أفضل بكثير أشد النقد من رجل واحد ذكي على الموافقة التي لا تفكر من الجماهير.
Johannes Kepler كان عالم فلك وعالم رياضيات وعالم تنجيم ألماني. وهو شخصية رئيسية في الثورة العلمية في القرن السابع عشر، وأشهر ما عرف به قوانينه الخاصة بحركة الكواكب، وكتبه Astronomia nova و Harmonices Mundi و Epitome Astronomiae Copernicanae. وقدمت هذه الأعمال أيضاً أساساً من أسس نظرية Newton في الجاذبية الكونية.
كان Kepler معلماً للرياضيات في مدرسة دينية في Graz، حيث أصبح رفيقاً للأمير Hans Ulrich von Eggenberg. وفيما بعد أصبح مساعداً لعالم الفلك Tycho Brahe في Prague، وأخيراً أصبح عالماً رياضياً إمبراطورياً للإمبراطور Rudolf II وخليفتيه Matthias و Ferdinand II. وعلّم أيضاً الرياضيات في Linz، وكان مستشاراً للجنرال Wallenstein. بالإضافة إلى ذلك، قام بعمل أساسي في مجال البصريات، واخترع نسخة محسّنة من التلسكوب الانكساري أو تلسكوب Keplerian، وتم ذكره في الاكتشافات التلسكوبية لمعاصره Galileo Galilei. وكان عضواً مراسلاً في Accademia dei Lincei في Rome.
عاش Kepler في عصر لم يكن هناك فيه تمييز واضح بين علم الفلك والتنجيم، ولكن كان هناك انقسام قوي بين علم الفلك فرع من فروع الرياضيات ضمن الفنون الحرة والفيزياء فرع من فروع الفلسفة الطبيعية. كما دمج Kepler الحجج والتفكير الديني في عمله، مدفوعاً بالقناعة الدينية والاعتقاد بأن الله قد خلق العالم وفقاً لخطة معقولة يمكن الوصول إليها من خلال النور الطبيعي للعقل. وصف Kepler علمه الفلكي الجديد بأنه "فيزياء سماوية"، وبأنه "رحلة استكشافية إلى ميتافيزياء Aristotle"، وبأنه "إضافة على كتاب Aristotle حول السماوات"، محولاً بذلك التقليد القديم للكوسمولوجيا الفيزيائية من خلال معاملة علم الفلك كجزء من فيزياء رياضية كونية.
السنوات الأولى
وُلد Kepler في 27 ديسمبر، في يوم عيد القديس John the Evangelist، سنة 1571، في مدينة Weil der Stadt الحرة من مدن الإمبراطورية الرومانية المقدسة التي تقع الآن في منطقة Stuttgart في ولاية Baden-Württemberg الألمانية، على بعد 30 كم غرب مركز Stuttgart. جده، Sebald Kepler، كان عمدة المدينة. بحلول الوقت الذي وُلد فيه Johannes، كان لديه أخوان وأخت واحدة وكانت ثروة عائلة Kepler في انحدار. كان والده، Heinrich Kepler، يكسب عيشه بشكل غير مؤكد كمرتزق، وترك العائلة عندما كان Johannes يبلغ من العمر خمس سنوات. ويُعتقد أنه توفي في حرب الثمانين سنة في Flanders. كانت والدته، Katharina Guldenmann، ابنة صاحب فندق، معالجة وعشابة. وُلد Johannes قبل موعده، وادّعى أنه كان ضعيفاً ومريضاً في الطفولة. ومع ذلك، كان يثير انبهار الزوار في فندق جده برغم قدرته الرياضية الاستثنائية.
تم تعريفه على علم الفلك في سن مبكرة وطوّر شغفاً قوياً به امتد طوال حياته. في سن السادسة، لاحظ المذنب الكبير عام 1577، وكتب أنه "أخذته الأم إلى مكان مرتفع لينظر إليه." في عام 1580، في سن التاسعة، لاحظ حدثاً فلكياً آخر، خسوف القمر، وسجّل أنه تذكر أنه تم "استدعاؤه إلى الخارج" لرؤيته وأن القمر "بدا أحمر جداً". ومع ذلك، ترك الجدري في الطفولة آثاراً على بصره، مما جعله ضعيف الرؤية وأيدي معاقة، مما حد من قدرته على الجوانب الرصدية لعلم الفلك.
