Иоган Кеплер - биография

Иоганн Кеплер (1571-1630) —  немецкий астроном, один из творцов  астрономии нового времени. Открыл законы движения планет (законы Кеплера), на основе которых составил планетные таблицы (т. н. Рудольфовы). Заложил основы теории затмений. Изобрел телескоп, в котором  объектив и окуляр — двояковыпуклые линзы. Знак зодиака - Козерог.

 

Вскоре после смерти Коперника  на основе его системы мира астрономы  составили таблицы движений планет. Эти таблицы лучше согласовывались  с наблюдениями, чем прежние таблицы, составлявшиеся еще по Птолемею. Но спустя некоторое время астрономы  обнаружили расхождение и этих таблиц с данными наблюдений движения небесных тел.

 

Для передовых ученых было ясно, что учение Коперника правильно, но надо было глубже исследовать и  выяснить законы движения планет Эту  задачу решил великий немецкий ученый Кеплер.

 

Иоганн Кеплер появился на свет 27 декабря 1571 года в маленьком  городке Вейле близ Штутгарта. Кеплер родился в бедной семье, и поэтому  ему с большим трудом удалось  окончить школу и поступить в 1589 году в Тюбингенский университет. Здесь он с увлечением занимался  математикой и астрономией. Его  учитель профессор Местлин втайне был последователем Коперника. Конечно, в университете Местлин преподавал астрономию по Птолемею, но дома он знакомил своего ученика с основами нового учения. И вскоре Кеплер стал горячим  и убежденным сторонником теории Коперника.

 

В отличие от Местлина, Иоганн Кеплер не скрывал своих взглядов и убеждений. Открытая пропаганда учения Коперника очень скоро навлекла на него ненависть местных богословов. Еще до окончания университета, в 1594 году, Иоганна посылают преподавать  математику в протестантское училище  города Граца, столицы австрийской  провинции Штирии.

 

Уже в 1596 году Иоганн издает «Космографическую тайну», где, принимая вывод Коперника о центральном  положении Солнца в планетной  системе, пытается найти связь между  расстояниями планетных орбит и  радиусами сфер, в которые в  определенном порядке вписаны и  вокруг которых описаны правильные многогранники. Несмотря на то что этот труд Кеплера оставался еще образцом схоластического, квазинаучного мудрствования, он принес автору известность. Знаменитый датский астроном-наблюдатель Тихо Браге, скептически отнесшийся к  самой схеме, отдал должное самостоятельности  мышления молодого ученого, знанию им астрономии, искусству и настойчивости  в вычислениях и выразил желание  встретиться с ним. Состоявшаяся позже встреча имела исключительное значение для дальнейшего развития астрономии.

 

В 1600 году приехавший в Прагу  Тихо Браге предложил Иоганну  работу в качестве своего помощника  для наблюдений неба и астрономических  вычислений. Незадолго перед этим Браге был вынужден оставить свою родину Данию и выстроенную им там обсерваторию, где он в течение четверти века вел астрономические наблюдения. Эта обсерватория была снабжена лучшими измерительными инструментами, а сам Браге был искуснейшим наблюдателем.

 

Когда датский король лишил  Браге средств на содержание обсерватории, он уехал в Прагу. Браге с большим  интересом относился к учению Иоганна Кеплера, но сторонником  его не был. Он выдвигал свое объяснение устройства мира; планеты он признавал  спутниками Солнца, а Солнце, Луну и  звезды считал телами, обращающимися  вокруг Земли, за которой, таким образом, сохранялось положение центра всей Вселенной.

 

Браге работал вместе с  Кеплером недолго: в 1601 году он умер. После  его смерти Иоганн Кеплер начал изучать  оставшиеся материалы с данными  долголетних астрономических наблюдений. Работая над ними, в особенности  над материалами о движении Марса, Кеплер сделал замечательное открытие: он вывел законы движения планет, ставшие  основой теоретической астрономии.

 

Философы Древней Греции думали, что круг — это самая  совершенная геометрическая форма. А если так, то и планеты должны совершать свои обращения только по правильным кругам (окружностям).

 

Кеплер пришел к мысли  о неправильности установившегося  с древности мнения о круговой форме планетных орбит. Путем  вычислений он доказал, что планеты  движутся не по кругам, а по эллипсам — замкнутым кривым, форма которых  несколько отличается от круга. При  решении данной задачи Кеплеру пришлось встретиться со случаем, который, вообще говоря, методами математики постоянных величин решен быть не мог. Дело сводилось  к вычислению площади сектора  эксцентрического круга. Если эту задачу перевести на современный математический язык, придем к эллиптическому интегралу. Дать решение задачи в квадратурах  Иоганн Кеплер, естественно, не мог, но он не отступил перед возникшими трудностями  и решил задачу путем суммирования бесконечно большого числа «актуализированных»  бесконечно малых. Этот подход к решению  важной и сложной практической задачи представлял собой в новое  время первый шаг в предыстории  математического анализа.

