Законодатель неба

Двигаясь по следам знаменитых астрономов прошлого, мы подошли к знакомству с Тихо Браге, заносчивым датским дворянином, великим астрономом-наблюдателем XVI в., первым человеком, который, не имея телескопа, сумел серьезно превзойти по точности наблюдения Птолемея и Улугбека.

Тихо Браге родился в 1546 г. и в юности, учась в университете, немного увлекался астрономией. В 26 лет он увидел явление, аналогичное тому, которое за полторы тысячи лет до него побудило взяться за составление звездного каталога грека Гиппарха. Тихо Браге вместе со своими современниками увидел вспышку Новой звезды в созвездии Кассиопеи, которая разгорелась на небе в 1572 г., была видна даже днем, а полтора года спустя, постепенно уменьшая свой блеск, совершенно исчезла из виду, оставив человечество в большом недоумении и сильно поколебав его доверие к аристотелевым философским догмам относительно неизменности мира «неподвижных» звезд.

Браге выполнил тщательные измерения и зарисовки Новой звезды 1572 г. После долгих колебаний, совместимо ли издание астрономических трактатов с достоинством датского дворянина, Тихо Браге, возмущенный обилием домыслов, которые без конца помещались в различных сочинениях, решился выпустить в свет и свою собственную книгу. Она имела успех. На Тихо Браге обратили внимание как на мастера тонких астрономических измерений. Ему повезло: датскому королю намекнули, что в лице Тихо Браге, если тот покинет Данию, королевство рискует потерять известного ученого.

Король Фредерик II, не желая упускать случая прославиться, пожаловал Тихо Браге в ленное владение остров Вен, расположенный недалеко от Копенгагена, в Эресуннском проливе. Здесь Тихо Браге были предоставлены достаточные финансовые возможности, и он провел на острове Вен свыше 20 лет.

Под руководством Тихо Браге было запроектировано и построено несколько новых астрономических инструментов. Они не были так громоздки, как вертикальный круг Улугбека, а развившееся искусство ремесленников позволило сделать их еще более точными. Тихо Браге оборудовал на Вене две обсерватории. Одну из них он назвал Ураниборг – «дворец астрономии» и наблюдал в ней сам. Вторую же – Стьернеборг – «звездный дворец» он отвел для своих многочисленных ассистентов и учеников.

В старых книгах по истории астрономии ходят рассказы о том, что из-за плохого характера и дворянского высокомерия Тихо Браге постоянно ссорился с окружающими и даже дрался на дуэлях. В одном из поединков он лишился кончика носа и, заботясь о сохранении внешности, пользовался серебряным протезом.

Характер у Тихо Браге был, по-видимому, действительно тяжелый, и после смерти короля Фредерика II он через несколько лет напрочь поругался и с придворными, и со своими помощниками, в результате чего вынужден был в 1597 г. покинуть Вен.

После двухлетних скитаний по Германии Тихо Браге поселился в столице Священной Римской империи Праге, в императорской резиденции Рудольфа II, на положении придворного астролога и алхимика. Ему исполнилось 53 года, и силы были уже не те. Кроме того, будучи непревзойденным наблюдателем, он был, по-видимому, неважным теоретиком. Отдавая должное Копернику как великому ученому, Браге считал основной целью своих наблюдений опровержение учения Коперника. Он хотел согласовать взгляды Птолемея и Коперника, полагая, что планеты действительно обращаются вокруг Солнца, как говорит Коперник, но зато уже Солнце вместе со всеми планетами обращается вокруг Земли, как говорит Птолемей. Однако ни сам Тихо Браге, ни оставшийся верным ему ученик Лонгомонтан не были в состоянии использовать и математически обработать уникальные по точности материалы двадцатилетних наблюдений планет. Браге настойчиво искал себе такого помощника, который самостоятельно справился бы с этой головоломной задачей.

Астрономические наблюдения Тихо Браге с большим стенным квадрантом. Из книги «Astronomiae instauratae mechanical»

В 1600 г. на площади Цветов в Риме был сожжен за свои убеждения Джордано Бруно. В том же году у Браге появился новый помощник – немец Иоганн Кеплер.

Отношения Браге с Кеплером стали натянутыми чрезвычайно быстро. «Тихо такой человек, – писал о нем Кеплер, – с которым нельзя жить, не перенося жестоких оскорблений».

Но дни Тихо Браге были уже сочтены. Он умер в 1601 г., оставив Кеплеру сундук с бесценными результатами своих наблюдений и завещав опровергнуть учение Коперника.

Кеплеру в это время исполнилось 30 лет. Испытавший беспросветную нужду и голод, обездоленное детство и религиозные преследования, безгранично преданный астрономии, ученый и мистик, астролог и блестящий математик, неудачник и счастливец одновременно, Кеплер представляет собой одну из наиболее драматических фигур в истории астрономии.

