Анатолий Томилин - Занимательно об астрономии
Когда малыш подрос и окончил монастырскую школу, его определили в университет в Тюбинген, где он к двадцати двум годам с равными успехами по всем наукам закончил главный курс богословия и поехал преподавать в столицу Штирии Грац.
«…Никакой особенной склонности к астрономии не было, — писал Кеплер о годах учения. — Воспитанный за счет герцога Вюртембергского, я решил отправиться куда пошлют, тогда как другие из любви к родине медлили. Прежде всего открылась астрономическая должность, на которую как бы толкало меня уважение к учителям. Меня не пугала отдаленность места; не смущали неожиданность и малая почетность предложения и мои слабые сведения в этой части философии».
В Граце Кеплер усиленно занялся астрономией. Работа преподавателя в XVI веке планировалась так, чтобы он не только хотел, но и мог заниматься научными изысканиями.
Результатом этих трудов явилось его первое сочинение «Тайны вселенной», носившее длинное латинское название, выдержанное в духе времени: «Prodromus dissertationum cosmographicarum contihens misterium Cosmographicum».
В нем Кеплер ставит перед собой задачу «раскрыть тайну божественной архитектуры в строении солнечной системы» и при этом «охранить въезд в храм славы Копернику, приносящему жертвы на высоком алтаре».
Через год после выхода книги молодой астроном удачно женится на богатой вдове и может, казалось бы, в дальнейшем рассчитывать на обеспеченное существование. Увы. Место его жительства и лютеранское вероисповедание мало подходили друг к другу. Владелец Граца герцог Фердинанд — воспитанник иезуитов — во время поездки в Лоретту на богомолье дал обет истребить протестантизм в своих владениях. A «curus regio, eius religio» — чья власть, того и вера.
Гонения начались. Не прошло и года после свадьбы, как Кеплер познакомился с указом, повелевающим всем лютеранским пасторам и учителям под страхом смертной казни немедля покинуть владения герцога. Пренебрегать угрозой не стоило, и Кеплер, оставив супругу-католичку, выехал в Венгрию. Скоро, однако, он получил вместе с охранным листом Фердинанда предложение вернуться. Кеплера ценили как ученого. Кроме того, иезуиты надеялись переманить его в католицизм. Но молодой ученый заявил о своей непоколебимой приверженности к аугсбургскому исповеданию. И тогда вместо охранного письма он снова получает предписание в полуторамесячный срок навсегда оставить страну. Изгнание Кеплера совпало с переездом Тихо Браге в Прагу. Зная немецкого астронома по его трактату, Тихо предложил ему сотрудничество в новой обсерватории. Так Кеплер оказался в роли помощника в Пражской имперской обсерватории. Совместная работа двух астрономов продолжалась всего год. После смерти Тихо Браге Кеплер занял его место королевского астронома, но с половинным окладом. Если добавить сюда еще порядки в казне обедневшего императора, то становятся понятны сетования Кеплера на безденежье.
«Жалованье значительно, но с трудом можно выжать половину. Думаю перейти на медицину; может быть, тогда вы меня как-нибудь пристроите!» Эти строки письма профессору математики и астрономии в Тюбингенском университете М. Местлину лучше всего говорят о бедственном положении астронома. Кеплеру всю жизнь не хватало денег. Так было и в Праге. Но одиннадцать лет, проведенные в Пражской обсерватории, были самыми плодотворными. Кеплер давно хотел заняться уточнением гелиоцентрических орбит планет, но, пока был жив Тихо Браге, об этом нечего было и думать. Теперь руки его развязаны. Он начал с вычисления орбиты Марса, движение которого с великой тщательностью наблюдал его покойный шеф.
В Праге Кеплер открыл не только эллиптичность планетных орбит, но и вывел все свои знаменитые законы. Надо при этом отдать должное его предшественнику. Не будь таблиц, составленных скрупулезным Тихо Браге, законы Кеплера, возможно, запоздали бы на несколько десятилетий. А это, в свою очередь, сдвинуло бы время прихода в мир ньютоновского тяготения. Настоящая наука никогда не начинает строить новую теорию на пустом месте. Конечно, общее поступательное движение человеческого разума остановить нельзя. Но трудно сказать, когда бы пришли гении, чтобы заделать бреши в поднимающемся здании миропонимания. Гений — квинтэссенция человечества, несмотря на то, что слава его, как правило, посмертна.
