4

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

Иоганн Кеплер родился 27 декабря 1571 г. еще задолго до Тридцатилетней войны в царствование Максимилиана II. Его родной город Вейль расположен в юго-западной Германии, в Швабии, славящейся своими виноградниками, между Шварцвальдом, Рейном и Некаром. Сейчас город называется Вейль дер Штадт, и уже из одного названия можно увидеть, что история города уходит корнями в глубь Средневековья (в слове der Stadt — «город» — стоит артикль мужского рода, характерный для старонемецкого языка — вместо современного die Stadt). Во времена Кеплера он имел статус вольного города, был населен в основном католиками, хотя и входил в состав протестантского Вюртембергского герцогства.

Состояние образования в Вюртемберге может служить примером тому, насколько благотворно последствия Реформации сказались на развитии науки в Германии. Герцог Вюртембергский Людвиг, перейдя в лютеранство, позаботился о том, чтобы всеми возможными мерами улучшить систему образования в стране. «Лютеране нуждались в образованных священниках, которые могли бы побеждать в религиозных спорах, охвативших страну, и, кроме того, они нуждались в дельных администраторах. Протестантские университеты являлись интеллектуальным арсеналом новой веры, а конфискованные монастыри и были идеальным местом для устройства начальных и средних школ, которые поставляли молодых людей для университетов и административных служб. Система образования и стипендий для «детей бедных и преданных вере христиан» отбирала лучших для этого кандидатов. В этом отношении Вюртемберг перед Тридцатилетней войной был современным процветающим государством в миниатюре» {5, с. 26}.

История науки знает немного примеров, когда на человека с детства обрушивалось столько несчастий, сколько выпало на долю Кеплера. Родившегося хилым и болезненным ребенком, его " всю жизнь начиная с самого раннего детства мучили многочисленные недуги — лихорадка, оспа (он перенес ее в пятилетнем возрасте), головные боли, кожные и желудочные заболевания. Обо всем этом Кеплер красноречиво пишет в своих письмах, дневниках и гороскопе, который он составил для себя в 1597 г, в возрасте 26 лет. Он был человеком необычайно мнительным, и многие болезни, безусловно, являлись плодом его воображения, но большинство недугов все-таки существовало на самом деле. И наверно, самым мучительным для Кеплера-астронома была монокулярная полиопия — множественность зрения — любой предмет, на который он смотрел, представлялся ему расщепленным на множество образов.

В том же гороскопе он дает яркие портреты своих родителей {6, VIII, с. 670}.

«Мой дед Себальд, бургомистр имперского города Вейля, родился в 1521 г…. Сейчас ему 75 лет. Он очень высокомерен, отлично одет, вспыльчив и упрям, лицо его выдает не отличавшееся умеренностью прошлое. Внушительность этого красного мясистого лица подчеркивается бородой. Он красноречив, насколько может быть таким невежа».

О бабке: «…она беспокойна, умна и лжива, но предана вере, стройна и вспыльчива, подвижна, закоренелая нарушительница спокойствия, завистлива, неудержима в ненависти, бурная, вечно недовольная… И у всех ее детей было что-то от этого».

Об отце: «Человек злобный, непреклонный, сварливый, он обречен на худой конец».

О матери: «…маленькая, худая, смуглая, сплетница и сварливая, с дурным характером».

С бесхитростной искренностью и горечью описывает Кеплер своих родных. С не меньшей прямотой рисует он свой собственный портрет, о котором один из биографов Кеплера сказал, что он читается как книга Иова:

«О рождении Иоганна Кеплера. Я изучил обстоятельства моего зачатия, которое имело место 16 мая 1571 г. в 4 часа 37 мин пополудни… Слабость моя при рождении сняла с моей матери подозрение в том, что она была уже беременна до бракосочетания, произошедшего 15 мая. Итак, я родился недоношенным после тридцати двух недель, точнее, 224 дней 10 часов.

