NASAによる太陽系（6惑星のみ表示）、ケプラー作者不明 via Wikimedia Commons.
1571年12月27日。 ドイツの天文学者・数学者ヨハネス・ケプラーは、446年前の今日生まれました。 ケプラーは、地球を中心とした太陽系ではなく、太陽を中心とした太陽系というコペルニクス説を、他のほとんどの人が信じていなかったにもかかわらず信じ、有名な惑星運動の三法則によってその理論の真理を明らかにしたことで知られています。 また、光の屈折（光を構成する色に分けること）の科学や、眼鏡の矯正の基礎となる科学に取り組んだことでも知られている。
ケプラーは、ドイツのヴァイル・デア・シュタットで貧しい家庭に生まれました。 16世紀はまだ宗教が民衆の教育を担っていたため、ケプラーも宗教学校で学んだ。 1589年にチュービンゲン大学で学び始めた。 神学者を目指していたが、神への畏敬の念から天文学の道に進んだ。 ケプラーの数学の師であるドイツの天文学者マエストリンは、コペルニクスの著書『天球の回転について』の注釈付きコピーをケプラーに貸した。 当時、地球を中心とした宇宙という考え方は、学問の世界では以前から認められていた。 コペルニクスの太陽中心説は、彼の時代には学者には受け入れられなかったが、ケプラーはそこに神の業を感じたという。 彼は、コペルニクスの説が正しいことを証明するために人生を捧げることを決意した。 彼はこう書いています：
I much prefer the sharpest criticism of a single intelligent man than the thoughtless approval of the mass.
1595 年、ケプラーは高校で数学を教えていた。 彼は行動力がなく、よく独り言をつぶやいていたので、良い教師ではなかった。 ある日、授業中に彼は深遠な（間違ってはいるが）啓示を受けた。 彼は、当時知られていた6つの惑星（水星、金星、地球、火星、木星、土星）の間隔は、球体と5つのプラトン立体を内接・外接させることによって説明できると考えたのだ。 彼はこう書いている：
地球は球体であり、すべての尺度である。これを丸めると12面体になり、これを含む球体は火星になる。 火星の周囲には四面体を記述し、これを含む球体は木星となる。 木星を囲む立方体を記述し、これを含む球体を土星とする。 さて、地球に正二十面体を書き、これに内接する球は金星となる。金星に正八面体を書き、これに内接する円は水星となる」
この仕事は嘘だとわかったが、木星を除くすべての惑星について5パーセント以内の一致があったので、最初は本当だと思われた。
Kepler’s solar system from his Mysterium Cosmographicum, 1596 via Wikimedia Commons.
1600年に、初期の天文学者ウィリアム・ギルバートが、地球の磁性について論じた有名な初期の著作『De Magnete』を発表しました。 ケプラーは、火星の逆行運動を説明する系を見つけるには、磁気が鍵になるかもしれないという考えを掴みました。 しかし、科学の世界ではよくあることですが、間違った道を進むと、最終的には偉大な発見につながるのです
続きを読む 逆行とは何か
ケプラーは、彼が火星との戦争と表現したものに勝利できるように、正確なデータを必要とした。 しかし彼は、当時の天文データ表が不正確で、この仕事に使えないことを知っていました。 一方、1600年当時、デンマークの天文学者ティコ・ブラーエは、惑星の位置に関するより正確な天文データを取得中であった。 彼はケプラーをプラハ近郊の自分の城と天文台であるウラニボーグに招きました。
最初、二人の天文学者は仲が良くありませんでした。 ケプラーは空の謎を解き明かしたい、ティコは自分のデータをあまり共有したがらず、客人をもてなし、酒を飲むことに時間を費やしていたのです。
しかし、ケプラーが到着してわずか1年後、ティコは奇妙な状況で亡くなり、ケプラーに天文観測データを遺しました。
ティコ・ブラーエの大きな貢献についてもっと読む
ケプラーの第1法則は、太陽の周りを楕円軌道で動き、太陽が楕円の一方の焦点にあることを述べています。 Image via OneMinuteAstronomer.
ティコのデータによって、ケプラーは惑星の運動に関するモデルを改良することができました。 その結果、今日私たちが「ケプラーの惑星運動の三法則」と呼んでいるものが生まれました。
惑星は太陽の周りを楕円軌道で動き、太陽を焦点の1つとする。
この問題を考え、計算するのにほとんど気が狂いそうになった。 なぜ惑星がむしろ楕円軌道を進むのか、その理由を見つけることができなかった。 ああ、ばかばかしい!
ケプラーの第2法則の説明図。 Image via Gonfer via Wikimedia Commons.
惑星運動の第二法則は次のように述べている：
公転する惑星は等間隔で同じ面積を掃く。
1619年、ケプラーは惑星運動の第三法則を発表した：
半長軸（惑星と太陽の間の最長距離）の三乗をした軌道周期は定数を与える。
ケプラーの仕事は、アイザック-ニュートンの仕事の基礎となって、重力が働く方法を定義し説明しました。 ニュートンはケプラーの法則を利用して、宇宙の重力の法則を定式化した。
3つのケプラーの法則のうち、2つの惑星の軌道が描かれたイラスト。 ウィキメディア・コモンズに掲載されています。
天文学に加えて、ケプラーは光学にも関心をもっていました。 彼は、望遠鏡の仕組み、目の屈折の仕組み、奥行き知覚の現象、つまり、3次元を知覚するためには両目が必要であることを説明しました。 また、視力の低下による歪みをメガネレンズで補正する方法を説明し、今日の視力矯正の科学的な基礎を築いた
生涯を通じて、ケプラーは自分の科学的な仕事に対して宗教的な考えを持っていた。 彼は、自然を理解することで、神に近づいていくような気がしていたのだ。
彼は1630年11月15日、病気のためレーゲンスブルクで死去した。 今日、私たちは彼を歴史上最も偉大な科学者の一人として記憶している。 NASAの強力な惑星探査機ケプラーの名前は、彼にちなんでつけられました。
ケプラー惑星探査機がはくちょう座を見ている様子（NASA提供）
底本 ケプラーは445年前の今日生まれました。 彼は惑星運動の3つの法則と、光学と幾何学の研究で知られています。
ダニエラ・ブライトマン-カナダのライター、以前はFrom Quarks to Quasarsで活躍-現在宇宙物理学者になることを目指して応用科学を学んでいます。 アマチュア写真家でもある彼女は、文章や文学も好きで、SFの大ファンです。 2986>
に情熱を注いでいる。