Глава 2. Коперник:Солнце и Земля
"Вселенная дарована нам всеблагим и любящим порядок Творцом" НИКОЛАЙ КОПЕРНИК
Польша постоянно подвергалась нашествиям иностранных армий, на протяжении тысячи лет сменявших друг друга. Но в XIV веке произошло воссоединение Польши под властью короля Казимира Великого, чье царствование принесло стране истинное процветание. Своей столицей он сделал Краков, ставший одновременно и культурным центром Европы. В 1364 году Казимир основал Краковский университет.
После смерти Казимира Великий князь Литвы Ягайло основал одну из самых крепких королевских династий за всю историю Польши. Государство стало значительной политической силой восточной Европы; в 1410 году Польша разгромила тевтонских рыцарей - католический духовно-рыцарский орден. При Ягеллонах Польша вступила в блистательную эпоху Возрождения - период расцвета архитектуры, искусства, литературы. Краковский университет стал научным центром Европы. В XV веке в нем обучилось 18338 студентов (1) .
Польша поощряла иммиграцию из стран восточной Европы, в нее стекались фермеры, торговцы, рудокопы и искатели приключений. Все жаждали обрести в Польше новую жизнь. Они и составили тот средний класс, который занял ступеньку между знатью и крепостными. Среди переселенцев была и семья Коперников, обосновавшаяся в Кракове (2) . С 1448 года Николай Коперник торговал медью. Через десять лет он перебрался на север в Торунь на берегу Вислы. Дела его шли в гору, он стал выборным городским судьей. По прибытии в Торунь Коперник принял активное участие в восстании против Тевтонского ордена, который еще держал в своих руках город. После тринадцати лет сражений рыцари были разгромлены, и Торунь перешла во власть Польши.
Ранние годы
В 1463 году Коперник женился на Варваре Ватзенроде, дочери богатого купца-немца. У них родилось четверо детей - Варвара, Катерина, Андрей и Николай, появившийся на свет 19 февраля 1473 года (3) . О первых десяти годах жизни Николая ничего не известно. Возможно, в родительском доме он встречал членов зажиточных торуньских семей, слушал рассуждения о литературе, музыке, торговле и, возможно, науке.
Один из частых гостей - человек, сыгравший немаловажную роль в истории Польши и жизни Коперника, - дядя Лука Ватзенроде, родной брат матери, каноник собора во Фромборке, входившем в северную католическую епархию Польши. В 1483 году, когда неожиданно умер Коперник-старший, Ватзенроде взял под свою опеку четырех детишек (4) . В 1489 году он стал епископом Вармийской епархии (один из четырех районов, на которые церковь в административных целях поделила страну).
В возрасте пятнадцати лет Николай поступил в кафедральную школу в Влоцлавске, в тридцати милях от Торуни, где давали хорошую подготовку для поступления в университет. Отношение этой школы к средневековым духовным властям можно было назвать гуманистическим, к тому же она хотела оживить пришедшую из Италии классическую систему образования. Одним из учителей Коперника был Николай Водка, который, видимо, был трезвенником, ибо взял себе имя Абсте-миус. Будучи большим специалистом по сооружению солнечных часов, он и Коперника заразил интересом к светилу.
В 1491 году епископ Ватзенроде устроил своих двух племянников в процветающий Краковский универститет, который некогда окончил сам и где они могли получить прекрасное по тем временам образование, вращаясь в кругу высокообразованных и культурных людей. Обучение проходило на латыни, кроме того, Коперник знал немецкий и немного польский языки.
К тому времени, когда Коперник поступил на факультет свободных искусств, в университете, как нигде в Европе, на очень высоком уровне велось преподавание математики и астрономии. Около 1430 года профессор Седзивой отредактировал Альфонсинские таблицы (таблицы движения небесных тел, основанные на трудах Птолемея), и Коперник приобрел себе экземпляр этой книги. В университете поощряли философский подход к науке. Хотя по своей форме учебная программа соответствовала научным представлениям Аристотеля, по сути она была направлена против аристотелевой науки. Содержание курса и интеллектуальная атмосфера в университете способствовали развитию у Коперника критического склада мышления, которое впоследствии помогло ученому выдвинуть качественно новую идею мироздания.
Подобно многим своим сокурсникам, он не получил ученой степени и через три года вернулся домой. В 1495 году, желая обеспечить будущее племянника, епископ предложил ему выдвинуть свою кандидатуру на замещение должности одного из шестнадцати каноников капитула Фромборкского собора. В обязанности каноника входила административная работа в епархии. Каждый каноник имел постоянный доход - работа крестьян на полях капитула приносила немалые деньги. Но решение о его избрании было отложено из-за отсутствия у Коперника ученой степени, свидетельствовавшей об окончании университета. Николай отправился заканчивать образование.
Подобно многим одаренным студентам того времени, он направился в Италию и в 1496 году поступил на факультет канонического права в университете в Болонье, тот самый, где его дядя защитил докторскую диссертацию. Через год Коперник узнал, что его кандидатура на должность каноника утверждена. На этом посту он провел всю жизнь, хотя так никогда и не стал священником (как ошибочно утверждали Галилей и народное предание).
Коперник изучал право, но любовью всей его жизни оставалась астрономия. Он подружился с Доменико Мариа ди Новарой, профессором астрономии, убежденным неоплатоником, который искал в природе простые арифметические и геометрические закономерности. Новара остро критиковал систему мира Птолемея, утверждая, что ни одна столь сложная система не может быть отражением стройного математического порядка природы. Некоторое время Коперник прожил в доме Новары, помогая ему наблюдать за звездами. Они часто обсуждали, как исправить систему Птолемея. Одно из первых наблюдений Коперника датировано 9 марта 1497 года - тогда он в 23.00 увидел лунное затмение.
Мы не можем достоверно сказать, когда у Коперника появилась мысль о новой гелиоцентрической системе мира. Подобные идеи могли прийти ему в голову на последнем году обучения в Краковском университете или во время учебы в Италии. Но, как бы то ни было, его заинтересовал вопрос: не существовало ли в древности альтернативы Птолемеевой системе мира? Он решил изучить греческий язык, чтобы читать не переведенные на латынь древние тексты.
По окончании занятий в сентябре 1500 года Коперник посетил Рим, где провел объявленный Папой Александром VI Юбилейный год. 6 ноября он наблюдал лунное затмение, а в Пасхальное воскресенье с братом Андреем присоединился к двадцати тысячам паломников, пришедших за папским благословением (возможно, в качестве представителей Вармийской епархии).
В июле 1501 года Коперник прибыл домой и лично явился перед кафедральным капитулом, чтобы получить официальное назначение на пост каноника. Хотя данный ему на учебу трехгодичный срок уже истек, он попросил отсрочку еще на два года, чтобы закончить образование. Просьба его была удовлетворена, главным образом, потому, что он пообещал изучить медицину, а хорошие врачи в те дни были редкостью. Но кроме желания приносить пользу у Коперника имелась еще одна мысль: в те дни медицина была очень тесно связана с астрологией - каждой частью тела управляло определенное зодиакальное созвездие. Это давало Копернику прекрасную возможность продолжить занятия астрономией. Чтобы развить навыки наблюдателя, ему был нужен свободный интеллектуальный мир итальянских университетов и чистое южное небо.
