass Kepler der Archetyp des induktiven wissenschaftlichen Genies ist; In seiner Philosophie der induktiven Wissenschaften von 1840 hielt Whewell Kepler für die Verkörperung der fortschrittlichsten Formen wissenschaftlicher Methoden . In ähnlicher Weise identifizierte Ernst Friedrich Apelt – der erste, der Keplers Manuskripte nach ihrem Kauf durch Katharina die Große eingehend studierte – Kepler als Schlüssel zur „ Revolution der Wissenschaften “. Apelt, der Keplers Mathematik, ästhetische Sensibilität, physikalische Ideen und Theologie als Teil eines einheitlichen Denksystems betrachtete, erstellte die erste umfassende Analyse von Keplers Leben und Werk.

Alexandre Koyrés Arbeit über Kepler war nach Apelt der erste große Meilenstein in der historischen Interpretation von Keplers Kosmologie und ihrem Einfluss. In den 1930er und 1940er Jahren bezeichneten Koyré und einige andere in der ersten Generation professioneller Wissenschaftshistoriker die „ Wissenschaftliche Revolution “ als das zentrale Ereignis in der Wissenschaftsgeschichte und Kepler als (vielleicht die) zentrale Figur darin die Revolution. Koyré stellte Keplers Theoretisierung und nicht seine empirische Arbeit ins Zentrum der intellektuellen Transformation von antiken zu modernen Weltanschauungen. Seit den 1960er Jahren hat sich der Umfang der historischen Kepler-Forschung stark erweitert, einschließlich Studien seiner Astrologie und Meteorologie, seiner geometrischen Methoden, der Rolle seiner religiösen Ansichten in seinem Werk, seiner literarischen und rhetorischen Methoden, seiner Interaktion mit der breiteren Kultur und Philosophie Strömungen seiner Zeit und sogar seine Rolle als Wissenschaftshistoriker.

Wissenschaftsphilosophen – wie Charles Sanders Peirce , Norwood Russell Hanson , Stephen Toulmin und Karl Popper – haben sich wiederholt an Kepler gewandt: Beispiele für Inkommensurabilität , analoges Denken , Falsifikation und viele andere philosophische Konzepte wurden in Keplers Werk gefunden. Der Physiker Wolfgang Pauli nutzte sogar Keplers Prioritätsstreit mit Robert Fludd, um die Auswirkungen der analytischen Psychologie auf die wissenschaftliche Forschung zu untersuchen.

Editionen und Übersetzungen

Moderne Übersetzungen einer Reihe von Keplers Büchern erschienen Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts, die systematische Veröffentlichung seiner gesammelten Werke begann 1937 (und steht Anfang des 21. Jahrhunderts kurz vor dem Abschluss).

Eine Ausgabe in acht Bänden, Kepleri Opera omnia, wurde von Christian Frisch (1807–1881) in den Jahren 1858 bis 1871 anlässlich Keplers 300. Geburtstag vorbereitet. Frischs Ausgabe enthielt nur Keplers Latein mit einem lateinischen Kommentar.

Eine Neuauflage wurde ab 1914 von Walther von Dyck (1856–1934) geplant. Dyck stellte Kopien von Keplers unbearbeiteten Manuskripten zusammen und nutzte internationale diplomatische Kontakte, um die sowjetischen Behörden davon zu überzeugen, ihm die in Leningrad aufbewahrten Manuskripte zur fotografischen Reproduktion zu leihen. Diese Manuskripte enthielten mehrere Werke von Kepler, die Frisch nicht zur Verfügung standen. Dycks Fotografien bilden nach wie vor die Grundlage für die modernen Ausgaben von Keplers unveröffentlichten Manuskripten.

