Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

Жаном Тенье («Opusculum… de naturae magnetis», 1562) и Уильямом Гильбертом («De magnete», 1600), подсказал ему идею, что исходящие от Солнца магнитные силы могут служить объяснением планетных движений. Безусловно, Кеплер не был первым, кто высказывал подобные идеи, и ходили слухи, будто Гильберту удалось доказать магнетическое движение Земли. В 1608 г. голландский ученый Симон Стевин опубликовал написанную несколькими годами ранее работу «De Hemelloop» («Ход небес»), где сложная космология опиралась на теорию космического магнетизма, исходящего от неподвижных звезд. Кеплер написал свою работу независимо. Она отличалась особым характером, в ней отдельное внимание уделялось времени, а также содержались простые аналогии, часть которых приведена скорее для того, чтобы доходчиво объяснить читателю суть излагаемой теории, а не сообщить точные сведения о предмете (одной из наиболее любимых аналогий, которую мы обсудим ниже, являлась лодка, движущаяся с помощью одного весла). В более глубоких теоретических предпосылках Кеплера был использован не только магнетизм, но и космические разумные сущности, а также некий изобретенный им механизм, частично заимствованный им из соответствующих традиционных теорий распространения света. Кеплер полагал, что наряду с наблюдаемым собственным образом, который, как тогда считали, Солнце посылает вместе с материализованным в нем светом, оно может посылать и некую движущую силу (virtus motrix). Если само Солнце вращается, то эта сила, пронизывая планеты и выходя за их пределы как спицы в колесе (но во всех направлениях), может вовлекать их в круговое движение. Когда он приступил к изучению Марса, не существовало никаких доказательств вращения Солнца. Вскоре это вращение было зарегистрировано с помощью телескопических наблюдений солнечных пятен, однако мы можем на какое-то время абстрагироваться от этого факта и сосредоточиться на общих положениях физических рассуждений Кеплера. Они отличались многословностью и носили отчетливо гипотетический характер. До самого последнего времени считалось, что кинематические работы Кеплера не представляют особой ценности, поэтому многие историки астрономии просто не принимали их в расчет. Однако для самого Кеплера они обладали огромным значением – как в смысле проведения четкого водораздела, отделяющего его теорию от планетной астрономии, понимаемой главным образом как некая разновидность геометрических построений, так и в качестве предмета изучения новой физики периода раннего Нового времени.

Есть две великие работы, в которых наиболее полно описаны попытки Кеплера справиться с Марсом, это «Astronomia nova» (1609) и «Epitome astronomiae copernicane» (1618–1621). Первая содержала как дневниковые записи его мыслительного процесса, так и изложение его итоговых представлений, но каждая книга способна предоставить немало информации об эволюции его взглядов. Тщательное изучение тех фрагментов этих книг, где Кеплер, по всей видимости, занимался решением одних и тех же вопросов, выявляет два подхода, которые принято рассматривать как фундаментально отличающиеся друг от друга. Стилистика обоих подходов содержала элемент запальчивости и охотничьего азарта, но это могло быть спровоцировано тем обстоятельством, что в период жуткой политической неопределенности Кеплеру приходилось прерывать работу из‐за частых переездов с места на место. В его жизни не проходило и года, который не был бы отмечен тем или иным изменением позиций враждующих сторон в затянувшейся немецкой религиозной междоусобице. Например, в 1609 г. немецкие католические князья объединились в лигу (в Вюрцбурге) под предводительством Максимилиана, герцога Баварского; а 1618 г. известен не чем иным, как началом Тридцатилетней войны, как будто не оказалось лучшего способа отпраздновать столетие немецкой Реформации. Сверх того, у него периодически возникали проблемы личного характера. Вторая часть «Epitome» подготавливалась к печати, когда мать Кеплера находилась под судом по обвинению в колдовстве, и вышла в свет к моменту ее освобождения. Не мудрено, что обе величайшие работы Кеплера, вторая из которых изначально писалась как пример практического использования нового типа астрономии, показанного в первой, несут следы определенной нервозности и раздражения. Однако если посмотреть на них вместе, как на единое произведение, они предстанут свидетельством веры Кеплера в астрономию как в теорию, описывающую мир физических явлений.

Кеплер многое знал о геометрических свойствах планетных орбит как из предыдущих теорий, так и благодаря работе по упорядочению наблюдений Тихо. Как они могут получаться в реальном мире? В главе 39 «Astronomia nova» он довольно ясно формулирует, что по своей природе планета склонна находиться в том месте, где ее оставили. Это сильно отличается от первого закона динамики Ньютона, который, на первый взгляд, говорит примерно о том же. Согласно Кеплеру, планета может приводиться в движение как силой, сосредоточенной в Солнце, так и силой, внутренне присущей самой планете. Он спрашивает, какую из этих сил нужно выбрать, чтобы осуществить движение по круговой орбите; а некоторое время спустя задает еще один вопрос – какая сила необходима, чтобы получить эллиптическую траекторию. Его рисунки весьма запутаны, но их смысл можно кратко передать на словах. Во-первых, о геометрии: он рассматривает планету, движущуюся вокруг Солнца по круговой орбите, которая эксцентрична по отношению к Солнцу. По мере того как она движется, ее расстояние от Солнца попеременно то сокращается, то увеличивается в строго заданных пределах. Посредством простейших геометрических построений Кеплер преобразует это колебательное движение в возвратно-поступательное вдоль диаметра некоторого круга. (Для описания этого последнего движения он использует латинский эквивалент слова librates, ссылаясь на пример колебания весов. Мы не будем употреблять здесь этого слова, поскольку концепция либрации прочно ассоциируется с известным свойством Луны.) Теперь о физике: какая причина вызывает это колебательное движение, являющееся компонентой планетного движения вдоль радиуса, исходящего от Солнца? В «Astronomia nova» Кеплер настаивает: будет «уместно» предположить, что планета осуществляет эту часть своего движения (но не всего движения в целом) самопроизвольно. Так, он довольно подробно рассматривает мыслительные процессы планеты и допускает ее способность самостоятельно определять расстояние до Солнца по его видимому размеру. Кеплер отклоняет несколько контраргументов, а также идею о том, что Солнце отталкивает и притягивает планету вдоль линии, соединяющей ее с Солнцем, или что планета движется под действием какой-то внутренней силы. Позже он изменит свое мнение по некоторым из этих вопросов.

Этот платонический образ Кеплера никак не ассоциируется с человеком, которого мы представляем сегодня, размышляя о сформулированных им трех законах планетного движения. Его модельно-теоретический подход никогда не вызывал особенных трудностей для понимания, вероятно, по той причине, что мы склонны думать о его эпохе как о веке механистического подхода к природе. Мы уже встречались с примерами его излюбленных доказательств по аналогии. Он всегда гораздо больше ценил геометрическую, а не арифметическую гармонию. Аналогиям, основанным только на числах, невозможно найти какой-либо прообраз ни в душе человека, ни в сознании Бога, в то время как геометрические аналогии устанавливают такое соответствие. Например, когда он понял, что сила, движущая планеты, убывает с расстоянием от Солнца, именно геометрия убедила его в том, что эта сила должна быть скорее телесной, чем духовной. Он стоял на перепутье старых и новых представлений о макрокосме, о Вселенной. В письме к Герварту фон Гогенбургу (датированном 10 февраля 1605) он приводит пояснение, согласно которому собирается показать, что небесная машинерия не обладает божественной природой живых существ. Она подобна часовому механизму, в том смысле, что все разнообразие ее движений берет начало в единственной движущей силе. В то время он полагал – это магнитная, но телесная сила, а потому ее можно сравнить с заводной гирей часов. Планетная система похожа на часы – она и выглядит как часы. Это сравнение не