Местом занятий Коперник выбрал один из известнейших университетов в Падуе, где в 1543 году анатом Везалий опубликовал свою величайшую книгу "Fabrica" ("О строении человеческого тела"). Но так как получение докторской степени в Падуе стоило слишком дорого, Коперник перебрался в Феррарский университет. Здесь 21 мая 1503 года он, наконец-то, удостоился степени доктора канонического права.
Незадолго до прибытия Коперника в Феррару арабский астроном Аль-Фаргани выпустил книгу "Основы астрономии". Эта книга вызвала научное возрождение в Европе, и Коперник смог в Ферраре (если не раньше) с ней ознакомиться.
В Падую Коперник вернулся, чтобы закончить занятия медициной, хотя и не намеревался получать докторскую степень по этой дисциплине (для получения степени нужно было проучиться три года). Осенью 1503 года он распрощался с Италией, где проучился семь лет и получил лучшее образование, которое только можно было получить в те времена. К тридцати годам Коперник знал античную литературу, право, богословие, математику, метафизику, языки и астрономию.
Астроном-каноник
Вскоре по возвращении во Фромборк по просьбе епископа Ватзенроде Коперник становится его личным врачом и помощником по управлению епархией. В Лидзбарке, у дяди, Коперник провел следующие пять лет жизни. Он сопровождал дядю в поездках, был его личным секретарем, советником, представителем. Все эти годы хитрому политику Луке Ватзенроде удавалось с ловкостью лисицы сохранять независимость, лавируя между двумя сильными враждующими между собой соседями - Польшей и Тевтонским орденом.
Коперник ухитрялся продолжать свои астрономические наблюдения и поддерживать отношения с краковскими математиками. Ватзенроде хотел, чтобы племянник сменил его на посту епископа, но Коперник прекрасно понимал, что тогда у него не хватит времени на астрономию. Он отказался от лестного предложения и отправился в тихий Фромборк, где провел оставшуюся жизнь, отлучаясь лишь ненадолго по делам службы. В марте 1512 года Лука Ватзенроде, которому было далеко за шестьдесят, неожиданно заболел и умер. Теперь у Коперника стало больше времени для занятий астрономией, ибо обязанности каноника не были обременительными.
Копернику было выделено помещение в башне Фромборкского собора. Хотя у каноников были определенные обязанности в церкви, они могли не принимать постриг. Многие из них были знатными обеспеченными людьми, часто ездили за границу, имели обширные владения и занимались политикой. Под надзором каноника находилась значительная часть собственности епархии, и ему приходилось собирать налоги, вести судебные разбирательства, вершить правосудие и защищать своих крестьян во время военных действий.
К 1514 году Коперник набросал план своего нового труда по астрономии, который сокращенно называют "Commentariolus" ("Малый комментарий") (5) . Взяв пример с итальянской школы пифагорейцев, он раздал несколько рукописей близким друзьям без указания имени автора. В "Малом комментарии" он критиковал традиционную геоцентрическую систему мира Аристотеля и Птолемея: "Центр Земли не является центром мира" (6) .
"Малый комментарий" начинается с замечаний против "экванта". Потом следуют семь утверждений, которые Коперник называет аксиомами (требованиями). Приведем две наиболее важные из них - третью и седьмую.
3. "Все сферы движутся вокруг Солнца, расположенного как бы в середине всего, так что около Солнца находится центр мира".
7. "Кажущиеся прямые и попятные движения планет принадлежат не им, но Земле. Таким образом, одного этого движения достаточно для объяснения большого числа видимых в небе неравномерностей" (7) .
Коперник также говорит, что расстояние от Солнца до Земли очень незначительно по сравнению с расстоянием от Земли до сферы неподвижных звезд (см. рис. 4).
В семи коротких главах он описывает расположение небесных сфер, рассказывает о движении Земли, описывает механизмы движения планет, приводит размеры орбит и данные вычислений эпициклов. Но из этой книги не ясно, как именно Коперник пришел к таким выводам. Он пишет, что для краткости опускает математические выкладки, которые будут включены в большую книгу. Неизвестно, что именно он имел в виду. Но к тому времени, когда Коперник приобрел экземпляр "Альмагеста" (вышедший впервые из печати в 1515 году), он понял: чтобы его система могла соперничать с Птолемеевой, ее нужно представить в виде обширного, тщательно продуманного труда.
В ноябре 1516 года Коперника на три года назначают управляющим владений капитула в Ольштыне. Вскоре после окончания этого срока Тевтонский орден вторгся в Вармию и окружил Фромборк. Клочок земли превратился в поле боя, на котором противоборствующие стороны по очереди истребляли крестьян противника. В епархии остались лишь три каноника - остальные бежали. В ноябре 1520 года вскоре после начала второго срока работы Коперника в Ольштыне, крепость была подвергнута осаде. Коперник с помощью еще одного каноника успешно руководил обороной. В 1521 году после заключения мира Коперника назначили комиссионером, ему предстояло руководить восстановлением городов и деревень. Несмотря на это он все равно выкраивал время для наблюдений и расчетов.
Рис. 4. Вселенная Коперника
В 1523 году Коперника назначили генеральным управляющим епархией на шестимесячный срок - до вступления в должность нового епископа, а в 1525 году он стал казначеем капитула собора. В последующие годы бремя административных обязанностей легло на плечи молодых. У Коперника появлялось все больше времени для занятий астрономией и работы над книгой несмотря на безалаберность нового епископа, разногласия в капитуле и борьбу с лютеранским учением, пришедшим из Германии.
Все годы, проведенные в Олыштыне, Коперника заботило плачевное состояние местной валюты: количество серебра в монетах резко уменьшилось. Не зная об этом, крестьяне продолжали оплачивать покупки старыми, более ценными монетами, которые потом шли на переплавку. В 1517 году Коперник написал на латинском языке труд "О чеканке монет" (8) .
Как и раньше, свою брошюру он распространил в рукописном виде среди надежных друзей. Это была одна из первых работ о финансах и денежном обращении, в частности, об обесценивании денег. В 1528 году Коперник вынес на обсуждение сейма вопрос о централизованной чеканке монет, изъятии из обращения обесценившихся денег и контроле за денежным обращением. При более благоприятных обстоятельствах его вклад в финансовую политику мог бы быть не меньше того, какой внес в свое время Ньютон. Но у денежной реформы были влиятельные противники, а потому предложения Коперника приняли лишь через несколько лет.
Слава об астрономе Копернике донеслась из далекой Вармии до других районов Европы. В 1514 году на Латеранском совете рассматривали проблему реформы календаря. Папа призвал именитых математиков и астрономов в Рим, чтобы решить вопрос об обновлении старого Юлианского календаря (9) . Свои предложения отослал и Коперник. Много лет спустя во вступлении к книге "Об обращении небесных сфер" он напомнил о проблеме календарной реформы и отметил, что решить ее возможно, лишь точно измерив длину года и месяца и движение Солнца и Луны. Его новые таблицы проложили путь для реформы календаря, и в 1582 году Папой Григорием XIII был, наконец-то, введен новый Григорианский календарь.
Последние годы жизни
О последних пятнадцати годах жизни Коперника известно очень мало. Он умер в 1543 году, но до самой смерти продолжал успешно управлять собственностью церкви, занимался медициной, наблюдал за планетами и трудился над книгой. К сожалению, он был очень одинок. В 1512 году его брат Андрей заболел проказой, распространенной тогда в Пруссии. Излечить такую болезнь Копернику было не под силу. Остальные каноники, опасаясь инфекции, отправили безнадежно больного самостоятельно искать пути исцеления. Андрей умер за границей, видимо, в Риме в 1518 году. Годы шли - умирали верные друзья.
Еще одной причиной одиночества стало растущее движение реформации и его влияние на Польшу. Хотя большая часть населения оставалась верной католической церкви, учение Мартина Лютера становилось все более популярным. Коперник и его близкий друг Тидеманн Гиз, который позднее стал епископом Вармским, с готовностью приняли ряд новых мыслей. Коперник никогда не писал о своих богословских взглядах, но дал разрешение Гизу процитировать его в полемической книге, написанной в поддержку открытости мышления, которая, по его мнению, поможет избежать церковного раскола.
Епископом Вармийской епархии в те годы был Морис Фебер - рьяный противник протестантизма. Хотя симпатии Коперника к учению Мартина Лютера были известны, ему удалось пережить бурное время во многом благодаря тому, что он был уважаемым врачом. Сам Фербер, страдавший от коликов и подагры, частенько пользовался его услугами. Но в капитуле Коперник оставался в стороне от других каноников, которые противились любым переменам и были приверженцами традиционных верований.
В 30-е годы Коперник продолжал работать над математическими аксиомами для своего "Малого комментария". По ряду причин он откладывал издание этой книги. Во-первых, он знал, что в рукописи еще есть много математических неточностей: не все возможности гелиоцентрической системы были изучены до конца. Кроме того, хоть Папа Клемент VII и выразил желание подробнее ознакомиться с его взглядами, Коперник боялся, что люди станут смеяться над теорией, которая противоречит тому, что они видят собственными глазами. Находясь вдали от научных центров, он не имел возможности обсудить свою систему с другими учеными. В довершение всего у него не было связи с крупными издательствами, которые смогли бы напечатать такую большую и сложную книгу.
Решение ряда проблем весной 1539 года предложил молодой немецкий математик. Георг Иоахим Ретик в возрасте двадцати двух лет был назначен профессором математики Лютеранского университета в Виттенберге. Заинтересовавшись новой системой мира Коперника, он стал первым и единственным его учеником. За два года обучения у Коперника и ретика завязалась крепкая дружба. По достоинству оценив работу Коперника, Ретик получил от него разрешение напечатать ее краткое изложение под названием "Narratio Prima" ("Первое повествование"). Оно вышло в Данциге в 1540 году и стало действительно первым рассказом о системе мира, предложенной Коперником.
Маленькая книжечка вызвала большой интерес к новым открытиям в астрономии и подтолкнула Коперника к опубликованию всей книги целиком. Из-за слабого здоровья Копернику трудно было править книгу, поэтому дело продвигалось крайне медленно. Ретик вернулся в Виттенберг, где в 1542 году отдельной книгой издал две "непроблематичных" главы, содержащие теоремы по тригонометрии и планиметрии. Он договорился со своим другом Иоганном Петрейусом, который специализировался в издании научных трудов, напечатать книгу в Нюрнберге, который, подобно Афинам, был центром культуры и торговли.
Пока книга была в печати, Ретик в ноябре 1542 года перешел работать в Лейпцигский университет. Не имея больше возможности заниматься изданием книги Коперника, он поручил это известному лютеранскому богослову Андреасу Осиандеру, который славился своими познаниями в математике и астрономии. В 1540 году Осиандер обменялся несколькими письмами с Коперником. В частности, Коперник спрашивал, как может быть принята книга о движении Земли, как отреагируют на нее приверженцы Аристотеля и Птолемея.
В апреле 1541 года Осиандер предложил выход из затруднительного положения. Он считал, что цель астрономии - дать гипотезы (теории), которые помогают определять положения планет и прогнозировать их движение, но не дают представления об истинном движении планет. Поэтому он написал Копернику: "Я всегда считал, что гипотеза - это не постулат веры, а основа математических расчетов. Поэтому, даже если гипотезы неверны, в этом нет ничего страшного: главное, что они дают какое-то представление о расчете движений планет" (10) . Он предложил Копернику ввести в книгу подобное вступление, чтобы угодить сторонникам аристотелевой философии и богословам. Коперник отказался, ибо твердо верил: его принципы не только истинны, но и полезны; его система отражает реалии материального мира.
По иронии судьбы последнее редактирование книги было поручено Осиандеру, который решил все-таки последовать собственному совету: добавил вступительное письмо "Ad Lectoreum" ("К читателю"), в котором выразил свои взгляды на цель и природу научных теорий, хоть они и противоречили взглядам Коперника. В письме были слова: "А именно, не требуется, чтобы гипотеза была истинной или хотя бы правдоподобной, достаточно и того, чтобы она при расчетах давала результаты, согласующиеся с наблюдениями... Что касается астрономии, то не следует ожидать от нее истины в последней инстанции, ибо таковую она произвести на свет не может" (11) .
Многие осуждали Осиандера за это анонимное "вступление", которое можно было счесть авторским, - оно мешало правильно воспринять труд Коперника. Тем не менее, современники - и те, кто соглашались с теорией, и те, кто с ней не соглашались, - никогда не считали "письмо" причиной своего согласия или несогласия. Конечно, желание Осиандера защитить книгу Коперника от возможных нападок было понятно (12) . Нужно отметить, что автор обращения "К читателю" долгие годы оставался неизвестен, пока Кеплер не натолкнулся на записи, в которых говорилось об авторстве Осиандера.
В начале 1543 года книга "De Revolution ibus Orbitum Coelestium" ("Об обращении небесных сфер") вышла из печати. Первый тираж этого четырехсотстраничного труда, видимо, насчитывал не более пятисот экземпляров. На титульном листе можно было прочесть аннотацию на книгу, которая мало чем уступает современным "агиткам", что печатают на книгах с мягким переплетом:
"Дорогой читатель, в ваши руки попала только что изданная книга о движении сфер неподвижных звезд и планет, написанная на основании как старых, так и новых астрономических наблюдений, и преизобилующая удивительными новыми гипотезами. В ней вы найдете великолепные таблицы, которые помогут вам без всяких затруднений вычислить местоположение любого небесного тела в любой момент времени.
Итак, покупайте, читайте и пользуйтесь" (13) . Чтобы понять все значение книги, нужно вспомнить, в каком состоянии находилась астрономия, доставшаяся Копернику в наследство.
От Птолемея до Коперника
После написания Птолемеем "Альмагеста" астрономия пришла в упадок. Хотя ряд мусульманских астрономов и критиковал его труд, никто не взялся основательно пересчитать все упомянутые в нем параметры или уточнить схемы. Одна из причин этого - отсутствие точных наблюдений. От смерти Птолемея в 170 году до Р.Х. и до рождения Коперника в 1473 году на западе существовало лишь с десяток записей с точными данными о положениях планет.
