Немецкий естествоиспытатель, математик, астроном, астролог, оптик и протестантский богослов открыл законы движения планет, названные в его честь «законами Кеплера». Как и его коллега Галилео Галилей, Иоганн Кеплер развил гелиоцентрическое мировоззрение, основанное ещё Коперником. Его новаторские идеи намного опередили своё время. Научные теории встретили жесточайшее сопротивление не только со стороны католической церкви, но и в прогрессивной протестантской среде. Одинокий, лишённый понимания и поддержки, Кеплер без устали трудился и верил в свои открытия...
Детство гения
Иоганн Кеплер (Johannes Kepler) родился 27 декабря 1571 года в Вайле (ныне Вайль-дер-Штадт) в Вюртемберге. Он появился на свет раньше срока, был очень слабым и болезненным ребёнком. В семимесячном возрасте Иоганн перенёс оспу. Болезнь дала осложнения и у Кеплера ослабло зрение.
Иоганн Кеплер.
Родители мальчика, Генрих и Катарина Кеплер жили бедно. Отец был бродячим торговцем и ушёл из семьи, когда Иоганну было всего пять лет. Мать будущего учёного была дочерью трактирщика и получив в наследство семейный бизнес успешно его стала вести. Кроме того она хорошо разбиралась в травах, подрабатывала гаданием и траволечением.
Финансовое положение было очень нестабильным, и о хорошем образовании мальчик мог только мечтать. Только его гениальный ум и упорство лишний раз доказали, что нет ничего невозможного. Иоганн посещал латинскую школу в Леонберге. Там он отлично учился и получил стипендию для изучения протестантского богословия. После окончания учёбы при монастрыре в 1589 году Кеплер поступил в Тюбингенский университет.
Молодой Иоганн Кеплер.
Становление учёного
В астрономическую науку юный Иоганн влюбился благодаря своей матери. Именно она показала своему любознательному сыну комету в 1577 году. Это зрелище оказало на шестилетнего мальчика неизгладимое впечатление. Три года спустя мать и сын наблюдали другое астрономическое явление - лунное затмение. Страсть к астрономии Иоганн пронёс через всю жизнь. Впоследствии учёный говорил, что если бы не гендерные предубеждения и бедность, его мать могла бы получить образование и стать учёной. Кеплер был достойным сыном своей матери.
В университете Иоганн учился на факультете искусств. Тогда там изучали математику и астрономию. Позже Кеплер погрузился в глубокое изучение теологии. Иоганн впервые познакомился с трудами Николая Коперника. Кеплер стал горячим сторонником его теорий. Если вначале Кеплер желал стать протестантским священником, то теперь всё изменилось.
Модель солнечной системы Иоганна Кеплера.
Иоганн проявил просто феноменальные математические способности. Молодому человеку было предложено преподавать в университете в Граце. Он стал там самым молодым профессором. Кеплер был преподавателем математики, астрономии и теологии в течение шести лет. За это время он успел написать свой первый труд «Тайна мироздания». Он был издан в 1596 году. В книге Кеплер рассуждал о вселенской гармонии и пытался разгадать тайны мироздания. Учёный сопоставлял орбиты пяти известных на тот момент планет. Тогда он представлял их круглыми. Позднее, после других работ и открытий, этот научный труд частично утратил своё значение, так как Кеплер доказал, что орбиты планет имеют эллиптическую форму. Но вот вера в абсолютную математическую гармонию Вселенной осталась у Иоганна навсегда.
«Тайны мироздания» Иоганна Кеплера.
Учение Иоганна Кеплера основывалось на двух постулатах: научном и теологическом. Он всегда рассматривал науку через призму Священного Писания. В спорах с коллегами он всегда доказывал истинность теории гелиоцентризма, приводя не только цитаты Коперника, но и стихи из Библии.
Сегодня все открытия Кеплера и законы подтверждены научными исследованиями современной науки. Это в то время, когда есть высокоточная техника. Можно только бесконечно восхищаться гением Иоганна Кеплера, его воображением, упорством, когда он, не имея всего этого под рукой смог с такой точностью всё выразить.
