Перейти на графическую версию статьи
Музыка небесных сфер_Ольга Спасская

Кто не знает Исаака Ньютона? Для нас он символизирует науку так же, как Пушкин – поэзию. Многие помнят классическую иллюстрацию закона всемирного тяготения: комикс с яблоком, которое падает ученому на голову. Но справедливее было бы изобразить Ньютона с падающими ему на голову трудами Иоганна Кеплера. Именно на результатах его работы построена ньютоновская механика. Мышление Кеплера на десятилетия опережало взгляды современников, а имя его достойно возглавить эпоху самых значительных естественнонаучных открытий. И эти достижения – итог не слишком длинной и довольно трудной жизни.

 

Познание законов природы всегда было связано с наблюдением за звездами и планетами, и Средневековье стало той эпохой, когда мистика и слепая вера в божественное происхождение небесных тел переросли в научную попытку объяснить их рациональную природу. На рубеже XVI–XVII веков были заложены основы современной астрономии.

Во взгляде на космические явления существовали две противоборствующие теории: геоцентризм Аристотеля предлагал модель, в которой центральное место мироздания занимала Земля, а сторонники гелиоцентрической модели рассматривали нашу планету как одну из многих, вращающихся вокруг единого центра в виде Солнца. Вслед за Пифагором гелиоцентристами стали Платон, Коперник, а позже – Галилей и Кеплер.

 

Иоганн Кеплер был первым, кто задумался о едином мироустройстве, где все физические явления подчинены одним законам. При этом через все его научные труды красной нитью проходит слово «гармония»: с помощью точного знания этот астроном, математик и мыслитель пытался расшифровать музыку сфер, в которой мелодия каждой звезды или планеты идеально бы вписывалась в общий стройных хор.

А началось все с Большой кометы 1577 года: она так потрясла шестилетнего Иоганна, что он преисполнился желанием разгадать тайны космических явлений.

Иоганн Кеплер был выходцем из разорившегося дворянского рода, а родился в городе Вайль-дер-Штадт (недалеко от Штутгарта). Семья постоянно пребывала в нужде, родителям не было до четверых детей никакого дела. Отец нес солдатскую службу, и однажды он просто не вернулся из похода, а мать, промотав принадлежащий ей трактир, то подрабатывала гаданием, то ударялась в бродяжничество.

Детство Иоганна не было благополучным, но задатки астронома первой величины проступили в нем довольно рано. В монастырской школе болезненный мальчик проявил недюжинные умственные способности и огромную тягу к познанию, заслужив городскую стипендию.

 

В 20 лет Иоганн поступил в Тюбингенскую академию – протестантскую богословскую школу, где обязательным приложением к теологии шло естественнонаучное и философское образование энциклопедического качества и широкого спектра знаний – от медицины до астрономии. Любой выпускник мог преподавать все что угодно, издавать научные труды, заниматься целительной практикой или работать астрологом.

Именно в стенах Тюбингенской академии Кеплер-студент стал адептом гелиоцентризма, вдохновившись учением Коперника. Вообще-то он усердно занимался богословием с дальней целью присоединиться к миссии обновления христианства, но натура требовала простора, а таланты проявлялись во всех предметах, от литературы до геометрии.

Незаурядного юношу пригласили в австрийский университет Граца читать лекции по математике и нравственной философии. Вскоре он стал преподавать астрономию, совмещая просветительскую деятельность с научной.

Его первая книга, написанная в 25-летнем возрасте, называлась «Тайны мироздания» и была посвящена поиску единой идеи многообразного мира.

Свою первую модель Солнечной системы Иоганн Кеплер придумал, обратившись к классической геометрии. Он вписал в нее объемные фигуры в виде правильных многогранников, но изящество теории было разрушено первыми же эмпирическими данными. Автор отнесся к поражению иронично, сделал металлический макет своей не подтвердившейся теории в виде подставки для напитков и подарил ее герцогу Вюртембергскому.


 

Через год после издания книги Кеплер женился на образованной вдовствующей дворянке, которая поддерживала мужа во всех его начинаниях. Но начало семейной жизни омрачила смерть первых двух детей и гонения на протестантов, так что для молодого ученого очень своевременным стало приглашение именитого датского астронома Тихо Браге поработать вычислителем при обсерватории в Праге.

В обязанности Кеплера входила систематизация огромного научного богатства – эмпирических данных, которые скопились за 35 лет наблюдений за планетами и звездами. Информацию нужно было обработать и занести в специальные Рудольфовы таблицы (названные в честь короля Богемии Рудольфа II). Таблицами пользовались астрономы и моряки, в них были точные данные планетарных движений, затмений и положения звезд.

Точность измерений, сделанных без классических астрономических приборов, была невероятно высокой. Браге сам делал свои приборы для измерения угловых расстояний. Хронометры из ртути и мелкого песка были неудобны в обращении, но достоверны в показаниях. Вручную обрабатывались такие огромные массивы информации, что даже в век вычислительных машин эта задача представляла бы собой определенную сложность.

Десятилетний пражский период Кеплера стал самым плодотворным в его научной деятельности. Желая избавиться от ошибок в наблюдениях, Кеплер исследовал эффекты преломления света и астрономической рефракции, написал трактат по оптике «Дополнения к Вителию».

После кончины Тихо Браге его дела перешли Иоганну Кеплеру, однако ему пришлось еще побороться с наследниками астронома, которые пытались завладеть результатами наблюдений. Семья бедствовала, государственная казна была пуста из-за постоянных войн, и вместо назначенного высокого жалования – 500 флоринов – выплачивалась лишь его малая часть. Ученому пришлось подрабатывать составлением гороскопов местному населению. Он относился к этому прагматично: «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 еще 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».


▲Иоганн Кеплер и Тихо Браге. www.yooniqimages.com 

Свою работу у Тихо Браге Иоганн Кеплер начал с изучения Марса, которому посвятил восемь лет. Систематически наблюдая за планетой, он заметил, что траектория ее вращения отличается от круговой и напоминает эллипс. Более глубокие исследования в этом направлении привели Кеплера к открытию трех фундаментальных законов астрономии, касающихся планетарного движения. В 1609 году ученый издал их: рабочее название книги – «Марсианские комментарии», но в итоге получилась «Новая астрономия, обоснованная в соответствии с ее причинами, или Небесная физика, изложенная посредством комментариев к движениям Марса, вычисленных на основе наблюдений благородного мужа Тихо Браге». Предвидя скандальную реакцию, – все-таки заявления были революционными и шли вразрез с официальной наукой, – автор заранее попытался смягчить выпады будущих критиков, напомнив в предисловии, что данные исследования касаются только Марса.

 

Если астрономия с выходом этой книги шагнула с новой книги на новую ступень, то в жизни Кеплера начался новый виток испытаний. Вскоре после издания законов умер от оспы один из сыновей, а затем – жена Барбара, которая давно страдала эпилепсией. Император Рудольф II, покровительствующий ученому, отрекся от престола, а сложные отношения с лютеранскими священниками не позволили Кеплеру получить работу на родине, куда он собирался переехать. С дочерью и младшим сыном ученый обосновался в австрийском городе Линце. Здесь он 14 лет работал придворным математиком и астрономом, продолжал писать гороскопы, женился на молодой дочери столяра, которая родила ему еще семерых детей. Можно было бы сказать, что жизнь наладилась, – если бы не пришлось потратить долгие пять лет на борьбу с властями, которые подозревали мать Кеплера… в колдовстве. Среди 49 пунктов обвинения значились связь с дьяволом, некромантия, порча, богохульство и т. д. Средневековье только-только закончилось, и у Катарины Кеплер были все шансы быть сожженной на костре в родном городке, как уже случилось с шестью женщинами годом раньше. Спасла ее только защита сына, который забрал мать к себе. Когда через какое-то время она вернулась, ее посадили на цепь в городских воротах. После 14 месяцев суда Катарину все-таки отпустили, но прожила она после этого всего год.

 ▲ Иллюстрация: Nadler, Ellis. www.cartoonstock.com 

Несмотря на перипетии, ученый продолжал исследования и почти вплотную подошел к открытию классических законов механики. III закон Кеплера, или Гармонический закон, открытый в 1618 году, связал в одно уравнение массу планеты с ее движением. До ньютоновского всемирного закона тяготения оставался один шаг!

Тем временем началась Тридцатилетняя война католиков с протестантами, и в 1626 году семья Кеплера снова была вынуждена бежать из осажденного города в Германию. Без того ослабленное здоровье во время переезда пошатнулось, и очередная простуда стала для Кеплера последней. Было ему почти 59 лет. Эпитафия, которую Кеплер написал себе сам, гласит: «Прежде я измерял небеса, теперь меряю подземный мрак; ум мой был даром неба – а тело, преобразившись в тень, покоится».

В конце Тридцатилетней войны было разрушено кладбище Святого Петра в Регенсбурге, а вместе с ним и могила Кеплера. «Состояние», которое нажил великий астроном, включало старую одежду, 22 флорина (и еще 29 000 флоринов задолженности по зарплате), а также множество неопубликованных рукописей, которые были объединены после его смерти в 22-томный сборник. Часть этого архива утеряна, а 18 томов в 1774 году приобретены Петербургской Академией наук. Сегодня рукописи Иоганна Кеплера хранятся в библиотеке Пулковской обсерватории.