Max Caspar (1880–1956) veröffentlichte 1923 seine deutsche Übersetzung von Keplers Mysterium Cosmographicum . Sowohl Dyck als auch Caspar wurden in ihrem Interesse an Kepler von dem Mathematiker Alexander von Brill (1842–1935) beeinflusst. Caspar wurde Dycks Mitarbeiter, folgte ihm 1934 als Projektleiter und gründete im folgenden Jahr die Kepler-Kommission . Unterstützt von Martha List (1908–1992) und Franz Hammer (1898–1969) setzte Caspar die redaktionelle Arbeit während des Zweiten Weltkriegs fort. Max Caspar veröffentlichte 1948 auch eine Kepler-Biographie. Den Vorsitz der Kommission führten später Volker Bialas (1976–2003) sowie Ulrich Grigull (1984–1999) und Roland Bulirsch (1998–2014).

Kulturelle Beeinflussung und Namensgebung

Kepler hat sich ein populäres Image als Ikone der wissenschaftlichen Moderne und als Mann vor seiner Zeit erworben; Der Wissenschaftspublizist Carl Sagan beschrieb ihn als "den ersten Astrophysiker und den letzten wissenschaftlichen Astrologen". Die Debatte über Keplers Platz in der wissenschaftlichen Revolution hat eine Vielzahl von philosophischen und populären Behandlungen hervorgebracht. Einer der einflussreichsten ist Arthur Koestlers „ Die Schlafwandler “ von 1959 , in dem Kepler eindeutig der Held (sowohl moralisch und theologisch als auch intellektuell) der Revolution ist.

Ein gut aufgenommener historischer Roman von John Banville , Kepler (1981), untersuchte viele der Themen, die in Koestlers Sachbucherzählung und in der Wissenschaftsphilosophie entwickelt wurden. Ein neueres Sachbuch, Heavenly Intrigue (2004), schlug vor, Kepler habe Tycho Brahe ermordet, um Zugang zu seinen Daten zu erhalten.

In Österreich wurde im Jahr 2002 eine silberne 10-Euro-Sammlermünze Johannes Kepler aus Silber geprägt. Auf der Rückseite der Münze befindet sich ein Porträt von Kepler, der einige Zeit als Lehrer in Graz und Umgebung verbrachte. Kepler war mit Fürst Hans Ulrich von Eggenberg persönlich bekannt und beeinflusste vermutlich den Bau des Schlosses Eggenberg (Motiv der Vorderseite der Münze). Vor ihm auf der Münze befindet sich das Modell verschachtelter Kugeln und Polyeder aus Mysterium Cosmographicum .

Der deutsche Komponist Paul Hindemith schrieb über Kepler eine Oper mit dem Titel Die Harmonie der Welt (1957) und während des langwierigen Entstehungsprozesses auch eine gleichnamige Symphonie, basierend auf den von ihm entwickelten musikalischen Ideen. Hindemiths Oper inspirierte John Rodgers und Willie Ruff von der Yale University zu einer Synthesizer -Komposition, die auf Keplers Schema zur Darstellung von Planetenbewegungen mit Musik basiert. Philip Glass schrieb eine Oper namens Kepler (2009), die auf Keplers Leben basiert, mit einem Libretto in deutscher und lateinischer Sprache von Martina Winkel.

Direkt nach Keplers Beitrag zur Wissenschaft benannt sind Keplers Gesetze der Planetenbewegung ; Keplers Supernova SN 1604, die er beobachtete und beschrieb; die Kepler-Poinsot-Polyeder eine Reihe geometrischer Konstruktionen, von denen zwei von ihm beschrieben wurden; und die Kepler-Vermutung zur Kugelpackung . Zu den ihm zu Ehren benannten Orten und Einheiten gehören mehrere Straßen und Plätze in der Stadt, mehrere Bildungseinrichtungen, ein Asteroid und sowohl ein Mond- als auch ein Marskrater .

