Йоган Кеплер

(1571— 1630)

Треба бути справді великим, щоб в епоху спустошливих воєн, вогнищ інквізиції і полювання на «відьом», витримати відміряні тортури долі і не загубитися на роздоріжжі чотирьох століть.

Народився Кеплер у маленькому німецькому містечку Вейльдер-Штадті в бідній протестантській сім'ї. Ріс кволим, хворобливим. Якщо добавити ще короткозорість і вкрай несприятливі умови життя, то не можна не дивуватися, як він не тільки вистояв, а й збагатив науку неоціненними скарбами своїх відкриттів. Не випадково на запитання: «Ваш улюблений герой?» — Маркс відповів: «Спартак, Кеплер».

Батько, за характеристикою Йоганна,— «людина злоблива, вперта, сварлива» — безславно загинув, залишивши дружину і малолітніх дітей з дуже скромними засобами до існування. Перший хліб Йоганну довелося заробляти, прислужуючи в шинку, потім його примусили господарювати біля землі. Однак це заняття через його хворобливість виявилося для нього непосильним. Він почав навчатися в монастирській школі, що приносило йому велику радість.

Учителі швидко помітили блискучу пам'ять, кмітливість і старанність Йоганна. Відміннику навчання пророкували прибуткову професію богослова, і 17 вересня 1589 р. Кеплер після закінчення вищої семінарії вступає до Тюбінгенського університету. Студіюючи богословські науки, він водночас захоплюється мистецтвом, астрономією, математикою, пише і друкує вірші, бере участь у театралізованих виставах. Красу і логічну гармонію математичних законів йому відкрив професор університету Местлін (1550—1630). Забуваючи часто про молитви, студент, якого готували до богословської діяльності, годинами розплутував формули, вгадуючи за рядами числових відношень ще не розкриті закони природи. Його екзальтовану поетичну натуру особливо вразила грандіозність і гармонія просторових форм Всесвіту, про яку він дізнався з вчення Коперника. Захоплення Кеплера ідеями геніального польського вченого і прагнення критично осмислити деякі богословські догми стали відомими університетському начальству. Його визнали недостойним пасторського сану і відрядили професором математики й моралі в семінарію південноавстрійського міста Грац.

Слухачів математики в семінарії майже не було, і молодий магістр філософії, викладаючи різні предмети, більшу частину часу затрачає на випадкові підробітки, складає календарі, альманахи і одночасно поглиблює знання з астрономії. Важкими були перші кроки самостійного життя... На жаль, і до останніх днів злою супутницею Кеплера залишилася бідність. Ні наукові успіхи, ні високі посади, які він займатиме пізніше при дворах високопоставлених осіб і навіть імператорів, не врятують його від злигоднів і постійних турбот про хліб. З болем, ніби виправдовуючись за провину, він пізніше згадуватиме: «Якщо складаю календарі й альманахи, то це, без сумніву,— велике рабство... Але краще видавати календарі з пророцтвами, ніж жебракувати... Астрологія — дочка астрономії, хоча й незаконна, і хіба не природно, щоб дочка годувала свою матір, яка інакше могла б вмерти з голоду».

Перший календар Кеплера на 1594 рік містив вдалі передбачення погоди, і тому з цього часу він став відомим як провісник й астролог. Усі розрахунки в своїх перших календарях Кеплер виконав за введеним 15.X 1582 року в деяких країнах Європи григоріанським календарем, бо вважав, що він точніше відповідає змінам природних явищ, ніж юліанський. За це одновірці-протестанти, які вважали, що краще розійтися із Сонцем, ніж зійтися з папою римським і його календарем, прокляли вченого, а календарі його спалили.

У першій своїй науковій праці «Космографічна таємниця» (1597) вчений і прагнув розкрити «таємницю божественної архітектури в будові Сонячної системи». Закони планетних відстаней він намагався дістати, пов'язавши кожну геліоцентричну планетну сферу з вписаним і описаним навколо неї правильним многогранником. Штучна гіпотеза не розв'язувала задачі, і автор не досяг поставленої мети. Пам'ятником залишилася лише модель надуманої закономірності — знаменитий «Космічний келех» Кеплера. Проте вчені того часу Галілей (1564—1642) і Тіхо Браге (1546—1601) відмітили неабияке обдарування автора «Космографічної таємниці».

