Иоганн Кеплер

Во многих отношениях Кеплер не принадлежал к числу ученых Нового времени. Ему казалось, что система мира должна основываться на математических отношениях, полных таинственной гармонии и еще никем не отысканных. А вся важность законов Кеплера стала понятной только по прошествии 60 лет, когда Ньютон сделал из них выводы, приведшие его к установлению законов тяготения.

Однако ученые высоко ценили труды немецкого астронома уже при его жизни; открытия Кеплера были самыми важными из всех, сделанных в XVII веке, как по огромности потраченного на них труда, так и по значению выводов, которые можно было из них сделать.

Иоганн Кеплер родился 27 декабря 1571 года в селе, находившемся недалеко от императорского города Вейля (в Швабии). Его отец, Генрих Кеплер, был сыном бургомистра этого города и считал себя дворянином, потому что один из Кеплеров был произведен в рыцари при императоре Сигизмунде. Его мать, Катерина Гульденман, дочь трактирщика, была женщина без всякого образования; она не умела ни читать, ни писать и провела свое детство у тетки, которую сожгли за колдовство.

Титульный лист книги Иоганна Кеплера «Гармония мира»

В восемнадцать лет Кеплер поступил в тюбингемскую семинарию и содержался там на казенный счет. Но при экзамене на степень бакалавра его не признали отличнейшим, и этому были причины: еще сидя на школьной скамье, он принимал деятельное участие в протестантских теологических спорах, и было решено, что он не достоин духовного звания.

Он был воспитан на счет герцога Вюртембергского и принял первую предложенную ему должность, а предложили ему преподавать математику и нравственную философию в Греце.

Согласно средневековой схеме Вселенной, феодальная иерархия церкви и государства ярко блистала на небе, где Солнце было монархом, а планеты – знатными вассалами, довольно непокорными и потенциально всегда готовыми к мятежам. Ангелы и бароны, орлы и мухи, деревья и травы, драгоценные камни и глина – все имели свое место в иерархии, завершавшейся Богом, и ангелы по нисходящей степени важности заведовали неподвижными звездами и планетами. Говоря «по-научному», Земля была центром Вселенной, а Луна, Солнце и пять известных планет – совершенными небесными телами, прикрепленными каждое к собственной небесной хрустальной сфере. Сферы были вложены одна в другую, точно русские матрешки, и восьмая сфера несла все «неподвижные» звезды.

Шекспир влагает в уста своего Улисса такое объяснение:

На небесах планеты и Земля

Законы подчиненья соблюдают,

Имеют центр, и ранг, и старшинство,

Обычай и порядок постоянный.

И так далее. Сомневаться в таком порядке было весьма опасно; когда Шекспир писал «Троила и Крессиду», в Риме сожгли на костре Джордано Бруно.

В 1600 году в Штирии начались религиозные гонения, и все профессора из числа протестантов были выгнаны из Греца, в том числе и Кеплер. Но на его счастье Тихо Браге вызвал его в Прагу в качестве своего помощника. Место, по-видимому, было выгодное, но вскоре по приезде своем Кеплер писал: «Все здесь неверно; Тихо такой человек, с которым нельзя жить, не потерпев жестоких оскорблений. Содержание обещано блестящее, но касса пуста и жалованье не дают». Жена Кеплера выпрашивала у Тихо Браге жалованье своего мужа по флоринам. Через год Браге умер, и Кеплер оказался вместо него придворным астрономом с жалованьем 1500 флоринов, которое опять не выдавали. Кеплер писал: «Я теряю время при дверях казначейства; напрасно стою перед ними, как нищий».

Одно обстоятельство утешало Кеплера в его стесненном состоянии: он свободно распоряжался оставшимися наблюдениями Тихо Браге и искал в них тайны движения планет.

По смерти императора Рудольфа его преемник, Матвей, вызвал Кеплера на сейм в Регенсбург (1613), где обсуждалось исправление календаря, который протестанты отвергли из ненависти к папизму. Хотя Кеплер принадлежал к свите императора, но для пропитания своего вынужден был издавать календарики с предсказаниями. Новый «папский» календарь Кеплер защитил.

Верил ли Кеплер гороскопам? Может быть да, а возможно и нет, и составлял их, всего лишь повинуясь приказаниям повелителей.

