Глава X. Эпитома коперникианской астрономии

Глава X. Эпитома коперникианской астрономии

Я считаю своим долгом и задачей отстаивать всеми силами моего ума теорию Коперника, которую я искренне признал верной и красота которой наполняет меня неимоверным восторгом, когда я о ней размышляю.

Иоганн Кеплер. «Эпитома коперникианской астрономии», 1617–1621 гг.

Удовлетворившись «Прусскими таблицами», европейские астрономы, доверяя предупреждению Осиандера, на протяжении остатка XVI века относились к работе Коперника с осторожностью. Но было два больших исключения: колоритный Тихо Браге и усердный, полный страстного благоговения Иоганн Кеплер завершили труд Коперника.

Датчанин Тихо в буквальном смысле слова заболел звездной болезнью во время своего тринадцатого лета 1559 года, когда лунное затмение возбудило в нем большой интерес к астрономии, которую он начал изучать в лютеранском университете Копенгагена. Благородное происхождение дало ему средства на приобретение собственных книг по астрономии, которые он покупал и читал, как он вспоминал, тайно, поскольку старшие считали такое времяпрепровождение недостойным. Вскоре он начал вести журнал наблюдений планет и составлять гороскопы знаменитых людей. В возрасте 25 лет, после того как на дуэли ему отсекли кусок носа, Браге одной ноябрьской ночью посмотрел на небо и увидел в нем внезапно вспыхнувшую в созвездии Кассиопеи новую звезду. Впоследствии он всегда говорил об этом событии 1572 года как о том моменте, когда небеса выбрали его и заговорили с ним.

«Поистине, это было величайшее чудо, когда-либо наблюдавшееся в природе со времен сотворения мира», — заявлял он в своей наскоро написанной книге «О новой звезде». Новая звезда Тихо действительно ознаменовала переломный момент. Ее положение на небе (слишком далекое от пояса Зодиака для планеты, слишком постоянное для кометы и к тому же выше Луны) предвещало конец неизменности аристотелевского небесного порядка. Перемены в горних высях могли происходить — так показывали наблюдения Тихо и доказывал свет новой звезды. Это утверждение соперничало в странности с движущейся Землей Коперника, и Тихо мог бы подмигнуть Копернику, сравнивая чудо своей сверхновой с тем, когда Иисус Навин молитвой остановил Солнце.

Тихо гордился своей родиной в северных широтах (еще менее подходивших для наблюдений, чем те, на которые жаловался Коперник) и посвятил свою первую работу датскому королю Фридриху. Хотя Тихо допускал, что свойственные этому климату сильные холода могут препятствовать спокойной работе астронома, это, кажется, никогда его не останавливало. Через пять лет после открытия новой звезды, в темные часы другой ноябрьской ночи, Тихо рыбачил на пруду, когда увидел комету. Ее яркое бело-голубое тело и длинный красноватый хвост (как пламя, если на него смотреть сквозь дым, замечал он) наблюдались весь остаток осени и в начале зимы. Этот ее долгий визит дал Тихо время доказать, что кометы, по общему мнению считавшиеся причудами земной атмосферы, на самом деле прокладывали себе путь среди планет. В отличие от современников, которые боялись, что комета предвещает голод и эпидемии, а быть может, и смерть монархов, Тихо ограничивал ее гнев областью неба. Большая комета 1577 года противоречила древней идее о том, что планеты совершают свои вечные вращения по твердым небесным сферам. Тихо ясно видел, что никакие подобные структуры не помешали свободному полету кометы, и пришел к выводу, что их просто не существует. Эти слова прозвучали подобно грому среди ясного неба, и даже могло показаться, будто зазвенел разлетающийся на осколки хрусталь[17].

Тихо Браге, хозяин Ураниборга

Не академические по общему признанию достижения Тихо вскоре обеспечили ему внештатную должность в университете Копенгагена, где он недолгое время читал лекции об идеях Коперника и раздавал своим студентам «Прусские таблицы». Прочитав «О вращениях», Тихо также приобрел рукописную копию «Малого комментария» у друга, который знал Ретика. Поняв важность этого документа для математики, Тихо заказал дополнительные копии, чтобы распространить их среди других математиков, хотя и отказывался признавать реальность движения Земли. Несмотря на свою смелость и нескрываемое восхищение Коперником, он твердо верил в неподвижную Землю. Ведь если Земля и вправду описывала большой круг вокруг Солнца, полагал Тихо, то наблюдатель на Земле должен был бы на протяжении года видеть, как расстояния между некоторыми звездами сужаются и расширяются. Он оценил это предположительное изменение, называемое параллаксом, в семь градусов, то есть примерно в пятнадцать диаметров полной Луны. Невозможность зафиксировать какой-либо, даже крошечный, параллакс убедила Тихо в том, что Земля не вращается. Объяснение Коперника (о том, что гигантское расстояние до звезд препятствует обнаружению параллакса), по мнению Тихо, отдавало фальшью. С какой стати, вопрошал он, расстояние до звезд должно подскочить с десяти тысяч земных диаметров по Птолемею до нескольких миллионов, требовавшихся в соответствии с концепцией Коперника? Какой цели служит вся эта пустота? Более того, звезды, видимые на таких колоссальных дистанциях, должны были быть неправдоподобно большими, возможно, больше всего коперниковского большого круга небесной сферы! Не веря в это, Тихо искал альтернативные способы реализации наиболее привлекательных аспектов идей Коперника без движения Земли и предложил компромисс, который носит его имя. В системе Тихо Браге Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн вращаются вокруг Солнца, в то время как Солнце водит их за собой, вращаясь вокруг центральной и неподвижной Земли.

Чтобы доказать превосходство своей системы, представленной публике в 1588 году, над системами Птолемея и Коперника, Тихо требовались достоверные данные о движении планет, такие, которые невозможно было получить раньше. Он установил новые стандарты точности наблюдений, для чего первоначально увеличил свои изготовлявшиеся на заказ инструменты до исполинских размеров. Например, вместо ручного угломера или компаса Тихо использовал гигантский квадрант двадцати футов в высоту, с которым управлялась целая команда слуг. Позже он заказал и другие инструменты, тоже внушительные, хотя и не такие громоздкие, позволявшие легко считывать данные с крупных четких шкал, на которых каждый градус делился на шестьдесят минут (а в некоторых случаях минуты даже раскладывались на секунды). При поддержке своей знатной семьи он построил первую в стране астрономическую обсерваторию, а затем и король Фредерик выделил ему землю и средства для строительства второй обсерватории, оснащенной большим количеством еще более грандиозных инструментов собственной конструкции Тихо, которые, по всеобщему признанию, давали самые точные в мире результаты при определении положений планет. Как сам Тихо, так и его великолепная обсерватория Ураниборг на острове Вен существовали на доходы от должностей каноников и прочих церковных бенефиций, выделенных ему королем. Здесь Тихо больше двадцати лет повелевал командой талантливых помощников, массой недовольных крестьян и всем ночным небом.

После смерти Фредерика датский трон занял Кристиан, а Тихо попал в немилость и вынужден был покинуть Ураниборг. Поиски нового покровителя в 1599 году привели его в Прагу, ко двору императора Священной Римской империи Рудольфа II. Будучи католиком, Рудольф тем не менее терпимо относился к лютеранам в целом и особенно тепло принял столь искусного в астрологии человека, как Тихо Браге. Император предложил ему на выбор несколько замков и поручил делать предсказания относительно государственных дел.

Переехав в Прагу, Тихо оказался неподалеку от Иоганна Кеплера, что поспособствовало их судьбоносному сотрудничеству. Кеплер, пока еще неизвестный большинству астрономов и ведущий скромный образ жизни, не мог бы позволить себе посетить остров Тихо. Он радовался приезду Тихо в Богемию как милости Божьей. Также волею судеб, присоединившись к команде замка в Бенатках весной 1600 года, Кеплер обнаружил, что главный помощник Тихо изучал Марс. «Я считаю божественным предопределением, — вспоминал Кеплер, — то, что я приехал туда в то самое время, когда намеревался заняться Марсом, движения которого дают единственно возможный ключ к тайнам астрономии».

Система Тихо Браге

В системе Тихо планеты вращаются вокруг Солнца, но Земля остается неподвижной в центре Вселенной. Хотя наблюдения Тихо продемонстрировали, что твердость небесных сфер — не более чем вымысел, он не мог поверить в то, что Земля движется по орбите и вращается вокруг своей оси.

В год описанной Тихо сверхновой Кеплер был еще грудным ребенком в Вайльдер-Штадте на юго-западе Германии, но в пять лет мать отвела его за руку на вершину холма за городом, чтобы посмотреть на Большую комету 1577 года. К тому времени зрение Кеплера уже начало слабеть. Благородное положение, когда-то отличавшее семью Кеплера, пошатнулось еще до его рождения, так что близорукий юный гений не унаследовал почти ничего, кроме геральдического щита. Однако благодаря своему интеллекту он получал стипендии на всем протяжении учебы в семинарии и университете. Он направлял свой «пылкий энтузиазм» на занятия астрономией, которые убедили его в правильности гипотезы Коперника.

Хотя Кеплер готовился к карьере лютеранского пастора, он принял первое полученное им предложение о работе — школьным учителем в Граце и математиком в провинции Штирия. Однажды в 1595 году, рисуя для школяров на доске повторяющуюся схему соединения Юпитера и Сатурна, он испытал озарение. Геометрия и божественная природа слились в его сознании и помогли интуитивно решить три космические загадки: почему планеты находятся на определенных расстояниях друг от друга, почему Бог создал только шесть планет и почему они вращаются с разными скоростями вокруг Солнца. В первые моменты восторга Кеплер представил сферы планет вписанными в правильные многоугольники — от треугольника к квадрату, пятиугольнику, шестиугольнику и так далее. Но поскольку правильных многоугольников существует сколько угодно, а планет только шесть, то Кеплер вскоре заменил их на более редкие трехмерные эквиваленты — так называемые правильные многогранники. Самый простой из них — тетраэдр из четырех граней, представляющих собой одинаковые равносторонние треугольники, — удачно вписался между сферами Марса и Юпитера. Куб (состоящий из шести равных квадратов) лежал в основе расстояния между Юпитером и Сатурном, а додекаэдр (образуемый двенадцатью идентичными пятиугольниками) объяснял расположение Земли внутри орбиты Марса. Чудесное совпадение пяти правильных геометрических тел с пятью межпланетными пустотами наполнило душу Кеплера ощущением счастья. Он расплакался слезами радости и направил все свои усилия в новую сторону.

«Дни и ночи я проводил за вычислениями, — писал он в своей книге 1596 года «Космографическая тайна», — чтобы проверить, согласуется ли эта идея с коперниковскими орбитами, или же мое счастье рассеется, как туман». Наконец все сошлось. Но Кеплер жаждал дополнительных подтверждений, которые, как он знал, мог дать только Тихо, владевший сокровищницей данных, полученных в результате многолетних скрупулезных наблюдений.

Иоганн Кеплер — придворный математик императора Рудольфа II

Тихо тоже нуждался в Кеплере, а именно в превосходной способности немецкого математика добывать данные ради их скрытой ценности. Если, как верил Тихо, его данные подтвердят его версию устройства Вселенной, тогда труд его жизни превзойдет достижение Птолемея и все его жертвы будут вознаграждены. Но Тихо беспокоился, что Кеплер — явный коперниканец, перепечатавший «Первое повествование» Ретика в качестве приложения к своей «Космографической тайне», — может исказить свидетельства, говорящие в пользу системы Тихо, чтобы поддержать Коперника. Поэтому недоверчивый Тихо Браге тянул время, заставляя Кеплера томиться в ожидании каждой крупицы данных, которые он соизволял сообщить. Только после внезапной смерти Тихо в октябре 1601 года и неизбежной борьбы с его наследниками за право доступа к информации Кеплер наконец овладел сокровищами Тихо и принес их в дар памяти Коперника.

«Я построил всю свою астрономию на коперникианской гипотезе устройства мира», — заявлял Кеплер в книге «Эпитома коперникианской астрономии». Он благодарил Тихо за его наблюдения, но критиковал его систему, которую считал шагом назад. Земля, доказывал он, совершенно точно движется вокруг Солнца вместе с прочими планетами, как утверждал Коперник. Но Коперник считал центром вращения планет точку рядом с Солнцем, а не само Солнце. Кеплер полагал, что это представление физически неправдоподобно, и скорректировал его. Он переместил центр всех планетарных движений в тело Солнца и приписал ему силу, которая распространялась, как свет, сквозь Вселенную и заставляла планеты двигаться быстрее или медленнее, в зависимости от расстояния до них. Мало того, что ближайшие к Солнцу планеты двигались быстрее дальних, как заметил Коперник, так еще и каждая отдельная планета периодически меняла свою дистанцию до Солнца и, соответственно, скорость. Кеплер доказал, что траектория планеты представляет собой не идеальную окружность или какое-либо сочетание таковых, а немного вытянутую двухцентровую окружность, называемую эллипсом, в одном из фокусов которого находится Солнце.

По Кеплеру, слегка сплюснутая орбита Марса лишь чуть-чуть отклонялась от идеального круга, хоть и была намного ближе к элллипсу, чем у любой другой планеты. По этой причине Кеплер считал траекторию Марса (за которой Тихо наблюдал очень тщательно и которую описал наиболее полно) «единственно возможным» путем к истинам «новой астрономии», корни которых уходят в законы физики. Если бы он взялся, например, за Юпитер или Сатурн, то тонкие особенности эллипса ускользнули бы от его внимания, вызвав непреодолимые проблемы.

«Я чуть не сошел с ума, обдумывая и просчитывая этот вопрос, — писал Кеплер о ситуации с Марсом. — Я не мог понять, почему планета склонна двигаться по эллиптической орбите. Ох, как же я смешон!»

В отличие от Коперника, который не раскрывал в книгах своего мыслительного процесса, Кеплер делился с читателями многими подробностями своих успехов и неудач. Он восторженно переживал для них «божественное исступление» своих экстатических озарений, просил посочувствовать всему тому отчаянию, которое он вытерпел. «Если вас утомил этот нудный рассказ, — замечал он по ходу описания своей пятилетней «войны» с Марсом, — пожалейте меня, проведшего по меньшей мере семьдесят измерений, потратив массу времени». Иногда он чувствовал себя потерянным, «размышляя в сомнениях, как двигаться дальше, подобно человеку, который не может собрать шестерни разобранной машины».

Кеплер знал, кто являлся автором неподписанного обращения «К читателю» на первых страницах «О вращениях». Его подержанный экземпляр первого издания содержал имя Андреаса Осиандера, начертанное прямо над уничижительным текстом первым владельцем книги — нюрнбергским математиком, который был связан с Ретиком и Шёнером. Кеплера утверждения Осиандера задели особенно сильно. В 1609 году, опубликовав свою «Новую астрономию», в которой призывал к науке, основанной на физических силах, он обратился к Осиандеру и раскритиковал его на обороте титульной страницы. Теперь все узнали личность анонимного «адвоката» Коперника. «Это совершенно абсурдный вымысел, — упрекал его Кеплер, — обосновывать явления природы ложными причинами. Но у Коперника такого вымысла нет».

По собственной оценке Кеплера, его новаторское достижение состояло в «неожиданном переносе всей астрономии от вымышленных кругов к естественным причинам».

Кеплер упразднил древние идеальные круги, хотя и не расстался с пятью правильными геометрическими телами, хранившими пространство между орбитами планет (эту концепцию он едва не реализовал в серебре в виде этакого «космического фонтана» для своего покровителя герцога Вюртембергского). Он так и не нашел причины отказаться от этого фантастического образа вселенской гармонии. Не предал он и своей лютеранской веры, хотя ему неоднократно приходилось переезжать и менять работу, чтобы избежать обращения в католичество по настоянию местных властей. Эти убеждения помогли ему преодолеть и трудности его дела, и смерть первой жены и восьми из двенадцати детей, и суд над матерью по обвинению в колдовстве, и начало Тридцатилетней войны.

«О Ты, Бог Творец, светом природы пробудивший в нас тягу к свету благодати, — молился Кеплер, заканчивая свою книгу «Гармония мира» в 1619 году, — если я слишком поспешил, восхищаясь красотой Твоих творений, или если я гнался за собственной славой среди людей, занимаясь трудом, который должен был славить Тебя, будь милосерден и прости меня; и сделай так, чтобы эти аргументы ни в чем не помешали Твоей славе и спасению душ».

Вместе с законным правом пользоваться собранными Тихо данными Кеплер получил титул придворного математика императора Рудольфа II, а также поручение составить новые, улучшенные астрономические таблицы в честь императора. «Рудольфовы таблицы», изданные в 1627 году, действительно намного превзошли выпущенные ранее «Прусские». Если раньше погрешность в предсказаниях могла достигать пяти градусов и иногда приводила к ошибке в датировании важного события (например, соединения планет) на сутки или двое, то «Рудольфовы таблицы» обеспечивали точность до двух угловых минут.

Хотя «Рудольфовы таблицы» превосходили «Прусские», первоначальная схема Коперника, согласно которой Солнце покоится внутри нескольких колец с планетой на каждом (напоминающая мишень для дартса иллюстрация, которую он нарисовал в своем манускрипте и опубликовал в «О вращениях»), оставалась на удивление уместной. Коперник явно задумывал это изображение как очень приблизительный план расположения планет, поскольку не включил в него еще более тридцати описанных в тексте кругов. Но теперь, когда Тихо очистил космос от твердых сфер, а Кеплер ликвидировал все до последнего эпицикла, та же самая схематическая иллюстрация вполне соответствовала реальной карте небес.

Видение Кеплера

Во время подсчета соединений Юпитера и Сатурна Кеплера посетило мистическое видение, которое навело его на мысль о том, что орбиты планет расположены в соответствии с пятью правильными (часто называемыми Платоновыми) телами. Куб, занимающий центральное место на этом изображении, определяет интервал между Юпитером и Сатурном.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.