Далі життя вченого складалося все більш драматично. Новий правитель Штірії, вихованець ієзуїтів, поклявся викоренити лютеранську єресь. Під загрозою смерті всім протестантським проповідникам і вчителям школи, де працював Кеплер, було наказано залишити Грац до заходу Сонця 17 вересня 1598 р. Кеплер виїжджає до Угорщини. Через місяць дозволили повернутися з охоронною грамотою, бо його вже цінували як відомого вченого і сподівалися перема­нити в католицтво. Але залишатися в Граці було небезпечно. У вересні 1600 р. він із сім'єю переїздить до Праги і починає працювати помічником Тіхо Браге, який на той час займав посаду астронома і математика при дворі імператора Рудольфа. Спільну працю двох учених, які не завжди мирилися між собою, перервала раптова смерть Браге.

Опрацьовуючи матеріали Браге спостережень руху Марса, Кеплер виявив розходження у 8 мінут дуги між теоретичними координатами і фактичною позицією планети, але не знехтував навіть такою незначною похибкою,— йому потрібна була тільки істина. До неї вели 9 років каторжної обчислювальної роботи, безкомпромісна боротьба з віковою традицією і самим собою, щоб розірвати чари рівномірного кругового обертання Марса навколо Сонця. У результаті 8 мінут розворушили всю Сонячну систему.

Головний зміст книжки «Нова астрономія, або небесна фізика...» (Прага, 1609) становив перший з трьох знаменитих законів Кеплера, встановлений спочатку для Марса, а потім для інших планет. Усі планети обертаються навколо Сонця по еліпсах. В одному з фокусів еліпса розміщене Сонце. У «Новій астрономії» містилися вражаючі і тепер геніальні здогади про природу і властивості тяжіння, а також було розкрито принцип інерції. Кеплер вже відкрив і другий закон руху планет про те, що площі, описувані радіусами-векторами, пропорційні часу, але опублікував його лише в «Короткій коперниковій астрономії» (1618—1622) після доведення, яке задовольняло всі вимоги строгості.

Кажуть, що лихо часто є початком майбутнього щастя. У Кеплера ж після скрутного становища завжди наставало ще скрутніше. Так було в Граці, так сталося і в Празі. Імператорська каса завжди була порожньою, і дружині вченого доводилося буквально випрошувати копійки, щоб годувати сім'ю. Війна принесла епідемію, від якої вмирають дружина і старший син. Учений залишається з двома малолітніми дітьми на руках. Грошей йому не платять, і, маючи вже звання імператорського академіка, він змушений викладати математику у вищій школі м. Ленца (Південна Австрія).

Після другого одруження Кеплер, нарешті, почав вибиватися із злиднів. У 1615 р. він пише визначний математичний твір «Нова стереометрія винних бочок» (1615). Ученого вразило, що продавець вина, занурюючи лінійку в бочку з вином, одним виміром визначав об'єм вина в бочках різної форми і розмірів. Так народилася книжка, яка знаменувала нову епоху історії математики.

Саме тоді, коли життя почало налагоджуватися, на вченого чекали нові випробування. Кеплера звинуватили в єретицтві і відлучили од церкви, а в грудні 1615 р. прийшла страшна звістка, що його матір звинуватили в чаклунстві. Якщо врахувати, що протягом 1615—1729 рр. у рідному місті Кеплера Вейлі, яке нараховувало кілька сот жителів, спалили 38 «чаклунок», що тітка матері вченого, яка виховала її, теж була спалена, то можна було чекати найгіршого. Шість років тягнувся принизливий судовий процес. Кеплер оббивав пороги вельмож і суддів інквізиційного трибуналу, рятуючи матір від страшної розправи. Після 14 місяців ув'язнення, допитів Катерину Кеплер випустили вмирати на волю. У неї був важкий характер і надто гострий язик. Навіть на суді вона викликала небесні кари на суддів інквізиційного трибуналу.

У важкі роки боротьби за життя матері Кеплер написав і опублікував найбільшу (біля 1000 сторінок) і найпопулярнішу із своїх праць «Нариси з коперникової астрономії». Книжка була першим підручником геліоцентричної системи, в якій планети і відомі на той час супутники рухалися вже за введеними Кеплером законами. Тривоги сімейної трагедії поглиблював наступ реакції католицької церкви проти коперникового вчення. У 1617 р. в індекс заборонених книжок потрапляє геніальна книжка Коперника «Про обертання небесних сфер», а в 1619 р.— перший ви­пуск «Нарисів 3 коперникової астрономії». У 1619 р. вийшла в світ «Світова гармонія...» — результат великої дослідницької і обчислювальної роботи. Книжка містила третій закон Кеплера: квадрати часів обертання планет навколо Сонця пропорційні кубам їх середніх відстаней од Сонця.