في عام 1589، بعد مروره عبر المدرسة الابتدائية والمدرسة اللاتينية والدراسة الدينية في Maulbronn، التحق Kepler بـ Tübinger Stift في جامعة Tübingen. هناك، درس الفلسفة تحت إشراف Vitus Müller والاهوت تحت إشراف Jacob Heerbrand طالب Philipp Melanchthon في Wittenberg، الذي درّس أيضاً Michael Maestlin عندما كان طالباً، حتى أصبح مستشاراً في Tübingen في عام 1590. أثبت أنه عالم رياضيات متفوق وكسب سمعة كعالم تنجيم ماهر، حيث كان يرسم الخرائط الفلكية لزملاء الدراسة. تحت إشراف Michael Maestlin، أستاذ الرياضيات في Tübingen من 1583 إلى 1631، تعلّم النظام البطلمي والنظام الكوبرنيكي لحركة الكواكب. أصبح من أنصار النظام الكوبرنيكي في ذلك الوقت. في نقاش طلابي، دافع عن المركزية الشمسية من وجهة نظر نظرية ولاهوتية، مؤكداً أن الشمس كانت المصدر الرئيسي للقوة المحركة في الكون. بالرغم من رغبته في أن يصبح وزيراً دينياً، فإنه بالقرب من نهاية دراسته، تم التوصية بـ Kepler لشغل منصب معلم الرياضيات وعلم الفلك في المدرسة البروتستانتية في Graz. قبل المنصب في أبريل 1594، في سن الثالثة والعشرين.
Graz 1594–1600
Mysterium Cosmographicum
كان أول عمل فلكي رئيسي لـ Kepler، Mysterium Cosmographicum (اللغز الكوسموغرافي)، 1596، أول دفاع منشور عن النظام الكوبرنيكي. ادعى Kepler أنه كان لديه إضاءة روحية في 19 يوليو 1595، أثناء تدريسه في Graz، توضح الاقتران الدوري لـ Saturn و Jupiter في دائرة البروج: أدرك أن المضلعات المنتظمة ترتبط بدائرة مرسومة داخلها ودائرة مرسومة حولها بنسب محددة، وهو ما اعتقد أنه قد يكون الأساس الهندسي للكون. بعد فشله في إيجاد ترتيب فريد من المضلعات يتوافق مع الملاحظات الفلكية المعروفة حتى مع إضافة كواكب إضافية إلى النظام، بدأ Kepler يجرب متعددات الوجوه ثلاثية الأبعاد. وجد أن كل واحد من المواد الصلبة الأفلاطونية الخمسة يمكن أن يكون مرسوماً داخل وحول أكرة؛ وتداخل هذه المواد الصلبة، كل واحدة مغلفة بأكرة، داخل بعضها البعض سينتج ستة طبقات، تتوافق مع الكواكب الستة المعروفة—Mercury و Venus و Earth و Mars و Jupiter و Saturn. بترتيب المواد الصلبة بشكل انتقائي—octahedron و icosahedron و dodecahedron و tetrahedron و cube—وجد Kepler أن الأكرات يمكن أن تُوضع على فترات تتوافق مع الأحجام النسبية لمسار كل كوكب، بافتراض أن الكواكب تدور حول الشمس. وجد Kepler أيضاً صيغة تربط حجم أكرة كل كوكب بطول دورته المدارية: من الكواكب الداخلية إلى الخارجية، نسبة الزيادة في الفترة المدارية هي ضعف الفرق في نصف قطر الأكرة. ومع ذلك، رفض Kepler هذه الصيغة لاحقاً، لأنها لم تكن دقيقة بما يكفي.
كما أشار في العنوان، اعتقد Kepler أنه كشف الخطة الهندسية الإلهية للكون. جاء الكثير من حماس Kepler للنظام الكوبرنيكي من قناعاته اللاهوتية حول الارتباط بين المادي والروحاني؛ كان الكون نفسه صورة من الله، حيث تتوافق الشمس مع الآب، والكرة النجمية مع الابن، والفضاء الفاصل بينهما مع الروح القدس. كانت مخطوطته الأولى من Mysterium تحتوي على فصل طويل يصالح بين مركزية الشمس والآيات الكتابية التي بدت أنها تدعم مركزية الأرض.
بدعم من معلمه Michael Maestlin، حصل Kepler على إذن من مجلس جامعة Tübingen لنشر مخطوطته، مع الشرط إزالة تفسير الكتاب المقدس وإضافة وصف أبسط وأسهل فهماً للنظام الكوبرنيكي بالإضافة إلى أفكار Kepler الجديدة. تم نشر Mysterium في أواخر 1596، وتلقى Kepler نسخه وبدأ إرسالها إلى الفلكيين والممولين البارزين في أوائل عام 1597؛ لم تُقرأ على نطاق واسع، لكنها أسست سمعة Kepler كعالم فلك متمكن جداً. كما وفرت التكريسات الغزيرة، للممولين الأقويين وللرجال الذين يسيطرون على منصبه في Graz، باباً حاسماً إلى نظام الرعاية.
