ĐỊNH LUẬT THỨ BA
Ngay trong cuốn sách đầu tiên của mình “Bí mật vũ trụ học mô tả” được viết vào năm 1596, Keple đã thử tìm các định luật toán học về hình học của hệ Mặt Trời. Hình học chỉ biết đến năm loại hình đa diện đều, mà lại có sáu hành tinh. Điều đó đó khiến Keple có ý nghĩa rằng chính các hình đa diện phải xác định kích thước của năm khoảng cách giữa các quỹ đạo của các hành tinh. Và ông đã tìm ra sự xen kẽ của các hình nội tiếp và ngoại tiếp, sự xen kẽ đó xấp xỉ tương ứng với khoảng cách trên thực tế trong Vũ Trụ. Ông vẽ một hình lập phương nội tiếp trong hình cầu quỹ đạo của sao Thổ, một hình tứ diện (bốn mặt) nội tiếp trong quỹ đạo của sao Mộc một hình mười hai mặt nội tiếp trong quỹ đạo của sao Hoả, một hình hai mươi mặt trong quỹ đạo của Trái Đất và một hình tám mặt trong quỹ đạo của sao Kim. Trong trường hợp này hình cầu của mỗi hành tinh đều chạm vào hình nội tiếp bên trong của nó và vào hình nội tiếp trong hình cầu của hành tinh trước. (Sau này mới vỡ lẽ rằng điều đó không chính xác).
Keple đã tổng kết những suy nghĩ của mình về các mối tương quan giữa các con số và hình học, đang ngự trị trong Vũ Trụ, trong cuốn sách “Sự hài hoà của Thế giới” xuất bản năm l619. Nó đã cung cấp cho thiên văn học định luật thứ ba của Keple. Trong cuốn sách này, khi nói về các mối tương quan giữa chu kỳ quay của các hành tinh và số đo quỹ đạo của chúng, tác giả đã viết: sẽ phải hoàn thành nốt ở đây và đưa vào đây một phần trong cuốn sách của tôi “Bí ẩn vũ trụ học mô tả” cách đây 22 năm cái phần chưa giải quyết được”. Việc giải quyết đã có thể thực hiện được, sau khi nhà bác học dựa vào các định luật được tìm ra khi phân tích sự chuyển động của sao Hoả đã tính toán kích thước quỹ đạo của các hành tinh còn lại.
Ý định về cách giải quyết đến với Keple thật bất ngờ: “Ý nghĩ bắt đầu xuất hiện trong đầu tôi vào ngày 8 tháng 3 năm 1618, nhưng tính toán không thành công và bị huỷ bỏ vì sai, nhưng đến 15 tháng 5 tôi trở lại với ý nghĩ đó, bắt tay vào việc vái niềm say mê mới. Cuối
cùng thì ý nghĩ đó đã chiến thắng sự mù quáng trong đầu óc của tôi, đó là phần thưởng lớn cho 17 năm nghiên cứu các cuộc quan trắc của Brahê và cho những suy nghĩ theo hướng phù hợp với ý tưởng ấy, lớn đến mức đầu tiên tôi nghĩ rằng dường như tôi đang nằm mơ và dự đoán được cái cần tìm trong đống tư liêu. Nhưng điều cực kỳ chính xác và đúng đắn là hệ thức giữa các chu kỳ quay của hai hành tinh nào đó vừa đúng bằng hệ thức luỹ thừa mũ 1,5 của các khoảng cách của chúng tức là các bán kính quỹ đạo”.
Bây giờ định luật này được diễn đạt như sau: “Bình phương của các chu kỳ quay tính theo sao của các hành tinh tỷ lệ với nhau cũng như lập phương của các bán trục lớn của các quỹ đạo của chúng”:
Chúng ta hãy so sánh chuyển động của sao Mộc và Trái Đất. Sao Mộc quay xung quanh Mặt Trời hết 11,86 năm (ở mẫu số là 1 năm Trái Đất), nó cách xa Mặt Trời một khoảng cách gấp 5,2 lần so với Trái Đất.
11,862 = 140,7
5,22 = 140,6
Cả ba định luật của Keple đều có thể áp dụng đối với các vệ tinh của các hành tinh, cả vệ tinh tự nhiên lẫn vệ tinh nhân tạo.
Rõ ràng là Keple mới chỉ “sờ tới” các định luật động lực học mà chưa thể hiểu được bản chất của quy luật mới được khám phá, một quy luật mà ông cảm thấy bí ẩn. Chỉ đến năm 1687 trong cuốn những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên” Ixac Niutơn mới trình bày các tiên đề của động lực học và định luật vạn vật hấp dẫn. Các định luật của Keple cũng có thể được xem như một trường hợp riêng của các nguyên lý phổ quát hơn. Tuy nhiên về mặt lịch sử chính các định luật của Keple đã là cơ sở và sự khẳng định thử nghiệm cho cơ học thiên thể mới.
Số phận của Keple cũng thật bi thương. Tại một đất nước Công giáo ông bị truy đuổi vì theo đạo Tin Lành, cuộc sống gia đình cũng không hạnh phúc. Ông chẳng mấy khi thoát khỏi cảnh nghèo túng, các con ông hết đứa này đến đứa khác bị chết. Mẹ Keple bị quy tội làm phù thuỷ và ông đã tìm cách cứu bà ra khỏi giàn lửa thiêu trong suốt sáu năm. Keple đã lang bạt khắp châu Âu trong thời gian có cuộc chiến tranh Ba mươi Năm với tư cách là thầy chiêm tinh đi làm thuê dưới thời thống soái Valenstein. Ông mất ở thành phố Reghenxbuôc xa lạ trong một quán trọ vào ngày 15- 11 - 1630 trong khi chờ tiền lương cấp cho theo chức vị Nhà toán học số một của hoàng đế đế quốc La Mã thần thánh, món tiền lương mà đã nhiều năm ông chưa nhận được. Cuối cùng, chiến tranh đã cày xới toàn bộ nghĩa địa Reghenxbuốc, nơi chôn cất thi hài nhà bác học, khiến cho sau này chẳng còn tìm thấy vết tích ngôi mộ Keple nữa.
Keple đã tin rằng thượng đế gọi ông xuống trần gian để khám phá cho loài người những bí ẩn của Vũ Trụ và ông đã không nhụt chí vượt qua bao chông gai để đến với các ngôi sao. Ông đã cho loài người biết đến các định luật chuyển động của các hành tinh, giải thích nguồn gốc thuỷ triều và đặt nền móng khoa học cho học thuyết về ánh sáng, độ rọi và khúc xạ khí quyển.
Keple là người đầu tiên đã giải thích hoạt động của mắt người, buồng tối quang học và kính viễn vọng. Ông là người viết cuốn tiểu thuyết viễn tưởng khoa học đầu tiên về chuyến bay lên Mặt Trăng nhan đề “Giấc mơ”. Ông đã giải thích hình thù những bông hoa tuyết, đã dạy những người nấu rượu vang ở nước Áo cách tính toán đơn giản dung tích của một thùng rượu. Để làm được việc đó phải có những khám phá trong lĩnh vực toán học cao cấp.
Sự hài hoà của thế giới - đó còn là ý nghĩa cuộc đời của Iôhan Keple. Ông nhẫn nại hoàn thành thiên chức của mình là suy nghĩ và tính toán, còn những bất hạnh của cuộc đời, dường như chúng chưa bao giờ có.