Вычисления, производившиеся от Гиппарха до Птолемея, были сделаны на основании разных календарей, что не позволяло точно определить продолжительность года. Расхождение было значительное - в один день. После Птолемея ситуация не изменилась, и стало ясно, что идея "предварения равноденствий" была во многом ошибочна. Тем не менее, никто не сомневался в точности наблюдений Птолемея - это пошатнуло бы веру во всю его астрономию. Вместо этого арабские астрономы придумали так называемую колебательную систему. Они предположили существование "переменной прецессии", на основании которого и объясняли расхождения между идеями Гиппарха и Птолемея, утверждая, что скорость прецессии теперь возросла. Этим приемом пользовались в астрономических вычислениях вплоть до 1000 года.
В XIII веке астрономы короля Альфонса X Испанского подготовили новые более удобные таблицы для определения положения небесных тел. Сегодня часто говорят, что эти таблицы были слишком сложными, так как в них присутствовала система "эпицикла на эпицикле", которую нужно было изменить. Тем не менее, они верно служили нескольким поколениям астрономов. Была создана таблица колебаний, но отсутствие систематических наблюдений в средние века не позволило изобрести иную систему мира. В арабских странах астрономы стали экспериментировать с новыми моделями, используя один и более дополнительных эпициклов, но они не задавались целью повысить точность вычислений. Эти исследования нужны были для того, чтобы эпициклами заменить эквант и, таким образом, сохранить философское требование о единообразном круговом движении и получить строго механическую модель планетной системы.
В средние века система Птолемея стала подвергаться все большей критике, потому что не подлежала удовлетворительному философскому объяснению. Нужно было изменить ее, чтобы она вписалась в аристотелеву картину материального мира - скопление хрустальных шарообразных сфер, по которым перемещались планеты. Именно по этой причине арабские астрономы XIII века вместо экванта Птолемея старались ввести эпициклы. Но таблицы от этого своего вида не меняли.
Недовольство философов системой Птолемея достигло и католического запада. В конце XV века, когда Коперник был еще студентом, подобное критичное отношение к системе Птолемея помогло формированию его собственных взглядов на астрономию. Между тем временное равновесие, достигнутое с привлечением системы "колебаний", уже не объясняло явления, наблюдаемые астрономами. Итак, назревала необходимость в реформах. Ее вызывали не недостатки экванта и несостоятельность идеи о колебательных движениях эпицикла, а нужда в новой космологии, потому что к этому времени астрономия уже бурно развивалась (14) .
"Об обращении небесных сфер"
После тридцати лет работы Коперник дал разрешение напечатать свою книгу. Зная, что этот труд вызовет бурную реакцию, он сделал смелый шаг - посвятил ее Папе Павлу III. "Могу представить, Ваше Святейшество, что как только определенные люди узнают, что в своей книге об обращении небесных сфер я говорю о неких движениях земного шара, они тут же поднимут голос против меня и моих взглядов... И для того, чтобы и обыватели, и люди науки увидели, что я не бегу от суда человеческого, я хотел бы посвятить результаты своих исследований Вашему Святейшеству и никому иному. Потому что даже в том отдаленном уголке мира, где живу я, вас превозносят за высоту сана и любовь к науке, даже математике" (15) . Коперник объяснил, что он долгое время откладывал издание книги, но друзья - в том числе епископ Гиз и кардинал Шонберг - убедили его выпустить ее в свет.
Выдвигая как одну из аксиом теорию о том, что Земля вращается вокруг Солнца, Коперник не присваивал себе этого открытия. Он писал, что изучал работы древнегреческих философов, чтобы выяснить, не высказывал ли кто-нибудь из них эту идею. Оказалось, что Гикет из Сиракуз и пифагореец Филолай верили в то, что Земля вращается. Кроме них вращательное движение Земли признавали Гераклид Понтийский и пифагореец Экфант. (Хотя Аристарх Самосский был одним из первых философов, кто выдвинул гипотезу о гелиоцентрической системе мира, в книге нет свидетельства о том, что Коперник взял эту идею у него. "Насколько можно судить, саму идею гелиоцентричности и ее доказательства Коперник разработал самостоятельно") (16) .
В отличие от Птолемея, который не сомневался в благосклонном отношении читателей к идее геоцентричности, Коперник основывает свою гелиоцентрическую систему на четких доказательствах. Он говорит об уникальности Солнца, воспевает гармоничное расположение планет и мастерски описывает их взаимодействие. Тем не менее, рассказ о Солнечной системе занимает очень малую часть книги Коперника. Большая ее часть посвящена математическим выкладкам.
Трактат состоит из шести книг, каждая из которых поделена на несколько глав. В первой книге разворачивается четкая картина гелиоцентрической вселенной Коперника. Он аргументирует свою идею о трех движениях Земли (суточное вращение, годовое движение вокруг Солнца и деклинационное годовое движение - прецессионное движение земной оси), объясняет видимое попятное движение планет, описывает гелиоцентрическую систему мироздания и приводит причины смены времен года. В конце книги он помещает основные теоремы планиметрии и тригонометрии.
Вторая книга посвящена различным вопросам сферической астрономии и проблеме захода и восхода Солнца. Коперник рассказывает об армиллярной сфере - старинном инструменте астрономов, представляющем собой модель небесной сферы с ее важнейшими точками и кругами - полюсами и осью мира, меридианом, горизонтом, небесным эксатором и эклиптикой. Во вторую книгу был включен каталог более тысячи звезд с указанием их местоположений, составленный на основе наблюдений Птолемея и других астрономов (причем, многие из наблюдений были неточными) за многие века. Коперник никогда не претендовал на славу наблюдателя. Он был прежде всего математиком и мыслителем, которому удалось на основании старых данных получить новую картину мира.
В третьей книге говорится о длине тропического года (003) и о земной орбите. Таблицы построены так, что не имеет значения, движется Земля или Солнце. Поднял Коперник и еще один вопрос, волновавший его всю жизнь: где находится центр вселенной - в центре Солнца или рядом с ним? Вычисления осложнялись тем, что Коперник придерживался традиционных взглядов на круговое вращение планет, хотя впоследствии Кеплером было доказано, что движение планет - эллиптическое.
В четвертой книге представлена теория о движении Луны, лунных и солнечных затмениях. Здесь же Коперник делает попытку вычислить расстояние между Солнцем и Луной. В пятой и шестой книгах он излагает свою теорию движения планет: в пятой развита теория движения планет по долготе, в шестой - по широте.
Коперник предчувствовал, что его книгу осудят не только богословы, но и миряне:
"Если найдутся вздорные болтуны, которые, не имея понятия о математике и руководствуясь умышленно и хитро искаженными текстами Священного Писания, станут порицать меня и нападать на мой труд, то я намерен не обращать на них внимания и совершенно пренебречь их ни на чем не основанными доводами... Математика пишется для математиков. И, если я не ошибаюсь, мои труды послужат вкладом в процветание церкви, руководство которой сейчас находится, Ваше Святейшество, в Ваших руках" (17) . "Математика пишется для математиков". В этих словах суть книги: эта работа, написанная для профессионалов, касается предмета математической астрономии. Многие до него говорили и писали о вращении Земли, но Коперник первым построил стройную и полную математическую модель теории.
Так как книга "Об обращении небесных сфер" была напечатана лютеранами, то лишь немногие ее экземпляры дошли До Италии, других католических стран и Англии. Второе издание вышло в Базеле в 1566 году и разошлось уже по всей Европе. К концу века взгляды Коперника были хорошо известны. Тем не менее, учение о гелиоцентрической системе мира не могли преподавать открыто, а если о нем и упоминали, то лишь как о гипотезе (именно так было написано во вступлении Осиандера).
Вклад Коперника в астрономию
Коперник определил цель своей астрономии - объяснить движение небесных тел на основании равномерного кругового движения. Поэтому он мог согласиться с понятиями деферента, эксцентра и эпицикла, но не с понятием экванта: своим "неравномерным" движением он нарушал общую гармоничную картину. Его теория вписывалась в рамки существовавших тогда суждений, что все во вселенной вращается вокруг собственного центра, как того требовали законы абсолютного движения. Но было и одно существенное отличие, которое очень хорошо подмечает Ретик: "Лишь на основании этой теории стало возможно объяснить равномерное вращательное движение всех тел вселенной вокруг своего центра, а не вокруг центров других тел. Именно это и есть неотъемлемое свойство кругового движения" (18) . То, что Коперник вывел Солнце из разряда планет, было одним из плюсов его теории.
Кроме того, новая система показала зависимость между расстоянием планеты от Солнца и периодом ее обращения вокруг светила. Теперь планеты располагались в такой последовательности: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. Из модели становилось ясно, почему первые две планеты всегда видимы в непосредственной близости от Солнца, а последние три всегда находятся где-то далеко от него. Расстояния от планет от центра вселенной теперь можно было измерять новой мерой - в расстояниях от Земли до Солнца. Оно и стало новой единицей измерения космического пространства.
Более того, система Коперника была не только красива с математической точки зрения, но и физически возможна. Он утверждал, что его теория - это не попытка "спасти явление" (подогнать под него данные наблюдений), а описание истинных механизмов вселенной.
Наконец, Коперник сделал огромный шаг вперед к определению понятия тяготения. "Изъяв Землю из центра вселенной и сделав ее третьей по счету планетой, вращающейся вокруг Солнца, Коперник не мог согласиться с тем, что она одна - накопитель всех тяжелых тел во вселенной" (19) . Он выдвинул свою теорию тяжести: все тяжелые тела, где бы они ни находились, тяготеют к собственному центру. В то время, как в системе Аристотеля был всего лишь один, общий для всех тел, центр тяготения (Земля), в мире Коперника центров тяготения много. Это был шаг к открытию Ньютоном закона всемирного тяготения.
Нельзя согласиться с тем, что система Коперника позволила более точно определять положения планет. Четкие современные теории планетного движения и мощные компьютеры позволяют определить местоположение планет в XVI в. Эти данные показывают, что вычисления, основанные на таблицах Коперника (Прусских таблицах), не более точны, чем при использовании птолемеевских (Альфонсинских) таблиц.
Главное в системе Коперника - это даже не точность, а ее простота по сравнению с дикими схемами "эпицикла на эпицикле", которые разработали астрономы до Коперника. Совершенно верно: "Малый Комментарий" Коперника заканчивается утверждением, что для описания структуры вселенной достаточно 34 сфер (по сравнению с 80 птолемеевскими). Но в последующие годы Коперник, использовав ряд хитроумных приемов, усовершенствовал свою теорию. В результате, если сравнить теорию Птолемея и позднюю теорию Коперника, то последняя окажется даже немного сложнее, чем первая. (Миф о 80 и 34 сферах основывался на том, что за годы существования систему много раз усовершенствовали, не переставая добавлять при этом новые сферы. Современные же расчеты показывают, что Альфонсинские таблицы основаны именно на первоначальной системе Птолемея) (20) .
В общем, система Коперника позволяла использовать более простой подход к определению длины планетных орбит и их расстояния до Солнца:
"В центре всего находится Солнце... И вот Солнце, будто восседая на царском престоле, управляет семейством вращающихся вокруг него звезд. ...Посему подобный порядок подчеркивает удивительную гармонию между движением планет и размерами их орбит, такую гармонию, которую не найти ни при каком другом устройстве мира" (21) .
Система мира Коперника возникла не из новых наблюдений, а из размышлений о структуре вселенной. Взгляд Коперника определил другое направление исследований, потому что своим помощником ученый сделал математическую астрономию. Полет мысли и математический гений дали начало научной революции.
Коперник создал новые научные традиции в астрономии и космологии, достигнув столь значительных результатов, анализируя старые данные. Его книга не вызвала немедленного отклика, потому что понять ее могли только астрономы. Многие из них тут же оценили ее практическую пользу, хотя и не могли согласиться с предложенной моделью вселенной. Только Ретик увидел в теории нечто большее, чем набор формул и теорем. Он один оценил важнейшее из открытий Коперника -соотношение между периодом обращения планеты и расстоянием ее от Солнца. Система Коперника дала новое направление исследованиям и стала причиной спора между Кеплером и Галилеем, разгоревшегося в следующем веке. Его книга имела огромное значение для развития современного научного метода - использования математики с целью понимания механизмов вселенной через совмещение теории с фактами.
Великий астроном не видел противоречия между христианством и своей научной деятельностью. За сорок лет пребывания на посту каноника Коперник оставался верен своей церкви, проявляя при этом недюжинную отвагу. Одновременно он продолжал исследовать мир, "который построен для нас самым лучшим и разумным Работником в мире". Наукой Коперник занимался из чувства "любви и долга, стремления искать истину во всем, поскольку Бог даровал мне разум". Он заявил, что хотя его взгляды "трудны для понимания, совершенно невероятны и во многом противоречат сложившемуся мнению, тем не менее, со временем с Божьей помощью мы изложим их ясно, как день, по крайней мере, для тех, кто сведут в искусстве математики" (22) .
"Коперник был служителем церкви, художником и поэтом, врачом, экономистом, государственным чиновником, солдатом и ученым! Служителем он стал по воле дяди-опекуна и по призванию, экономистом - по воле случая, чиновником и солдатом - по необходимости, а ученым - по благодати Божьей и из любви к истине ради самой истины" (23) . В 1542 году Коперника одолели болезни и внутрицерковные междоусобицы. Волновался он и из-за своей книги, которая так и не была закончена. С приближением зимы друзей все более заботило состояние здоровья ученого. В письме епископа Гиза к одному из общих друзей хорошо видно то уважение, которое они испытывали к Копернику: "Мы все в долгу перед его чистой душой, честностью и большой ученостью... Это друг, который многократно заслужил нашу любовь и благодарность" (24) .
В начале 1543 года после кровоизлияния в мозг у Коперника развился паралич правой части тела. После этого он прожил меньше пяти месяцев и умер 24 мая 1543 года. По преданию Копернику в день смерти принесли экземпляр его книги. Похоронили астронома в Фромборкском соборе. Он завещал свою библиотеку капитулу собора, некоторые учебники - друзьям, имение перешло к его замужней сестре, а всему миру он оставил главное - открытие новой научной эры.
(003) Тропический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца в видимом годичном движении через точку весеннего равноденствия - прим. перев.
Глава 3. Кеплер: планетные орбиты
"О, Боже, мыслю мыслями Твоими!" ИОГАНН КЕПЛЕР
Веком гениев называют XVII век. Большинство европейских стран переживало тогда период своего наивысшего расцвета. Философ Альфред Норт Вайтхед отмечал: "Это единственный век, который настойчиво порождал гениев разума во всех сферах человеческой деятельности, что вполне соответствовало его величию" (1) .
