Иоганн Кеплер (нем. Johannes Kepler; 1571 – 1630) – немецкий
математик, астроном, оптик и астролог, первооткрыватель законов движения планет
Солнечной системы.
В конце XVI века в астрономии еще происходила борьба между
геоцентрической системой Птолемея и гелиоцентрической системой Коперника.
Противники системы Коперника ссылались на то, что в отношении погрешности расчетов
она ничем не лучше птолемеевской. Напомним, что в модели Коперника планеты
равномерно движутся по круговым орбитам: чтобы согласовать это предположение с
видимой неравномерностью движения планет, Копернику пришлось ввести
дополнительные движения по эпициклам. Хотя эпициклов у Коперника было меньше,
чем у Птолемея, его астрономические таблицы, первоначально более точные, чем
птолемеевы, вскоре существенно разошлись с наблюдениями, что немало озадачило и
охладило восторженных коперниканцев.
Открытые Кеплером три закона движения планет полностью и с
превосходной точностью объяснили видимую неравномерность этих движений. Вместо
многочисленных надуманных эпициклов модель Кеплера включает только одну кривую
— эллипс. Второй закон установил, как меняется скорость планеты при удалении
или приближении к Солнцу, а третий позволяет рассчитать эту скорость и период
обращения вокруг Солнца. Хотя исторически кеплеровская система мира основана на
модели Коперника, фактически у них очень мало общего (только суточное вращение
Земли). Исчезли круговые движения сфер, несущих на себе планеты, появилось
понятие планетной орбиты. В системе Коперника Земля всѐ ещѐ занимала несколько
особое положение, поскольку только у неѐ не было эпициклов. У Кеплера Земля —
рядовая планета, движение которой подчинено общим трем законам.
Все орбиты небесных тел — эллипсы (движение по
гиперболической траектории открыл позднее Ньютон), общим фокусом орбит является
Солнце.Законы планетной кинематики, открытые Кеплером, послужили позже Ньютону
основой для создания теории тяготения. Ньютон математически доказал, что все
законы Кеплера являются прямыми следствиями закона тяготения.
Кеплер вывел также «уравнение Кеплера», используемое в
астрономии для определения положения небесных тел.
Взгляды Кеплера на устройство Вселенной за пределами
Солнечной системы вытекали из его мистической философии. Солнце он полагал
неподвижным, а сферу звезд считал границей мира. В бесконечность Вселенной
Кеплер не верил и в качестве аргумента предложил (1610) то, что позже получило
название фотометрический парадокс: если число звезд бесконечно, то в любом
направлении взгляд наткнулся бы на звезду, и на небе не существовало бы темных
участков.
Строго говоря, система мира Кеплера претендовала не только
на выявление законов движения планет, но и на гораздо большее. Аналогично
пифагорейцам, Кеплер считал мир реализацией некоторой числовой гармонии,
одновременно геометрической и музыкальной; раскрытие структуры этой гармонии
дало бы ответы на самые глубокие вопросы: "Я выяснил, что все небесные
движения, как в их целом, так и во всех отдельных случаях, проникнуты общей
гармонией — правда, не той, которую я предполагал, но еще более
совершенной."
Например, Кеплер объясняет, почему планет именно пять (к
тому времени были известны только пять планет Солнечной системы) и они
размещены в пространстве так, а не как-либо иначе: оказывается, орбиты планет
вписаны в правильные многогранники. Интересно, что исходя из этих ненаучных
соображений, Кеплер предсказал существование двух спутников Марса и
промежуточной планеты между Марсом и Юпитером.
Законы Кеплера соединяли в себе ясность, простоту и
вычислительную мощь, хотя мистическая форма его системы мира основательно
засоряла реальную суть великих открытий Кеплера. Тем не менее уже современники
Кеплера убедились в точности новых законов, хотя их глубинный смысл до Ньютона
оставался непонятным. Никаких попыток реанимировать модель Птолемея или
предложить иную систему движения, кроме гелиоцентрической, больше НИКОГДА не
предпринималось.
Кеплер стал автором первого обширного (в трех томах)
изложения коперниканской астрономии (Epitome astronomia Copernicanae, 1617-1622),
которое немедленно удостоилось чести попасть в «Индекс запрещенных книг». В эту
книгу, свой главный труд, Кеплер включил описание всех своих открытий в
астрономии.
Летом 1627 года Кеплер после 22 лет трудов опубликовал (за
свой счет) астрономические таблицы, которые в честь императора назвал
«Рудольфовыми». Спрос на них был огромен, так как все прежние таблицы давно
разошлись с наблюдениями. Немаловажно, что труд впервые включал удобные для
расчётов таблицы логарифмов. Кеплеровы таблицы служили астрономам и морякам
вплоть до начала XIX века.
Через год после смерти Кеплера Гассенди наблюдал
предсказанное им прохождение Меркурия по диску Солнца. В 1665 году итальянский
физик и астроном Джованни Альфонсо Борелли опубликовал книгу, где законы
Кеплера подтверждаются для открытых Галилеем спутников Юпитера.
Отношение Кеплера к астрологии было двойственным. С одной
стороны, он допускал, что земное и небесное находятся в некоем гармоничном единстве
и взаимосвязи. С другой – скептически оценивал возможность использовать эту
гармонию для предсказания конкретных событий.
Кеплер говорил: «Люди ошибаются, думая, что от небесных
светил зависят земные дела» .
Широко известно также другое его откровенное высказывание:
Конечно, эта астрология – глупая дочка, но, Боже мой, куда
бы делась ее мать, высокомудрая астрономия, если бы у нее не было глупенькой
дочки! Свет ведь ещѐ гораздо глупее и так глуп, что для пользы этой старой
разумной матери глупая дочка должна болтать и лгать. И жалованье математиков
так ничтожно, что мать, наверное бы, голодала, если бы дочь ничего не
зарабатывала.
Тем не менее, Кеплер не порывал с астрологией никогда. Более
того, он имел свой собственный взгляд на природу астрологии, чем выделялся
среди астрологов-современников. В труде «Гармония мира» он утверждает, что «в
небесах нет светил, приносящих несчастья», но человеческая душа способна
«резонировать» с лучами света, исходящими от небесных тел, она запечатлевает в
памяти конфигурацию этих лучей в момент своего рождения. Сами же планеты, в
представлении Кеплера, были живыми существами, наделенными индивидуальной
душой. Чтобы быть настоящей наукой, астрология, по мнению Кеплера, должна
удовлетворять трем условиям: базироваться на целостной философско-астрономической
космогонии; иметь надежное экспериментальное обоснование; проверять истинность
своих положений критерием практики. Однако надеждам этим не было суждено
сбыться.
К "поточному" составлению гороскопов, к
"придворной" астрологии относится следующее высказывание Кеплера:
"Астрология эта – такая вещь, на которую не стоит тратить времени, но люди
в своѐм безумии думают, что ею должен заниматься математик"
Следует заметить, вместе с тем, что Кеплер при этом не
занимался астрологией исключительно ради заработка и составлял гороскопы для
себя и своих близких. Так в своей работе «О себе» он приводит описание
собственного гороскопа, а когда в январе 1598 года у него родился сын, Генрих,
Кеплер составил гороскоп и для него. По его мнению, ближайшим годом, когда
жизни его сына угрожала опасность, был 1601 год, но сын его умер уже в апреле
1598 года.
Попытки Кеплера составить гороскоп для полководца
Валленштейна также терпели неудачу. В 1608 г. Кеплер составил гороскоп
полководцу, в котором предрекал женитьбу на 33 году жизни, называл опасными для
жизни годы 1613, 1625 и 70-й год жизни Валленштейна, а также описал ряд других
событий. Но с самого начала предсказания терпели неудачу. Валленштейн вернул
гороскоп Кеплеру, который, исправив в нем время рождения на полчаса, получил
точное соответствие между предсказанием и течением жизни. Однако и этот вариант
содержал промахи. Так, Кеплер полагал, что период с 1632 по 1634 год будет
благополучным для полководца, и не сулит опасности. Но в феврале 1634 года
Валленштейн был убит.
*
Отличительная черта гения Кеплера состояла в непобедимом постоянстве, с которым он стремился к намеченной цели. Никакой труд, хотя бы он требовал многих лет, никогда не останавливал его, если только нужно было проверить ту или другую гипотезу, представлявшуюся его уму. По словам Брюстера, его поиски на небе имеют большое сходство с поисками Колумба на Земле. Как тот, так и другой совершенно, вполне посвящали себя предмету своих дум, стремились к своей цели с отчаянным упорством и, не довольствуясь полученными успехами, непрестанно возобновляли свои усилия. В Кеплере горячая любовь к науке соединялась с дарованиями красноречивого и занимательного писателя, поэтому в сочинениях своих он стоит к читателям несравненно ближе, чем кто-либо из ученых. Не скрывая своих неудач, он имел полное право искренне делиться с читателями и своими радостями. Один из профессоров французской коллегии, Рамус, погибший в Варфоломеевскую ночь, объявил, что он уступит свою кафедру тому, кто объяснит планетные движения без всякой гипотезы. Открыв законы движения планет, Кеплер говорит по адресу Рамуса: «Хорошо, что ты уже умер, а то бы принужден был теперь уступить мне свою кафедру и ее доходы».
