Иоганн Кеплер
(1571-1630)
Родился Кеплер в маленьком немецком городке Вейль -дер — Штадте в бедной протестантской семье . Рос слабым , болезненным . Если добавить еще близорукость и крайне неблагоприятные условия жизни , то нельзя не удивляться , как он не только выстоял, но и обогатил науку неоценимыми сокровищами своих открытий . Не случайно на вопрос: «Ваш любимый герой ?» — Маркс ответил : » Спартак , Кеплер «.
Отец , по характеристике Иоганна , — «человек зловредный , упрямый, сварливый » — бесславно погиб , оставив жену и малолетних детей с очень скромными средствами к существованию. Первый хлеб Иоганну пришлось зарабатывать, прислуживая в таверне, затем его заставили хозяйствовать на земле . Однако это занятие из-за его болезненности оказалось для него непосильным. Он начал учиться в монастырской школе , что приносило ему большую радость.
Учителя быстро заметили блестящую память, сообразительность и усердие Иоганна . Отличнику учебы предсказывали прибыльную профессию богослова , и 17 сентября 1589 Кеплер после окончания высшей семинарии поступает в Тюбингенский университет. Изучая богословские науки , он одновременно увлекается искусством, астрономией, математикой, пишет и печатает стихи, участвует в театрализованных представлениях . Красоту и логическую гармонию математических законов ему открыл профессор университета Местлин ( 1550-1630 ) . Забывая часто о молитвах , студент , которого готовилы к богословской деятельности , часами распутывал формулы , угадывая за рядами числовых отношений еще не раскрытые законы природы . Его восторженную поэтическую натуру особенно поразила грандиозность и гармония пространственных форм Вселенной , о которой он узнал из учения Коперника. Интерес Кеплера к идеям гениального польского ученого и стремление критически осмыслить некоторые богословские догмы стал известен университетскому начальству. Его признали недостойным пасторского сана и отправили профессором математики и морали в семинарию южноавстрийського города Грац .
Слушателей математики в семинарии почти не было , и молодой магистр философии , излагая различные предметы , большую часть времени тратит на случайные подработки , составляет календари , альманахи и одновременно углубляет знания по астрономии. Тяжелыми были первые шаги самостоятельной жизни … К сожалению , и до последних дней злой спутницей Кеплера осталась бедность. Ни научные успехи , ни высокие должности , которые он будет занимать позднее при дворах высокопоставленных лиц и даже императоров , не спасут его от нищеты и постоянной заботы о хлебе . С болью , будто оправдываясь за вину , он позже будет вспоминать: «Если составляю календари и альманахи , то это, без сомнения, — великое рабство … Но лучше выдавать календари с предсказаниями , чем просить милостыню … Астрология — дочь астрономии , хоть и незаконная , и разве не естественно , чтобы дочь кормила свою мать , которая иначе могла бы умереть с голоду » .
Первый календарь Кеплера на 1594 год содержал удачные предсказания погоды , и поэтому с этого времени он стал известен как предсказатель и астролог . Все расчеты в своих первых календарях Кеплер выполнил за введенным 15.Х 1582 в некоторых странах Европы григорианским календарем , так как считал , что он точнее соответствует изменениям природных явлений , чем юлианский . За это единоверцы — протестанты , которые считали, что лучше разойтись с Солнцем , чем сойтись с папой римским и его календарем , прокляли ученого , а календари его сожгли.
В первой своей научной работе » Космографическая тайна» ( 1597 ) ученый и стремился раскрыть » тайну божественной архитектуры в строении Солнечной системы» . Законы планетных расстояний он пытался получить , связав каждую гелиоцентрическую планетную сферу с вписанным и описанным вокруг нее правильным многогранником . Искусственная гипотеза не решала задачи , и автор не достиг поставленной цели. Памятником этой idee fixe осталась лишь модель надуманной закономерности — знаменитый » Космический бокал » Кеплера . Однако ученые того времени Галилей (1564-1642) и Тихо Браге (1546-1601) отметили большое дарование автора » Космографической тайны» .
Дальше жизнь ученого складывалась все более драматично. Новый правитель Штирии , воспитанник иезуитов , поклялся искоренить лютеранскую ересь. Под угрозой смерти всем протестантских проповедникам и учителям школы , где работал Кеплер , было приказано покинуть Грац до захода Солнца. 17 сентября 1598 Кеплер выезжает в Венгрию . Через месяц разрешили вернуться с охранной грамотой , потому что его уже ценили как известного ученого и надеялись переманить в католичество . Но оставаться в Граце было опасно . В сентябре 1600 года он с семьей переезжает в Прагу и начинает работать помощником Тихо Браге , который в то время занимал должность астронома и математика при дворе императора Рудольфа . Общий труд двух ученых , которые не всегда мирились между собой , прервала внезапная смерть Браге .
Обрабатывая материалы Браге наблюдений движения Марса , Кеплер обнаружил различия в 8 минут дуги между теоретическими координатами и фактической позицией планеты , но не пренебрег даже такой незначительной погрешностью — ему нужна была только истина. К ней вели 9 лет каторжной вычислительной работы , бескомпромиссная борьба с вековой традицией и самим собой , чтобы сбросить чары равномерного кругового вращения Марса вокруг Солнца. В результате 8 минут расшевелили всю Солнечную систему.
Главное содержание книги » Новая астрономия , или небесная физика … » (Прага , 1609 ) составил первый из трех знаменитых законов Кеплера , первоначальный для Марса , а затем для других планет . Все планеты вращаются вокруг Солнца по эллипсам . В одном из фокусов эллипса размещено Солнце . В » Новой астрономии » содержались впечатляющие и теперь гениальные догадки о природе и свойствах тяжести , а также было раскрыто принцип инерции . Кеплер уже открыл и второй закон движения планет о том , что площади , описываемые радиусами — векторами , пропорциональны времени, но опубликовал его только в » Краткой коперниковой астрономии » (1618-1622) после доведения , которое удовлетворяло все требования строгости.
Говорят , что беда часто является началом будущего счастья . У Кеплера же после трудного положения всегда наступало еще более труднее . Так было в Граце , так произошло и в Праге. Императорская касса всегда пустовала , и жене ученого приходилось буквально выпрашивать копейки , чтобы кормить семью. Война принесла эпидемию , от которой умирают жена и старший сын. Ученый остается с двумя малолетними детьми на руках . Денег ему не платят и , имея уже звание императорского академика , он вынужден преподавать математику в высшей школе города Ленца (Южная Австрия ) .
После второй женитьбы Кеплер , наконец , начал выбиваться из нищеты . В 1615 году он пишет выдающийся математическое произведение «Новая стереометрия винных бочек » ( 1615). Ученого поразило , что продавец вина , погружая линейку в бочку с вином , одним измерением определял объем вина в бочках разной формы и размеров. Так родилась книга, ознаменовавшая новую эпоху истории математики .
Именно тогда , когда жизнь начала налаживаться , ученого ждали новые испытания . Кеплера обвинили в еретичестве и отлучили от церкви , а в декабре 1615 пришла страшная весть , что его мать обвинили в колдовстве . Если учесть , что в течение 1615-1729 годах в родном городе Кеплера Уэйли , которое насчитывало несколько сот жителей , сожгли 38 » ведьм » , что тетя матери ученого , которая воспитала его , тоже была сожжена , то можно было ожидать худшего . Шесть лет тянулся унизительный судебный процесс. Кеплер обивал пороги вельмож и судей инквизиционного трибунала , спасая мать от страшной расправы . После 14 месяцев заключения , допросов Екатерину Кеплер выпустили умирать на свободу. У нее был тяжелый характер и слишком острый язык. Даже на суде она призывала небесные кары на судей инквизиционного трибунала .
В тяжелые годы борьбы за жизнь матери Кеплер написал и опубликовал наибольшую ( около 1000 страниц) и наипопулярнейшую из своих работ » Очерки по коперниковой астрономии » . Книга была первым учебником гелиоцентрической системы , в которой планеты и известные в то время спутники двигались уже по введенным Кеплером законами. Тревоги семейной трагедии углубляло наступление реакции католической церкви против коперникового учения. В 1617 году в индекс запрещенных книг попадает гениальная книга Коперника » О вращении небесных сфер » , а в 1619 году — первый выпуск » Очерков по коперниковой астрономии » . В 1619 году вышла в свет «Мировая гармония … » — результат большой исследовательской и вычислительной работы . Книга содержала третий закон Кеплера : квадраты времени обращения планет вокруг Солнца пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца .