Сегодня в рубрике ЖЗЛ речь пойдет о ярчайшем представителе ученых эпохи Средневековья. Героем рассказа станет Иоганн Кеплер — астроном, внесший весомый вклад в свержение господствующей в то время Геоцентрической модели Вселенной, обоснованной в античности Клавдием Птолемеем.
Кеплер появился на свет 27 декабря 1571 года в небольшом немецком городке Вейль, близ Штутгарта. Детство мальчика было не очень радостным. Его отец был наемным военным — ландскнехтом. Однажды он не вернулся из очередного военного похода, и Ганс остался на попечении матери — Катарины. Мать будущего ученого обладала очень скверным характером. В детстве Кеплер часто болел. Он даже перенес оспу, однако остался в живых. Будучи слабым и болезненным, Ганс не мог выполнять физические работы, однако обладал высоким уровнем интеллекта.
В семь лет мальчик отправился учиться в школу. Когда Кеплеру было 13-ть, он смог поступить в семинарию. Окончив ее с отличием, юноша поступил в Тюбингенский университет. Именно здесь и решилась его судьба. Одним из преподавателей университета был Михель Мёстлин. Мёстлин был автором учебника по астрономии, придерживающимся взглядов Николая Коперника. Именно этот преподаватель заложил в юношу любовь к науке о небесных телах. Мёстлин помог Кеплеру в совершенстве освоить геометрию и математику. Сам Иоганн в то время еще не собирался связывать свою судьбу с астрономией, желая быть священником. Стать астрономом Кеплеру помог случай. Юноша отличался блестящим умом, поэтому все преподаватели университета были в восторге от него. Закончив учебное заведение с отличием, Кеплер неожиданно для себя стал преподавателем математики в городе Грац в Австрии. Его отправили туда, чтобы заменить умершего учителя в лютеранской школе. 13 марта 1594 года Иоганн Кеплер занял этот пост.
Освоившись в школе, Кеплер смирился с тем, что оказался «на своем месте», но его ожидала более славная участь. В свободное время он размышлял над вопросами мироздания. Однажды будущий ученый объяснял детям принципы движения планет. В этот момент его посетила свежая мысль. Кеплер задумался о том, почему Юпитер по ходу своего движения догоняет и обгоняет Сатурн. Иоганн знал, что эти «встречи» планет происходят каждые 20 лет. Кеплер пересчитал выведенные Коперником радиусы орбит планет, произвел все необходимые расчеты (Кеплер использовал в основном геометрические методы), и понял, что в центре находится Солнце, а не Земля. Осознав, что совершил открытие, Кеплер поделился идеями с коллегами по Университету. Было принято решение напечатать книгу Иоганна Кеплера, получившую название «Тайны Мироздания». Она увидела свет весной 1597 года.
Среди других открытий Кеплера особенно можно отметить его наблюдение сверхновой звезды в 1604 году, связывание влияния Луны на морские приливы, и выдвижение предположения о вращении Солнца вокруг собственной оси.
Работал Кеплер и в других областях науки. Например, Иоганн Кеплер является автором многотомника, посвященного оптике и устройству зрения. Во второй части данного произведения Кеплер объясняет принцип работы оптических труб, и предлагает новую модель оптического прибора, имеющего две выпуклые линзы. До сих пор такая модель носит имя «Кеплеровской».
Кеплер отметился и в математике. В 1615-м году он издает книгу «Новая стереометрия винных бочек», в которую включает свои математические изыскания. Он первым смог вычислить год рождения Христа. Предположительно именно Кеплер написал первое в истории человечества произведение в жанре научной фантастики. В нем он описал путешествие на спутник Земли — Луну. Рассказ называется «Сноведение».
Кеплер разослал свой труд по астрономии в разные уголки Света. Благодаря этому о нем узнали Галилео Галилей и Тихо Браге. К изысканиям Кеплера они отнеслись весьма сдержано, но одобрили стремление Иоганна к поискам истины, независимо от методов.
Браге даже пригласил Кеплера к себе, чтобы познакомить его со своими научными достижениями. По какой-то причине Кеплер тянул с визитом, однако все же посетил именитого ученого своего времени.