Funktioniert

• Mysterium Cosmographicum ( Das heilige Geheimnis des Kosmos ) (1596)
• De Fundamentis Astrologiae Certioribus ( Über festere Grundlagen der Astrologie ) (1601)
• Astronomiae pars optica (auf Latein). Frankfurt am Main: Claude de Marne. 1604.
• De Stella nova in pede Serpentarii ( Auf dem neuen Stern in Ophiuchus' Fuß ) (1606)
• Astronomia nova ( Neue Astronomie ) (1609)
• Tertius Interveniens ( Eingriffe Dritter ) (1610)
• Dissertatio cum Nuncio Sidereo ( Gespräch mit dem Sternenboten ) (1610)
• Dioptrie (1611)
• De nive sexangula ( Auf der sechseckigen Schneeflocke ) (1611)
• De vero Anno, quo aeternus Dei Filius humanam naturam in Utero benedictae Virginis Mariae assumpsit (1614)
• Eclogae Chronicae (1615, veröffentlicht mit Dissertatio cum Nuncio Sidereo )
• Nova stereometria doliorum vinariorum ( Neue Stereometrie der Weinfässer ) (1615)
• Ephemerides nouae motuum coelestium (1617–30)
• Epitome astronomiae copernicanae (auf Latein). Linz: Johann Planck. 1618.
• Inbegriff astronomiae Copernicanae. 1-3, De doctrina sphaerica (auf Latein). Vol. 44199. Linz: Johann Planck. 1618.
  • Inbegriff astronomiae Copernicanae. 4, Doctrina theorica. 1, Physica coelestis (auf Latein). Vol. 4. Linz: Gottfried Tambach. 1622.
  • Inbegriff astronomiae Copernicanae. 5-7, Doctrina theorica (auf Latein). Vol. 44323. Linz: Gottfried Tambach. 1621.
• De cometis (auf Latein). Augsburg: Sebastian Müller. 1619.
• Harmonice Mundi ( Harmonie der Welten ) (1619)
• Mysterium cosmographicum ( Das heilige Geheimnis des Kosmos ), 2. Auflage (1621)
• Tabulae Rudolphinae ( Rudolphinische Tafeln ) (1627)
• Somnium ( Der Traum ) (1634) ( englische Übersetzung auf Google Books Vorschau )
• [Opere] (auf Latein). Vol. 1. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1858.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 2. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1859.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 3. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1860.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 4. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1863.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 5. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1864.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 6. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1866.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 7. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1868.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 8. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1870.
  • [Opere] (auf Latein). Vol. 9. Frankfurt am Main: Heyder & Zimmer. 1871.

Eine Kritische Ausgabe von Keplers Gesammelten Werken ( Johannes Kepler Gesammelte Werke , KGW) in 22 Bänden wird von der Kepler-Kommission (gegründet 1935) im Auftrag der Bayerischen Akademie der Wissenschaften herausgegeben .

Vol. 1: Mysterium Cosmographicum. De Stellanova . Ed. M. Kaspar. 1938, 2. Aufl. 1993. Taschenbuch ISBN  3-406-01639-1 .

Vol. 2: Astronomiae pars optica . Ed. F. Hammer. 1939, Taschenbuch ISBN  3-406-01641-3 .

Vol. 3: Astronomia Nova . Ed. M. Kaspar. 1937. IV, 487 S. 2. Aufl. 1990. Taschenbuch ISBN  3-406-01643-X . Halbpergament ISBN  3-406-01642-1 .

Vol. 4: Kleinere Schriften 1602–1611. Dioptrie . Ed. M. Caspar, F. Hammer. 1941. ISBN  3-406-01644-8 .

Vol. 5: Chronologische Schriften . Ed. F. Hammer. 1953. Vergriffen.

Vol. 6: Harmonie Mundi . Ed. M. Kaspar. 1940, 2. Aufl. 1981, ISBN  3-406-01648-0 .

Vol. 7: Inbegriff Astronomiae Copernicanae . Ed. M. Kaspar. 1953, 2. Aufl. 1991. ISBN  3-406-01650-2 , Taschenbuch ISBN  3-406-01651-0 .

Vol. 8: Mysterium Cosmographicum. Editio altera cum notis. De Cometis. Hyperaspiste . Kommentar F. Hammer. 1955. Taschenbuch ISBN  3-406-01653-7 .

Band 9: Mathematische Schriften . Ed. F. Hammer. 1955, 2. Aufl. 1999. Vergriffen.

Vol. 10: Tabulae Rudolphinae . Ed. F. Hammer. 1969. ISBN  3-406-01656-1 .

Vol. 11,1: Ephemerides novae motuum coelestium . Kommentar V. Bialas. 1983. ISBN  3-406-01658-8 , Taschenbuch ISBN  3-406-01659-6 .

Vol. 11,2: Calendaria et Prognostica. Astronomica minora. Somnium . Kommentar V. Bialas, H. Grössing. 1993. ISBN  3-406-37510-3 , Taschenbuch ISBN  3-406-37511-1 .

Vol. 12: Theologica. Hexenprozess. Tacitus-Übersetzung. Gedichte . Kommentar J. Hübner, H. Grössing, F. Boockmann, F. Seck. Regie führte V. Bialas. 1990. ISBN  3-406-01660-X , Taschenbuch ISBN  3-406-01661-8 .

• Bände. 13–18: Briefe:

Vol. 13: Briefe 1590–1599 . Ed. M. Kaspar. 1945. 432 S. ISBN  3-406-01663-4 .

Vol. 14: Briefe 1599–1603 . Ed. M. Kaspar. 1949. Vergriffen. 2. Aufl. in Vorbereitung.

Band 15: Briefe 1604–1607 . Ed. M. Kaspar. 1951. 2. Aufl. 1995. ISBN  3-406-01667-7 .

Vol. 16: Briefe 1607–1611 . Ed. M. Kaspar. 1954. ISBN  3-406-01668-5 .

Vol. 17: Briefe 1612–1620 . Ed. M. Kaspar. 1955. ISBN  3-406-01671-5 .

Vol. 18: Briefe 1620–1630 . Ed. M. Kaspar. 1959. ISBN  3-406-01672-3 .

Vol. 19: Dokumente zu Leben und Werk . Kommentar M. Liste. 1975. ISBN  978-3-406-01674-5 .

Bände. 20–21: Manuskripte

Vol. 20,1: Manuscripta astronomica (I). Apologia, De motu Terrae, Hipparchos etc. Kommentar V. Bialas. 1988. ISBN  3-406-31501-1 . Taschenbuch ISBN  3-406-31502-X .

Vol. 20,2: Manuscripta astronomica (II). Commentaria in Theoriam Martis . Kommentar V. Bialas. 1998. Taschenbuch ISBN  3-406-40593-2 .

Vol. 21,1: Manuscripta astronomica (III) et mathematica. De Calendario Gregoriano . In Vorbereitung.

Vol. 21,2: Manuscripta varia . In Vorbereitung.

Vol. 22: Gesamtregister, in Vorbereitung.

Die Kepler-Kommission veröffentlicht außerdem die Bibliographia Kepleriana (2. Aufl. List, 1968), eine vollständige Bibliographie der Ausgaben von Keplers Werken, mit einem Ergänzungsband zur zweiten Auflage (Hrsg. Hamel 1998).

Siehe auch

• Theoretische Physik
• Cavalieris Prinzip
• Geschichte der Astronomie
• Geschichte der Physik
  • Kepler-Umlaufbahn
  • Kepler-Dreieck
• Kepler-Bouwkamp-Konstante
• Penrose-Fliesen
• Strahlungsdruck

Anmerkungen

Verweise

Zitate

Quellen

Externe Links

• Keplers Gespräch mit dem Sternenboten (englische Übersetzung von Dissertation cum Nuncio Sidereo ) Archiviert am 17. Oktober 2020 auf der Wayback Machine
• Herausgabe der Werke von Johannes Kepler (mit Links zu digitalen Scans der veröffentlichten Bände)
• Johannes Kepler beim Mathematics Genealogy Project

• Werke von Johannes Kepler bei Project Gutenberg
• Werke von oder über Johannes Kepler im Internet Archive
• Walter W. Bryant. Kepler bei Project Gutenberg (Buch von 1920, Teil der Men of Science -Reihe)
• Johannes Kepler bei Curlie
• Plant, David, Kepler und die „Musik der Sphären“
• O’Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , „Johannes Kepler“ , MacTutor Archiv zur Geschichte der Mathematik , Universität St. Andrews