Здесь можно было бы и оставить Иоганна Кеплерa, если бы не злосчастный гороскоп, с которого мы начали рассказ. Как дошел до жизни такой Кеплер — не верящий ни одной букве астрологических измышлений?
«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 дочь должна болтать и лгать. Жалованье математиков столь ничтожно, что мать наверное бы голодала, если бы дочь ничего не зарабатывала». Вот собственные слова ученого, характеризующие его отношение к астрологии. Но нужда — лучший учитель. Неудачи не оставляли астронома. Ученый, даже гениальный, — человек. У него есть родители, жена, дети. Они все должны каждый день обедать, должны покупать себе одежду. Между тем казначейство Рудольфа все чаще не имело возможности выплачивать королевскому астроному денежное содержание. Положение самого короля, покровителя Кеплера, день ото дня становилось все неустойчивее. Очередной Габсбург — император Матфей, признанный в этом хищном и многочисленном семействе главою дома, отобрал у Рудольфа Богемию, оставив мецената без гроша. Наконец бедняга Рудольф опочил… Матфей милостиво оставил Кеплера на должности королевского астронома, но деньги ему платить вообще перестал. Кеплер страшно бедствовал. Жена его сошла с ума и в 1611 году скончалась. В тот же период потерял он и троих своих детей. Наконец, не в силах больше терпеть нужду, астроном переселяется в Линц, где принимает предложение стать простым преподавателем гимназии. Заодно вторично женится, чтобы поправить свои дела. Но теперь неприятности сваливаются на него со стороны родного протестантского вероисповедания. Местный лютеранский пастор Гицлер обвиняет его в разногласиях с религией и лишает причастия. Жалоба в Штутгартскую консисторию не помогает. В довершение ко всем бедам его мать (вы помните ее заигрывания с нечистой силой в молодости, на которые жаловался папаша Кеплер?) в конце концов добилась того, что ее публично обвинили в колдовстве. Фрау Кеплер стала фигурировать в модном процессе о ведьмах. Избавить старуху от пытки и осуждения на костер стоило сыну немалых усилий и… денег. Святые отцы брали взятки, уповая на всемилостивейшего. Это окончательно подорвало наладившееся было благосостояние Кеплера. И вот тогда-то вместо уплаты должного жалованья император отправил своего бывшего астронома к Валленштейну, заверив, что полководец — ревностный почитатель астрологии — тут же выплатит ученому королевский долг в 12 тысяч гульденов. Валленштейн принял Кеплера, с удовольствием беседовал с ним, даже, поручил составить свой гороскоп. Но о королевских долгах не желал и слушать. Да и гороскоп, составленный астрономом, не больно понравился капризному полководцу. Его придворный астролог Сени делал то же самое гораздо ловчее.
Доведенный до отчаяния, Кеплер отправляется в Регенсбург, чтобы подать жалобу рейхстагу. Судьба избавила беднягу от новых унижений. В пути его свалил тиф. И через несколько дней после прибытия в город Великого Астронома не стало. Он умер просто и незаметно. Лишь через сто восемьдесят лет на его могиле появился кирпичный памятник, построенный на деньги, собранные по подписке.
5. Законы Кеплера
Теперь о том, что сделал Кеплер. В чем, собственно, заключается его вклад в сокровищницу мировой науки? Прежде всего он предположил, что орбиты Земли и Марса — концентрические окружности, в центре которых сияет Солнце. Чтобы окончательно убедиться в истинности предположения, ему пришлось рассчитать сидерический период Марса (время полного оборота планеты вокруг Солнца). Задача, может быть, и несложная по сегодняшним масштабам, но Кеплер был первым, кому пришлось ее решать. Первым всегда труднее, но у них есть и кое-какие преимущества. Так, неизвестный автор равенства 2 х 2 = 4 для нас — гений. Весьма остроумно нашел Кеплер местонахождение Марса в момент противостояния. Это была отправная точка расчетов.
Повторяя снова и снова свои вычисления, он шаг за шагом вычертил всю орбиту Марса в единицах радиуса орбиты Земли и долго ломал голову над получившейся фигурой. Совершенно неожиданно путь красной планеты оказался не окружностью, не овалом, а эллипсом с Солнцем в одном из его фокусов. (Здесь уместно напомнить, что орбита Земли тоже эллипс, только с маленьким эксцентриситетом — 0,0017). Такими же эллипсами, только с разными эксцентриситетами, получились у него и орбиты других планет, вычисленные тем же способом. Общность формы орбит подсказала Кеплеру законы:
