Johannes Kepler
JOHANNES KEPLER lebte in einer Zeit beginnender wissenschaftlicher Umbrüche. In dieser Zeit, der frühen Neuzeit, hatte NIKOLAUS KOPERNIKUS (1473–1543) seine Vorstellungen zum heliozentrischen Weltbild entwickelt. Mikroskop und Fernrohr wurden erfunden. GALILEO GALILEI (1564–1642) entdeckte die vier nach ihm benannten Jupitermonde , der Astronom TYCHO BRAHE (1546–1601) führte zahlreiche Sternbeobachtungen durch. Heftige Auseinandersetzungen gab es um das heliozentrische Weltbild. Diese Auseinandersetzungen führten 1600 zur Verbrennung von GIORDANO BRUNO in Rom und zum Inquisitionsverfahren gegen GALILEO GALILEI.
In der Zeit, in der KEPLER lebte, wurde in England die Ex-Königin MARIA STUART hingerichtet (1587), die spanische Armada scheiterte bei ihrem Vorstoß gegen England (1588), der Zweite Prager Fenstersturz (1618) löste in Böhmen einen Aufstand aus, der Dreißigjährige Krieg begann. In der Kunst und Musik wirkten Personen wie der Dichter W. SHAKESPEARE, der Baumeister L. BERNINI (Gestaltung des Petersdoms in Rom), der Maler RUBENS und der Komponist MONTEVERDI.
Leben und Wirken
JOHANNES KEPLER wurde am 27. Dezember 1571 in Weil, einer kleinen Stadt in Württemberg, geboren. Sein Vater kümmerte sich kaum um ihn. Er war in dieser unruhigen Zeit jahrelang mit Landsknechtsheeren unterwegs. Bekannt ist aus der Kindheit nur, dass KEPLER als armer Stipendiat das Gymnasium in Maulbronn besuchte und anschließend an der württembergischen Landesuniversität in Tübingen studierte. Hier beschäftigte sich KEPLER mit lutherischer Theologie, Mathematik und Astronomie. Hier lernte er auch die Lehre des KOPERNIKUS kennen und wurde schnell zu einem Anhänger dieser Lehre, die in dieser Zeit keineswegs allgemein anerkannt war. Insbesondere wurde sie von der katholischen Kirche scharf angegriffen, weil sie kirchlichen Dogmen von der Zentralstellung der Erde widersprach.
Noch vor Abschluss seiner theologischen Studien wurde KEPLER nach Graz geschickt, um dort als protestantische Lehrkraft zu wirken. So wurde er 1594 „Lehrer der Mathematik und Moral“ am Gymnasium in Graz und zugleich Mathematiker der neuen protestantischen Landesregierung. Damit hatte er die Pflicht, jährlich einen amtlichen Kalender auszuarbeiten, der auch astronomische Angaben über Sonne, Mond, Planeten und den Tierkreis, den voraussichtlichen Witterungsablauf und zu erwartende besondere Ereignisse enthielt. Diese Aufgabe, die auch astronomische Berechnungen erforderte, hat KEPLER nach eigenen Aussagen endgültig zur Astronomie und Mathematik hingeführt.
1599 wurde die Steiermark wieder katholisch und KEPLER musste sich nach einer neuen Beschäftigung umsehen. Er fand sie in Prag bei dem berühmten Astronomen TYCHO BRAHE (1546–1601), dessen Mitarbeiter er wurde.
Nach dem Tod von BRAHE war KEPLER als Hofastronom von Kaiser RUDOLF II. in Prag tätig und führte grundlegende Untersuchungen zu Planetenbewegungen durch.
Der Ausbruch des Dreißigjährigen Krieges 1618 hat Leben und Arbeit von JOHANNES KEPLER wesentlich beeinflusst. So musste er zweimal lange Reisen in seine Heimatstadt antreten, um seine von den Protestanten als Hexe angeklagte Mutter (1621) vor dem Feuertod zu retten. Er konnte aber nicht verhindern, dass sie der Folter ausgesetzt wurde; sie starb im darauffolgenden Jahr.
