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Text File  |  1993-01-28  |  12KB  |  244 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4. JOHANNES KEPPLER
  5.  
  6. Johannes Kepler (1571-1630) was born in Weil, a city near Stuttgart
  7. in Southern Germany. He was educated at the University of Tubingen
  8. with one of the centres of Protestant theology, receiving the
  9. degree master of arts in 1591. He was fortunate enough to study
  10. with Michael Mastlin, the professor of mathematics, who taught him
  11. privately the work of Copernicus, while hardly daring to recognize
  12. it openly in his professorial lectures.  In 1593, at the age of 22,
  13. Kepler prepared a discussion enthusiastically supporting the
  14. Copernican theory of a sun-centred universe; but he never had the
  15. opportunity to present it because the professor in charge of those
  16. academic activities, was so opposed to Copernicanism, that he
  17. refused it to be heard.  Kepler abandoned his intentions of
  18. entering the Lutheran ministry because his views were argumentative
  19. with beliefs that then conquered, and instead accepted position of
  20. "provincial mathematician" in the protestant seminary at Graz, the
  21. capital of the Austrian province of Styria.                       
  22. Kepler viewed the universe as being governed by geometric
  23. correlations that harmonize to the inscribed and circumscribed
  24. circles of the five regular polygons, or the five platonic solids. 
  25. These solids were the cube, tetrahedron, dodecahedron, icosahedron,
  26. and the octahedron. Each circle represented the orbit of one of the
  27. six planets, while the shapes determined the size of the circle.  
  28. Danish astronomer Tycho Brahe, the mathematician at the court of
  29. Emperor Rudolph II at Prague, was so impressed with Kepler's work
  30. that in 1600 he invited Kepler to come to Prague as his assistant. 
  31.  Brahe died shortly after, and Kepler inherited both his master's
  32. position and his vast and very accurate assembly of astronomical
  33. data on the motion of the planets.  
  34. The riddle of the orbit of Mars captivated Keplers attention for
  35. eight years.  Tycho's very accurate measures of the position of
  36. Mars relative to the sun permitted Kepler to test various educated
  37. guesses, but abandon them aside when they proved contradictory with
  38. the movement observed.  It was only after many failures to fit the
  39. findings to a circular orbit that he began to suspect that it must
  40. be some other closed path.
  41. Kepler believed that this path was of an elliptical shape.  Years
  42. of hard work and disappointment finally forced him to the decision
  43. that only an elliptical orbit, with the sun occupying one of the
  44. two foci, satisfied Tycho's data.  This information was presumably
  45. true for all other planets, since the harmony of nature demanded
  46. that all "have similar habits."  This was Keplers celebrated first
  47. law.  Another conclusion he obtained from the astronomical data was
  48. that the speed with which a planet traversed its elliptical orbit
  49. varied in a regular pattern, accelerating with approach to the sun,
  50. and decelerating with departure from the sun.  From this he was
  51. lead to another foundation in "celestial mechanics", Kepler's
  52. second law: The line drawn from the sun to a planet sweeps over
  53. equal areas in equal times.  
  54. After ten years of further effort Kepler arrived at a relation, his
  55. third and final prominent law of planetary motion, connecting the
  56. times of revolution of any two planets with their respective
  57. distances from the sun.  
  58. Johannes Kepler was concerned to answer two distinct questions:
  59. -Why are there 6 planets? (in Copernicus' theory, there were six
  60. planets, from Mercury to Saturn.)
  61. -Why are there five gaps between them, with the sizes, in which
  62. they are?
  63.  In 1621, a second edition of Kepler's work entitled, "Mysterium
  64. Cosmographicum" was printed.  This explained the gaps between
  65. neighbouring planetary orbits by relations between the
  66. circumspheres and inspheres of the five platonic solids, which
  67. include, as mentioned before, the cube, tetrahedron, octehedron,
  68. icosahedron, and the dodecahedron.  