Країну між тим розтинала Тридцятилітня війна. Улітку 1620 р., коли друкувався другий випуск «Нарисів», м. Ленц зайняли баварські війська, а вченому доводилося по кілька разів на день ходити в друкарню із сторінками рукопису, читати коректуру, і кожний такий перехід міг бути останнім у його житті, бо «не раз доводилося пробиратися з дому в друкарню і назад поміж баварськими вояками, часто повз поранених і мертвих солдат і співгромадян».

Для вченого моральні страждання не закінчилися і після виправдання його матері. Для всіх він залишився сином і онуком чаклунок. Над ним весь час висіла загроза фізичної розправи. Якось будинок ученого оточив натовп фанатиків і тільки чудом він і сім'я врятувалися від самосуду. Він переїздить з одного міста в інше, живе без засобів існування. І скрізь, в умовах безнадійної бідності, відчай не зупиняє його подвижницької роботи. Улітку 1624 р. Кеплер завершив працю, якій віддав 22 роки життя. Це були астрономічні планетні таблиці. їх з нетерпінням чекали моряки, астрономи, укладачі календарів і, звичайно, астрологи. Поява їх у світ стала справжнім гордієвим вузлом, на розплутування якого пішло три роки,— половина всього життя, яке залишалося. Не було коштів, за які можна було б надрукувати книжку, потім не було де друкувати таке складне видання, яке ще живий Тіхо назвав на честь імператора «Рудольфівськими таблицями», потім з'явилися нащадки Тіхо і заявили свої права на таблиці. Нарешті, у вересні 1627 р. 1000 примірників великого фоліанта в 568 сторінок побачили світ. Радість боротьби за вихід у світ нової праці скоро змінилася тривогами за незабезпечене, невлаштоване майбутнє. 57-річний учений змушений благати знайомих знайти йому будь-яку роботу, щоб можна було утримати сім'ю. Саме в цей час імператор Рудольф II дарує відомому полководцеві Валленштейну герцогство Макленбурзьке і зобов'язує виплатити Кеплеру свій велетенський борг. Щоб збільшити шанси на одержання багаторічної плати імператорського астронома і математика, вчений згоджується на посаду астролога Валленштейна, якому він вже колись складав гороскоп. Улітку 1628 р. сім'я вченого переїздить в м. Саган. Тут учений організовує друкарню і починає видавати спостереження Тіхо. У проміжках набирали книжку Кеплера «Сон», присвячену астрономії Місяця. Валленштейн теж не збирався розраховуватися за імператора. Тоді Кеплер йде на відчайдушний крок. Пізньої осені він вирішує їхати в Рогенсбург, щоб в особистій зустрічі з імператором розв'язати питання про борг. Грошей на місце в колясці не було, і Кеплер проїхав понад 400 км верхи на коні. У Рогенсбург він приїхав 2 листопада перевтомленим, знесиленим і застудженим. Далися взнаки нестатки, тривоги і лихоліття всього життя. Хвороба швидко прогресувала,і 15 листопада опівдні великого трударя, подвижника і мученика науки не стало. Його поховали на лютеранському кладовищі за міською стіною. На скромному пам'ятнику викарбували епітафію, яку склав колись для себе сам Кеплер. Вона закінчувалася такими словами:

Я небеса вимірював, тепер тіні Землі вимірюю.
Дух на небі мій жив; тут же тінь тіла лежить.

Із часом кладовище було повністю зруйноване, і від могили Кеплера не залишилося й слідів. Тяжкі випробування чекали на нащадків ученого і на його рукописну спадщину. Після численних пригод 18 із 22 томів рукописів Кеплера викупила Росія, вони до цього часу зберігаються в Ленінградському відділенні архіву АН Росії.

Кеплер був універсальним генієм і зробив внесок у науку, техніку, в літературу, різні розділи математики, його ім'я перше серед провісників математики змінних величин.

Перелік відкриттів ученого можна було б продовжувати й далі. Але найважливішими серед них є три знамениті закони руху планет і важливі кроки на шляху до математики змінних величин. Не випадково на примірнику «Нової астрономії» Даламбер зробив красномовний напис про те, що Ньютон ніколи не написав би своїх «Начал натуральної філософії», якби довго не думав над тими визначними місцями, в яких Кеплер поєднав усі свої дослідження.