1628 trat KEPLER in die Dienste des kaiserlichen Feldherrn WALLENSTEIN, der ihm als Herzog von Mecklenburg eine Professur an der Universität in Rostock in Aussicht stellte. Ehe er sie antrat, machte er sich auf eine weite Reise nach Regensburg, wo der Reichstag versammelt war und er wegen ausstehender Gehälter vorstellig werden wollte. Geschwächt durch die Reise, starb JOHANNES KEPLER wenige Tage nach seiner Ankunft im Alter von 59 Jahren in Regensburg.
Seine wissenschaftlichen Leistungen
Bereits 1594 entstand KEPLERs erstes astronomisches Werk, das unter dem Titel „Mysterium cosmographicum“ (Geheimnis der Weltbeschreibung) herausgegeben wurde. In diesem recht spekulativem Werk werden die geometrischen Eigenschaften regulärer Körper mit den Abständen der Planetenbahnen in Verbindung gebracht und daraus der „göttliche Bauplan des Universums“ entwickelt.
Darüber hinaus verfasste Kepler einen Aufsatz zur Symmetrie von Schneeflocken. Kepler entdeckte, dass natürliche Kräfte, nicht nur in Schneeflocken das Wachstum regulärer geometrischer Strukturen bewirken. Konkret bemerkte er, dass zwar jede Schneeflocke ein einzigartiges Gebilde ist, andererseits Schneeflocken bei einer Drehung um jeweils 60 Grad ihr Aussehen behalten (sechszählige Symmetrie).
Bei BRAHE beschäftigte sich KEPLER intensiv mit der Berechung von Planetenbahnen, insbesondere der Berechnung der Marsbahn . Vor allem ging es darum, die Beobachtungsdaten BRAHEs mit den Berechnungen in Übereinstimmung zu bringen. Im Ergebnis seiner mehrjährigen Arbeiten erschien 1609 ein Werk unter dem Titel „Astronomia nova“ (Die neue Astronomie). In diesem Werk ist die bedeutendste wissenschaftliche Leistung KEPLERs dargestellt: Es sind dort die ersten beiden Gesetze der Planetenbewegung formuliert, die wir heute als 1. und 2. keplersches Gesetz kennen.
1. keplersches Gesetz: Die Bahnen der Planeten sind Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
2. keplersches Gesetz: Der Fahrstrahl von der Sonne zum Planeten überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
Während KEPLER in frühen Werken als Ursache der Planetenbewegung himmlische Intelligenzen oder Seelenkräfte annahm, geht er jetzt von magnetischen Kräften aus, die die Sonne ausüben soll. So schreibt er:
„Wenn man anstatt Seele (anima) das Wort Kraft (vis) setzt, hat man genau das Prinzip, worauf die Physik des Himmels ... aufgebaut ist.“
Neben Untersuchungen zu Planeten beschäftigte sich KEPLER auch mit optischen Instrumenten. So entwickelte er ein verbessertes Fernrohr mit zwei Sammellinsen, das wir heute als keplersches Fernrohr kennen.
1619 erschien das Werk „Harmonice mundi“ (Die Weltharmonien), in dem das 3. keplersche Gesetz formuliert war.
3. keplersches Gesetz: Die dritten Potenzen der großen Halbachsen der Planetenbahnen verhalten sich wie die Quadrate der Umlaufzeiten.
Um seine grundlegenden Entdeckungen für die Astronomen nutzbar zu machen, widmete sich KEPLER in seinen letzten Lebensjahren der Aufgabe, neue astronomische Tafeln zu berechnen. Der letzte Band der Tafeln, die nach seinem Förderer RUDOLF II. „Rudolfinische Tafeln“ genannt werden, erschien in seinem Todesjahr.
Von den Gesetzen der Planetenbewegung bis zur Begründung der Himmelsmechanik war es noch ein weiter Weg. Die Entdeckungen KEPLERs wurden von der Mehrheit seiner Fachkollegen keineswegs sofort anerkannt, sondern häufig nur als Hypothesen angesehen. So hat z. B. GALILEI, der die keplerschen Gesetze kannte, diese mit keinem Wort erwähnt. Entscheidende Schritte der Begründung der keplerschen Gesetze ging erst ISAAC NEWTON (1643–1727) mit der Entdeckung des Gravitationsgesetzes.
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Stand: 2010
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