بالرغم من أن التفاصيل ستُعدّل في ضوء عمله اللاحق، لم يتخل Kepler أبداً عن الكوسمولوجيا المتعددة الوجوه والكروية الأفلاطونية من Mysterium Cosmographicum. كانت أعماله الفلكية الرئيسية اللاحقة بطريقة ما مجرد تطورات إضافية لها، معنية بإيجاد أبعاد داخلية وخارجية أكثر دقة للأكرات من خلال حساب الانحرافات اللامركزية للمدارات الكوكبية ضمنها. في عام 1621، نشر Kepler طبعة ثانية موسعة من Mysterium، أطول من الأولى بمقدار النصف، مفصلاً في الحواشي التصحيحات والتحسينات التي حققها في 25 سنة منذ نشره الأول.
من حيث تأثير Mysterium، يمكن رؤيته كخطوة أولى مهمة في تحديث النظرية المقترح من قبل Nicolaus Copernicus في كتابه De revolutionibus orbium coelestium. في حين سعى Copernicus إلى تعزيز نظام مركزية الشمس في هذا الكتاب، لجأ إلى أجهزة بطليموسية أي الحلقات الإضافية والدوائر اللامركزية لشرح التغيير في سرعة مدار الكواكب، واستمر أيضاً في استخدام مركز مدار الأرض بدلاً من مركز الشمس "كمساعدة للحساب وحتى لا يربك القارئ بالانحراف الكثير عن بطليموس." يدين علم الفلك الحديث بالكثير إلى Mysterium Cosmographicum، رغم العيوب في أطروحته الرئيسية، "لأنها تمثل الخطوة الأولى في تطهير النظام الكوبرنيكي من بقايا النظرية البطليموسية التي تلتصق بها."
الزواج من Barbara Müller
في ديسمبر 1595، تم تعريف Kepler على Barbara Müller، أرملة في سن الثالثة والعشرين تزوجت مرتين من قبل مع ابنة صغيرة، Regina Lorenz، وبدأ في مغازلتها. كانت Müller، وارثة لممتلكات أزواجها الراحلين، أيضاً ابنة مالك مطحنة ناجح. كان والدها Jobst في البداية يعترض على الزواج. على الرغم من أن Kepler ورث نبله من جده، فإن فقر Kepler جعله زيجة غير مقبولة. تراجع Jobst بعد أن أكمل Kepler العمل على Mysterium، لكن الخطوبة كادت تنهار بينما كان Kepler بعيداً يتولى تفاصيل النشر. ومع ذلك، مارس المسؤولون البروتستانت—الذين ساعدوا في تنظيم الزواج—ضغطاً على الـ Müllers للوفاء بالاتفاق. تزوج Barbara و Johannes في 27 أبريل 1597.
في السنوات الأولى من زواجهما، أنجب الـ Keplers طفلين Heinrich و Susanna، توفي كلاهما في الرضاعة. في 1602، أنجبوا ابنة Susanna؛ في 1604، ابن Friedrich؛ وفي 1607، ابن آخر Ludwig.
أبحاث أخرى
بعد نشر Mysterium وبموافقة موظفي مدرسة Graz، بدأ Kepler برنامجاً طموحاً لتوسيع وتفصيل عمله. خطط لأربعة كتب إضافية: واحد عن الجوانب الثابتة للكون الشمس والنجوم الثابتة؛ واحد عن الكواكب وحركاتها؛ واحد عن الطبيعة الفيزيائية للكواكب وتشكيل الملامح الجغرافية مع التركيز بشكل خاص على الأرض؛ واحد عن تأثيرات السماوات على الأرض، ليشمل البصريات الجوية والأرصاد الجوية والتنجيم.
كما سعى للحصول على آراء عدد من الفلكيين الذين أرسل إليهم Mysterium، من بينهم Reimarus Ursus (Nicolaus Reimers Bär)—عالم الرياضيات الإمبراطوري لـ Rudolf II ومنافس مرير لـ Tycho Brahe. لم يرد Ursus بشكل مباشر، لكنه أعاد نشر الرسالة المميزة من Kepler ليتابع نزاعه حول الأولوية فيما يُعرف الآن بالنظام التايكوني مع Tycho. بالرغم من هذه العلامة السيئة، بدأ Tycho أيضاً بالمراسلة مع Kepler، بدءاً بنقد قاس لكن مشروع لنظام Kepler؛ من بين عدد من الاعتراضات، اعترض Tycho على استخدام البيانات الرقمية غير الدقيقة المأخوذة من Copernicus. من خلال رسائلهما، ناقش Tycho و Kepler نطاقاً واسعاً من المشاكل الفلكية، مع التركيز على الظواهر القمرية ونظرية Copernican وخاصة جدواها اللاهوتية. لكن بدون البيانات الأكثر دقة بكثير من مرصد Tycho، لم يكن لدى Kepler طريقة للتعامل مع العديد من هذه المشاكل.
بدلاً من ذلك، وجه اهتمامه إلى الزمنيات و"الانسجام"، العلاقات الرقمية بين الموسيقى والرياضيات