1575 г. в возрасте четырех лет. Я едва не умер от оспы, здоровье мое было плохим до чрезвычайности, а руки были искалечены.

1577 г. в возрасте шести лет. В день рожденья я потерял зуб, вырвав его с помощью бечевки.

1585—86 гг. Кеплеру 14–15 лет. В течение этих двух лет я непрерывно страдал от кожных болезней, то от глубоких язв, то от хронических гнойников на ногах, которые с трудом заживали, а потом открывались вновь. На безымянном пальце правой руки у меня завелся червь, а слева была ужасная язва.

1587 г. 16 лет. 4 апреля был приступ лихорадки.

1589 г. 19 лет. Я начал ужасно страдать от головных болей и от других расстройств. На меня напала чесотка. А потом началась сухотка.

1591 г. 20 лет. Вследствие простуды началась непрекращающаяся чесотка… Перенес телесное и умственное расстройство вследствие возбуждения от карнавального представления, в котором играл роль Марианны.

1592 г. 21 год. Отправился в Вейль и проиграл четверть флорина».

Будучи человеком чрезвычайно чувствительным, мнительным и экзальтированным, Кеплер отличался еще одним качеством — страстью познания. И хотя в детстве и юности ничто не предвещало в нем будущего астронома, интересно отметить, что именно астрономические события оставили наиболее яркий след в его памяти — единственные, так сказать, внешние события, о которых он упоминает в гороскопе:

«Я много слышал о комете этого, 1577, года и был приведен матерью на высокое место, чтобы я мог ее наблюдать» (в возрасте шести лет).

«Мои родители специально позвали меня на улицу, чтобы я мог увидеть затмение Луны. Она казалась совершенно красной» (в возрасте девяти лет).

Когда Кеплеру было три года, его отец поступил наемным солдатом в армию испанского короля Филиппа II, сражавшегося с нидерландскими протестантами, отстаивавшими свою независимость (эта борьба замечательно описана Шарлем де Костером в его романе «Тиль Уленшпигель»). Поступок Генриха Кеплера, отправившегося убивать единоверцев, был всеми воспринят как предательство, и его семья вынуждена была перебраться в небольшой соседний городок Леонберг, где Кеплер поступил в 1576 г. в немецкую начальную школу. Его способности сразу же были замечены учителем, который посоветовал его матери перевести мальчика в латинскую школу, программа которой была гораздо обширней. Закончив латинскую школу в мае 1583 г., Кеплер поступает в монастырскую школу в Адельберге, а спустя два года — в церковную семинарию в Маульбронне, которая служила подготовительной ступенью для поступления в Тюбингенский университет. В 1588 г. он выдерживает экзамен на звание бакалавра. В это время его отец окончательно покидает семью — предполагают, что он завербовался матросом в венецианский флот, вскоре заболел и умер.

В сентябре 1589 г. Кеплер поступает в Тюбингенский университет. Он давно уже мечтает о духовной карьере и с новой страстью погружается в занятия. В то время богословское образование давалось в два этапа: сначала студент должен был пройти двухгодичный курс обучения на факультете искусств, в конце которого необходимо было держать магистерский экзамен, а затем следовал трехлетний курс обучения на теологическом факультете. В университете на Кеплера особое влияние оказал Михаэль Местлин, профессор астрономии, развивавший в своих лекциях теорию Коперника. Надо отметить, правда, что Местлин, как и подобает осторожному и солидному профессору, в своем учебнике астрономии излагал общепринятую точку зрения на устройство мироздания, основывавшуюся на системе Птолемея, и лишь на лекциях осмеливался восторженно отзываться о Копернике. Но для Кеплера и этого было достаточно.

