شبكة همس الشوق - يوهانز كيبلر عالم رياضيات وفلكي وفيزيائي لماني

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
يوهانز كيبلر عالم رياضيات وفلكي وفيزيائي ألماني كان أول من وضع قوانين تصف حركة الكواكببعد اعتماد فكرة الدوران حول الشمس كمركز لمجموعة الكواكب من قبل كوبرنيكوغاليلي.
كان يوهانز كيبلر مساعداً لتايكو براهي (تيخو براهي) يعمل معه في مرصده، وبذلك ورث كبلر جميع الإنجازات الرصدية لتايكو براهي فعكف على دراسة مسار كوكب المريخ محاولاً وضع نموذج هندسي لحركة هذا الكوكب حول الشمس. فما لبث أن اكتشف أن نموذج المسار الإهليجي (وليس الدائري) يحقق النتائج الأرصادية بدقة كبيرة، بحيث تقع الشمس في إحدى بؤرتي الإهليج.
اهتم بدراسة ظاهرة انكسار الضوء وأعطى قانونها الثاني والذي ينص على ما يلي: "لزوايا ورود صغيرة جداً يكون قانون الانكسار بالشكل التالي :n1.i = n2.r".
برع في الرياضيات بشكل كبير، واستطاع بمهارته الرياضية أن يقترب من تحقيق حساب التفاضل والتكامل. إن قوانين كبلر هي التي هَدَت العالم الإنكليزي إسحاق نيوتن إلى اكتشاف قانون التجاذب الكوني (قانون الجذب العام) حيث بينت قوانين كبلر أن هناك قوة تجاذبية بين الكواكب، حيث قال نيوتن: "إن ما قمت به من اكتشافات كان فوق أكتاف كثير من العمالقة، وكبلر هو واحد من هؤلاء العمالقة".

قوانين كبلر

ثم استطاع كبلر تعميم هذا الاستنتاج على مسارات الكواكب السيارة الأخرى بما في ذلك الأرض، فاتضحت الصورة عنده. لذلك وضع كبلر قانونه الأول الذي يقرر بأن:
(1) كل كوكب يدور في مدار إهليجي حول الشمس تقع الشمس في إحدى بؤرتيه
ثم راجع كبلر دراسة سرعة الكواكب في مداراتها فوجد أن سرعتها تتغير من موقع إلى آخر بحسب بعدها أو قربها من البؤرة التي تقع فيها الشمس ، لكنه اكتشف أن:
(2) ان الخط الواصل بين الكوكب و الشمس يمسح مساحات متساوية للفلك في أزمنة متساوية

القانون الثاني لكبلر

وهذا يعني أن سرعة الكواكب تتزايد كلما اقتربت من الشمس . وسمي هذا قانون كبلر الثاني. ثم قام كبلر بحساب أقطار هذه المدارات . ولما كانت أشكالها الصحيحة إهلجية وليست دائرية لذلك فلها محورين مختلفين ، ومركز الإهليج هو النقطة التي تقع عند تقاطع المحورين . ويسمى نصف المحور الأكبر Semi-major axis
بينما يسمى نصف المحور الأصغر
Semi-minor axis
وبعد دراسة وتحليل نتائج الرصد تبين له أن:
مربع زمن دورة الكوكب حول الشمس تتناسب تناسباً طردياً مع مكعب نصف المحور الكبير

وسمي هذا الاكتشاف قانون كبلر الثالث. وصفت هذه القوانين الثلاثة المتكاملة حركة الكواكب حول الشمس وفق المنظور الجديد القائل بمركزية الشمس بشكل أصبحت فيه الحسابات تطابق الأرصاد الفلكية إلى درجة كبيرة، بذات الوقت الذي فسرت فيه الحركات التراجعية للكواكب دون ما حاجة إلى وجود أفلاك التدوير.
انجازات أخرى

بين عامي 1618 و 1621 ألف كبلر كتابا عن "ملخص عن علم الفلك الكوبرنيكي "
(„Abriss der kopernikanischen Astronomie“), ويعتبر هذا لكتاب أول كتاب تعليمي لتدريس الموقع المركزي للشمس في المجوعة الشمسية.
كما كان لتنبؤ كبلر بمرور كوكب الزهراء عبر صفحة الشمس في عام 1631 فكلن له أثرا كبيرا على مجتمع الباحثين آنذاك ويعتبر هذا التنبؤ من الصفحات البارزة في التاريخ الإنساني. فقد كان هذا الحدث أول مرة يحسب بدقة من قبل وقوعه في التاريخ ، واستخد لتحديد هذا التاريح قوانينه الفلكية التي اكتشفها .

انجازاته في الرياضة البحتة

كان حساب اللوغاريتمات قد بدأت عام 1484 عن طريق الفرنسي نيقولاس شوكيت ، وقام ميشائيل شتيفيل بتعديلها (1486 - 1567 ) في كتابة Arithmetica integra الذي نشر عام 1544 في نورنبرج . ولكن بدأ الحساب العملي في الواقع بعد إدخال نظام الكسور العشرية حوالي عام 1600 . ثم جاء كالسويسري زوست بورجي )1552 - 1632) الذي أعد جداول اللغاريتمات بين الأعوام 1550 - 1617 كبلر ، كما اهتم بها العالم الأسكتلندي جون نيبر 1550 -1617 . بعد ذلك قام يوهنيز كبلر بابتكار طرق حسابية أبسط وأدق عن سابقيه حيث كانت تلك الحسابات تستغرق وقتا طويلا لإجراء الحسابات الفلكية . واستخدم كبلر طرق حساباته وعقد العزم على نرها وجعلها في متناول الجميع ، وألف على هذا الطريق تفسيرا لمبدأ اللوغاريتمات وزودها بجداول دقيقة وأكملها . علاوة على ذلك فقد عالج كبلر نظرية كثير الزوايا وقام بابتكار الشكل الهندسي لنجمة مجسمة تحتوي عل 40 طرف . كما يرجع إلى كبلر تعريف ما يسمى الموشور المضاد
Antiprisma]]s.

في علم البلورات

إلى جانب اهتمام كبلر بعلم الفلك فقد اهتم بتناظر الأنطمة البلورية وابتأ اهتمابها بها بدراسة بلورات الثليج . واكتشف أن هناك قوى طبيعية تربط بين جزيئات المواد - وليست بين بلورات الثلج فقط- تعمل على تنمية المادة وترصها بتلك اللأشكال الهندسية المنتظمة . كما اكتشف أن بلورات الثليج تختلف عن بعضها البعض ، ومع ذلك فهي تظهر أمامه وتعيد نفسها كلما أدار البلورة 60 درجة ، وهذا هو التناظر السداسي .

قام يوهانزكبلر كذلك باختراع طلمبة لمعاونة عمال المناجم ، وكانت الطلمة تستغل في المنجم لاخراج الماء منه إلى أعلى . توصل إل اختراع طلمبة لذلك عبارة عن ترسين متقابليين تتداخل أسنانهما في بعضهما البعض وبينهم فتحات يمكن للماء أن يمر منها ويرفع إلى أعلى : كانت تلك الطلمبة تدار يدويا ، فكانت أول طلمبة تعمل من دون صمام . مث تلك الطلمبة لا تحتاج لعمليات صيانة وتتحمل الكثير ، وتستخدم في وقتنا هذا كطلمبة الزيت في السيارات.