 

Первый закон Иоганна  Кеплера предполагает: Солнце находится  не в центре эллипса, а в особой точке, называемой фокусом. Из этого  следует, что расстояние планеты  от Солнца не всегда одинаковое. Кеплер нашел, что скорость, с которой  движется планета вокруг Солнца, также  не всегда одинакова: подходя ближе  к Солнцу, планета движется быстрее, а отходя дальше от него — медленнее. Эта особенность в движении планет составляет второй закон Кеплера. При  этом И. Кеплер разрабатывает принципиально  новый математический аппарат, делая  важный шаг в развитии математики переменных величин.

 

Оба закона Кеплера стали  достоянием науки с 1609 года, когда  была опубликована его знаменитая «Новая астрономия» — изложение основ  новой небесной механики. Однако выход  этого замечательного произведения не сразу привлек к себе должное  внимание: даже великий Галилей, по-видимому, до конца дней своих так и не воспринял законов Кеплера.

 

Потребности астрономии стимулировали  дальнейшее развитие вычислительных средств  математики и их популяризации. В 1615 году Иоганн Кеплер выпустил сравнительно небольшую по объему, но весьма емкую  по содержанию книгу — «Новая стереометрия винных бочек», в которой продолжил  разработку своих интеграционных методов  и применил их для нахождения объемов  более чем 90 тел вращения, подчас довольно сложных. Там же им были рассмотрены  и экстремальные задачи, что подводило  уже к другому разделу математики бесконечно малых — дифференциальному  исчислению.

 

Необходимость совершенствования  средств астрономических вычислений, составление таблиц движений планет на основе системы Коперника привлекли  Кеплера к вопросам теории и практики логарифмов. Воодушевленный работами Непера, Иоганн Кеплер самостоятельно построил теорию логарифмов на чисто  арифметической базе и с ее помощью  составил близкие к неперовым, но более точные логарифмические таблицы, впервые изданные в 1624 году и переиздававшиеся до 1700 года. Кеплер же первым применил логарифмические вычисления в астрономии. «Рудольфинские таблицы» планетных  движений он смог завершить только благодаря новому средству вычислений.

 

Проявленный ученым интерес  к кривым второго порядка и  к проблемам астрономической  оптики привел его к разработке общего принципа непрерывности — своеобразного  эвристического приема, который позволяет  находить свойства одного объекта по свойствам другого, если первый получается предельным переходом из второго. В  книге «Дополнения к Вителлию, или Оптическая часть астрономии» (1604) Иоганн Кеплер, изучая конические сечения, интерпретирует параболу как  гиперболу или эллипс с бесконечно удаленным фокусом — это первый в истории математики случай применения общего принципа непрерывности. Введением  понятия бесконечно удаленной точки  Кеплер предпринял важный шаг на пути к созданию еще одного раздела  математики — проективной геометрии 

 

Вся жизнь Кеплера была посвящена открытой борьбе за учение Коперника. В 1617—1621 годах в разгар Тридцатилетней войны, когда книга  Коперника уже попала в ватиканский  «Список запрещенных книг», а  сам ученый переживал особенно трудный  период в своей жизни, он издает тремя  выпусками общим объемом примерно в 1000 страниц «Очерки коперниканской астрономии». Название книги неточно  отражает ее содержание — Солнце там  занимает место, указанное Коперником, а планеты, Луна и незадолго до того открытые Галилеем спутники Юпитера  обращаются по открытым Кеплером законам. Это был фактически первый учебник  новой астрономии, и издан он был  в период особенно ожесточенной борьбы церкви с революционным учением, когда учитель Кеплера Местлин, коперниканец по убеждениям, выпустил учебник астрономии по Птолемею!

 

В эти же годы Кеплер издает и «Гармонию мира», где он формулирует  третий закон планетных движений. Ученый установил строгую зависимость  между временем обращения планет и их расстоянием от Солнца. Оказалось, что квадраты периодов обращения  любых двух планет относятся между  собой как кубы их средних расстояний от Солнца Это — третий закон  Иоганна Кеплера.

 

В течение многих лет И. Кеплер ведет работу по составлению  новых планетных таблиц, напечатанных в 1627 году под названием «Рудольфинские таблицы», которые многие годы были настольной книгой астрономов. Кеплеру  принадлежат также важные результаты в других науках, в частности в  оптике разработанная им оптическая схема рефрактора уже к 1640 году стала  основной в астрономических наблюдениях.

 

Работы Кеплера над  созданием небесной механики сыграли  важнейшую роль в утверждении  и развитии учения Коперника Им была подготовлена почва и для последующих  исследований, в частности для  открытия Исааком Ньютоном закона всемирного тяготения. Законы Кеплера и сейчас сохраняют свое значение научившись учитывать взаимодействие небесных тел, ученые их используют не только для  расчета движений естественных небесных тел, но, что особенно важно, и искусственных, таких как космические корабли, свидетелями появления и совершенствования  которых является наше поколение.