В науке появились: Галилей в Италии, Паскаль и Декарт во Франции, Фрэнсис Бэкон и Ньютон в Англии, Гюйгенс в Голландии. К этому списку можно добавить и много других имен, которые подняли престиж европейских университетов. В Германии блестящий математик и астроном Иоганн Кеплер (1571-1630 гг.) продолжил научную революцию, написав труды о планетных орбитах, законах движения и разработав научный метод исследований. Открытия Кеплера заложили фундамент современной теоретической астрономии. Кроме того, он был глубоковерующим христианином, которому именно вера в Бога помогала в жизни и научных исследованиях.
Достижения Кеплера поистине удивительны, особенно если принять во внимание все обстоятельства его жизни. Он родился в бедной семье, ему всю жизнь не хватало денег. С детства он отличался слабым здоровьем: страдал от приступов лихорадки, желудочных расстройств, кожных болезней, врожденного дефекта зрения. Будучи протестантом в окружении католического большинства, Кеплер подвергался преследованиям за веру, вынужден был дважды покидать дом, оставлять имущество. Немало бед обрушилось и на его семью: первая жена умерла рано, до десятилетнего возраста дожило меньше половины детей.
Не очень благоприятно складывались и его отношения с работодателями: высокопоставленные хозяева частенько задерживали выплату жалованья. Оставляли желать лучшего и отношения с императором, у которого ему довелось служить придворным математиком. Помимо личных неурядиц - Тридцатилетняя война, одна из самых жестоких в истории Европы. Последние двенадцать лет жизни Кеплеру пришлось работать в военной обстановке, его дом занимали солдаты, опасность угрожала жизни. Но несмотря на все трудности он продолжал свое дело и стал одним из величайших астрономов, оставаясь человеком с добрым сердцем и большой верой.
Прежде чем подробнее рассказать о нем, давайте вспомним, какие последствия имели открытия Коперника и как они изменили ситуацию в астрономии.
После Коперника
Появление книги "Об обращении небесных сфер" дало миру новый взгляд на вселенную и науку, хотя первоначально оно не вызвало широкого отклика. Тому было несколько причин.
Во-первых, те математики, которые поняли книгу, были благодарны Копернику за новые таблицы, значительно упростившие им вычисления, но большинство из них не могло согласиться с теорией движения Земли. Прецедент создал
Птолемей: его орбиты были полезны, ибо помогали вычислить положения планет, но не существовали на самом деле (2) ! Поэтому новую систему посчитали просто математической моделью, которая, кстати, ненамного повысила точность вычислений по сравнению с системой Птолемея.
Во-вторых, главная посылка Коперника - Земля вращается вокруг Солнца - являлась аксиомой, т.е. была недоказуема. Вероятность ее основывалась лишь на геометрических выкладках. Но новая система противоречила основополагающему закону той науки, которая считалась тогда главной - физике, - и учила, что тело обладает лишь одним видом движения, т.е. Земля не могла двигаться вокруг Солнца и одновременно вращаться вокруг своей оси.
Третья и наиболее прозаическая причина, по которой с теорией долго не соглашались, - нежелание идти против здравого смысла: было очевидно, что Земля - огромный, неподвижный объект, вокруг которого, как все видели, вращаются небесные тела. Если бы Земля вращалась вокруг своей оси, то неужели находящиеся на ней предметы не отрывались бы и не улетали в космос? Если бы она вращалась вокруг Солнца, то как за ней поспевал воздух? Тогда бы и выстреленный точно вверх снаряд падал западнее точки выброса. Но ничего подобного не происходит!
В начале лишь немногие прочли книгу Коперника. Она ничем не напоминала научно-популярное издание, которое еще через шестьдесят лет выпустит в свет Галилей. Но, тем не менее, во второй половине XVI века она стала настольной книгой многих астрономов. Ученые не могли расстаться ни с самой книгой, ни с приведенными в ней таблицами, хотя к 1600 году существовало не более десяти убежденных сторонников системы Коперника (3) . Тем не менее, книгу "Об обращении небесных сфер" читали много, а порой и изучали как в протестантских, так и католических учебных заведениях. Медленно, но верно система Коперника завоевывала себе место под солнцем и шла к своей полной победе, но не полемизируя с другими взглядами, а, скорее, вливаясь в них.
Новая астрономия создала немало проблем и для богословов. Казалось, она противоречит тем местам Библии, в которых, вроде бы, говорилось о неподвижности Земли и движении Солнца. Создавалось впечатление, что она подрывает понятие о человеке, как о венце Божьего творения, ибо Земля из центра вселенной должна была встать в один ряд с другими планетами. Удаленность от нас восьмой сферы - сферы звезд - создавала чувство потерянности в огромной вселенной. Но отношение высшего духовенства к этой проблеме во второй половине
XVI века часто искажают. Об этом мы поговорим в главе 7.
И, наконец, система Аристотеля уже объяснила все земные и небесные явления, так что возникновение новой астрономии подрывало все прежние знания о мире. Чтобы признать систему Коперника, необходимо было отказаться от физики Аристотеля. Научная революция как раз и завершилась тем, что Галилей показал механизм движения наземных тел, а Ньютон вывел общую закономерность в движении земных и небесных тел.
Коперник завершил одну эпоху в астрономии и открыл другую. Он проложил мост между поздней средневековой версией аристотелевой естественной философии и новой наукой XVII века. Значение его труда состоит не только в создании новой системы мира, но и в том, что он дал новое направление развитию астрономии. Среди оказавшихся под его влиянием был и Иоганн Кеплер, помощник Тихо Браге, прославившегося очень точными астрономическими наблюдениями. Впоследствии все ценнейшие материалы Браге перешли в его распоряжение.
Первые годы жизни Кеплера
По утверждению Кеплера, среди его предков были рыцари, но к началу XVI века финансовое положение семьи не отличалось стабильностью. Его ближайшие родственники были ремесленниками. У деда Иоганна - Себальда - дела пошли неплохо, он даже стал бургомистром швабского городка Вейля. Факт интересный: ведь дед-лютеранин жил среди католического большинства.
У Себальда Кеплера родилось двенадцать детей, и самым трудным из них был Генрих. Он отличался неуравновешеным характером, был злобным и непреклонным человеком, который в своей жизни много бродяжничал, время от времени поступая в наемники подальше от дома, а потом и вовсе пропал. Он женился на Катерине Гульдерман, дочери трактирщика из соседнего городка. Она оказалась сварливой и неуживчивой женщиной, что не могло не отразиться на ее отношениях с мужем. Супруги отравляли жизнь не только друг другу, но и своим семерым детям.
Иоганн родился в 1571 году недоношенным семимесячным ребенком. От рождения он был хрупким и болезненным: переболел чуть ли не всеми детскими болезнями, в том числе оспой, которая едва не свела его в могилу.
Когда ему было шесть лет, мать показала ему комету. Еще через три года отец взял его с собой смотреть лунное затмение. С самого детства Иоганн стал задумываться о небесах, которые стали спутником всей его жизни.
Семья Кеплеров принадлежала к лютеранскому меньшинству, которому постоянно приходилось сражаться за свободу вероотправления. Иоганн был глубоко верующим и после окончания начальной, а потом и латинской школы выбрал для себя духовное поприще (004) . В тринадцать лет он выдерживает конкурсный экзамен в Штутгарте, открывший перед ним дорогу к среднему духовному образованию - поступлению в низшую семинарию. Следующие пять лет - годы неустанной борьбы с болезнями и усердных занятий.