Однажды он написал:

«Люди ошибаются, думая, что от небесных светил зависят земные дела. Светила дают нам один только свет, и по форме их соединения при рождении ребенка ребенок получает жизнь в той или иной форме. Если лучи гармонируют между собою, то новорожденный получает прекрасную форму души, а душа устраивает себе прекрасное жилище. Впрочем, сильные всегда рождаются от сильных, а добрые – от добрых».

Вот еще более понятное место:

«Философы, хвалящиеся своею мудростью, не должны жестоко осуждать дочь астрономии, питающую свою мать. Действительно, не многие бы стали заниматься астрономией, если бы люди не надеялись выучиться читать на небе будущее».

Кеплер пытался подвести под правильные законы расстояния и движения планет. Он был уверен в существовании этих законов, основываясь на мысли Платона, что мир устроен по правилам геометрии. Опыты над этим предметом долго оставались бесплодными; наконец он предположил, что число планет и их расстояния имеют прямое отношение к правильным телам древних геометров. Таких тел было пять: тетраэдр, гексаэдр, октаэдр, додекаэдр, икосаэдр. Теперь вообразим сферу, радиус которой равняется радиусу орбиты Луны, – и опишем около нее октаэдр. Другая сфера, описанная около этого октаэдра, будет иметь радиус, равный радиусу орбиты Венеры. Около второй сферы опишем икосаэдр и около него третью сферу: радиус будет равен радиусу орбиты Земли. Около третьей сферы опишем додекаэдр и около него четвертую сферу: ее радиус будет равен радиусу орбиты Марса. Около четвертой сферы опишем тетраэдр и около него сферу шестую, ее радиус будет равняться радиусу Сатурна.

Рисунок из «Небесного кубка» Иоганна Кеплера

Кеплер не мог выразить своего удовольствия от этого открытия, в котором он видел не одно правильное расположение планет, но и причину их числа.

Он нашел способы определения географической долготы посредством наблюдения солнечных затмений. Эти способы требуют бульших вычислений, нежели затмения Луны, но зато результаты получаются гораздо точнее.

В первых своих исследованиях Кеплер не осмеливался еще отвергнуть эксцентрики и эпициклы «Альмагеста», принимаемые также Коперником и Тихо Браге. Он только утверждал, что соединения планет надо относить к истинному, а не к среднему Солнцу. Но чрезвычайно трудные и многолетние вычисления не удовлетворяли его. Разности между вычислениями и наблюдениями простирались до 5 и 6 минут градуса. От этих-то разностей он хотел освободиться и наконец открыл истинную систему мира. Только тогда он решительно отказался от движения планет по кругам около эксцентра, то есть около точки воображаемой, невещественной. Вместе с такими кругами уничтожились и эпициклы. Теперь Солнце предстало центром движения планет, совершающегося по эллипсу, в одном из фокусов которого находится этот центр.

Чтобы представить объем вычислений, проделанных Кеплером для достижения результата, сообщим, что каждое его вычисление занимает 10 страниц, но вычисления он повторял по 70 раз. Итого: 700 страниц. Вычисляющие знают, сколько можно сделать ошибок и сколько раз надо проделывать вычисления, занимающие 700 страниц. И это одно вычисление!..

18 марта 1618 года он решил сравнить квадраты времен вращения с кубами расстояний, но, по ошибке вычисления, нашел, что закон неверен. 15 мая он вновь переделал вычисления, и закон оправдался. Но и тут Кеплер сомневался в нем, потому что во втором вычислении также могла быть ошибка.

…Он жил всегда в бедности и поэтому принужден был работать для книгопродавцев, которые требовали от него почти ежедневных новостей. Он не имел времени обдумывать свои мысли. Он излагал их такими, какими они рождались в его уме. Он думал вслух. Много ли найдется ученых, которые перенесли такую пытку? 15 ноября 1630 года Кеплер умер. В наследство своему семейству он оставил 22 экю, платье, две рубашки, 57 экземпляров своих Эфемерид и 16 экземпляров Рудольфовых таблиц. Он сам сочинил себе эпитафию, которую можно прочитать в регенсбургской церкви св. Петра:

«Я измерял небо, а теперь меряю подземный мрак. Душа на небе, здесь одно только тело».

С Кеплера надо начинать историю телескопа с делениями, предназначенными для измерения углов. Он, составляя свою диоптрику, уже знал, что Галилей открыл спутники Юпитера. Роль телескопа в астрономии далеко не исчерпывается такими открытиями. Не менее важно применение телескопа к точным угловым измерениям.