โจฮันเนส เคปเลอร์
JOHANNES KEPLER
ค.ศ. 1571 - 1630

          เคปเลอร์เป็นทั้งนักคณิตศาสตร์นักโหราศาสตร์และนักดาราศาสตร์โดยมีชาติกำเนิดเป็นชาวเยอรมันผลงานที่สำคัญของเคปเลอร์ได้แก่กฎสามข้อที่ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สำคัญทางดาราศาสตร์และวิศวกรรมระบบดาวเทียม

วัยเยาว์ของเคปเลอร์

          เคปเลอร์เกิดในครอบครัวที่ยากจนบิดาของเคปเลอร์มีอาชีพเป็นทหารรับจ้างและได้จากครอบครัวไปร่วมรบในสงครามที่ประเทศเนเธอร์แลนด์ในขณะที่เคปเลอร์มีอายุได้ 5 ขวบโดยไม่ได้กลับคืนสู่มาตุภูมิอีกเลยมารดาของเคปเลอร์เป็นบุตรสาวของเจ้าของโรงแรมเล็กๆในเมือง

         ในวัยเยาว์เคปเลอร์มีสุขภาพที่ไม่แข็งแรงโดยอายุได้ 4 ขวบเคปเลอร์ป่วยเป็นไข้ทรพิษทำให้สายตาไม่ดีและมือพิการไปข้างหนึ่งแต่เคปเลอร์เป็นเด็กที่มีความเฉียวฉลาดและชอบที่จะอธิบายคณิตศาสตร์ที่เข้าใจได้ยากให้แก่แขกที่มาพักที่โรงแรมของตาและจากการที่มีผู้แนะนำเรื่องดาราศาสตร์ให้แก่เคปเลอร์ในขณะวัยเยาว์ทำให้เคปเลอร์ได้มีพัฒนาการที่ชอบและรักดาราศาสตร์โดยในปี 1577 ขณะที่มีอายุได้ 6 ขวบเคปเลอร์ได้สังเกตดาวหางโดยเขาได้ร้องขอให้มารดาพาไปยังบริเวณที่สูงที่สุดเพื่อจะสังเกตเห็นดาวหางได้ชัดเจนและในปี 1580 เคปเลอร์ในวัย 9 ขวบได้สังเกตปรากฏการณ์จันทรุปราคาซึ่งมีลักษณะสีแดง

         เนื่องจากฐานะที่ยากจนทำให้เคปเลอร์ได้รับการศึกษาแบบไม่ค่อยต่อเนื่องนักจนกระทั่งในปี 1589 เคปเลอร์ได้รับทุนจากศาสนจักรทำให้ได้เข้าศึกษาด้านศาสนาที่มหาวิทยาลัยทูบิงเงินเคปเลอร์ได้พิสูจน์ให้อาจารย์และคนรอบข้างได้ประจักษ์ว่าตัวเขาเองมีความเป็นเลิศทางคณิตศาสตร์และมีทักษะโด่งดังทางด้านโหราศาสตร์

          ภายใต้ความดูแลของศาสตราจารย์มิคาเอลแมสท์ลินได้ทำให้เคปเลอร์ได้เรียนรู้แบบจำลองของปโตเลมีและของโคเปอร์นิคัสโดยที่เคปเลอร์เชื่อและเห็นด้วยกับแนวความคิดโคเปอร์นิคัสที่กำหนดให้ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะจักรวาล

ดาวหางในปี 1577

          หลังจากสำเร็จการศึกษาที่ทูบิงเงินในปี 1594 เคปเลอร์ได้ทำงานเป็นครูสอนคณิตศาสตร์และดาราศาสตร์ที่โรงเรียนโปรเตสแตนต์ในเมืองกราซประเทศออสเตรีย