 

Открытие законов обращения  планет потребовало от ученого многих лет упорной и напряженной  работы. Кеплеру, терпевшему гонения  и со стороны католических правителей, которым он служил, и со стороны  единоверцев-лютеран (лютеранство - крупнейшее направление протестантизма. Основано Мартином Лютером в 16 веке), не все  догмы которых он мог принять, приходится много переезжать. Прага, Линц, Ульм, Саган — неполный список городов, в которых он трудился.

 

Иоганн Кеплер занимался  не только исследованием обращения  планет, он интересовался и другими  вопросами астрономии. Его внимание особенно привлекали кометы. Подметив, что хвосты комет всегда обращены в сторону от Солнца, Кеплер высказал догадку, что хвосты образуются под  действием солнечных лучей. В  то время ничего еще не было известно о природе солнечного излучения  и строении комет. Только во второй половине XIX века и в XX веке было установлено, что образование хвостов комет  действительно связано с излучением Солнца.

 

Иоганн Кеплер умер ученый во время поездки в Регенсбург 15 ноября 1630 года, когда тщетно пытался  получить хоть часть жалованья, которое  за много лет задолжала ему  императорская казна.

 

Кеплеру принадлежит огромная заслуга в развитии наших знаний о солнечной системе. Ученые последующих  поколений, оценившие значение трудов Кеплера, назвали его «законодателем неба», так как именно он выяснил  те законы, по которым совершается  движение небесных тел в солнечной  системе. (Самин Д. К. 100 великих ученых. - М.: Вече, 2000)

 

Еще об Иоганне Кеплере:

 

Иоганн Кеплер (Jоhаnn Kepler) —  один из величайших астрономов всех веков  и народов, основатель современной  теоретической астрономии.

 

Иоганн Кеплер родился  близ Вейля в Вюртемберге от бедных родителей. Рано потеряв отца, Иоганн часть детства провел слугой в  трактире и только благодаря известному Мэстлину, попал в тюбингенский университет  и здесь всецело предался занятиям математикою и астрономией. В 1594 г. Иоганн Кеплер был уже профессором  в Греце и написал здесь  сочинение «Prodromus dissertationem cosmographicarum», в котором защищает систему Коперника. Это сочинение обратило на себя всеобщее внимание ученых и вскоре Кеплер завязал  деятельные сношения с самим Коперником и другими современными астрономами.

 

Религиозные преследования  заставили его, однако, покинуть Грац и в 1609 г. Иоганн Кеплер переехал в  Прагу, по приглашению знаменитого  Тихо Браге. По смерти последнего Кеплер был назначен императорским математиком  с определенным содержанием и, что  еще важнее, сделался наследником  обширного собрания рукописей, оставленных  Тихо и представляющих наблюдения последнего в Ураниеборге (в Дании).

 

В Праге Иоганн Кеплер издал  «Astronomia Nova» (1609), «Dioptrece» (1611), писал о  рефракции, изобрел простейшую зрительную трубу, до сих пор носящую его  имя, наблюдал комету (Галлея) и пр. Тут  же, обрабатывая систематические  и весьма точные наблюдения Тихо, И. Кеплер открыл первые два из своих  бессмертных законов движения планет вокруг солнца (все планеты обращаются по эллипсам, в одном из фокусов  которых находится солнце и площади, описываемые радиусами векторами, пропорциональны временам).

 

Однако, семейные несчастия  и задержки в выдаче жалованья  нередко принуждали Кеплера заниматься составлением календарей и гороскопов, в которые он и сам не верил. После смерти своего покровителя, императора Рудольфа II, Иоганн Кеплер принял место  профессора в Линце и тут составил свои знаменитые «Tabulae Rudolphinae», которые  целое столетие служили основанием для вычисления положения планет.

 

Наконец, в 1619 г. издано одно из последних соч. Кеплера: «Harmonia mundi», в котором, среди глубоких и поныне не потерявших интереса соображений  о тайнах мироздания, изложен и  третий закон движения планет (квадраты времен обращений разных планет пропорциональны  кубам больших полуосей их орбит).

 

Последние годы жизни Иоганн Кеплер провел в непрерывных разъездах, частью вследствие политических смут тридцатилетней войны (одно время ученый состоял на службе у Валленштейна, в качестве астролога), частью вследствие процесса своей матери, обвинявшейся в колдовстве. Умер 15 ноября 1630 г., в  Регенсбурге, где и похоронен  на кладбище св. Петра. Над могилою  его сделана надпись: «Mensus eram coelos nune terrae metior umbras; Mens coelestis erat, corporis umbra jacet». Эта эпитафия, написанная самим Иоганном Кеплером, в переводе значит: «Прежде  я измерял небеса, теперь меряю  подземный мрак; ум мой был даром  неба — а тело, преобразившись в  тень, покоится.» В Регенсбурге  же, в 1808 г. поставлен ему памятник.