Удивительные люди: Иоганн Кеплер

Часто ли мы задумываемся, как человечество получает знания?

Все мы ежечасно, ежеминутно пользуемся достижениями науки. Они входят в наш обиход и становятся частью повседневной жизни, обыденности, и наши собственные жизненные задачи не оставляют нам места задуматься, откуда пришли знания, давшие людям сегодняшнюю картину мира?

И действительно, откуда? Гениальные композиторы «слышали» в голове музыку, которую сочиняли, Пушкину снились стихи по ночам… «При чем тут наука? - спросите вы. – Они – деятели искусства». Но и Менделееву снились построения периодической системы элементов, и Эйнштейн развивал свои невероятные теории, опираясь на интуицию. Известна его замечательная полушутливая фраза: «С тех пор как математики занялись теорией относительности, я сам перестал понимать ее». Так ли велика грань между искусством и наукой? Или наука – тоже искусство?

А если открытие уже совершено, но еще не признано? Если оно настолько невероятно, что кажется фантастическим самому исследователю? Как найти в себе силы его обнародовать? В случае провала коллеги «по цеху» первыми похоронят тебя под слоем помидоров. Случаев, когда открытие не было опубликовано первооткрывателем по причине сомнений, а потом было осуществлено в другом месте и другим человеком, предостаточно. Чтобы быть первооткрывателем, мало быть гениальным, нужно еще бесконечно верить в свою правоту. Тут уже науке недалеко не только до искусства, но и до религии. Какова задачка?

А если при этом ты еще живешь в Средневековье, тебя прёт от астрономии, но ты имеешь неисправимый дефект зрения, мешающий производить наблюдения за звездами, а телескоп еще не придумали? И мало тебе собственных опасных занятий, так еще и твоя мать – держательница трактира, травник-целитель и имеет репутацию гадалки и ведьмы? Кто из вас первый пойдет на костер и вообще, что вы за люди такие?

В общем, Иоганну Кеплеру жизнь легко не давалась, как вы уже поняли. Его отец был наемником в Испанских Нидерландах XVI века и кормил семью, участвуя в военных походах. Мать мальчика предпочитала сопровождать мужа, оставляя Иоганна с бабушкой и дедушкой, которые были с ним неласковы. Из очередного военного похода отец не вернулся.

В отличие от вспыльчивого отца, юный Кеплер был человеком тонким, не склонным к воинской службе, да и довольно болезненным. Он изучал математику, любил смотреть в звездное небо и готовился принять сан протестантского священника. Последнее не удалось из-за его несгибаемой принципиальности: его взгляды на христианское вероучение расходились с тогдашней позицией протестантизма (очень молодой и еще неокончательно сформированной ветвью христианства). А Кеплер никогда не торговал своей совестью и не шел на сделки с ней – черта, доставшаяся ему от матери, как мы увидим ниже. В итоге делом его жизни стала математика.  

Первая научная работа Кеплера называлась «Тайна мироздания». Амбициозно, что тут скажешь. С верой в себя у него определенно все было в порядке. Впрочем, как и с верой во всемогущего мудрого Творца, который совершенно точно сотворил мир, живущий по законам порядка и гармонии, а не хаос непознаваемый. Книга утверждала, что пять известных тогда планет движутся вокруг Солнца не как попало, а по определенным орбитам, в согласовании друг с другом. И хотя сами орбиты были сначала определены неверно, саму эту мысль трудно сегодня оспорить. А опубликована она была в те времена, когда предложенная Николаем Коперником гелиоцентрическая система мира была всячески отвергаема обществом, а сам Кеплер имел в своем распоряжении лишь подзорную трубу и плохие глаза.

Тогда как он пришел к этому? Математически. Впрочем, снабдив свои вполне неплохие вычисления мистической нумерологией. Его современник Галилей саму идею одобрил, однако нумерологию попросил отправить в топку. Молодой последователь оказался не только амбициозным, но и открытым к критике: он постарался максимально очистить свой труд от наносной мистики, переиздав его после многочисленных дополнительных вычислений под названием «Тайна мира». Однако самому Галилею это общение вышло боком: когда над ним состоялся суд инквизиции, переписка с Кеплером (еретиком-протестантом) была вменена ему как отягчающее дело обстоятельство.

Задача, которую поставил сама себе Кеплер в начале XVII века, была поистине фантастической – найти размеры и форму орбит планет Солнечной системы. Надо помнить, что наблюдения за движением самих планет велись с Земли, которая и сама на месте не стояла. Она двигалась по неизвестной тогда траектории, и эффекты ее движения нужно было ухитриться отделить от эффектов движения других планет, не спутать их. Наш современник, физик Алексей Семихатов в своей книге «Все, что движется» (2023) приводит такой пример: представьте себе, что вам доступно видео летящих стрел, снятое камерой, закрепленной также на летящей стреле». А от себя добавим: не просто видео, а крайне некачественное (подзорная труба же!).

То есть вам надо, ни много ни мало, произвести мысленный эксперимент по отделению себя, наблюдателя, от Солнечной системы, внутри которой вы находитесь, и посмотреть на нее из космоса, со стороны, что физически совершенно невозможно. До сих пор невозможно, так как до настоящего времени ни один летательный аппарат, беспилотный или нет, пределов Солнечной системы не покинул. Но вот фантазия увлеченного исследователя, помноженная на математические знания – она сумела.

