Из университетских профессоров наибольшее влияние оказывал на Кеплера Михаэль Местлин (1550-1630). Местлин преподавал в университете математику и астрономию и был известен как знаток своего дела. Он даже написал популярный учебник “Извлечение из астрономии”.
В своих лекциях Местлин излагал Птолемееву систему мира, но в душе придерживался запрещенного церковью учения Коперника. Его он и внушал в частных беседах, конечно, избранным ученикам. И уже в те годы Иоганн сделался убежденным коперниканцем.
В последствии Кеплер писал:
“…Я был так сильно восхищен Коперником, что подготовил диспут на тему о вращении Земли… Я собирал все достоинства, которыми Коперник превосходит Птолемея с математической точки зрения.”
Кеплер хорошо изучил теорию Коперника, читал блестящие труды своего знаменитого современника Джордано Бруно. И хотя церковь запрещала верить в гелиоцентрическую систему мира, молодой Кеплер всецело встал за нее. Но было в характере Кеплера такое, что отличало его от всех предшествовавших астрономов.
Он был выдающимся математиком и первым из всех ученых мира стал искать законы, по которым устроена Солнечная система. Почему Венера, Земля, Марс и другие планеты расположены на определенных расстояниях от Солнца? Могла ли, скажем, Земля оказаться дальше от Солнца, чем она есть, а Марс ближе?
Предшественники Кеплера не задавались такими вопросами, и у них не хватило бы умения их разрешить. А у Кеплера такое умение нашлось, но он ничего бы не сделал, если бы не располагал огромным количеством астрономических наблюдений, сделанных другими учеными, и в первую очередь Тихо Браге.
Отношения между Тихо Браге и Кеплером были сложные, они то ссорились, то мирились, но все же умирающий Браге завещал бесценный клад своих наблюдений именно Кеплеру.
Кеплер, выводя законы движения планет, не ограничился наблюдениями Браге, он прибавил к ним множество своих. И как трудна была эта работа! Еще когда он служил у Браге, тот поручил ему точно определить орбиту Марса. С молодым пылом Иоганн взялся выполнить работу за 8 дней, а потратил на нее 8 лет! Его расчеты заняли 900 больших листов, писанных мельчайшим почерком.
О чем говорят законы Кеплера?
О том, что планеты расположены в мировом пространстве не случайно, их расстояния от Солнца подчинены определенным математическим отношениям. Первым, самый простой закон Кеплера гласит: “Каждая планета обращается вокруг Солнца по эллипсу, и Солнце расположено в одном из фокусов этого эллипса”.
Так было покончено с заблуждением Коперника, полагавшего, что планеты движутся вокруг Солнца по круговым орбитам. Ведь для того, чтобы согласовать теоретические расчеты с действительностью, Копернику пришлось значительно усложнить свою систему. Теперь надобность в этих усложнениях отпала.
Второй закон Кеплера утверждает, что, находясь ближе к Солнцу, планета движется быстрее, а дальше от него – медленнее. Более точно сформулировать этот закон можно только при помощи высшей математики.
Третий закон Кеплера устанавливает связь между расстоянием планеты от Солнца и временем ее обращения вокруг него. По этому закону, зная земной год и расстояние Земли от Солнца, можно, например, вычислить, насколько удален от Солнца Юпитер, если известен его год (а он найден путем наблюдений).
Этот закон утверждает, что чем планета дальше от Солнца, тем больше период ее обращения, да это и понятно: ведь ей приходится совершать более долгий путь. Ближайшая к Солнцу планета Меркурий имеет год, равный 88 земным дням, а самая далекая – Плутон обращается вокруг Солнца за 250 земных лет.
Установление законов движения планет было не единственным достижением Кеплера, хотя и этого вполне достаточно., чтобы поставить его имя в ряду величайших ученых мира. Но и помимо этого Кеплер сделал очень много. Он близко подошел к выводу, что все тела в природе притягиваются одно к другому. С гениальной прозорливостью Кеплер писал, что приливы и отливы в земных океанах объясняются действием Луны.
Кеплер объяснил появление кометных хвостов действием солнечных лучей (световое давление) и в этом определил свое время более чем на три столетия.
Он же правильно предугадал, что у Марса два спутника, а их открыли только в 1877 году, когда появились мощные телескопы.
Галилей наблюдает небесные тела в телескоп. Кеплер сам сконструировал астрономическую трубу из двух двояковыпуклых стекол, и его конструкция оказалась удачнее Галилеевой. Сейчас все крупные телескопы-рефракторы делаются по системе Кеплера.
Да, Кеплер поразительно продвинул вперед астрономическую науку.
Галилео Галилей.
Галилей родился в итальянском городе Пиза в 1564 году, значит, в год смерти Бруно ему исполнилось 36 лет, он был в полном расцвете сил и здоровья.
У молодого Галилея открылись необычайные математические способности, труды по математике он поглощал как занимательные романы.
В Пизанском университете Галилей проработал около четырех лет, и в 1592 году перешел на должность профессора математики в Падуанский университет, где оставался до 1610 года.
Невозможно передать все научные достижения Галилея, он был необычайно разносторонним человеком. Хорошо знал музыку и живопись, много сделал для развития математики, астрономии, механики, физики…
Достижения Галилея в области астрономии поразительны.
…Все началось с телескопа. В 1609 году Галилей услыхал, что где-то в Голландии появился прибор-дальновидец (так переводится с греческого слово “телескоп”). Как он устроен, никто в Италии не знал, было только известно, что его основа – комбинация оптических стекол.
Галилею с его удивительной изобретательностью этого оказалось достаточно. Несколько недель раздумий и опытов, и он собрал свой первый телескоп, состоявший из лупы и двояковогнутого стекла (сейчас по такому принципу устроен бинокль). Сначала прибор увеличивал предметы всего в 5-7 раз, а потом в 30 раз, и это было уже очень много по тем временам.
Величайшая заслуга Галилея в том, что он первым направил телескоп на небо. Что же он там увидел?
Редко на долю человека выпадает счастье открыть новый, еще никому не ведомый мир. За сотню с лишним лет до этого такое счастье испытал Колумб, когда впервые увидел берега Нового Света. Галилея называют Колумбом неба. Необычайные просторы Вселенной, не один новый мир, а бесчисленное множество новых миров открылось взору итальянского астронома.
Первые месяцы после изобретения телескопа, конечно, были счастливейшими в жизни Галилея, такими счастливыми, каких только может пожелать себе человек науки. Каждый день, каждая неделя несли что-нибудь новое… Все прежние представления о Вселенной рушились, все библейские рассказы о сотворении мира становились сказками.
Вот Галилей направляет телескоп на Луну и видит не эфирное светило из легких газов, как представляли его себе философы, а планету, подобную Земле, с обширными равнинами, с горами, высоту которых ученый остроумно определил по длине отброшенной ими тени.
А вот перед ним величавый царь планет – Юпитер. И что же оказывается? Юпитер окружен четырьмя спутниками, которые вращаются вокруг него, воспроизводя в уменьшенном виде Солнечную систему.
Труба направлена на Солнце (конечно, через закопченное стекло). Божественное Солнце, чистейший образец совершенства, покрыто пятнами, и их передвижение показывает, что Солнце вращается вокруг своей оси, как и наша Земля. Подтвердилась, и как быстро, догадка, высказанная Джордано Бруно!
Телескоп обращен на таинственный Млечный Путь, эту туманную полосу, пересекающую небо, и она распадается на бесчисленное множество звезд, дотоле недоступных взору человека! А разве не об этом говорил три с половиной столетия назад смелый провидец Роджер Бэкон? Всему приходит свое время в науке, надо только уметь ждать и бороться.
Нам, современникам космонавтов, трудно даже представить себе, какой переворот в мировоззрении людей произвели открытия Галилея. Система Коперника величественна, но мало понятна уму простого человека, она нуждалась в доказательствах. Теперь доказательства явились, их привел Галилей в книге с прекрасным названием “Звездный вестник”. Теперь каждый сомневавшийся мог посмотреть на небо в телескоп и убедиться в справедливости утверждений Галилея.
Исаак Ньютон.
Гениальный английский астроном и математик Исаак Ньютон открыл и математически обосновал наиболее важный и общий закон природы – всемирное тяготение. И в течение почти трех столетий считалось, что Вселенная существует и развивается по закону Ньютона.
Родился Исаак Ньютон в 1642 году. Он рос вялым, болезненным мальчиком и в детстве не проявлял особой склонности к учению. Сын небогатого фермера, он сначала кончил городскую школу, а потом поступил в университет, где и заслужил, как полагалось, ученые степени, сначала бакалавра, потом магистра. Уже годам к двадцати у него проявились огромные математические способности, а в 26-летнем возрасте он стал профессором Кембриджского университета; эту должность он занимал около тридцати лет.
Методы высшей математики, созданные Ньютоном и Лейбницем, позволили астрономии, механики, физике и другим точным наукам двигаться вперед намного быстрее, чем было раньше.
“Сила притяжения двух тел прямо пропорциональна их массам”.
“Сила притяжения двух тел обратно пропорциональна квадрату расстояния”.
Вот так математически выражается закон всемирного тяготения Ньютона.
Вся небесная механика основана на Ньютоновском законе всемирного тяготения. Вытекают из него и законы Кеплера.
Ньютон много занимался оптикой. Он нашел, что свет распространяется по прямым линиям, называемым лучами. Он открыл разложение солнечного света на цвета спектра, этим разложением объясняется явление радуги. Ньютон доказал, что сила света обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света. Опять-таки это значит, что если одна стена отстоит от лампы вдвое дальше, чем другая, она освещена вчетверо слабее.