ผลงานชิ้นแรกของเคปเลอร์

         ในระหว่างที่สอนหนังสืออยู่ที่กราซเป็นเวลา 6 ปี (1954 - 1600) เคปเลอร์ได้เขียนหนังสือเล่มแรกของเขาขึ้นมีชื่อว่า Mysterium Cosmographicum ซึ่งกล่าวถึงปริศนาลึกลับของจักรวาลโดยพิมพ์ครั้งแรกเมื่อปี 1956 ซึ่งเนื้อหาในหนังสือดังกล่าวได้อธิบายถึงเหตุผลที่เคปเลอร์คิดและเชื่อว่าทฤษฎีจักรวาลของโคเปอร์นิคัสมีความเป็นไปได้และสมเหตุผลมากกว่าทฤษฎีจักรวาลของปโตเลมี

         เคปเลอร์นำเสนอแบบจำลองสุริยจักรวาลที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางและอธิบายถึงความสัมพันธ์ของระยะระหว่างดาวเคราะห์ทั้งหก (ดาวพุธดาวศุกร์โลกดาวอังคารดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์) โดยใช้รูปทรง 5 ชิ้นที่บรรจุอยู่ภายในทรงกลมซึ่งทรงกลมที่อยู่ด้านนอกสุดแสดงถึงวงโคจรของดาวเสาร์ภายในทรงกลมดังกล่าวเราสามารถบรรจุลูกบาศก์เข้าไปได้และภายในลูกบาศก์เองก็จะมีทรงกลมที่สองบรรจุอยู่โดยทรงกลมที่สองที่กล่าวถึงนี้จะแสดงถึงวงโคจรของดาวพฤหัสบดี

         ในทำนองเดียวกันรูปทรงกรวยสามเหลี่ยมสามารถบรรจุอยู่ในทรงกลมที่สองและภายในรูปทรงกรวยสามเหลี่ยมจะมีทรงกลมที่สามซ้อนอยู่ภายในซึ่งทรงกลมที่สามนี้แสดงถึงเส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวอังคาร 

         เมื่อพิจารณาระหว่างทรงกลมที่สาม (ดาวอังคาร) และทรงกลมที่สี่ (โลก) เราสามารถบรรจุรูปทรงสิบสองหน้าเข้าไปได้และระหว่างทรงกลมที่สี่ (โลก) และทรงกลมที่ห้า (ดาวศุกร์) เราสามารถบรรจุรูปทรงยี่สิบหน้าเข้าไปได้และท้ายที่สุดจะเป็นระหว่างทรงกลมที่ห้า (ดาวศุกร์) และทรงกลมที่หก (ดาวพุธ) เราสามารถบรรจุรูปทรงแปดหน้าเข้าไปได้

          โดยที่คำอธิบายข้างต้นได้สะท้อนถึงขนาดวงโคจรของดาวเคราะห์ทั้งหกที่โคเปอร์นิคัสได้เสนอไว้โดยมีความผิดพลาดประมาณ 10 % แต่ก็ใช้งานเป็นแบบจำลองจักรวาลได้

เคปเลอร์ร่วมงานกับทิโคบราห์

         เคปเลอร์ได้ส่งหนังสือ Mysterium cosmographicum ให้ทิโคบราห์นักดาราศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในยุคสมัยนั้นเมื่อทิโคอ่านแล้วได้ประจักษ์ถึงความสามารถทางคณิตศาสตร์ของเคปเลอร์จึงได้ชวนให้เคปเลอร์มาทำงานเป็นผู้ช่วยของทิโคที่หอดูดาวเมือง Benatky nad Jizerou ชานกรุงปรากซึ่งมีองค์จักรพรรดิรูดอล์ฟที่ 2 ทรงเป็นผู้อุปถัมภ์กิจกรรมด้านดาราศาสตร์ให้แก่ทิโคเคปเลอร์ได้ร่วมทำงานกับทิโคเป็นเวลาเกือบ 2 ปีจนกระทั่งทิโคได้เสียชีวิตลงอย่างกระทันหันและเคปเลอร์ได้รับการแต่งตั้งเป็นนักคณิตศาสตร์ประจำราชสำนักของจักรพรรดิรูดอล์ฟที่ 2 แทนทิโคนอกจากตำแหน่งดังกล่าวแล้วเคปเลอร์ยังได้ครอบครองข้อมูลบันทึกดวงดาวของทิโคที่ทิโคได้ทำการสังเกตและบันทึกไว้ตลอดช่วงชีวิตของทิโคซึ่งถือได้ว่าเป็นข้อมูลที่มีค่ามาก