Переломным моментом в своей жизни Кеплер считал публикацию книги «Тайны мироздания». Именно работа над ней привела к осознанию Кеплером того факта, что космические тела взаимодействуют благодаря некой силе. Этот вывод противоречил концепции Ньютона, ведь по ней планеты движутся по инерции, а Солнце лишь искривляет их орбиты, делая их эллиптическими. Еще одним следствием этих рассуждений стала мысль о том, что планеты двигаются по орбитам медленнее, по мере удаления от звезды. Опираясь на свои заключения средневековый ученый через несколько лет сформулировал знаменитые законы Кеплера.
Рудольфовы таблицы
Средневековье в Европе — весьма неспокойное время для всех, кто в то время не исповедовал католицизм. В 1598 году Кеплер, будучи протестантом, вынужден бежать из Граца, поскольку в городе происходили гонения на неверных. Тем не менее, прожив месяц в изгнании, Иоганн все же получил приглашение вернуться назад, чтобы продолжить работу окружным математиком. В этом ему помог блестящий интеллект, который уважали даже религиозные враги. Однако, работа школы, где работал Кеплер не возобновилась, поскольку в ней почти не осталось преподавателей, да и ректор был изгнан из города. Кеплер прекрасно осознавал, что в Граце работать он не сможет. Австрия в целом также казалась молодому ученому опасной и бесперспективной в плане работы и жизни. Иоганн пытался подыскать себе место за пределами страны, но эти попытки оказались безуспешными.
На выручку пришел Тихо Браге. В то время Браге дослужился до должности придворного математика в городе Прага, принадлежащем в то время Священной Римской Империи. В начале зимы Браге отправил письмо Кеплеру, приглашая его к совместной работе. Кеплер, не видя другого выхода, поехал к Браге еще до получения послания. Встреча ученых состоялась 4 февраля 1600 года. Она стала судьбоносной для обоих. С момента встречи судьбы двух астрономов плотно сплелись, а их дружба продолжалась до смерти Браге осенью 1601 года. Однако сотрудничество и отношения Иоганна Кеплера с Тихо Браге нельзя назвать безмятежными. Два великих ученых несколько раз серьезно ругались по разным, в том числе и далеким от науки поводам. Тем не менее оба понимали, что друг без друга им не обойтись, после чего произошло окончательное примирение, а Кеплер перевез свою семью в Прагу.
Чтобы пристроить Кеплера, Браге обратился к императору Священной Римской Империи. Он убедил Рудольфа II в том, что его друг сможет составить самые совершенные таблицы планетных движений. А чтобы окончательно склонить того к своей точке зрения, Браге предложил назвать составленные Кеплером таблицы в честь самого императора. Идея понравилась монарху, и он одобрил начинания своего придворного ученого.
Изначально для Кеплера хотели учредить новую должность при дворе, но смерть Тихо Браге внесла коррективы. Проводив друга в последний путь, Иоганн занял освободившуюся должность придворного математика, с жалованием 500 флоринов в год. В жизни все сложилось не так хорошо, как на бумаге. Бюджет императора испытывал дефицит средств, поэтому Кеплер зачастую не получал полную сумму обещанного оклада. Унаследовав труды Браге, Кеплер взялся за работу. На их основе, он создал достаточно точную по тем временам модель движения планет. Этот труд в будущем поможет Иоганну Кеплеру войти в историю в качестве великого астронома, внесшего огромный вклад в науку.
Новая астрономия Кеплера и становление Гелиоцентрической модели
За 11 лет работы в Праге, Кеплер достиг больших успехов в изучении движения небесных тел. Именно здесь был создан труд, прославивший ученого. Он получил длинное название «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». Книга была опубликована в 1609-м году. В книгу вошли первые два закона Кеплера.
Законы Кеплера
Основываясь на работах Браге и собственных наблюдениях, Иоганн Кеплер сформулировал законы движения планет. В последствии они получили имя создателя. Законы Кеплера звучат следующим образом:
1) Первый закон Кеплера или Закон эллипсов. Все планеты Солнечной системы движутся по эллиптической траектории, в одном из фокусов которой находится Солнце.
2) Второй Закон Кеплера или Закон площадей. Плоскость, в которой вращается планета проходит через центр нашей звезды. При этом радиус-вектор между Солнцем и планетой описывает секторы одинаковой площади.