Спустя несколько лет он сам так вспоминал об этом: «Уже к тому времени, когда я внимательно следовал в Тюбингене преподаванию знаменитого Местлина, я ощутил, насколько несовершенно со многих точек зрения употребительное до сих пор представление о строении мира. Поэтому я был так сильно восхищен Коперником, о котором мой учитель очень часто говорил на лекциях, что не только очень часто защищал его взгляды в студенческих диспутах, но и сам тщательно подготовил диспут на тему, что первое движение — вращение небесной сферы неподвижных звезд проистекает от вращения Земли. При этом я исходил из приписывания Земле также и движений Солнца из физических или, если хотите, метафизических причин, как это делает Коперник, отчасти из лекций Местлина, отчасти из собственных соображений собирал все достоинства, которыми Коперник превосходит Птолемея с математической точки зрения» {7, I, с. 9}.

Кеплер получил магистерскую степень в августе 1591 г., показав выдающиеся успехи. Тюбингенский сенат отмечал, что он обладает «столь превосходным и поразительным умом, что от него следует ожидать нечто совершенно особенное».

Поступив на теологическое отделение, Кеплер проучился там около трех лет, но закончить университет ему так и не удалось. Как уже говорилось, Тюбингенский университет служил своеобразным арсеналом образованных людей для немецких протестантов. В далеком Граце умер Георг Стадиус, учитель математики в лютеранской школе, и местные власти обратились в Тюбингенский университет с просьбой о замене. Выбор сената пал на Кеплера. Для Кеплера такое решение означало крах всех его многолетних надежд. Он не мог себе представить, что дорога к карьере священника для него отныне закрыта, но тем не менее вынужден был подчиниться. Но глубокая религиозность и стремление «согласовать» науку со своим выстраданным и искренним представлением о Боге остались характерными для всей его жизни. Позднее он писал Местлину из Граца: «Я хотел стать теологом и долго пребывал в мучительном беспокойстве. Теперь я, однако, вижу, что при усердии могу прославить Бога и в астрономии» {7; 8, с. 40}.

Неблизкий путь из Тюбингена в Грац (даже по нынешним понятиям — 650 км) Кеплер проделал за три недели, с трудом раздобыв себе на проезд необходимую сумму, которая равнялась трети его будущего годового жалованья. Обстановка в Граце, столице южной австрийской провинции Штрии, резко отличалась от обстановки спокойствия и веротерпимости в Вюртемберге. В то время как на родине Кеплера католики благополучно соседствовали с протестантами, составлявшими абсолютное большинство населения, в Граце католичество было господствующей религией, и правители края жестоко притесняли протестантов. В год приезда Кеплера в Грац правителем Штирии стал эрцгерцог Фердинанд, будущий император Священной Римской империи Фердинанд II, прославившийся впоследствии своими гонениями лютеран. Вспомним, что именно появление Фердинанда на императорском престоле послужило поводом к Тридцатилетней войне. Правда, в 1594 г., когда Кеплер прибыл в Грац, эрцгерцог был еще малолетним, но это не меняло ситуацию в стране, поскольку Штирией в то время правила его мать Мария Баварская, сама ревностная католичка. Не менее разительным был контраст и в интеллектуальном отношении: после блестящего Тюбингена Грац показался Кеплеру отсталой захолустной провинцией.

Кеплер получил место учителя математики в протестантской средней школе Граца, единственном протестантском учебном заведении города (в Граце в то время существовало католическое училище, семинария и недавно открылся католический университет). Хотя Кеплера вызвали в Грац, чтобы преподавать математику, в первый год своего пребывания у него было всего несколько учеников, а во второй год их и вовсе не было. Впрочем, местное начальство относилось к такому положению вещей спокойно, говоря, «что занятия математикой отнюдь не дело всякого человека». Кеплера попросили вместо математики читать ученикам Вергилия и преподавать риторику. В его обязанности как преподавателя входило также составление ежегодных календарей; за это он получал даже добавочные 20 флоринов к своей мизерной зарплате в 150 флоринов (75 долларов по курсу 1960 г.) в год. Такие календари, как правило, содержали всевозможные предсказания, и первый же календарь, составленный Кеплером на 1595 г., произвел в городе фурор. В нем содержались предсказания небывалой стужи, крестьянских восстаний и нашествия турок. Поразительно, но все это сбылось, и Кеплер сам так писал об этом Местлину:

«Кстати, предсказания календаря оказались правильными. В нашем краю стоят неслыханные холода. В альпийских фермах люди умирают от стужи. Сообщают, и по-видимому, не врут, что когда они приходят домой и начинают сморкаться, носы их отваливаются… А что касается турок, то 1 января они заполонили всю страну от Вены до Нейштадта, предавая все огню и уводя людей и грабя имущество» {7; 8, с. 19}.

Это был первый успех Кеплера на астрологическом поприще. В течение всей своей жизни Кеплер продолжал заниматься астрологией, тем более что часто астрология была единственным реальным источником дохода. В Граце им было составлено еще пять календарей с предсказаниями, затем, уже будучи в Праге, он составил предсказания с 1602 по 1606 г., наконец, в его рукописном наследстве содержится около 800 гороскопов, составленных им в разное время. Занятие астрологией не мешало Кеплеру относиться к ней скептически. Он неоднократно говорит об астрологии как о глупой маленькой падчерице мудрой астрономии. Но в действительности отношение Кеплера к астрологии было гораздо более сложным. Как справедливо отмечает Дж. Холтон в своем исследовании о физике и метафизике Кеплера, он был «прочно связан со временем, когда анимизм, астрология, числовая магия и чародейство представляли собой проблемы для серьезного обсуждения» {8, с. 46}. Представление Кеплера о всеобщей гармонии включало идею о существовании несомненной связи между космосом и отдельной личностью. «То, что небо как-то влияет на человека, — писал он, — довольно очевидно, но остается сокрытым, в чем именно это проявляется» {4, с. 99; 7}.

ИОГАНН КЕПЛЕР

Для такого человека, как Кеплер, с его темпераментом, страстью к познанию и творческой энергией невозможно было довольствоваться преподаванием риторики и составлением календарей. Воспоминания о Тюбингене не давали ему покоя, и главной мыслью в этих воспоминаниях была глубоко запавшая в душу идея о превосходстве системы Коперника над системой Птолемея. Вот как он сам описывает свое состояние:

«Наконец, в 1595 г. в Граце, когда у меня был перерыв в лекциях, я принялся за эту задачу со всей энергией своего ума. И прежде всего меня занимали три вещи, причину которых я пытался, отыскать — число, размеры и движения небесных тел, а также то, почему они являются таковыми, а не какими-нибудь другими.

Почти все лето прошло попусту в изнурительном труде. Наконец, в результате самого пустяшного случая я приблизился к истине. Я думаю, что Божественное Провидение вмешалось, чтобы по счастью смог найти то, чего не мог получить своими собственными усилиями. Я верю в это все больше и больше, потому что я постоянно молил Бога, чтобы ниспослал мне удачу, если то, что говорил Коперник, справедливо. И это случилось 19 июля 1595 г., когда я в классе рассказывал о том, что великие конъюнкции Сатурна и Юпитера происходят последовательно через каждые восемь знаков Зодиака и как они постепенно переходят от одной тройки к другой, я вписал в круг множество треугольников (или квазитреугольников), где конец одного треугольника был началом следующего. В результате обозначился меньший круг, образованный точками, где стороны треугольников образовывали пересечения» {1, с. 9; 7}.

Относительные размеры получившихся кругов внезапно показались Кеплеру такими же, как у Сатурна и Юпитера, и это дало толчок дальнейшим аналогиям:

«И тогда снова мне пришло в голову: зачем мы рисуем плоские фигуры для трехмерных орбит? Вот тут-то читатель, и заключается открытие и вся суть этой маленькой книжки! В память об этом событии, я изложу его здесь для тебя: орбита Земли есть мера всех вещей; опиши вокруг нее додекаэдр, и круг, содержащий его, будет Марсом (т. е. это будет орбита Марса); опиши вокруг Марса тетраэдр, и круг, содержащий его, будет Юпитером; опиши вокруг Юпитера куб, и круг, содержащий его, будет Сатурном. Теперь впиши в орбиту Земли икосаэдр, круг содержащий его, будет Венерой; впиши внутри Венеры октаэдр, и круг, содержащий его, будет Меркурием. Теперь ты знаешь число планет».

