Кеплер
Рис. Кеплер
В конце концов семья опять распалась, отец ушел в солдаты и не вернулся. Слабый болезненный мальчик (в четырехлетнем возрасте он перенес оспу) был плохим помощником, и его решено было отдать в монастырскую школу, которую он успешно окончил через два года.
Оттуда он был переведен в духовную школу высшего разряда и через три года, как способный ученик, был принят в Тюбингенскую семинарию, по окончании которой 11 августа 1591 г. был оставлен стипендиатом Тюбингенской академии, впоследствии преобразованной в университет. Перед Кеплером открылась дорога кбогословской карьере. Протестантская церковь должна была получить в лице его своего богослова. Но произошло иное. Астрономию и математику в то время в Тюбингене преподавал выдающийся педагог Местлин, хорошо знавший преподаваемые им науки, один из немногих в то время приверженцев учения Коперника. Он разбудил в Кеплере интерес к астрономии, познакомил его с книгой Коперника, и Кеплер сделался горячим сторонником нового учения. С тех пор богословская карьера Кеплера кончилась. По окончании академии в 1593 г. Кеплер получил блестящий аттестат, удостоверявший его выдающиеся способности и знания, но к богословскому служению был признан непригодным и был назначен преподавателем математики и философии в училище в Граце.
В Граце Кеплеру пришлось заниматься не только преподаванием, но и составлением календарей, гороскопов и научной работой. На астрологию, которой ему приходилось заниматься, он смотрел как на источник средств существования. По его высказыванию, «астрология— дочь астрономии, хотя и незаконная, и должна кормить свою мать, которая иначе умерла бы с голоду». Астроном Кеплер должен был заниматься астрологией, помещать в свои календари астрономические и метеорологические предсказания, иначе он умер бы с голоду. Кеплер к тому времени женился, и его материальное положение было далеко не блестящим.
Уже в эти годы Кеплера занимала идея числовых соотношений между орбитами планет. Число известных в то время планет, включая Землю, равнялось шести, и задача отыскать простые числовые отношения между их расстояниями от Солнца казалась вполне разрешимой. Кеплер разделял убеждение пифагорейцев, что число «есть принадлежность всех вещей», пытался найти «числовую гармонию» планетных сфер. Пробуя различные комбинации, Кеплер пришел к геометрической схеме, согласно которой расстояние планет от Солнца находят следующим геометрическим построением: вокруг ближайшей к Солнцу сферы Меркурия описывают правильный восьмигранник, вокруг него — вторую сферу — сферу Венеры. Около этой сферы описывают двадцатигранник, вокруг которого описывают третью сферу — сферу Земли. Около сферы Земли описывают двенадцатигранник, вокруг него — четвертую сферу — сферу Марса; далее описывают куб, и вокруг него — сферу Юпитера; около сферы Юпитера описывают шестигранник, и вокруг него — сферу Сатурна.
«Работая над этим,— писал Кеплер,— я твердо заучил расстояния и времена обращения планет…» Это пригодилось ему в будущем. Кеплер на всю жизнь сохранил теплое чувство к своему первому детищу, изданному в 1597 г. под интригующим названием «Космографическая тайна». Он послал эту книгу знаменитому датскому астроному Тихо Браге (1546— 1601) и итальянскому астроному Галилею. Тихо Браге — искусный и ревностный наблюдатель, к тому же не принявший системы Коперника, холодно отнесся к основной идее Кеплера, которая действительно не выдержала проверки временем, но оценил в Кеплере способного вычислителя и пригласил его к себе в сотрудники. В Галилее же Кеплер приобрел соратника по борьбе за новое мировоззрение, и во взаимной переписке оба великих ученых черпали силы для этой нелегкой борьбы.
Между тем положение Кеплера осложнилось политическими событиями. В Штирии, где находился Грац, усилилась католическая реакция, и протестанту Кеплеру пришлось бежать в Венгрию. На сделанное ему предложение переменить веру он ответил отказом. Через год правительство все же разрешило ему вернуться в Грац при условии вести себя осторожнее. Кеплер вернулся, но увидел, что жизнь в Граце становится невозможной. Тихо Браге, переехавший к тому времени в Прагу, уговорил Кеплера приехать к нему. Кеплер принял это предложение и поехал в Прагу. Тихо Браге был выдающимся астрономом, посвятившим астрономии все свои силы и все свое состояние. В Дании в его распоряжении был остров, на котором он создал целый астрономический городок, названный им Ураниенбургом. Не поладив с приближенными молодого датского короля, Тихо расстался с Ураниенбургом и гал в Прагу, куда и приехал к нему Кеплер 1601 г. Поработать с Браге Кеплеру не пришлось, так как в этом же году Тихо умер. Журналы его тридцатипятилетних наблюдений попали в руки Кеплера, и он начал, не прекращая составления гороскопов, обработку этого гигантского материала.