3) Третий закон Кеплера или Гармонический закон. Он гласит, что квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет.
Пользуясь вычислениями Браге для Марса, Кеплер переложил их на Землю. Он обнаружил, что движение Марса мало чем отличается от движения Земли. Из этого ученый сделал вывод, что Земля в плане небесной механики ничем не отличается от других планет. И Марс и Земля в ходе своего вращения то приближаются к Солнцу, то удаляются от него. А скорости планет возрастают по мере приближения к светилу. Эти наблюдения позволили пошатнуть сильные позиции Геоцентрической модели. Гелиоцентрическая модель Коперника, которую поддерживал и Тихо Браге, стала потихоньку завоевывать популярность.
Усовершенствование телескопа
Занимался Иоганн Кеплер и оптикой. В 1611 году он внес изменения в конструкцию телескопа. Вместо рассеивающей линзы, он поставил в окуляр собирающую. Это существенно улучшило характеристики прибора и качество наблюдаемой картинки. Однако, конструкция Кеплера имела изъян: она давала перевернутое «вверх ногами» изображение. Большинство телескопов-рефракторов с этого момента изготавливалось по модели Кеплера.
«Гармония мира» и мировая известность
В 1619-м году Кеплер издает книгу «Гармония Мира». В ней он формулирует третий закон Кеплера. Труд был очень популярен в Европе, однако не все приняли выводы ученого. Среди противников оказался и другой великий астроном — Галилей.
Последние годы жизни
В 1611-м году Кеплер теряет старшего сына, который умер от оспы. В этом же году сошедший с ума монарх — Рудольф II, являющийся покровителем ученого, отрекается от престола, после чего умирает. Смерть жены становится последней каплей для Кеплера. Взяв с собой двух малолетних детей, ученый отправляется обратно в Австрию, в город Линц (1612-й год). Здесь он работает преподавателем математики.
В 1613 он берет в жены 24-летнюю Сусану. Она рожает от Кеплера семерых детей, однако в живых остается только четверо.
В 1615-м году мать Кеплера обвиняют в ведьмовстве. По тем временам это очень опасное обвинение, и женщину вполне могла ожидать казнь на костре. Кеплер пытается спасти маму. Он пишет обращение к властям города. Сначала женщину отпускают, однако через какое-то время снова берут под стражу. Следствие над матерью Кеплера длилось пять лет. Сложно представить, что за это время перенесла сама обвиняемая и ее сын. Суд прошел в 1620-м году. Иоганн Кеплер лично выступил в качестве защитника на процессе. В итоге обвинения были сняты, но прожившая пять лет в заточении женщина умерла через год после суда.
В 1626 году Линц был захвачен и разграблен. В пожаре сгорела типография. Чтобы продолжать работать, Кеплер переезжает в город Ульм, расположенный на территории современной Германии. Здесь он нанимается на службу к Генералиссимусу Валленштейну. Герцог не исполняет свои финансовые обязательства перед астрономом, а вскоре и вовсе теряет свой пост.
Испытывая потребность в деньгах, Иоганн Кеплер отправился в 1630-м году к императору, чтобы лично попросить хотя бы часть своего жалования. По дороге в Регенсбург ученый заболевает вирусной инфекцией и умирает в городе назначения. Дата смерти Кеплера — 15 ноября 1630 года.
Память о Кеплере
В честь Иоганна Кеплера был назван космический телескоп. Он вышел на орбиту в 2009-м году. После Кеплера почти не осталось никаких материальных ценностей. Наследники ученого получили лишь 22 флорина, потрепанную одежду Кеплера, и 29000 флоринов не выплаченных империей Кеплеру. Гораздо богаче оказалось научное наследство. В его состав вошло 27 рукописей, которые были опубликованы, и большое количество неопубликованных. Из неопубликованных рукописей Кеплера был составлен сборник, насчитывающий 22 тома.
Кладбище на котором был похоронен Кеплер было разрушено в результате «Тридцатилетней войны». Могила ученого не сохранилась. Известно, что на надгробии была высечена фраза, сочиненная самим Кеплером:
Я небеса измерял, ныне тени Земли измеряю.
Дух мой на небе жил, здесь же тень тела лежит.