Со времен Платона было известно, что существует всего пять правильных многогранников — тетраэдр (четырехгранник), куб (шестигранник), октаэдр (восьмигранник), додекаэдр (двенадцатигранник) и икосаэдр (двадцатигранник). С другой стороны, во времена Кеплера было известно только шесть планет (Уран был открыт лишь в конце XVIII в., Нептун — в XIX в., а Плутон — только в XX в.). Шесть планет определяют пять промежутков, которые, в свою очередь, соответствуют пяти правильным многогранникам.

Отношения размеров близлежащих орбит (радиус большей орбиты принимается за 1000) {11, с. 291}

«Это было удачей и успешным завершением моих трудов. И насколько сильна была моя радость от этого открытия, невозможно выразить словами. Я более не сожалел о потерянном времени. Дни и ночи я проводил за расчетами, чтобы убедиться в том, находятся ли коперниканские орбиты в соответствии с моим предположением, или же моя радость должна исчезнуть, как облачко. В течение нескольких дней все было сделано, и я следил за тем, как одно за другим небесное тело попадало в точно предназначенное ему место среди других планет».

Можно только удивляться тому, насколько поразительным было совпадение вычислений Кеплера с данными Коперника. Выше дана таблица, в которой дается сравнение тех и других результатов.

Из сравнения данных Кеплера и Коперника видно, что совпадение достаточно хорошее, лишь в двух случаях расхождение заметно. Но Кеплера это отнюдь не обескуражило. Чтобы получить соответствие в случае Меркурия, он решил вписывать сферу не в октаэдр, а в квадрат, являющийся сечением этого октаэдра. Тогда вместо нежелательного числа 577 получается вполне приемлемое 707 и во всех случаях, кроме Юпитера, расхождение не превышает 5 %. А что касается Юпитера, то, по мнению Кеплера, «на таком большом расстоянии никто не должен удивляться» ошибке.

Все эти соображения Кеплер изложил в небольшой книге; она вышла в 1596 г. в Тюбингене под названием, которое само по себе замечательно: «Предвестник космографических сочинений, содержащий Космографическую тайну относительно удивительных отношений между Небесными Орбитами, а также истинные и должные основания для их Числа, Величины и Периодических Движений». Эту книгу принято рассматривать как занимательное заблуждение гения на пути к действительно важным и ценным научным результатам. Однако на самом деле все обстояло гораздо сложнее. «Космографическая тайна» была для Кеплера необходимым этапом на пути к его знаменитым законам, и он сам не только никогда не сознавал ее ошибочность, но, напротив, считал, что все его последующие достижения (и, в частности, третий закон) являются неоспоримым доказательством правильности идей, высказанных им в своей первой книге.

«Небесный кубок» Кеплера 

В отличие от ученых итальянских академий, которые в своей деятельности были нацелены на скрупулезное исследование частных проблем и были настроены, вообще говоря, критически по отношению к спекуляциям относительно глобальных принципов мироздания, Кеплер черпал свое вдохновение из убеждения, что существует именно некий глобальный принцип, познав который только и возможно понять и осмыслить законы природы. В то время как Галилей писал: «Я предпочитаю найти истину, хотя бы и в незначительных вещах, нежели долго спорить о величайших вопросах, не достигая никакой истины» {4, с. 738; 9}. Кеплер не мыслил себе возможности проникновения в тайны природы иначе, чем посредством выяснения фундаментальных законов мироздания: он пытается сконструировать machina mundi наподобие той, что описана Грегором Рейшем в энциклопедическом компендиуме XVI в. «Margarita Philosophica».

Он пишет: «Моя цель состоит в том, чтобы показать, что небесная машина должна быть похожа не на божественный организм, а скорее, на часовой механизм… поскольку почти все разнообразные движения вызываются с помощью одной-единственной и весьма простой магнитной силы, так же как и в случае часового механизма, когда все движения вызываются простым грузом. Более того, я показываю, каким образом физическая концепция должна быть представлена посредством вычислений и геометрии» {5, с. 228; 7}. Эти слова написаны спустя почти десять лет после выхода в свет «Космографической тайны», но мысль, высказанная Кеплером, отражает суть его исследовательской программы, которая не изменялась в течение всей его жизни.

Стремление все подчинить единому порядку, так чтобы ничто не осталось необъясненным, заставило Кеплера поместить Солнце (в «Космографической тайне») в точности в центр Вселенной. Вспомним, что у Коперника оно было несколько смещено по отношению к центру, чтобы удовлетворить данным наблюдений. Поместив Солнце в центр Вселенной и придав ему смысл физического центра сил, Кеплер сделал первый за полстолетия шаг на пути дальнейшей разработки теории Коперника. Более того, он попытался объяснить физически и сам характер движения планет. Поиски архетипов привели его к выводу, что периоды обращения связаны с расстояниями, на которые они удалены друг от друга. В результате Кеплер нашел, что отношения периодов планет в степени 1/2 равны средним величинам отношений их расстояний от Солнца. В этой зависимости уже содержится намек на знаменитый третий закон, который он откроет лишь 20 лет спустя. Разница будет лишь в том, что правильный показатель степени 2/3, а не 1/2, но даже и эта приближенная зависимость давала неплохое совпадение (см. таблицу).

Отношения средних расстояний планет от Солнца {11, с. 292}

Как справедливо пишет биограф Кеплера Оуэн Гингерич: «Хотя основная посылка „Космографической тайны" была ошибочной, Кеплер был первым и до Декарта единственным ученым, кто требовал физического объяснения небесных явлений. Редко в истории науки столь ошибочная книга оказывалась столь плодотворной для будущего развития науки» {11, с. 292}.

Свою книгу Кеплер послал некоторым ученым, чье мнение было для него важным. Среди его адресатов были датчанин Тихо Браге и итальянец Галилео Галилей.

Замок Бенатек

После «Космографической тайны» Кеплер углубляется в разработку космологических проблем — его интересует все: от лунных и солнечных затмений до хронологии и поисков фундаментальных законов мироздания. В 1599 г. он набрасывает план своей главной книги — «Гармонии Мира». Однако гонения на протестантов, вызванные Контрреформацией, заставляют Кеплера отказаться от своих первоначальных планов и искать убежища за пределами Штирии. Он вернется к «Гармонии» лишь много лет спустя и закончит ее в 1619 г.

В это время между тем в его жизни намечаются перемены и другого рода: он женится на Барбаре Мюллер, старшей дочери зажиточного мельника, 27 апреля 1597 г. при «зловещем расположении созвездий», как он записал в своем дневнике. Женитьба и вправду оказалась неудачной — влюбленность первых дней вскоре прошла, и Кеплер разочарованно обнаружил, что жена его «толста, бестолкова и ограниченна». Горечь разочарования усугубилась впоследствии настоящим горем — двое его детей умерли вскоре после рождения. Кроме того, его жена, обладавшая в Граце немалым состоянием, не выказывала ни малейшего желания покидать родные места, хотя опасность жизни в Граце для Кеплера все увеличивалась. Католические правители провинции не трогали протестантов до сентября 1598 г. Но 28 сентября всем протестантам Граца, и Кеплеру в том числе, было приказано покинуть город до захода солнца. Правда, Кенлеру, в отличие от остальных, было затем разрешено вернуться, но он все-таки предпочел подыскать себе место поспокойнее. Этим местом стала должность ассистента Тихо Браге, математика и астронома при дворе императора Рудольфа II в Праге.