Прежде всего Кеплер решил внести в результаты Тихо поправки на рефракцию. Это заставило его изучать оптику, но он не ограничился простым изучением трактата Вителло, а разработал самостоятельно целый ряд вопросов, написав сочинение «Дополнения к Вителло». Здесь он дает теорию камеры-обскуры, излагает свою теорию зрения, в которой исправляет ошибку Алхазена, показывая, что изображение получается на сетчатке, а хрусталик действует как линза. Кеплер правильно объяснил близорукость и дальнозоркость, а также способность глаза видеть далекие и близкие предметы изменением кривизны хрусталика. Из составленных им таблиц рефракции он определяет плотность воздуха относительно воды. «Созерцание природы научило меня,— писал Кеплер,— что наша атмосфера состоит из вещества тяжелого». Вполне естественно, что еще до открытия давления атмосферы Кеплер полагал, что рефракция зависит от состояния атмосферы.
Эти замечательные результаты были получены Кеплером в самый разгар работы над определением орбиты Марса. В начале он, как и Коперник, считал орбиту круговой. «Эта ошибка,— писал Кеплер,— была тем более вредной, что она опиралась на единодушное мнение всех философов…»
Потом Кеплер понял, что орбита имеет форму овала, и в конце концов в результате длительных вычислений, он находит истинную форму орбиты: эллипс, в фокусе которого расположено Солнце. При этом планета движется по эллипсу неравномерно, быстрее, когда она ближе к Солнцу, и медленнее, когда дальше от него, в соответствии с законом площадей. Все свои расчеты, критику теорий Птолемея и Тихо, все ошибки и неудачи, свои переживания Кеплер изложил в книге «Новая астрономия или Небесная физика с комментариями на движение планеты Марс по наблюдениям Тихо Браге», вышедшей в Праге в 1609 г.
Великое открытие Кеплера не принесло ему благополучия. Его продолжали преследовать нужда и несчастья. В 1610 г. умерли его жена и сын, и он остался с двумя детьми на руках. В этом же году он узнал об открытии Галилеем четырех спутников Юпитера и изобретении зрительной трубы. Кеплер размышляет в связи с этим о возможности открытия спутников и у других планет. По его мнению, у Марса должно быть два спутника и шесть или восемь у Сатурна. Эти предположения Кеплера оправдались впоследствии.
Мысль Кеплера опять обратилась к оптике, ив 1611 г. вышло его новое сочинение по оптике— «Диоптрика». Здесь он описывает конструкцию телескопа (труба Кеплера), рассматривает ход лучей в линзах и системах линз, приходит к выводу о существовании полного внутреннего отражения при переходе света из среды, оптически более плотной, в среду, оптически менее плотную, находит фокусные расстояния стеклянных плоско-выпуклой и двояковыпуклой линз.
Нужда заставила Кеплера уехать из Праги. Жалованье ему не платили, и в поисках выхода из тяжелого положения он уехал в Линц, где занял место преподавателя математики. Однако нужда и несчастья продолжали преследовать Кеплера. В 1618 г. началась тридцатилетняя война, императорская казна была пуста, и Кеплеру нечем было платить жалованье. В довершение всего ему пришлось ехать на родину выручать свою мать, обвиненную в колдовстве и приговоренную к сожжению на костре. С большим трудом Кеплеру удалось спасти мать, но по возвращении в Линц его встретили грубыми оскорблениями, обзывая сыном колдуньи и внуком ведьмы. И все же в этих труднейших условиях мужественный ученый продолжал свое великое дело. В 1619 г. вышло сочинение «Мировая гармония», в котором содержался третий закон движения планет. Задача, поставленная им в начале научного пути, была успешно решена.
Трудны были последние годы жизни ученого. Оставив место в Линце, он жил случайными заработками, а в 1628 г. поступил на службу к известному полководцу Валленштейну. Гороскопы Кеплера не удовлетворяли честолюбивого и грубого полководца, и Кеплер вернулся в Линц. В хлопотах о получении недополученного им жалованья во время одной из поездок в Регенсбург он простудился, заболел и умер 15 ноября 1630 г.
Бессмертным памятником его трудной жизни остались открытые им законы.
Статья на тему Кеплер