Книга Наука. Величайшие теории. №4. Кеплер. Движение планет. Танцы со звездами - Эдуардо Баттане Лопец

Известно, что сын Кеплера, Людвиг, привез записи отца в Кёнигсберг. После его смерти архив у наследников выкупил Ян Гевелий, а затем бумаги хранились в Лейпциге, Вене, Франкфурте… Наконец, они по совету Леонарда Эйлера были приобретены Екатериной II и осели в обсерватории Пулково, в Санкт-Петербурге, где и хранятся до сих пор. Вряд ли Ньютон имел доступ к этим бумагам.

Кеплер даже предложил магнетическую теорию, абсолютно ошибочную и не имеющую никакого значения для современной концепции движения планет. Согласно Кеплеру, Солнце притягивало земной магнит, ориентируя его положительный полюс в направлении Солнца, ускоряя планету от афелия к перигелию и замедляя от перигелия к афелию.

Также Кеплер говорил о приливах и отливах, которые являются дифференциальным вращением, при котором разные участки планеты вращаются вокруг общей оси вращения с различной угловой скоростью. Земные приливы и отливы больше связаны с Луной, потому что, находясь близко, она создает разное тяготение в различных точках Земли. Солнце воздействует на Землю с большей силой, однако меньше, чем Луна, вызывает дифференциальное вращение. В книге Somnium («Сон, или Лунная астрономия») Кеплер рассказывает о двух потоках воды на Луне под действием общих приливов и отливов, создаваемых Землей и Солнцем.

«РАЗГОВОР СО ЗВЕЗДНЫМ ВЕСТНИКОМ ›

Эта работа заслуживает особого упоминания, так как содержит глубокие идеи, порой правильные, 'а порой и ошибочные, но всегда увлекательные и важные для истории науки. Многие концепции, которые сегодня кажутся очевидными, родились именно в этой маленькой книге. В названии речь идет о разговоре, однако на самом деле это был монолог Кеплера. Второй собеседник, Галилей, молчит, а сама книга представляет собой диалектическое противостояние двух выдающихся ученых.

Галилео Галилей направил телескоп в небо и открыл целую серию новых феноменов. Телескопическая астрономия доказывала состоятельность гелиоцентрической модели и предполагала, что небесные тела подчиняются физическим законам. Галилей опубликовал первые наблюдения в 1610 году, в книге Sidereus Nuncius («Звездный вестник»), и новость о ней мгновенно распространилась по всей Европе. В начале работы ученый пишет: «Велико значение вопросов, предлагаемых мной в этом кратком трактате вниманию и изучению исследователей природы. Велико как по исключительности самого материала, так и по его новизне, поскольку ранее эти вопросы никогда не поднимались, а также из-за инструмента, благодаря которому рассматриваемые предметы впервые открылись нашему взору».

Сегодня мы бы сказали, что «Звездный вестник» – это что-то вроде рекламного буклета, в котором Галилей восторженно описывает возможности изготовленной в его мастерской «зрительной трубы» – первого телескопа. Однако в то время книга действительно имела огромный научный интерес. Галилей передал Кеплеру экземпляр «Звездного вестника» через Джулиано Медичи, который был послом Тосканы в Праге, и ученый подробно ответил автору. Философы всего мира внимательно следили за реакцией математика, так что письмо Галилею превратилось в целую книгу, короткую, емкую и любопытную. Галилей на нее так и не ответил – это было типично для отношений между двумя великими учеными. Кеплер был гораздо более общительным, чтобы не сказать единственным участником этой беседы. К чести Галилея, однако, стоит отметить, что именно он рекомендовал Кеплера на пост главы вакантной кафедры в Падуе. Ученые однозначно уважали друг друга и, возможно, даже испытывали взаимное восхищение.

Ответ Кеплера назывался Dissertatio cum Nuncio Sidereo, или «Разговор со Звездным вестником».

В адрес ученого звучали упреки в том, что в его рукописи чрезмерно много лести Галилею, которого он называет талантливейшим, говорит о прямоте его суждений, тонкости его ума и так далее. Но в действительности не стоит принимать письменное обращение за чистую монету. При всей вежливости содержание книги критично. Кеплер говорит, что многие идеи Галилея не соотносятся с его прежними высказываниями, и даже требует признать свое первенство в отношении некоторых идей.

Перед тем как Кеплер получил Sidereus Nuncius, до него дошла новость, что Галилей открыл четыре новые планеты, и, не имея больше информации, он стал ломать голову над тем, что же это были за планеты: были это спутники планет, подобные Луне, находились ли они между орбитами Марса и Юпитера или кружили вокруг одной из неподвижных звезд? Когда книга попала Кеплеру в руки, тот узнал, что речь шла о планетах, которые мы сегодня называем Галилеевыми спутниками Юпитера. В письме, сопровождающем книгу, Галилей просил Кеплера высказать свое мнение о его труде. Но мы обсудим более важные аспекты астрономии, чем описанные Галилеем.

ТЕЛЕСКОП

Кеплер напомнил коллеге, что у телескопа были предшественники, в частности описанные в работе Джамбаттиста делла Порты под названием «Естественная магия» (1558). Немецкий астроном отмечал, что он сам, изучив исследование Порты о телескопе, давал в своей «Оптике» теоретическое объяснение работы фокусирующих и рассеивающих линз. Кеплер не был точен: комбинация линз, использующаяся в телескопе, в его «Оптике» не рассматривалась, и лишь на одной странице этого труда была проиллюстрирована работа фокусирующей и рассеивающей линз.

Кеплер сам хотел построить телескоп с 32-кратным увеличением, но он этого не сделал, потому что думал, что воздух «густой» и поэтому сделает изображение мутным. Так что даже при 32-кратном увеличении Луны рассмотреть детали в ее замутненном изображении было бы невозможно. Галилей своими наблюдениями доказал, что это не так, и получил четкое изображение Луны. Из этого можно было сделать вывод, что пространство между Луной и Землей практически пустое. Сегодня такой вывод кажется наивным, но в 1610 году это был важный шаг вперед.

Иоганн Писторио (1546-1608) и Кеплер ранее вели дискуссию, в ходе которой последний утверждал, что измерения Тихо Браге не могли быть еще лучше, таким образом, наблюдательная астрономия достигла своего потолка. Погрешность наблюдений Браге составляла 2 минуты для планет и еще меньше для неподвижных звезд, а ведь этот астроном располагал лучшим на то время оборудованием. Писторио считал, что данные можно будет улучшить, используя линзы. Глядя на открытия Галилея, Кеплер должен был признать правоту Писторио.

Также ученый заявил, что он построил бы телескоп по- другому, и даже сделал некоторые расчеты для этого. У Кеплера действительно было больше возможностей, чем у Галилея, чтобы разработать модель телескопа. Хотя Галилей абсолютно не понимал, почему телескоп увеличивает изображение, однако, используя секреты голландских мастеров и совершенствуя созданный ими прибор, он двигался путем проб и ошибок, не пользуясь никакой геометрической теорией оптических лучей, и в результате пришел к успеху.

ЛУНА

Дискуссии о Луне сегодня кажутся нам наивными, но чтобы понять их важность, нужно оказаться в 1610 году. Кеплер стремился соперничать с Галилеем не при помощи телескопа, а используя картонку с отверстием и линзу, которая проецировала изображение Луны на расстояние 12 футов. Таким образом можно было разглядеть на лунной поверхности гораздо больше деталей, чем при изучении ее невооруженным глазом. До этого Кеплер верил, что темные участки представляли собой землю, а блестящие – море, но после работы Галилея он признал, что на самом деле все было ровно наоборот, поскольку телескоп показывал наличие образований, похожих на горы, в блестящих участках. Особенно хорошо это было видно во время лунных закатов и восходов. Галилей предполагал, что Луна не состоит из воды и суши.