  69. The basis of his theory derived from book XIII of Euclids Elements,
  70. which states that the faces of a regular polyhedron are all regular
  71. polygons of the same shape and they meet in the same way at every
  72. vertex of the solid.  Therefore, the vertices must lie on a sphere,
  73. and all the centres of the faces must lie on another sphere that
  74. will touch the faces of these points.  
  75. The two spheres will have the same centre.  The outersphere is the
  76. circumsphere and the inner is the insphere and they are similar to
  77. the circumcircle and incircle of a regular polygon, except that one
  78. set is three dimensional and the other is two dimensional.  The
  79. ratios of these spheres can be easily calculated.  There are only
  80. three ratios for the five solids since two are the same. 
  81. The ratios of circumsphere to insphere are:
  82. Tetrahedron ----> 3
  83. Cube + Octehedron---->1.7321
  84. Dodecahedron + Icosahedron---->1.2584
  85. Kepler presented his theory in the following way:
  86. If a cube is inscribed in the orbit of Saturn, then its insphere
  87. will be the orbit of Jupiter; and if a tetrahedron is inscribed in
  88. Jupiter's orbit, its insphere is the orbit of Mars; if a
  89. dodecahedron is inscribed in the orbit of Mars, its insphere will
  90. be the orbit of Earth; if an icosahedron is inscribed in the earths
  91. orbit, its insphere will be the orbit of venus; and finally when an
  92. octahedron is inscribed in Venus' orbit, its insphere will be the
  93. orbit of Mercury.
  94. This explains the sizes of the orbits, and the number of orbits.
  95. Since there are five basic platonic solids, six orbits can be
  96. assembled.  Astonishingly, Kepler's calculated ratios for platonic
  97. solids and observational ratios for planetary orbits are very
  98. similar. 
  99.  
  100. Johannes Kepler  1571-1630
  101.  
  102. Andrew Likakis
  103.  
  104. Dave Tjandra
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  
  119.     
  120.  
  121.  
  122. JOHANNES KEPPLER
  123.  
  124. Johannes Kepler (1571-1630) was born in Weil, a city near
  125. Stuttgart
  126. in Southern Germany. He was taught at the University of Tubingen
  127. with one of the centres of Protestant theology, getting the
  128. degree master of arts in 1591. He was lucky enough to study with
  129. Michael Mastlin, the professor of mathematics, who taught him
  130. privately the work of Copernicus, while hardly daring to admit it
  131. openly in his professorial lectures.  In 1593, at the age of 22,
  132. Kepler got ready a discussion enthusiastically supporting the
  133. Copernican theory of a sun-centred universe; but he never had the
  134. opportunity to present it because the professor in charge of
  135. those academic activities, was so much against Copernicanism,
  136. that he would not listen to it.  Kepler abandoned his intentions
  137. of entering the Lutheran ministry because his ideas were
  138. argumentative with what people believed then, and instead
  139. accepted position of "provincial mathematician" in the protestant
  140. seminary at Graz, the capital of the Austrian province of Styria.
  141.  
  142. "Kepler viewed the universe as being governed by geometric
  143. correlations that harmonize to the inscribed and circumscribed
  144. circles of the five regular polygons, or the five platonic
  145. solids.  These solids were the cube, tetrahedron, dodecahedron,
  146. icosahedron, and the octahedron. Each circle represented the
  147. orbit of one of the six planets, while the shapes determined the
  148. size of the circle."   Danish astronomer Tycho Brahe, the
  149. mathematician at the court of Emperor Rudolph II at Prague, was
  150. so amazed with Kepler's work that in 1600 he invited Kepler to
  151. come to Prague as his assistant.   Brahe died shortly after, and
  152. Kepler inherited both his master's position and his large and
  153. very accurate collection of astronomical data on the motion of
  154. the planets.  
  155. The "riddle" of the orbit of Mars dazzled Keplers attention for
  156. eight years.  Tycho's very accurate measures of the position of
  157. Mars relative to the sun permitted Kepler to test a lot of ideas,
  158. but abandon them when they proved opposite with the movement
  159. observed.  It was only after many failures to fit the findings to
  160. a circular orbit that he began to wonder if there was some other
  161. closed path.
  162. Kepler believed that this path was an elliptical shape.  Years of
  163. hard work and disappointment finally forced him to the decision
  164. that only an elliptical orbit, with the sun occupying one of the
  165. two foci, satisfied Tycho's data.  This information was probably
  166. true for all other planets, since the harmony of nature demanded
  167. that all "have similar habits."  This was Keplers celebrated
  168. first law.  Another conclusion he obtained from the astronomical
  169. data was that the speed with which a planet covered its
  170. elliptical orbit varied in a regular pattern, accelerating with
  171. approach to the sun, and decelerating with departure from the
  172. sun.  From this he was lead to another foundation in "celestial
  173. mechanics", Kepler's second law: The line drawn from the sun to
  174. a planet sweeps over equal areas in equal times.  
  175. After ten years of further effort Kepler arrived at a relation,
  176. his third and final prominent law of planetary motion, connecting
  177. the times of revolution of any two planets with their respective
  178. distances from the sun.  
  179. Johannes Kepler was concerned to answer two distinct questions:
  180. -Why are there 6 planets? (in Copernicus' theory, there were six
  181. planets, from Mercury to Saturn.)
  182. -Why are there five gaps between them, with the sizes, in which
  183. they are?
  184.  In 1621, a second edition of Kepler's work entitled, "Mysterium
  185. Cosmographicum" was printed.  This explained the gaps between
  186. nearby planetary orbits by relations between the circumspheres
  187. and inspheres of the five platonic solids, which include, as
  188. mentioned before, the cube, tetrahedron, octehedron, icosahedron,
  189. and the dodecahedron.  
  190. "The basis of his theory derived from book XIII of Euclids
  191. Elements, which states that the faces of a regular polyhedron are
  192. all regular polygons of the same shape and they meet in the same
  193. way at every vertex of the solid.  Therefore, the vertices must
  194. lie on a sphere, and all the centres of the faces must lie on
  195. another sphere that will touch the faces of these points.  
  196. The two spheres will have the same centre.  The outersphere is
  197. the circumsphere and the inner is the insphere and they are
  198. similar to the circumcircle and incircle of a regular polygon,
  199. except that one set is three dimensional and the other is two
  200. dimensional.  The ratios of these spheres can be easily
  201. calculated."  There are only three ratios for the five solids
  202. since two are the same. 
  203. The ratios of circumsphere to insphere are:
  204. Tetrahedron ----> 3
  205. Cube + Octehedron---->1.7321
  206. Dodecahedron + Icosahedron---->1.2584
  207. Kepler presented his theory in the following way:
  208. "If a cube is inscribed in the orbit of Saturn, then its insphere
  209. will be the orbit of Jupiter; and if a tetrahedron is inscribed
  210. in Jupiter's orbit, its insphere is the orbit of Mars; if a
  211. dodecahedron is inscribed in the orbit of Mars, its insphere will
  212. be the orbit of Earth; if an icosahedron is inscribed in the
  213. earths orbit, its insphere will be the orbit of venus; and
  214. finally when an octahedron is inscribed in Venus' orbit, its
  215. insphere will be the orbit of Mercury."
  216. This explains the sizes of the orbits, and the number of orbits.
  217. Since there are five basic platonic solids, six orbits can be
  218. found.  Astonishingly, Kepler's calculated ratios for platonic
  219. solids and observational ratios for planetary orbits are very
  220. similar.
  221. Understanding Johannes Keppler's work was very important back in
  222. his time since his theories and data were like a stepping stone
  223. for mathematicians like Copernicus.   
  224.  
  225. Johannes Kepler  1571-1630                                  
  226. Andrew Likakis
  227. Dave Tjandra
  228.  
  229.  
  230.  
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