Несмотря на то, что сам Кеплер считал астрологию лженаукой, его считали весьма талантливым астрологом. Иоганн говорил, что люди очень сильно заблуждаются, думая, что небесные светила хоть как-то влияют на их земное существование. Астрологию он называл глупой дочерью истинной науки, которая кормит свою мать. Астрологические прогнозы Кеплера на 1594 год создали ему хорошую репутацию, ибо предсказания о чрезвычайно холодной зиме и турецком нашествии сбылись в точности.
Гениальный учёный опередил намного своё время.
Личная жизнь
В первый брак Иоганн Кеплер вступил с Барбарой Мюллер в 1597 году. Ей тогда было 25 лет, она была вдовой с ребёнком. Они прожили вместе почти 15 лет и родили пятерых детей. Двое умерли в младенчестве. В 1611 году Барбара тяжело заболела. Это были очень трудные годы для Иоганна. Почти в одно и то же время он теряет шестилетнего сына, умершего от оспы и жену. Через полтора года Иоганн снова женится на женщине по имени Сусанна. В этом браке он был более счастлив. Жена оказалась хорошей матерью для его детей, очень доброй и заботливой.
Иоганн Кеплер с первой женой.
Признание и изгнание
Свой первый научный труд «Тайны мироздания» Иоганн отправил Галилею и астроному Тихо Браге. Галилей очень высоко оценил гелиоцентрический подход Кеплера, но его мистическую нумерологию раскритиковал. Тихо не поддержал это тоже, считая эти измышления надуманными. Оригинальность же мышления гениального учёного он оценил сполна. Они стали переписываться. Кеплер не мог достойно полемизировать с Браге, потому как не обладал точными данными и оборудованием, которые были в распоряжении именитого астронома.
Иоганн Кеплер и Тихо Браге.
В это время в городе, где жил учёный с семьёй начинает нарастать напряжённость. В ходе Контрреформации Кеплера пытались вынудить принять католичество. Учёный отказался и был вынужден бежать. Тут кстати пришлось приглашение Тихо. В 1600 году Иоганн уезжает в Прагу. Там он получил должность придворного астронома при дворе императора Рудольфа II.
Религиозные преследования вынудили учёного переехать.
Учёный наконец смог полностью посвятить себя науке. Он наблюдает за планетами и пишет трактаты. Через год скоропостижно скончался Тихо Браге. Кеплер занимает его место императорского математика. Иоганн должен был завершить исследования Браге в области наблюдений за Марсом и составлении Рудольфинских таблиц движения планет. Зарабатывал он тогда очень скромно. Бесконечные войны истощили казну и платили учёному настоящие гроши. Для того, чтобы содержать свою семью, Кеплер подрабатывал составлением гороскопов. Тут ещё алчные наследники Тихо потребовали все его труды себе. Иоганну пришлось откупаться. Следующее десятилетие прошло в плодотворном труде на благо науки. Учёный не только закончил начатое Браге, но и дополнил теорию Николая Коперника своим предположением об эллиптической орбите, по которой планеты движутся вокруг Солнца.
Иоганна Кеплера считали еретиком за то, что он был последователем идей Коперника.
В 1609 году он опубликовал первый и второй закон Кеплера о движении планет в результате своей эллиптической теории. Изучив данные об орбите Марса, учёный 15 мая 1618 года открыл третий из законов, названных его именем. Описал он его в работе «Harmonices Mundi libri V» (Мировая гармония). В 1621 году он обогатил доктрину Коперника тезисом о том, что сила, исходящая от Солнца, вызывает движение планеты. Его математические и астрономические соображения оказали огромное влияние на дальнейшее развитие физики на столетия вперёд. Значительный поворот в научной эпистемологии современности означал последовательную обработку результатов его исследований.
