Эдуардо Лопец - Кеплер. Движение планет. Танцы со звездами.

Модель мира Коперника была отвергнута как Лютером, так и папой, однако Кеплер сразу же воспринял ее и защищал всю свою жизнь. Из-за этого его книги вошли в список запрещенных, но, как совершенно справедливо заметил один из друзей астронома, именно такую литературу читали больше всего.

Впрочем, несогласие с церковью осложняло жизнь многим. Коперник, спасаясь от гонений, заявил, что предложенная им идея о движении Земли является всего лишь математической уловкой для облегчения расчетов (Кеплер по этому поводу отметил, что после прочтения книги польского астронома ни один здравомыслящий человек не сможет принять постулат о неподвижности Земли). Галилею, чтобы сохранить жизнь, пришлось отказаться от своих идей и провести последние годы под неусыпным надзором инквизиции, под домашним арестом. Джордано Бруно был заживо сожжен. Кеплером восхищались кальвинисты и лютеране, католики и иезуиты, но это не мешало отцам церкви выживать ученого отовсюду, где он пытался обосноваться.

Тетя Кеплера, которая и занималась его воспитанием, была объявлена ведьмой и сожжена. Его мать также была обвинена в колдовстве и связях с дьяволом и посажена в тюрьму. Астроном выступил адвокатом на процессе, используя весь свой ум и авторитет, однако рассмотрение дела растянулось на долгие годы. Ученому удалось добиться освобождения матери, однако выйдя из тюрьмы, она не прожила и нескольких месяцев.

В жизни и работе Кеплера важную роль играла астрология, которая сосуществовала в его голове неразрывно с астрономией. Некоторые считают, что ученый не верил в астрологию, хотя и был вынужден заниматься ею на посту придворного математика. В обязанности Кеплера, помимо всего прочего, входило составление календарей и натальных карт, все его меценаты были просто очарованы астрологией и ожидали от своего протеже предсказаний. Календари Кеплера должны были включать метеорологические прогнозы, а также персональные, политические или военные пророчества. Более того, Кеплер пользовался огромным уважением именно как астролог. Впрочем, он действительно мог попасть под очарование астрологии. Архив ученого полон вопросов астрологического характера. Кеплер даже думал, что сможет предсказать собственную смерть, – он предполагал, что умрет в тот момент, когда планеты расположатся так же, как и при его рождении.

Кеплер вошел в историю благодаря трем законам движения планет, которые сегодня носят его имя. Формулировка этих законов звучит следующим образом.

– Первый закон: каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

– Второй закон: каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.

– Третий закон: квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Важно понимать, что для Кеплера планетарная система охватывала практически весь мир. Все остальное, включая неподвижные звезды, не представляло для него такого же интереса, как Солнце и планеты, занимающие центр Вселенной.

Кеплера можно считать первым астрофизиком, то есть человеком, которому пришло в голову, что физика и астрономия связаны между собой и движением звезд управляют физические законы, а не абстрактная геометрическая модель, как считалось раньше. Как видите, в голове ученого мирно уживались три поколения науки: бабушка (астрология), мать (астрономия) и дочь (астрофизика). Коллеги не понимали стремления Кеплера объединить физику и астрономию. В третьей главе, посвященной астрофизическому интересу ученого, особенно подчеркивается концепция всемирного тяготения. Кеплер не использовал это слово, но из его многочисленных заметок следует:

– Солнце является центром Вселенной. Оно излучает силу, подобную магнетической, которая придает планетам движение;

– эта сила ослабляется с увеличением расстояния, поэтому дальние планеты вращаются медленнее (в соответствии с третьим законом), а планеты, более близкие к Солнцу, быстрее (в соответствии со вторым законом);

– эта сила уменьшается так же, как свет уменьшается при отдалении от источника излучения (согласно отдельным записям ученого, свет слабеет пропорционально обратному квадрату расстояния);

– планеты оказывают сопротивление движению под воздействием Солнца пропорционально их массе;

– не только от Солнца, но и от Земли исходит сила, которая вызывает вращение Луны вокруг Земли;

– когда Земля и Солнце находятся достаточно близко от Луны, в результате их совместного воздействия лунные воды затопляют ее видимую сторону;

– когда предмет падает на землю, Земля также двигается навстречу предмету, но это движение обратно пропорционально массе, поэтому мы наблюдаем движение предмета, а не Земли.

Как мы видим, ход мысли Кеплера был близок ньютоновскому, и этот вклад ученого в науку способен затмить даже три его закона о планетарном движении. По этому поводу существует мнение, что «самым важным открытием Ньютона были записи Кеплера, которые тот сумел обнаружить среди кучи его бумаг». Однако это мнение не лишено наивности: чтение записей немецкого астронома требует бесконечного терпения.

Ученый очень подробно описывал ход своих изысканий, рассказывая и об ошибочных предположениях, и об окончательных выводах. Он сопровождал все свои ошибочные рассуждения математическими расчетами и таблицами, щедро использовал витиеватые литературные периоды, рассуждал на религиозные темы, так что Ньютон потратил бы уйму времени на такое изучение и формулирование на основании архива Кеплера трех своих законов.

Часто мы забываем о еще одной грани научной деятельности ученого – развитии геометрической оптики. Начав практически с нуля, на основе всего лишь предварительных исследований Ибн ал-Хайсама, Кеплер так подробно исследовал оптические системы, что в современных книгах по геометрической оптике используются не только его формулировки, но и рисунки. Было бы вполне справедливо, если бы классические схемы по геометрической оптике назывались диаграммами Кеплера или как-то в этом роде.

Ученый был очень внимателен к деталям. Если Птолемей или Коперник при астрономических расчетах считали допустимой погрешность в более чем 12 минут, то погрешность у Кеплера не превышает двух минут. Подобной точности он достиг благодаря использованию наблюдений Тихо Браге – лучших исходных данных, существовавших в то время.

Кеплера отличала огромная работоспособность и умение концентрироваться. Он успешно решал сложные научные задачи, одновременно участвуя в судебном процессе над своей матерью. Ему не мешали полностью погрузиться в вычисления даже военные действия, которые развернулись во время осады Линца прямо в доме ученого.