Ю.А. Белый

Иоганн КЕПЛЕР

1571-1630

«Когда историю жизни Кеплера сопоставляешь с тем,

кем он стал и что он сделал, радостно изумляешься

и при этом убеждаешься, что истинный гений

преодолевает любые препятствия».

И.В. Гёте

«Ваш любимый герой?.. Спартак, Кеплер...»

Карл Маркс

Введение

Мы являемся свидетелями и участниками научно-технической революции. Непрерывный и все усиливающийся поток информации о новых достижениях науки и техники как бы притупляет ее восприятие, и сообщение о сооружении сверхмощного радиотелескопа, позволяющего взглянуть на сверхудаленные от нас миры, или электронного микроскопа, раскрывающего нам строение молекулы, весть о создании сверхзвукового пассажирского самолета или электронно-вычислительной машины с быстродействием несколько миллионов операций в секунду уже не производит должного впечатления.

А ведь совсем недавно люди, мнившие себя привилегированными обитателями центра мира, с нашей точки зрения были невероятно технически отсталыми: они имели в качестве основного источника механической энергии собственные мышцы, не умели измерить ни температуры, ни давления, не имели ни одного прибора для усиления чувств, а на освещенном свечой столе вычислителя, кроме абака и гусиного пера, не было других средств вычисления,

Однако периоды бурного развития науки и ее приложении к практической деятельности человека можно обнаружить и в прошлом.

Один из таких периодов, которому предшествовал перелом в мировоззрении, вызванный гениальными работами Коперника о строении Солнечной системы, хронологически довольно точно вписывается в XVII век. В течение жизни двух-трех поколений появились телескоп, с помощью которого удалось заглянуть дальше в космос, и микроскоп, открывший человеку удивительный мир мельчайших существ, были изобретены термометр, барометр, маятниковые часы; человечество получило воздушный насос, первые паровые и вычислительные машины.

В науке этот период ознаменовался циклом работ по небесной механике, основам динамики, теории всемирного тяготения; было открыто атмосферное давление, разработаны законы геометрической оптики, теория цвета, открыты явления дифракции и интерференции света, определена его скорость в пустоте, началось интенсивное изучение явлений электричества и магнетизма.

Этим завоеваниям в области механики и физики сопутствовали и огромные достижения математики, созданием аналитической геометрии, основ дифференциального и интегрального исчислений начавшей новый период своего развития — период переменных величин. Существенные изменения — от появления и широкого внедрения логарифмических таблиц до разработки довольно сложных приборов для механического выполнения арифметических действий — произошли и в вычислительной технике.

Кардинальные изменения в науке произошли и в организационном плане: были созданы первые объединения ученых в государственном масштабе — типа академий наук, появилась научная периодика.

Характеризуя общественно-политические предпосылки этого периода развития науки, Энгельс писал: «Современное естествознание, — единственное, о котором может идти речь как о науке, в противоположность гениальным догадкам греков и спорадическим, не имеющим между собой связи исследованиям арабов, — начинается с той грандиозной эпохи, когда бюргерство сломило мощь феодализма, когда на заднем плане борьбы между горожанами и феодальным дворянством показалось мятежное крестьянство, а за ним революционные предшественники современного пролетариата, уже с красным знаменем в руках и с коммунизмом на устах, — с той эпохи, которая создала в Европе крупные монархии, сломила духовную диктатуру папы, воскресила греческую древность и вместе с ней вызвала к жизни высочайшее развитие искусства в новое время, которая разбила границы старого orbis и впервые, собственно говоря, открыла Землю.

Это была величайшая из революций, какие до тех нор пережила Земля. И естествознание, развивавшееся в атмосфере этой революции, было насквозь революционным...»¹

Итак, особенности естествознания того времени заключались в том, что оно было революционным. И если мы говорим, что в наше время совершается научно-техническая революция, то в то время, можно сказать, человечество переживало естественно научную революцию.

Это была «эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учености»².

И среди этих титанов одно из первых мест как хронологически, так и по размаху борьбы со старым мировоззрением за новый подход к исследованию законов природы, и по своему вкладу в науку занимает великий немецкий ученый Иоганн Кеплер, 400 лет со дня рождения которого исполняется 27 декабря 1971г.

Имя Кеплера известно каждому образованному человеку. Однако сведения о нем обычно ограничиваются открытием им фундаментальных закономерностей в движении планет, так называемых законов Кеплера, его вкладом в борьбу за торжество идей Коперника.

Действительно, одной этой заслуги, явившейся результатом соединения его гения с многолетней математической обработкой результатов точнейших для того времени астрономических наблюдений Тихо Браге, было бы вполне достаточно, чтобы увековечить имя Кеплера в истории науки как творца научной астрономии, проложившего дорогу к открытию закона всемирного тяготения.

Но одним этим не исчерпывается значение Кеплера в истории науки. Его работы в оптике, в частности исследование законов преломления света и на этой основе разработка теории видения, теории оптических систем (включая схему астрономического рефрактора), были важным этапом на пути превращения оптики в истинную науку.