Кеплер ценил знания и опыт, полученные в результате научных наблюдений, выше противоречивых утверждений церковных и светских властей. Поэтому он всё чаще вступал с ними в конфликт. Из-за чего вынужден был в 1611 году переехать в Линц, где стал работать математиком. В 1615 году он разработал правило бочки Кеплера. Оно стало его самым важным вкладом в математику. С его помощью можно было вычислять площади и объёмы. В будущем оно стимулировало открытие формулы Симпсона и было важным этапом на пути создания интегрального исчисления. Между 1618 и 1621 годами Кеплер написал «Epitome Astronomiae Copernicae» (Очерк коперниканской астрономии), в котором обобщил все свои открытия. Эта книга стала первым учебником по гелиоцентрическому мировоззрению.
Книга Кеплера по астрономии стала первым учебником по гелиоцентрическому мировоззрению.
В 1626 году Контрреформация и её фанатики вынудили учёного покинуть и Линц. После нескольких поездок он опубликовал в 1627 году «Рудольфинские таблицы», которые более трёх веков служили основой для астрономических расчётов. Год спустя Кеплер поселился в Сагане (Силезия), где работал математиком при дворе принца Альбрехта Венцеля Евсевия фон Валленштейна (1583-1634). Своим введением в логарифмические вычисления он внёс свой вклад в распространение этого нового типа вычислений в Германии. Кеплер также сделал оптику предметом научных исследований и помог доказать открытия, сделанные его современником Галилео Галилеем с помощью телескопа.
В ходе наблюдений за Марсом Иоганн Кеплер вывел новую формулу. Суть её состояла в том, что скорость движения планеты обратно пропорциональна её расстоянию от Солнца. В 1611 году учёный написал фантастическую книгу о полёте на Луну «Сон, или Посмертное сочинение о лунной астрономии». Специалисты считают это первым литературным произведением в жанре научной фантастики. В этом романе Иоганн описывал все события с точки зрения астрономии. Именно этот труд стал одной из причин трагедии в жизни учёного и косвенной причиной его смерти.
Эта книга стала тенью проклятия над жизнью учёного.
Тайна Кеплера
В период с 1615 по 1621 год Кеплер работал над невероятно важным научным сочинением «Коперниканская астрономия», которое вышло в трёх томах. Там были подробнейшим образом описаны все три закона о движении планет, и все открытия Кеплера в области астрономии. Эти книги сразу запретили.
В те времена связь между научной фантастикой и колдовством была доказанным фактом для подавляющего большинства людей. Учёный опроверг действующее давнее убеждение, что Солнце вращается вокруг Земли. Он был первым, кто углубился в астрофизику и разработал научный способ предсказания затмений. Идеи Кеплера были слишком радикальными для того времени. Неудивительно, что учёного подозревали в колдовстве.
Обвинение в колдовстве можно было получить легко.
В течение 14-15 веков Европа была охвачена истерией охоты на ведьм. По малейшему подозрению женщин казнили за «сговор с дьяволом». Для высших королевских особ и духовенства было обычным делом проводить инсценировку изгнания нечистой силы над женщинами, которых считали одержимыми. Присутствующим демонстрировали насекомых, которые выползали у них изо рта, когда из них «изгоняли бесов». Сотни тысяч женщин были обвинены в колдовстве и признаны виновными. Их жестоко пытали, а затем казнили.
Инсценировка изгнания бесов.
На этой волне не избежала неприятностей и Катарина Кеплер, травница и мать Иоганна. Она была одной из старейших жительниц германского города Леонберг и была известна своими дерзкими манерами. Все знали о её талантах исцелять и облегчать страдания с помощью травяных смесей собственного приготовления. Одна из приятельниц и клиенток Катарины донесла на неё инквизиции, обвинив в колдовстве.
На самом деле васё было очень просто. Эта женщина, по имени Урсула Рейнхольд была сестрой деревенского цирюльника. Она изменяла своему мужу и забеременела в результате. К своей подруге Катарине она явилась с требованием помочь ей сделать аборт. Та отказалась. Урсула была в ярости. Аборт она сделала сама, неудачно. В результате заболела и желая скрыть последствия обвинила бывшую подругу в том, что она наложила на неё чары.
Как это часто бывает в маленьких городках, сразу нашлось куча желающих очернить женщину. Одна девица заявила, что у неё онемела рука, после того, как её задела Катарина. Школьный учитель сказал, что стал жертвой колдуньи, утверждая, что она его сглазила и он повредил ногу. Нашлись и другие, кто «видел» как Катарина проходит через закрытые двери. Многие заявляли, что она была причиной гибели младенцев и мора скота.
Подозрениям добавили веса произведения её сына Иоганна. В частности его книга о путешествии на Луну. Там рассказана история о том, как молодой астроном отправляется на эту планету. В этом ему помогает его мать, лекарь и травница, способная вызывать духов. Книгу сочли автобиографической и она стала хорошим подкреплением к обвинениям. Мать Иоганна арестовали.
Женщине показали, что её ждёт.
Бедную женщину подвергали жестоким пыткам, вынуждая признаться во всех абсурдных обвинениях. На помощь пришёл сын. Иоганн Кеплер посвятил всего себя делу защиты любимой матери. Он доказал, что Урсула на самом деле сделала аборт. У девушки онемела рука из-за того, что она таскала слишком много тяжёлых кирпичей. Учитель хромал из-за того, что он споткнулся и повредил сустав.
Суд шёл целый год. Наконец, благодаря героическим усилиям сына, Катарина была оправдана по всем пунктам обвинения. Её освободили. Тюремное заключение и пытки сильно подорвали её здоровье. Не прошло и года как женщина скончалась. Кеплер провёл остаток своей жизни, комментируя свою книгу«Сон». Он фанатично пытался добиться того, чтобы всё, что может вызвать суеверные толкования, было тщательно объяснено. Иоганн написал множество дополнений, где обозначил строгие научные причины использования всех своих символов и метафор. Несмотря на это, даже сейчас можно найти тех, кто считает Кеплера магом, думая, что свою зловещую тайну чернокнижника он унёс с собой в могилу.
Памятник Катарине Кеплер.
Наследие
Работы учёного ценны по сей день. Например, в области симметрии, кристаллографии и теории кодирования. Кеплер первым применил термин «среднее арифметическое». Также создание первой таблицы логарифмов - это его заслуга. Огромный вклад Кеплер внёс и в развитие геометрии. Благодаря ему появилось понятие фокуса конического сечения и бесконечно удалённой точки.
Термин «инерции» ввёл в обращение Иоганн Кеплер и подобно своему коллеге Галилею, открыл первый закон механики. Очередным достижением великого учёного едва не стал закон тяготения. Он смог его объяснить, но не смог обосновать с математической точки зрения. Иоганн Кеплер был первым, кто высказал мысль о том, что отливы и приливы — это воздействие Луны на верхние слои океанов. Ньютон только спустя 100 лет высказал подобное предположение.
Научные труды Кеплера актуальны и сегодня.
Кеплер был тем, кто ввёл понятие преломления света, «оптической оси», «мениска», изложил общую теорию линз и систем. Он полностью описал весь принцип механизма зрения, определил роль хрусталика, определил причины близорукости и дальнозоркости. Благодаря его исследованиям был изобретён телескоп.
Смерть учёного
В 1630 году Кеплер решил отправиться в Регенсбург, к императору, за своим жалованьем. В дороге Иоганн сильно простудился и умер. Всё, что оставил величайший гениальный учёный своим детям: поношенная одежда, скудная сумма денег и рукописи. Позже все они были опубликованы в 22 томах. Учёный оказался не очень удачливым и после смерти. Во время тридцатилетней войны, кладбище, на котором он был захоронен было полностью разрушено. Его могила не сохранилась. Осталась лишь эпитафия, которую написал он сам: «Я измерил небо, а ныне измеряю тени. Мой разум в небесах, а тело отдыхает в земле».
Памятник Иоганну Кеплеру.
