Định luật vận động của các hành tinh tại sao lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Copernic đã đưa ra học thuyết mặt trời là trung tâm của vũ trụ, lý giải một cách chính xác về cấu tạo hệ mặt trời, nhưng cũng giống như nhiều nhà thiên văn học khác, ông vẫn cho rằng quỹ đạo vận động của các hành tinh quanh mặt trời là hình tròn. Do vậy mà người ta vẫn không thể xạc định một cách chính xác vị trí của các hành tinh.

Johannes Kepler là người đã đưa ra khái niệm quỹ đạo hình elip và ông đã chứng minh được điều đó. Cũng từ đó mà vị trí và vận động của hệ mặt trời được miêu tả một cách khoa học và chính xác. Ngày nay, sau khi đã trải qua 400 năm, sự phát triển của ngành thiên văn học đã có những bước tiến nhanh vọt, thế nhưng sự lý giải về các hành tinh của chúng ta vẫn tuân theo khám phá của Kepler, chưa có anh có thể phủ nhận tính chính xác của định luật này.

Định luật vận động của các hành tinh đã ra đời như thế nào?

Trong khoảng thời gian suốt 2000 năm, con người luôn cho rằng trái đất là trung tâm của vũ trụ, tất cả các thiên thể đều chuyển động quanh trái đất theo một quỹ đạo hình tròn. Thế nhưng, kết quả thu được qua kiểm nghiệm thực tế và lý thuyết đưa ra của học thuyết này lại không đồng nhất với nhau.

Các nhà khoa học cũng đã đưa ra khái niệm quỹ đạo ngoại luân nhưng vẫn có sai lầm nên họ lại đưa ra nhiều quỹ đạo ngoại luân khác trên cơ sở quỹ đạo ngoại luân sẵn có.

Copernic phát hiện ra mặt trời là trung tâm của Thái dương hệ, nhưng ông vẫn cho rằng quỹ đạo vận động của các hành tinh là hình tròn. Mặc dù ông đã tiến hành loại bỏ phần lớn các quỹ đạo ngoại luân khác nhưng việc xác định vị trí của các hành tinh vẫn còn tồn tại nhiều thiếu sót.

Johannes Kepler sinh năm 1571 tại miền Nam nước Đức, lúc đó đúng 28 năm sau kể tử khi Copernic khám phá ra thuyết mặt trời là trung tâm của vũ trụ. Thời niên thiếu của Kepler thật bất hạnh, dì của ông đã bị các phù thủy thời bấy giờ thiêu chiết và sau đó mẹ ông cũng chịu chung số phận. Ngay còn nhỏ Kepler rất ốm yếu, thị lực rất kém, ngay cả dùng kính cũng không thể cải thiện được. Mặc dù sau này ông vào đại học và có những thành tích xuất sắc nhưng vẫn nhiều lần phải gánh chịu sự nghiệp ngã của số phận.

Năm 1597, Kepler làm trợ lý cho nhà thiên văn học lỗi lạc người Đức là Tycho Brahe. Tycho đã tiến hành xác định vị trí của các hành tinh (đặc biệt là hỏa tinh ) trong vòng mấy năm, những công trình trắc lượng của ông được coi là mang tính chính xác nhất trong giới thiên văn học Châu Âu. Năm 1601, Tycho qua đời, ông để lại cho Kepler tất cả các ghi chép và bản đồ các vì sao của mình.

Kepler không tán đồng với quan điểm chỏ rằng lý luận quỹ đạo ngoại luận được xây dựng trên cơ sở của mô hình vận động quỹ đạo của các hành tinh, ông quết định vẽ ra quỹ đạo vận động của sao Hỏa phù hợp với những số liệu của Tycho. Ở vào thời điểm bấy giờ, các giáo hội Thiên Chúa giáo có thế lực tối cao. Giordano Bruno, người tin theo lý luận của Corpecnis đã bị thiêu sống. Điều đó cho thấy sự nguy hiểm đối với những ai tin theo lý luận mặt trời là trung tâm của trái đất của Copernis. Không một nhà khoa học nào dám đứng ra lên tiếng ủng hộ học thuyết của Copernis, nhưng Kepler lại quyết tâm dựa váo lý luận vũ trụ của Copernic và những số liệu đo lường của Tycho để khám phá ra sự bí ẩn của vũ trụ.

Mặc dù Kepler đã tiến hành rất nhiều thử nghiệm bằng thực tiễn và vận dụng không ít các phương pháp khoa học nhưng vẫn không thu được kết quả gì. Do thị lực kém nên Kepler rất khó khăn trong việc quan sát thiên văn, ông bất đắc dĩ đành căn cứ theo những số liệu và kết quả quan sát của Tycho. Trải qua rất nhiều khó khăn, cuối cùng Kepler đã rút ra kết luận rằng quỹ đạo của các hành tinh không phải là hình tròn, vì chỉ có như vậy mới có giải thích được lý luận của Tycho về sao Hỏa. Vào thời gian đó thì kết luận này cảu Kepler là một việc khiến người ta không thể tưởng tượng nổi.

Trên cơ sở của quan điểm mang tính cách mạng này, Kepler đã phát hiện ra hình elip là phù hợp nhất với những số liệu đo đạc được của Tycho, và định luật quỹ đạo hình elip là định luật đầu tiên cảu Kepler. Sau đó ông đưa ra định luật Kepler thứ hai: Tốc độ vận độngcảu các hành tinh thay đổi theo sự thay đổi về khoảng cách cảu chúng đến mặt trời, khoảng cách càng gần mặt trời thì tốc độ vận động càng nhanh.

Kepler đã đưa ra phát hiện của mình trong luận văn của ông xuất bản năm 1609, và liên tiếp trong 18 năm sau đó, ông tiến hành đo đạc, tính toán bản vận động chi tiết của các hành tinh, xác định vị trí cảu sáu hành tinh đã biết. Trong khoảng thời gian đầu nghiên cứu cảu Kepler, John Napier – một người Scotland đã phát minh ra Logarit. Kepler là người đầu tiên đã vận dụng Logarit vào thực tiễn. Dựa trên những bản tính toán này(những đo lường phù hợp chính xác với vị trị các hành tinh), Kepler đã chứng minh được phát hiện của mình về quy luật vận động của các hành tinh.

Schoolnet