Осенью 1589 года Кеплер становится студентом Тюбингенского университета, знаменитого лютеранского центра образования, известного своим свободным духом. Первые два года он проучился на факультете искусств, получив степень магистра, затем ему предстояло провести три года на богословском факультете. Все это время его преследовали головные боли, приступы лихорадки, обострения кожных заболеваний. Тем не менее он не оставлял учебы и добился поразительных результатов.
Порой учитель может изменить жизнь ученика. Для Кеплера таким учителем был Михаил Местлин, профессор математики и астрономии, пользовавшийся известностью в Европе. Так как теория Коперника была слишком сложной для объяснения ее в классе, Местлин пропагандировал учение среди узкого круга наиболее способных студентов. Он показывал, как естественно она объясняет вращательное движение планет, как гармонично размещены планеты в системе, какая связь существует между расстоянием планеты от Солнца и длиной ее орбиты. Новая система мироздания очаровала Кеплера, и он быстро подметил, насколько уступает ей более сложная модель Птолемея. Уже тогда он начал записывать свои соображения о достоинствах теории Коперника. Несколько лет спустя он напишет другу: "...Я был так восхищен Коперником, о котором мой учитель очень часто упоминал в лекциях, что не только часто защищал его взгляды в студенческих диспутах, но и сам тщательно подготовил диспут на тему, что первое движение (вращение небесной сферы неподвижных звезд) проистекает от вращения Земли" (4) . Всю жизнь Кеплер оставался верен Местлину и часто спрашивал его совета по научным вопросам.
Несмотря на растущий интерес к науке Кеплер продолжал занятия богословием. Тогда же он начал сомневаться в ряде лютеранских доктрин, включая и учение о сути святого причастия. Но учеба Кеплера неожиданно прервалась. В начале 1549 года протестантская средняя школа в Граце (главный город австрийской провинции Штирии) попросила сенат Тюбингенского университета порекомендовать им достойную замену скончавшемуся учителю математики. Выбор пал на Иоганна. Так как в конце года ему предстояло получить ученую степень по богословию, решение далось нелегко. Он согласился, лишь выхлопотав себе право вернуться в университет для завершения курса.
Заняв денег на дорогу, Кеплер отправился в Австрию и прибыл в Грац 11 апреля 1594 года. Отношения между конфессиями в городе были очень напряженными. В той части Европы вероисповедание своих подданных определял князь, именно он решал, быть им католиками или протестантами. Таким образом получалось, что новый правитель за ночь мог изменить вероисповедание всего княжества. Часть бюргерства и дворянства в Граце приняла лютеранство, но сам эрцгерцог Карл оставался католиком. Именно он пригласил иезуитов, чтобы те вернули в католичество Штирию. Тем не менее, несколько островков лютеранства там еще оставалось, включая и "штифтшуле" (протестантскую среднюю школу), в которой предстояло преподавать Кеплеру.
Несмотря на старания Кеплеру так и не удалось стать хорошим учителем. Подобно многим гениям, ему трудно было объяснять свои идеи "начинающим". Те сведения, которые он давал ученикам, их мало интересовали. Казалось, что математика с астрономией им вообще были не нужны. Тем не менее, школьные инспектора хвалили Кеплера ("на изучение математики не всяк способен").
Вместе с должностью преподавателя математики по традиции ему досталась и вторая должность - математика провинции, которому вменялось в обязанности составлять астрологические календари. В них содержались не только данные о фазах Луны, солнечных и лунных затмениях, но и прогнозы - виды на погоду и урожай, предсказания о судьбах государства и войнах. Знать не проявляла особого интереса к астрономии, а вот астрология не оставляла их равнодушными. Таким образом, "составители календарей" были в большом почете, и Кеплер оказался одним из лучших. На 1595 год он предсказал крестьянские волнения, вторжение турок и чрезвычайно холодную зиму. Все предсказания сбылись. В следующие пять лет талант составителя календарей позволил ему значительно расширить круг знакомых, в том числе и среди знати.
Кеплер твердо верил, что небесные тела оказывают влияние на происходящее на Земле, но старался, чтобы его пред сказания были как можно более общими, и неоднократно предупреждал, что нельзя полагаться только на астрологию. Составляя свои прогнозы, Кеплер учитывал политическую и экономическую обстановку в стране, а обобщения служили для того, чтобы "не попасть впросак". Об астрологии Кеплер писал: "Астрология - дочь астрономии, хотя и незаконная... Астрология - глупая дочь уважаемой и разумной матери-астрономии". Тем не менее, он не нарушал правил игры: астрологические прогнозы давали средства к существованию и прибавку к скромному жалованью.
Тем временем Кеплер занимался и более важными проблемами, чем прогнозы урожая и военных действий. Он никак не мог выкинуть из головы систему мира Коперника: ее внутренняя красота и стройная картина природы не давали ему покоя.
Астрономические открытия
Воображение Кеплера было в плену у двух идей: о значении Солнца и о математической гармонии вселенной. Эти две мысли вели Кеплера по путям астрономии. О системе Коперника он писал: "Я до глубины души уверен в ее истинности, я созерцаю ее красоту с невероятным и упоительным восторгом" (5) .
Коперник заложил прочный фундамент для развития астрономии и к тому же поднял ряд проблем. Материальный мир - это прежде всего вселенная. Будучи христианином, Кеплер был убежден, что у Бога был определенный замысел, когда Он творил этот упорядоченный, прекрасный и математически совершенный мир. На собственном опыте Кеплер убедился в правильности мысли пифагорейцев о том, что "числа правят миром". Выходило, что внутренняя математическая гармония - музыка сфер - это и есть истинная причина планетного движения, а Божий замысел станет ясным, если открыть математические законы, данные миру Богом.
Кеплер хотел знать все законы, которые Бог использовал для претворения в жизнь Своего плана. В неустанном поиске научных истин им двигала вера христианина. Как-то он написал: "Я верю, что именно божественное Провидение помогло мне случайно обрести то, чего я никогда бы не получил, опираясъ лишь на собственные силы. Я все больше и больше в это верю, потому что много молился Богу и просил: пошли мне успех, если все то, что говорил Коперник, истинно" (6) .
Эти мысли вошли и в его первую значительную книгу "Mysterium cosmographicum" ("Космографическая тайна"). Она была напечана в 1596 году под влиянием Местлина, который взялся отредактировать ее и помочь напечатать. Кеплер предпринял попытку связать расстояние планет до Солнца со вписанными в их орбиты правильными многогранниками, известными еще древним грекам. На основании имевшихся в его распоряжении наблюдений Кеплер предложил чисто математическое решение. Мы сегодня знаем, что связь эта оказалась совершенно случайной. Хотя теория многогранников и не оправдала себя, модель показывает глубину мышления Кеплера. Кеплер понимал: несмотря на то, что по теории Коперника Солнце остается неподвижным, оно не является центром земной орбиты. Выходило, что Солнце не было материальной точкой отсчета. Кеплер же верил, что именно движение планет вокруг Солнца - главный постулат небесной физики. Видимо, само Солнце обладает какой-то силой, которая заставляет планеты вращаться вокруг него. Кеплер попытался языком математики объяснить, как убывает эта сила по мере удаления планет от Солнца. Хотя это ему и не удалось, гипотеза была очень важная, а Кеплер стал первым астрономом, сделавшим попытку объяснить всякое движение небесных тел на основании законов физики.