«Я писал свою книгу для того, чтобы ее прочли, теперь или после – не все ли равно? – так замечает Кеплер в своей книге „Гармонии мира“. – Она может сотни лет ждать своего читателя, ведь даже самому богу пришлось шесть тысяч лет дожидаться того, кто постиг его работу». Это замечание как нельзя лучше отражает гордый, независимый характер Кеплера, которого не сломили самые тяжелые лишения.

Великий датский астроном Тихо Браге похоронен в столице ЧССР Праге. На надгробной плите близ алтарной части собора Девы Марии над Тыном он изображен со знаками рыцарского достоинства и небесным глобусом. Собор расположен близ старинной Ратушной площади и служит местом паломничества многочисленных туристов

Иоганн Кеплер родился в 1571 г. в городке Вейль-дер-Штадт, в Вюртемберге. Его родители были протестантами. Отец, разорившийся мелкий торговец, отправился ландскнехтом в Нидерланды. Мать, женщина сварливая и грубая, была пьяницей. В раннем детстве Иоганн заболел оспой, и просто чудо, что при своем слабом здоровье он вообще остался жив.

Убедившись в полной никчемности сына для обычной работы, родители отдали его учиться. Здесь Иоганн показал себя с лучшей стороны и, как подававший особые надежды, переводился из одного церковного учебного заведения в другое, пока не окончил в 22 года Тюбингенскую духовную академию, которая готовила протестантских богословов. В Тюбингене Кеплер тайком познакомился с учением Коперника.

После окончания академии Кеплер занялся преподаванием и выпустил первую большую астрономическую книгу «Предвестник космографических изысканий, содержащий космографическую тайну об удивительном соотношении небесных сфер, а также истинные и должные причины числа небес, их величин и периодических их движений, объясненную посредством пяти правильных геометрических тел».

С современной точки зрения идеи Кеплера, изложенные в этой книге, выглядят довольно дикими. Суть их состоит вот в чем.

Математикам известны всего пять правильных многогранников: тетраэдр (четырехгранник, правильная пирамида с равносторонним треугольным основанием, равным боковым граням), куб (шестигранник), октаэдр (восьмигранник с гранями из равносторонних треугольников), додекаэдр (двенадцатигранник с гранями в виде пятиугольников) и икосаэдр (двадцатигранник с гранями в виде равносторонних треугольников). С другой стороны, Кеплер знал вычисленные Коперником расстояния от Солнца до шести известных в то время планет.

Кеплер предположил, что, поскольку в мире должна существовать полная математическая гармония, пять планетных «сфер» могут располагаться вокруг Солнца таким образом, чтобы между ними вписывались правильные многогранники.

Проделанная Кеплером вычислительная работа была под силу только незаурядному математику. Между самыми далекими сферами Сатурна и Юпитера он поместил куб так, чтобы вершинами он касался сферы Сатурна, а гранями – сферы Юпитера. Между Юпитером и Марсом Кеплер поместил тетраэдр и т. д. с тем же расчетом, чтобы гранями каждый многогранник касался внутренней, меньшей сферы, а вершинами был вписан во внешнюю, большую сферу.

«Предвестник» был встречен научной общественностью с большим воодушевлением. Попытка дать геометрическую картину мира в духе Птолемея с учетом идей Коперника импонировала многим. Отмечалась также блестящая математическая подготовка автора. Ознакомившись с «Предвестником», Тихо Браге тотчас решил, что Кеплер – тот единственный и незаменимый помощник, в котором он так нуждался.

Гороскоп, составленный Иоганном Кеплером в 1608 г. для будущего известного полководца времен Тридцатилетней войны Альбрехта Валленштейна

Стиль работы Кеплера оставался неизменным всю жизнь. Он был великим математиком-вычислителем, который постоянно с беспримерным упорством искал гармонию мира и его частей, который хотел всю совокупность природных явлений выразить числом и мерой. Многое из того, что сделал Кеплер, кажется сегодня наивным. Он, например, «точно» вычислил толщину хрустальной сферы, на которой укреплены неподвижные звезды. Но, разумеется, не это заставляет нас склонить голову перед несгибаемой волей «законодателя неба». Кеплер действительно первым нашел законы, которым подчиняются движения планет.

Восемь лет после смерти Тихо Браге императорский математик Кеплер, не получавший ни гроша за свою работу от императора, перебивавшийся составлением гороскопов и случайными заработками, живший впроголодь в вопиющей бедности, искал путь движения Марса. По его собственным словам, «размышляя и соображая, он чуть не сошел с ума». Но он нашел то, что искал.

В 1609 г. вышла в свет «Новая астрономия, причинно обоснованная, или физика неба, изложенная в исследованиях движения звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В этой гениальной книге Кеплер впервые сформулировал те положения, которые мы называем теперь первым и вторым законами Кеплера:

каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

планеты движутся по своим орбитам с переменной скоростью таким образом, что площади, описываемые радиусом-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными.

Третий закон, который был, с точки зрения Кеплера, самым всеобъемлющим, ему удалось найти не скоро: еще через 10 лет бесконечных вычислений, бесчисленного варьирования данными, после сотен неудачных выкладок, которые не обескураживали и не останавливали Кеплера. Этот третий закон приведен им в книге «Гармонии мира», вышедшей в 1619 г.:

квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.

В «Гармониях мира», больше, чем в других сочинениях Кеплера, нашел отражение мистический элемент его творчества. Он искал гармонии планетных движений с геометрическими фигурами, с теорией чисел, с музыкой сфер. Многое из того, что вдохновляло его, оказалось ложным. Но последующие поколения нашли у Кеплера то, что позволило заняться дальнейшим развитием астрономии.

За 10 лет – от «Новой астрономии» до «Гармоний мира» – Кеплеру пришлось пережить такое, что редко выпадает на долю одного человека. Его жена и сын умерли во время эпидемии оспы. Он женился вторично, но вынужден был скитаться по Германии; бушевала Тридцатилетняя война, окрашенная неистощимой религиозной ненавистью. Протестанту Кеплеру не находилось места среди католиков – несколько раз, спасая жизнь, ему приходилось бежать из городов. Престарелая мать Кеплера в течение 6 лет подвергалась преследованиям и сидела в тюрьме по обвинению в колдовстве, и «Только нечеловеческие усилия сына, императорского математика, спасли ее от пыток и костра. В качестве астролога Кеплер нанимается на службу к известному полководцу той эпохи, капризному и грубому Валленштейну. И опять полное отсутствие средств к существованию, нищета, голод, клеймо „протестантского еретика“ и „сына ведьмы“».

Но Кеплер продолжает работать, несмотря ни на что. Его книги сжигают, но он пишет новые. Он выпускает «Извлечение коперниковой астрономии», которое тут же попадает в «Индекс запрещенных книг». Это руководство с последовательным изложением гелиоцентрической системы мира написано Кеплером уже после 1616 г., когда учение Коперника еще не запрещено, но его книга уже включена в «Индекс запрещенных книг» с формулировкой «временно задерживается впредь до исправления».

Долгое время задумчивый человек на этом портрете оставался для любителей живописи «Неизвестным мужчиной». Лишь совсем недавно эксперты сошлись во мнении, что перед нами прижизненный портрет Иоганна Кеплера

В 1627 г. Кеплер завершает завещанную ему Тихо Браге обработку наблюдений на Вене и выпускает астрономические таблицы, названные в честь императора Рудольфа II так: «Рудольфовы таблицы всей астрономической науки, начатые впервые Тихо Браге, продолженные и доведенные до конца Иоганном Кеплером». С помощью этих таблиц Кеплер предсказал ряд редких астрономических явлений в том числе прохождение Венеры по диску Солнца 1631 г.

Осенью 1630 г., на 59-м году жизни, Кеплер в который раз едет в Регенсбург, чтобы добиться от казны хотя бы малой толики из невыплаченного ему за десятилетия императорского жалованья. Он ехал 400 км верхом, дорогой сильно простудился, по приезде слег и умер от жестокой горячки. При нем нашли 57 экземпляров изданного им календаря на 1631 г., 16 экземпляров «Рудольфовых таблиц» и 7 пфеннигов.

Неутомимый труженик Кеплер отличался небывало смелым полетом творческой мысли и редкостной интуицией. После открытия им законов движения планет под учение Коперника был подведен надежный фундамент.

Связки черновиков, писем и рукописей Кеплера неоднократно меняли владельцев, переходя из рук в руки. Их теряли, отыскивали, продавали, передаривали. В XVII в. они чудом уцелели во время пожара, почти полностью уничтожившего богатую астрономическую библиотеку Яна Гевелия. В начале XVIII в. в Лейпциге они были сплетены в 22 тома с тисненным на белых пергаментных переплетах девизом «Богу и людям». Однако очередной владелец рукописного наследия Кеплера, пытаясь издать его, разорился и был вынужден отдать рукописи в залог. Они прошли новый круг злоключений, и наконец, в 1773 г. при посредстве Леонарда Эйлера рукописный архив Кеплера был приобретен правительством Екатерины II для Санкт-Петербургской Академии наук. Сейчас они бережно хранятся в Ленинграде, в архиве Академии наук СССР.

Сменив многих владельцев, кружным путем попал в Ленинград и тот самый экземпляр первого издания книги Коперника, который достался Кеплеру в наследство от Тихо Браге: экземпляр, украшенный автографами знаменитых астрономов XVI-XVII вв. – Рейнгольда, Тихо Браге, Кеплера.