Вы удивлены? Если да, то вы в этом не одиноки. Даже Альберт Энштейн был впечатлен:

«Он жил в эпоху, когда не было еще уверенности в существовании некоторой общей закономерности для всех явлений природы. Какой глубокой была у него вера в такую закономерность, если, работая в одиночестве, никем не поддерживаемый и мало понятый, он на протяжении многих десятков лет черпал в ней силы для трудного и кропотливого исследования движения планет и математических законов этого исследования».

Итогом трудов всей жизни Иоганна Кеплера стали утверждения, известные сегодня как три закона Кеплера:

1. Планеты движутся вокруг Солнца по эллипсоидным орбитам. Даже не по круговым. И он оказался в этом совершенно прав.
2. Скорость их движения не постоянная. По одним частям эллипса они движутся быстрее, по другим – медленнее. Чем ближе планета оказывается к Солнцу, тем она движется быстрее, и наоборот. Например, Земля ближе к Солнцу, когда в северном полушарии осень и зима, из-за чего она движется в это время быстрее и этот полугодовой сезон оказывается короче на несколько дней, чем второй.  Исследования, проведенные несколько столетий спустя, эти предположения подтвердили.
3. Размеры орбитальных эллипсов связаны четкими математическими закономерностями со временем полного оборота планет вокруг Солнца. Законы движения планет универсальны: чем дальше планета от Солнца, тем больше времени занимает ее полный оборот не только из-за того, что орбита длиннее, и потому, что скорость самой планеты ниже. И здесь он оказался прав.

По словам А. Семихатова, Кеплер не открыл для нас планеты. Они были известны до него. Но Солнечную систему как систему открыл именно он, описав порядок внутри нее, свято веря в то, что порядок в ней непременно должен быть. И даже сегодня, в XXI веке, для определения взаимного расположения планет в определенный момент времени для расчетов используют математические принципы, предложенные Кеплером, а сами орбиты называют «кеплеровы».

Занимался ли гений еще чем-то в своей жизни, кроме своих невероятных трудов? А как же, он ведь даже не был монахом, как, например, Грегор Мендель, имевший возможность посвящать исследованиям все свое свободное время. У Иоганна Кеплера была большая семья. Он женился на молодой 25-летней вдове, уже имевшей одного ребенка, и в этом браке родилось еще пятеро детей. Первые двое, правда, умерли в младенчестве, но и оставшихся с лихвой хватало, чтобы родителям не приходилось скучать.

А потом еще и мать Иоганна попала в чудовищную историю, едва не окончив жизнь на костре, как ведьма. А все из-за банальных перепалок с соседями, которые обиделись на ее острый язык и отомстили, заявив куда следует. Катарина Кеплер знала толк в лекарственных травах, и это совсем не лишнее знание в эпоху отсутствия иных лекарств вкупе с ее непростым характером стало причиной обвинения и судебного разбирательства. Как назло, и сам Кеплер в своих сочинениях упомянул целительские таланты матери и его труды были приобщены к материалам обвинения.

Не найдя прямых доказательств ведьмовста, суд решил надавить на женщину психологически – подвести к дыбе и показать инструменты для пыток, чтобы испугать ее и заставить сознаться. Спас ее тот самый несгибаемый характер, который и едва не погубил. «Делайте со мной, что хотите! Вытягивайте из меня жилы по одной, мне не в чем признаваться», - твердо сказала Катарина и громко прочла «Отче наш» - главную христианскую молитву, которую ведьмы должны бояться, как огня. Недаром эта женщина провела часть жизни в военных походах. Ее твердость и спокойствие убедили судей в ее невиновности и после 14 месяцев заключения она была освобождена. Правда, после этих событий умерла она меньше, чем через год – сказались стресс и плохие тюремные условия. А у Иоганна добавилось седых волос на голове – мысль, что он мог невольно поспособствовать ее казни, была для него невыносимой.

Рукописи Кеплера не издавались невероятно долго. Они переходили от владельца к владельцу, от них отказывались ученые сообщества. Его идеи были слишком смелыми для своего времени. Впервые опубликованы они были в 1936 году - лет эдак через триста после того, как были написаны! Первый памятник гению появится у него на родине примерно в это же время. Но самым величественным памятником Иоганну Кеплеру все же стал не холодный камень, а космическая обсерватория NACA, первый орбитальный телескоп, созданный для поиска в космосе планет, подобных Земле.

Телескоп «Кеплер» был запущен в 2009 году. Его великому предшественнику краснеть за него не пришлось бы: за время своей работы телескоп обнаружил за пределами Солнечной системы около 3500 объектов, претендующих на звание планет, и больше 1000 из них уже подтверждены различными исследовательскими группами. Миссия космической обсерватории «Кеплер» была завершена NASA в 2018 году – к этому времени телескоп полностью выработал имеющееся на борту топливо. Бортовой компьютер был отключен 15 ноября – в день смерти Иоганна Кеплера.

 Исследования результатов работы младшего «Кеплера» далеки от завершения, и пока он, уже неуправляемый, продолжает свое путешествие в космосе, исследователи на Земле скрупулезно изучают и проверяют переданные им данные. Интересно, был бы доволен итогами его работы Иоганн?

Галерея

2