Привыкшие притворяться и не высказывать своих истинных чувств, привыкшие надевать на себя, где нужно, личину скромности, мы можем находить нескромным откровенный энтузиазм Кеплера по поводу открытия им своего третьего закона. Но в этих торжественных словах сказались только искренность чувства, великий восторг перед научным завоеванием – тем более, что в его время не было среды, которая бы могла понять и оценить его открытие. Вся награда за долгий и утомительный труд, за все лишения, перенесенные им при искании этой истины, заключалась только в этих словах, в которых вылилась его радость. Никто не почтил его заслуг, никто не поощрил его даже добрым словом; величайшее открытие, обессмертившее его имя, не освободило Кеплера даже из ужасных когтей нищеты и голода. Сделав его, он должен хвататься за место учителя, чтобы поддержать как-нибудь свое существование; но злая судьба скоро лишает его даже и этого, поистине черствого, куска хлеба. Его, составлявшего гордость человечества, обвиняют в ереси, требуют отречения от лютеранства, его заставляют посылать своих детей в католическую церковь и в католическую школу… Скромность Кеплера, его бедность и высокая честность, не позволявшая ему браться за не свойственное ему как ученому и писателю дело, привели к тому, что современники были о нем самого невысокого мнения. Они судили о нем по его положению, которое никогда не было не только блестящим, но и удовлетворительным, по обстановке, по образу жизни, по платью, которое не свидетельствовало не только о богатстве, но даже и достатке. По свидетельству Лонгомонтана, в глазах знатных людей того времени Кеплер был просто весьма посредственным астрологом и составителем альманахов; в глазах толпы это был еретик, чернокнижник и сын ведьмы. Очень немногие даже из ученых друзей его чувствовали и признавали его гениальность. Галилей, хотя и любил его, но, по-видимому, относился к нему как к мечтателю, подсмеиваясь над его стремлением отыскивать причинность и законность явлений, план и гармонию устройства мира; Тихо смотрел на его занятия с пренебрежением; Лонгомонтан, как мы видели, то же считал его второстепенным теоретиком, куда пониже Тихо. А между тем этот скромный теоретик и мечтатель, по словам Араго, оставил отпечаток своего гения на всех частях астрономии.
Многие из его догадок и предсказаний просто поразительны. В своей «Сокращенной астрономии» он, например, говорит: «Место, занимаемое Солнцем, находится близ звездного кольца, образующего Млечный путь. Это следует из того, что Млечный путь представляет приблизительно вид большого круга и что блеск его чувствительно одинаков во всех его частях». Таким образом, на основании самых незначительных, по-видимому, данных, Кеплер решил этот вопрос за два с лишним века до Гершеля, решил в то время, когда Гассенди утверждал, что причина формы Млечного пути известна только одному его Творцу. Он предсказал вращение Солнца, подтвердившееся открытием Галилея, предсказал вращение Юпитера и первый высказал мысль о том, что морские приливы производятся действием Луны на поверхность океанов. Эта мысль настолько опередила свой век, что даже великий Галилей в своих знаменитых Разговорах считал ее чистейшей нелепостью. Кеплер был чрезвычайно близок к открытию всемирного тяготения и уже чувствовал его в своем сердце. Он представлял себе, что вокруг Солнца обращается или течет совершенно не материальный, эфирный поток некоторой жидкой материи, увлекающий вместе с собою планеты, подобно тому, как река уносит лодку; движение этого потока поддерживается вращением Солнца, и, хотя он нематериален, но обладает свойством преодолевать инерцию тел, приводить их в движение и поддерживать уже начавшееся движение. Что это, как не картинное и наглядное представление того, что действительно происходит? В одном из своих сочинений он высказывает удивительную мысль о том, что наклонность эклиптики, уменьшавшаяся в его время, будет продолжать уменьшаться еще долго, но потом остановится и начнет снова возрастать. Эта гениальная догадка стала научной истиной лишь в нашем столетии, и для установления ее понадобилось все могущество математического анализа и гений Лапласа. Таких блестящих мест, догадок, вещих слов и мыслей в сочинениях Кеплера встречается множество, так что в кратком очерке нет никакой возможности перечислить их.
Как в своей научной деятельности, так и в жизни Кеплер отличался большою скромностью, обладал добрым, мягким и любящим сердцем, благодаря чему имел много друзей, но характер у него был твердый и настойчивый, заставлявший его уважать. Он любил справедливость во всем и никогда не стремился возвышаться, унижая других. К своему предшественнику в деле создания новой астрономии, Копернику, он относился всегда с истинным уважением и говорил: «Я люблю Коперника не за одни только его высокие дарования, но и за ум твердый и свободный».
Кеплер обладал красивой и привлекательной наружностью, но великая энергия ума и воли соединялась в нем с хилым телом, виною чему в значительной мере были, конечно, крайне тяжелые условия его жизни при постоянных занятиях и недостатке во всем. И, тем не менее, этот хилый, болезненный и слабый человек успел сделать так много! По трудолюбию и производительности труда его можно сравнивать только с Вольтером и Чарльзом Дарвином. По прилагаемому портрету мы видим, что Кеплер обладал открытым и высоким лбом, большими бровями и довольно большим носом, красивыми и большими глазами, столь характеризующими всегда гения, и средней величины ртом; волосы на голове и бороде его были темно-каштанового цвета и густые. Во всю свою жизнь он не носил никаких громких титулов, ученых степеней и знаков отличий; основатель новой астрономии, он никогда не называл себя даже и астрономом; со времени окончания своего учения в Тюбингене и до конца своей жизни он характеризовал свое звание неизменно одним словом «математик», подписываясь всегда «Mathematicus Johannes Keplerus».
***
