โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) เกิดเมื่อวันที่ 27 ธันวาคม พ.ศ. 2114 (ค.ศ. 1571) ในเมืองไวล์เดอร์ชตัดท์ (Weil der Stadt) ซึ่งปัจจุบันอยู่ในประเทศเยอรมนี เขาเป็นบุคคลสำคัญในยุคปฏิวัติวิทยาศาสตร์ ผู้ซึ่งค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของกลศาสตร์ท้องฟ้าและกฎความโน้มถ่วงสากลของไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) ในเวลาต่อมา
ชีวิตและการศึกษา
เคปเลอร์มีความสนใจในดาราศาสตร์มาตั้งแต่เด็ก แม้ว่าชีวิตในวัยเยาว์ของเขาจะเต็มไปด้วยความยากลำบากและสุขภาพที่ไม่แข็งแรงนัก เขาได้รับการศึกษาที่มหาวิทยาลัยทือบิงเงิน (University of Tübingen) โดยเริ่มแรกตั้งใจจะศึกษาด้านศาสนศาสตร์ แต่ความสามารถทางคณิตศาสตร์และดาราศาสตร์ของเขาโดดเด่นจนได้รับการชักชวนให้ไปทำงานร่วมกับนักดาราศาสตร์ชื่อดัง ไทโค บราฮี (Tycho Brahe) ที่ปราสาทเบนาตกี (Benátky nad Jizerou) ใกล้กรุงปราก (Prague) ในปี พ.ศ. 2143 (ค.ศ. 1600)
การทำงานร่วมกับไทโค บราฮี
การร่วมงานกับไทโค บราฮี ถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในชีวิตของเคปเลอร์ บราฮีเป็นนักดาราศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงจากการเก็บข้อมูลตำแหน่งของดาวเคราะห์ด้วยความแม่นยำสูงเป็นเวลาหลายปี เมื่อบราฮีเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2144 (ค.ศ. 1601) เคปเลอร์ได้รับมอบหมายให้สานต่องานวิเคราะห์ข้อมูลดาวอังคาร ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรซับซ้อนและท้าทายในการอธิบาย
กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์
จากการวิเคราะห์ข้อมูลอันมหาศาลของบราฮี เคปเลอร์ได้ค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ 3 ข้อ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงความเข้าใจเดิมเกี่ยวกับจักรวาลที่เชื่อว่าดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลมสมบูรณ์ กฎทั้งสามข้อมีดังนี้:
- กฎวงรี (Law of Ellipses): ดาวเคราะห์ทุกดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงรี (ไม่ใช่จุดศูนย์กลาง)
- กฎพื้นที่เท่ากัน (Law of Equal Areas): เส้นตรงที่ลากจากดวงอาทิตย์ไปยังดาวเคราะห์ จะกวาดพื้นที่เท่ากันในช่วงเวลาที่เท่ากัน หมายความว่า ดาวเคราะห์จะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่ออยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ และช้าลงเมื่ออยู่ไกลจากดวงอาทิตย์
- กฎคาบ (Harmonic Law): กำลังสองของคาบการโคจร (T) ของดาวเคราะห์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสามของกึ่งแกนเอก (a) ของวงโคจร นั่นคือ กฎข้อนี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างระยะห่างของดาวเคราะห์จากดวงอาทิตย์กับระยะเวลาที่ใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์
กฎเหล่านี้ได้รับการตีพิมพ์ในหนังสือ “ดาราศาสตร์ใหม่” (Astronomia nova) ในปี พ.ศ. 2152 (ค.ศ. 1609) และ “ความกลมกลืนแห่งโลก” (Harmonices Mundi) ในปี พ.ศ. 2162 (ค.ศ. 1619) ซึ่งเป็นการวางรากฐานที่สำคัญสำหรับการศึกษาดาราศาสตร์และฟิสิกส์ในยุคต่อมา
ผลงานอื่นๆ และบั้นปลายชีวิต
นอกเหนือจากกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์แล้ว เคปเลอร์ยังมีผลงานสำคัญอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การศึกษาเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ (Optics) และการออกแบบกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง นอกจากนี้ เขายังมีความสนใจในโหราศาสตร์และพยายามหาความเชื่อมโยงระหว่างดาราศาสตร์กับปรากฏการณ์ทางโลก
เคปเลอร์ใช้ชีวิตที่เหลือในการทำงานวิจัยและสอนหนังสือ เขาเสียชีวิตเมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2173 (ค.ศ. 1630) ที่เมืองเรเกนส์บูร์ก (Regensburg) ประเทศเยอรมนี
มรดกและความสำคัญ
การค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของโยฮันเนส เคปเลอร์ ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ กฎเหล่านี้ได้หักล้างความเชื่อเดิมเกี่ยวกับวงโคจรที่เป็นวงกลมสมบูรณ์ และนำไปสู่ความเข้าใจที่ถูกต้องแม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับระบบสุริยะ ผลงานของเขามีอิทธิพลอย่างมากต่อไอแซก นิวตัน ในการพัฒนากฎความโน้มถ่วงสากล ซึ่งเป็นหนึ่งในทฤษฎีพื้นฐานที่สุดของฟิสิกส์
แม้ว่าชีวิตของเคปเลอร์จะเต็มไปด้วยความท้าทาย แต่ความมุ่งมั่นและความอัจฉริยภาพของเขาก็ได้นำมาซึ่งความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการทำความเข้าใจจักรวาลของเรา ชื่อของเขาจะถูกจารึกไว้ในฐานะหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล
