Иоганн Кеплер

27 декабря 1571г. – 15 ноября 1630г.

Иоганн Кеплер родился 27 декабря 1571 в Вайль-дер-Штадте, пригороде Штутгарта. Интерес к астрономии появился ещё в детские годы, когда его мать Катарина Кеплер показала впечатлительному мальчику кометы и лунное затмение (1580 г.). В 1589 году Иоганн закончил школу при монастыре Маульбронн. В 1591 году поступил на теологический факультет университета в Тюбингене, где впервые услышал об идеях Николая Коперника. Первоначально Кеплер хотел стать протестантским священником, но благодаря его математическим способностям был приглашён в 1594 году читать лекции по математике в университете города Граца.

В его книге «Тайна мира», вышедшей в свет в 1596 году, Кеплер попытался привести орбиты пяти известных тогда планет в соответствие с поверхностями пяти Платоновых тел. Орбиту Сатурна он представил как круг (ещё не эллипс) на поверхности шара, описанного вокруг куба. В куб в свою очередь был вписан шар, который должен был представлять орбиту Юпитера. В этот шар был вписан тетраэдр, описанный вокруг шара, представлявшего орбиту Марса и т. д. Эта работа после дальнейших открытий Кеплера утратила своё первоначальное значение, тем не менее, представляет не только исторический интерес, но и привлекательна с математической точки зрения, представляя отношение радиусов планет иррациональными числами.

Из-за сложностей с католической церковью Граца Иоганн Кеплер с женой вынуждены были в 1600 году покинуть этот город и переехать по приглашению астронома Тихо Браге в Прагу. Тихо Браге пригласил Кеплера в качестве помощника для обработки результатов наблюдений за планетами. Сотрудничество астрономов продолжалось около двух лет, вплоть до смерти Тихо Браге 24 октября 1601 года. Совместная работа двух астрономов была не лишена сложностей, связанных с их различными наклонностями. Взгляды Коперника и Кеплера на астрономию Тихо Браге разделял только отчасти. Будучи великолепным наблюдателем, он составил объёмный труд по наблюдению планет и сотен звёзд, носящий подробный описательный, но не математический характер.

После смерти Тихо Браге Иоганн Кеплер становится его преемником в должности королевского математика и астронома. В 1604 году он публикует свои наблюдения сверхновой. В течение нескольких лет Кеплер внимательно изучает многочисленные данные наблюдений Браге и в результате тщательного анализа приходит к выводу, что траектория движения Марса представляет собой не круг, а эллипс, в фокусе которого находится Солнце – положение, известное сегодня под первым законом Кеплера. Дальнейший анализ привёл ко второму закону – чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется. Оба закона были описаны Кеплером в 1609 году в книге «Новая астрономия». Публикация «Новой астрономии» и почти одновременное изобретение телескопа ознаменовали наступление новой эры. Эти события стали поворотной точкой в жизни и научной карьере Кеплера. В 1611 году Иоганн Кеплер публикует книгу «Диоптрика», которая по существу явилась первым изложением оптики как науки. Здесь Кеплер подробно описывает преломление света и понятие оптического изображения. Глубокое понимание этих вопросов привело Кеплера к схеме телескопической подзорной трубы, построенной в 1613 году Кристофом Шайнером. В 1612 году после смерти пражского кайзера Кеплер переехал в Линц, где провел следующие 15 лет. Дальнейший анализ орбиты Марса привёл Кеплера в 1618 году к открытию третьего закона: отношение куба удаления планеты от Солнца к квадрату периода обращения её вокруг Солнца есть величина постоянная для всех планет. Этот результат Кеплер публикует в книге «Гармония мира». Следующие 9 лет Кеплер трудился над составлением таблиц положения планет, основанных на новых законах их движения. Одним из важных этапов в истории науки было предсказание Иоганном Кеплером на основе открытых им законов прохождения Венеры на фоне солнечного диска в 1631 году. Законы динамики планет, открытые Кеплером, послужили позже Исааку Ньютону основой для создания теории гравитации.

События Тридцатилетней войны и религиозные преследования вынудили Кеплера в 1626 году бежать в Ульм. Не имея средств к существованию, он в 1628 году поступил астрологом на службу к имперскому полководцу Валленштейну. Последней крупной работой Кеплера стали задуманные еще Тихо Браге планетные таблицы, опубликованные в Ульме в 1629 под названием «Рудольфовы таблицы». Осенью 1630 года Кеплер отправился в Регенсбург, где заседал сейм, в надежде добиться постановления о выдаче ему постоянного жалованья. Умер Кеплер в Регенсбурге 15 ноября 1630 года.

Наряду с трудами по астрономии Кеплер опубликовал ряд других интересных работ. В частности, он описал способ определения объёмов тел, который содержал первые элементы интегрального исчисления. Кроме того, Иоганн Кеплер очень подробно проанализировал симметрию снежинок. Исследования по симметрии привели его к предположениям о плотной упаковке шаров, согласно которым наибольшая плотность упаковки достигается при пирамидальном упорядочивании шаров друг над другом. Математическое доказательство этого не удавалось в последующие 400 лет, первое сообщение о доказательстве появилось в 1998 году в работе математика Томаса Хейлса, но окончательная проверка его компьютерного доказательства ещё не завершена. Пионерские работы Кеплера в области симметрии нашли позже применение в кристаллографии и теории кодирования.

Основной доминантой научного творчества Кеплера при всем разнообразии тем и подходов была идея гармонии мира – поиск того предустановленного порядка. Идея поиска гармонии мира возникла у Кеплера ещё в молодые годы. 14 декабря 1599 года Кеплер сообщал в письме своему другу: «Мне удалось уже разработать метод и сделать первые наброски книги «О гармонии мира». В ней будет пять частей или глав: первая, геометрическая, – о фигурах, которые можно построить с помощью циркуля и линейки; вторая, арифметическая, – о числовых пропорциях, свойственных правильным многогранникам; третья, музыкальная, – о причинах гармоний; четвертая, астрологическая, – о причинах аспектов». Свершиться замыслам, было суждено не скоро, первый вариант «Гармонии мира» был закончен лишь 27 мая 1618 г. В «Гармонии мира» Кеплер предстаёт мыслителем, занятым поисками ключа к строению Вселенной – сверхпринципа, позволяющего единым взглядом охватить всё богатство явлений, обосновать общность всех членов Солнечной системы. Основная идея его труда - универсальный характер гармонии мира.