Александр Потупа - Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

В этом его главная заслуга.

В 1577 году Браге наблюдал комету и доказал, что ее путь проходит в межпланетном пространстве, во всяком случае, далеко за Луной. Тем самым он окончательно похоронил миф о непроницаемых хрустальных сферах.

Неполноценность Птолемеевой и Коперниковой систем в смысле предсказаний вызвала у Браге вполне естественную реакцию — он предложил своеобразный гибрид, поместив Землю в центр Вселенной и заставив Солнце вращаться вокруг нее, но планеты должны были бегать вокруг Солнца. Система Браге получилась довольно громоздкой, и до конца жизни он безуспешно пытался согласовать ее со своими же очень точными наблюдениями. В 1597 году Браге вынужден был бежать в Германию, а незадолго до смерти занял в Праге должность придворного астронома Рудольфа II, императора Священной Римской империи. В Праге и произошла его встреча с 28-летним Иоганном Кеплером.

Иоганн Кеплер (1571–1630), сын ландскнехта и трактирщицы, начал свою сознательную жизнь как мистик пифагорейского толка, возвысился как первооткрыватель научных законов движения небесных тел и окончил ее поэтом.

В молодые годы под влиянием своего преподавателя, профессора Тюбингенской академии Местлина, Кеплер познакомился с коперниковской системой. Увлечение математикой и пифагорейскими идеями привело его к оригинальной конструкции Вселенной. В 1596 году он издает книгу «Тайна Вселенной», где изложен очень любопытный вариант гелиоцентрической модели, основанный на сочетании 5 правильных многогранников, одновременно вписанных в небесные сферы и описанных вокруг них. Исходя из соотношений между радиусами 6 построенных таким образом сфер, Кеплер надеялся получить закон расстояний от Солнца до известных планет. Эта крайне наивная картина, которой Кеплер гордился до конца жизни, произвела кое-какое впечатление на Тихо Браге. Знаменитый астроном отозвался о ней отрицательно, но все-таки пригласил талантливого молодого человека для совместной работы. Об этом приглашении Кеплер вспомнил только через 3 года, когда гонения на протестантов сделали неизбежным его эмиграцию. Тогда он впервые (но отнюдь не в последний раз) твердо отказывается от перехода в католическую веру, и это на всю жизнь предопределяет неулыбчивость его судьбы.

Контакт с Тихо Браге длился всего год. Однако это был поворотный год в ученой карьере Кеплера. По рекомендации Браге Кеплер становится придворным математиком Рудольфа II, но самое главное — обретает доступ к бесценному материалу четвертьвековых наблюдений своего старшего коллеги.

В 1609 году, завершив тщательную обработку координат положения Марса, Кеплер публикует в Гейдельберге книгу «Новая астрономия», где содержатся первые два закона движения планет [50] Каждое из вычислений, на основе которых выводились его законы, Кеплер проверял 70-кратно! :

1. Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.

2. Радиус-вектор, направленный от Солнца к планете за равные промежутки времени, обметает равные площади.

Самое продуктивное пражское десятилетие жизни Кеплера завершилось с отречением Рудольфа II. Видимо, с братом Рудольфа Матвеем, занявшим императорский трон, придворный астроном не поладил, и в 1611 году, похоронив в течение этого года жену и сына, он вынужден был уехать в Линц [51] Кеплер был одним из типичных гениев с трудным характером и редкостной для ученых такого ранга материальной неустроенностью. После его смерти осталось 27 напечатанных книг, 22 тома рукописей, личному же имуществу не позавидовал бы и нищий — оно сводилось к нескольким заношенным тряпкам и паре медяков в кармане… .

Следующему периоду жизни не суждено было стать спокойным — более пяти лет Кеплер занимался защитой своей матери, которой грозил костер по обвинению в колдовстве.

Тем не менее, в 1619 году он выпускает «Гармонию мира», излагая свою теорию движения планет и третий закон этого движения (квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца пропорциональны кубам длин больших полуосей эллиптических орбит этих планет).

Сразу после открытия первых своих законов Кеплер приступает к созданию всеобъемлющих таблиц, предсказывающих положения планет. Эта работа заняла более 20 лет, и знаменитые «Рудольфианские таблицы», опубликованные им в 1627 году, вплоть до 19 века считались наиболее полным и точным сводом наблюдательной астрономии.

Гонения на протестантов снова заставляют Кеплера скитаться. В поисках пристанища и бесполезных попытках получить многолетнюю задолженность по императорскому жалованию (между прочим, огромную по тем временам сумму более 12,5 тысячи гульденов) Кеплер заболевает и умирает в Регенсбурге, не дожив ровно 2 месяца до своего 60-летия. Я намеренно несколько подробней остановился на деталях биографии Иоганна Кеплера. Обстоятельства его жизни известны большинству далеко не так хорошо, как, скажем, яркие эпизоды биографий Бруно или Галилея. Между тем судьба Кеплера не менее трагична и возвышенна.

Как-то сама собой сложилась традиция относить его к последнему этапу развития познания средневеково-ренессанского периода и начинать рассказ о науке Нового Времени с Галилея. Здесь есть свое рациональное зерно, но есть и доля несправедливости.

Верно, что Кеплер (в отличие от Галилея) верил в астрологию и даже считался одним из лучших астрологов своего времени — ему необычайно везло на выполнение гороскопов. Однако его отношение к астрологии весьма прагматично. «Астрология — дочь астрономии, хоть и незаконная, — писал он, — и разве не естественно, чтобы дочь кормила свою мать, которая иначе могла бы умереть с голоду». Верно и то, что Кеплер пытался внести немало мистики в объяснение коперниковской модели и даже восстановить звездную сферу. Однако последняя идея основывалась на добросовестном астрономическом заблуждении совершенно неверной оценке видимого углового размера звезд в несколько угловых минут. Потому-то Кеплер и решил, что звезды отстоят друг от друга примерно так же, как Земля от Солнца. Все это не дает основания считать Кеплера просто последним великим магом преднаучной эпохи. Астрономические труды Кеплера, его законы движения позволили коперниковской модели восторжествовать, и по справедливости следовало бы говорить о системе Коперника — Кеплера, именно их совокупная модель по-настоящему отрывается от античной традиции. Но наряду с этим Кеплер сумел стать предтечей многих направлений науки будущего.

Его оптические трактаты содержали вполне правильное объяснение действия подзорных труб и в немалой степени предопределили развитие геометрической оптики. Кеплера можно отнести и к числу величайших математиков своего времени. Он внес крупный вклад в теорию и практику логарифмических вычислений, в технику работы с коническими сечениями. Но главное в области математики — его методы вычисления объемов фигур вращения, здесь он предвосхитил ряд положений дифференциального и интегрального исчислений, стал непосредственным предшественником Ньютона и Лейбница. Видимо, Кеплеру же принадлежат основные идеи в создании первого механического компьютера (машины Шикарда), сконструированного за несколько десятилетий до знаменитой машины Паскаля.