Математик по званию, Кеплер был не только потребителем математических знаний при решении астрономических и оптических задач. Его имя значится первым среди тех, чей вклад в развитие этой науки в новое время ознаменовал собой начало нового периода — математики переменных величии. Его знаменитая «Новая стереометрия», посвященная новым методам вычисления объемов тел вращения, как и отдельные задачи, решенные им раньше при выводе планетных законов, стали важными вехами в развитии анализа бесконечно малых, особенно в той его части, которая сейчас называется интегральным исчислением. Его работы в области теории правильных многоугольников и многогранников и в некоторых других разделах математики дополняют его важный вклад в эту науку.

Кеплер, безусловно, был крупнейшим вычислителем своего века. Однако и здесь он не остался потребителем разработанных другими методов: вычисление им логарифмических таблиц, разработка теории логарифмов, наконец недавно установленная роль Кеплера в создании первых механических вычислительных средств позволяют вписать его имя среди имен тех, чьи работы оказали существеннейшее влияние на развитие этой области прикладной математики.

В трудах Кеплера в изобилии рассеяны глубокие соображения и блестящие догадки, содержащие в более или менее оформленном состоянии научные истины, позже вошедшие в актив механики, физики и других наук.

Кеплер, наконец, был первым ученым естествоиспытателем, установившим понятие закона природы в его современном понимании. Для этого ему пришлось порвать с господствовавшей в то время точкой зрения, которая сводилась к тому, что закономерности не искали в природе, в материальном мире, а выдумывали их априорно, и уже под эти искусственные схемы пытались подгонять явления природы.

Пройдя сам через этот неправильный, идеалистический метод исследования природы, Кеплер сумел очень скоро освободиться от него, осознав, что познание реальных законов природы требовало более глубокого, в определенной степени диалектического, понимания закономерности и гармонии в природе. Разработка Кеплером новых методологических принципов научного исследования природы была чрезвычайно важной для развития науки.

«Он жил в эпоху, когда еще не было 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 непонятый, он на протяжении многих десятков лет черпал в ней силы для трудного и кропотливого эмпирического исследования движения планет и математических законов этого движения!», — писал о Кеплере Эйнштейн в 1930 г., когда отмечалось 300-летие со дня смерти великого ученого³.

Мы не можем забыть и роль Кеплера — борца за утверждение коперниканского учения. Всю свою сознательную жизнь он сражался с открытым забралом за торжество идеи, в справедливости которой он был убежден, и от своего первого произведения «Космографической тайны» и до последней, посмертно изданной «Лунной астрономии» Кеплер бесстрашно пропагандировал гелиоцентризм — то, что в конечном счете стоило жизни его предшественнику на тернистом пути борца за новое, Джордано Бруно, заставляло хранить молчание его учителя Мёстлина в протестантском Вюртемберге, а в католической Италии привело к осуждению и фактически лишило свободы Галилея, решившего после долгих раздумий выступить в поддержку этого учения перед широкой общественностью.

И при этом нужно помнить, что жизнь Кеплера прошла в католических странах на положении преследуемого протестанта — полуеретика!

Кеплер прожил трудную жизнь. Крайне слабое здоровье, болезненность и дефекты зрения, семейные несчастья, постоянные материальные лишения, религиозные преследования как со стороны католических правителей, на службе которых он состоял, так и со стороны его единоверцев-лютеран, не все взгляды которых позволяла разделять ему совесть, наконец ужасные события Тридцатилетней войны, воздействие которых давало себя знать на протяжении 12 последних лет его жизни, создавали серьезнейшие препятствия для его научной деятельности. Но, представляется, неиссякаемые силы таились в хилом теле этого титана мысли и духа, который, по словам А. Эйнштейна, «всецело и страстно увлеченный поиском пути к более глубокому проникновению в сущность явлений природы... несмотря на внутренние и внешние трудности, сумел достичь поставленной перед собой возвышенной цели» ⁴.

В философских взглядах Кеплера можно найти много противоречивого, в них еще многое от объективного идеализма Платона и даже от числовой мистики Пифагора. Подчас элементы причинного исследования и правильные выводы из них густо завуалированы априорными предположениями и фантастическими вымыслами в духе того времени. Деятельность Кеплера, ровно половина жизни которого принадлежала XVI, а вторая — XVII в., является ярчайшим примером борьбы передового с отсталым, старого и нового подхода к научным исследованиям. Но, как бы ни было, «исторические заслуги, — говорил В.И. Ленин, — судятся не по тому, чего не дали исторические деятели сравнительно с современными требованиями, а но тому, что они дали нового сравнительно со своими предшественниками»⁵.

И цель настоящей книги, ознакомив читателей с волнующей историей печальной жизни Кеплера, показать, что он дал нового по сравнению со своими предшественниками.

Автор выражает глубокую благодарность академику А.А. Михайлову, научному редактору настоящей книги, давшему ценные указания по совершенствованию рукописи и предоставившему отдельные материалы, необходимые для ее оформления, профессору А.П. Юшкевичу, по инициативе и при помощи которого написана эта книга, профессору Б.А. Розенфельду и кандидату технических наук 3.К.Соколовской за ценные указания, полученные автором в ходе работы над рукописью.

Примечания

1.- К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 508.

2.- Там же, стр. 346.

3.- А. Эйнштейн. «Иоганн Кеплер». — В кн.: «Собрание научных трудов». М., «Наука», 1967, т. 4, стр. 121.

4.- А. Эйнштейн. Предисловие к книге Каролы Баумгардт «Иоганн Кеплер. Жизнь и письма». Там же, стр. 324.

5.- В.И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 2, стр. 178.