อนุสาวรีย์ทิโคบราห์และโยฮันเนสเคปเลอร์ณกรุงปรากสาธารณเช็ก

เคปเลอร์ถวายคำอธิบายด้านดาราศาสตร์แก่จักรพรรดิรูดอล์ฟที่ 2

          ในขณะที่ร่วมงานกับทิโคเคปเลอร์ไม่เห็นด้วยกับแนวความคิดของทิโคในเรื่องของระบบสุริยะโดยทิโคเข้าใจว่าโลกเป็นศูนย์กลางของระบบตามแบบจำลองของปโตเลมีโดยมีดวงอาทิตย์และดวงจันทร์หมุนรอบโลกแต่ที่แตกต่างจากปโตเลมีก็คือทิโคระบุว่าดาวเคราะห์ทั้งหกดวงหมุนรอบดวงอาทิตย์ซึ่งคล้ายกับแบบจำลองจักรวาลของโคเปอร์นิคัสแต่เคปเลอร์มีความเห็นตามแบบจำลองของโคเปอร์นิคัสที่ระบุว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะโลกและดาวเคราะห์ทั้งหมดโคจรรอบดวงอาทิตย์

         นอกจากนี้ในระหว่างที่ร่วมงานกับทิโคเคปเลอร์ก็ได้ช่วยทิโคทำตารางบัญชีแสดงตำแหน่งดวงดาวบนท้องฟ้าสำหรับช่วยนักเดินเรือโดยตารางบัญชีนี้ได้บอกถึงตำแหน่งของดวงดาวต่างๆที่ไม่ได้เคลื่อนที่ซึ่งทิโคทำไว้ทั้งหมด 777 ดวงแต่ต่อมาเคปเลอร์ได้ค้นพบเพิ่มเติมอีกได้ 228 ดวงทำให้ทราบตำแหน่งดวงดาวในยุคนั้นถึง 1,005 ดวง

เคปเลอร์กับโหราศาสตร์

          นอกจากความรู้ด้านดาราศาสตร์แล้วย้อนกลับไปในขณะที่เคปเลอร์ศึกษาที่มหาวิทยาลัยทูบิงเงินเคปเลอร์ได้ศึกษาด้านโหราศาสตร์จนมีทักษะประจักษ์แก่คนรอบข้างและเมื่อเคปเลอร์ได้สังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และตำแหน่งของดาวฤกษ์เคปเลอร์ได้สังเกตตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดาวเหล่านี้และเทียบกับเรื่องราวของชีวิตประจำวันของตนเองว่าเมื่อดาวดวงนั้นโคจรไปอยู่ในราศีใดและมีเหตุการณ์อะไรเกิดกับเขาบ้างจึงเป็นพัฒนาการในการสะสมประการณ์ทางโหราศาสตร์จากการสังเกตอย่างละเอียดและถูกต้องของเคปเลอร์ทำให้เคปเลอร์ได้ทราบความจริงหลายอย่างที่ความรู้ทางดาราศาสตร์และโหราศาสตร์มีความเกี่ยวข้องกันซึ่งในปัจจุบันนี้ก็ยังเป็นที่เชื่อถือกันอยู่

แผนภาพจากหนังสือ Mysterium Cosmographicum แสดงรูปแบบของการที่ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์
โคจรมาซ้อนอยู่ในแนวเดียวกันซึ่งถูกนำมาใช้ในเชิงโหราศาสตร์ (ภาพจาก Master and Fellows of Trinity College, Cambridge)

ดาวอังคาร : กุญแจแห่งความสำเร็จของเคปเลอร์

          ถึงแม้เคปเลอร์จะทำงานร่วมกับทิโคแต่จุดมุ่งหมายกลับแตกต่างกันโดยเคปเลอร์สนใจในวงโคจรของดาวอังคารเป็นอย่างมากและเมื่อทิโคเสียชีวิตลงเคปเลอร์ได้ทุ่มเทการทำงานในเรื่องวงโคจรดาวอังคารโดยใช้ข้อมูลตำแหน่งดาวอังคารที่ถูกบันทึกเป็นจำนวนมากโดยทิโคเคปเลอร์ใช้เวลาร่วม 9 ปีในการวิเคราะห์จนได้ข้อสรุปว่าดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นไปตามที่โคเปอร์นิคัสได้กล่าวไว้ในหนังสือ "De Revolutionibus Orbium Coelestium" นอกจากนี้จากการวิเคราะห์พบว่าวงโคจรของดาวอังคารไม่ได้เป็นวงกลมดังที่เข้าใจกันมาก่อนแต่วงโคจรเป็นวงรีและมีดวงอาทิตย์อยู่ที่ตำแหน่งโฟกัสของวงรีดังกล่าว 

          เคปเลอร์ได้เขียนหนังสือชื่อ Astronomia Nova (New Astronomy) โดยตีพิมพ์เมื่อปี 1609 เคปเลอร์ได้นำเสนอกฎ 2 ข้อที่ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ซึ่งเป็นผลงานจากการทุ่มเทในการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากที่บันทึกโดยทิโค 

กฎข้อที่หนึ่งเคปเลอร์กล่าวไว้ว่า "ดาวเคราะห์โคจรเป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งโฟกัสของวงรี" 

กฎข้อที่สองเคปเลอร์กล่าวไว้ว่า "พื้นที่ที่เกิดจากเส้นตรง (ลากจากดาวเคราะห์ไปยังดวงอาทิตย์) ที่ถูกทำให้เคลื่อนไปบนวงโคจรจะมีพื้นที่เท่ากันถ้าเวลาที่ดาวเคราะห์เคลื่อนไปมีค่าเท่ากัน"

The Harmony of the World

         ในปี 1612 เคปเลอร์ได้ย้ายไปพำนักที่เมืองลินซ์หลังจากจักรพรรดิรูดอล์ฟที่ 2 ทรงสละราชบันลังก์อีกทั้งเคปเลอร์เป็นคนที่เคร่งศาสนาซึ่งขัดแย้งกับแนวความคิดด้านศาสนาของจักรพรรดิพระองค์ใหม่ 

          จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางดาราศาสตร์ของทิโคและได้ผลลัพธ์นำมาสู่การสร้างกฎ 2 ข้อของเคปเลอร์ในปี 1609 และตีพิมพ์ในหนังสือ Astronomia Nova หลังจากนั้นเป็นเวลาอีก 10 ปีในขณะที่พำนักที่เมืองลินซ์เคปเลอร์ได้นำเสนอกฎข้อที่ 3 ในหนังสือ Harmonices mundi ในปี 1619 

กฎข้อที่สามเคปเลอร์กล่าวไว้ว่า "กำลังสองของเวลาที่ดาวเคราะห์ใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์จะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับกำลังที่สามของระยะทางเฉลี่ยที่ดาวเคราะห์ดวงนั้นอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์"

กฎทั้ง 3 ข้อซึ่งเป็นผลงานของเคปเลอร์เป็นรากฐานที่สำคัญมากที่ได้สร้างพื้นฐานที่สำคัญให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาอาทิเช่นไอแซคนิวตันได้สร้างทฤษฎีความโน้มถ่วง

ที่มา : https://www.space.mict.go.th/astronomer.php