27 апреля 1597 года Кеплер женился на Барбаре Мюллер, дочери богатого мельника. Ей было чуть больше двадцати, но она успела дважды овдоветь и воспитывала дочку от первого брака - Регину. Хотя супруги любили друг друга, брак трудно было счесть удачным: для гения Кеплера наука была всепожирающей страстью, чего никак не могла понять его жена. Они рано познали горе: двое их первых детей умерли от менингита - сыну едва исполнилось два месяца, а дочери шесть недель.
Некоторое время работа Кеплера успешно продвигалась Совет "штифтшуле" был доволен тем, что у них работает столь известный математик, и поощрял его научные занятия. В мозгу ученого роились десятки идей. Он подружился с баварским канцлером фон Гогенбургом, который одалживал ему множество книг; кроме того, ученый состоял в оживленной переписке с рядом противников своих взглядов.
Тем временем эрцгерцог Фердинанд (сын Карла) начал кампанию против протестантов. В сентябре 1598 года он приказал всем лютеранским богословам и учителям в двухнедельный срок покинуть страну. Вернуться разрешили только Кеплеру. Потом эрцгерцог неожиданно решил изгнать всех протестантов, которые откажутся перейти в католичество, а также наложить на них огромный имущественный налог. Когда Кеплер отказался перейти в новую веру, его сняли с обоих постов и приказали покинуть город. 30 сентября 1598 года безработный, обремененный семьей, без копейки денег Кеплер вынужден был с Барбарой и Региной покинуть Грац. Их имущество уместилось на двух небольших подводах. Вынужденное бегство привело его в дом Тихо Браге, наблюдения которого впоследствии легли в основу его открытия.
Тихо Браге (1546-1601 гг.)
Через три года после смерти Коперника в датской дворянской семье родился Тихо Браге. В тринадцать лет он поступил в Копенгагенский университет, чтобы изучать философию и риторику. Но на следующий год солнечное затмение перевернуло его жизнь. Тихо поразило то, что время затмения было предсказано заранее. Он тут же купил астрономические таблицы и экземпляр "Альмагеста". Остальные годы учебы он посвятил изучению математики и астрономии.
В 1562 году Тихо продолжил обучение в Лейпциге. Учился он и в других университетах Северной Европы под руководством лучших астрономов, интересовался астрологией, изготовлением астрономических инструментов, сам придумал новый переносной секстант. Тихо понимал: даже точнейшие из инструментов не могут быть абсолютно точными. Поэтому он вычислил погрешность наблюдения для каждого из своих инструментов. (С тех пор всегда вычисляют погрешность для научных приборов). В результате даже проводимые невооруженным глазом наблюдения оказались точнее наблюдений Гиппарха, величайшего античного звездочета.
Вернувшись в Данию, Тихо увидел новую звезду, которая появилась в ноябре 1572 года в созвездии Кассиопеи. Сравнив свои наблюдения с данными других астрономов, он заметил, что звезда находится гораздо дальше от Земли, чем Луна. Значит, Аристотель был неправ: и небеса изменяются! Результаты измерений и свои выводы Тихо опубликовал в книге "De Nova Stella" ("О новой звезде").
В 1576 году король Дании взял Браге под свое покровительство и выделил огромные средства на его научные исследования. На небольшой площади земли в Вене, отданной в распоряжение Браге, была построена уникальнейшая для того времени обсерватория. "Ураниборг" ("Небесный замок") был целым городом с жилыми домами, обсерваторией, лабораториями, издательством, бумажным производством. Обсерваторию оснастили первоклассными инструментами, разработанными самим астрономом.
За двадцать лет работы в Ураниборге Браге стал ведущим астрономом Европы. Его посещали философы, государственные деятели, даже короли. Он с добротой относился к больным и бедным, но порой был чрезмерно резким со своими работниками. Он не боялся обидеть недоучек-придворных, перечил власть имущим. После смерти датского короля Браге почувствовал, что может лишиться королевского покровительства, и принял приглашение немецкого императора Рудольфа II стать его придворным математиком, ибо тот обещал неплохое жалованье. В 1599 году Браге прибыл в Прагу (005) .
Хотя Браге и восхищался трудом Коперника, но не мог полностью согласиться с его системой, отчасти по научным причинам, отчасти потому, что в Священном Писании говорилось о неподвижности Земли. Но в то же время он не принимал и модель Птолемея, а потому пошел на компромисс: Земля - неподвижный центр вселенной, вокруг нее вращаются Солнце, Луна и сфера неподвижных звезд, а пять планет вращаются вокруг Солнца (7) (см. рис. 5).
Его компромиссная система не нашла широкого признания. Тем не менее, Браге внес неоценимый вклад в астрономию и становление новой науки. Его точные наблюдения за планетами помогли составить новый каталог положения звезд, который заменил каталог Коперника, содержавший слишком много неточностей.
Браге и Кеплер
Хотя "Космографическая тайна" Кеплера была принята прохладно, отклик на нее пришел от Тихо Браге, которому Кеплер направил один из экземпляров книги. Датчанин счел идею разумной и интересной, но, как он отметил в письме к Местлину, размышления должны быть подкреплены наблюдениями за движением небесных тел. Книга настолько понравилась Браге, что он пригласил молодого ученого к себе в помощники, и позднее Кеплер рассказывал, что вся его жизнь, учеба и труды начались с этой маленькой книжечки.
4 февраля 1600 года Иоганн Кеплер и Тихо Браге встретились в замке, который император предоставил своему придворному математику. Как отличались друг от друга эти два астронома по возрасту, социальному положению и происхождению, характеру и даже взглядам на Солнечную систему! Между ними лежала пропасть, но они были отчаянно нужны друг другу: Браге чувствовал, как убывают его силы, и хотел, чтобы молодой помощник на основании огромного количества данных составил таблицы движения планет по его системе. Кеплеру, в свою очередь, нужны были точные данные, чтобы подтвердить свою гипотезу о правильных многогранниках и расстояниях между планетами: это помогло бы ему обнаружить Божий замысел, по которому построена вселенная.
Рис. 5. Геоцентрическая система мира Тихо Браге: все планеты вращаются вокруг Солнца, а Солнце - вокруг Земли.
Следующие месяцы стали периодом трений и недопонимания между двумя учеными. Браге ревниво оберегал свои данные, и Кеплер понял, что получит доступ к ценной информации, лишь оставшись у него на год или дольше. Но его беспокоило оставленное в Граце имущество жены. В конце концов, Решив вопросы оплаты и жилья, Кеплер перевез свою семью в замок Браге.
Наконец-то позади были размолвки и разногласия, и между учеными установились деловые отношения. Браге поручил Кеплеру заниматься проблемой Марса. Кеплер считал, что само Провидение так распорядилось его судьбой: Марс был единственной планетой, вытянутость орбиты которого была очевидна и хорошо прослеживалась в данных Браге. Проблема состояла в том, что его орбита никак не подходила под сферическую - единственно возможную, по Аристотелю.
После десяти месяцев совместной работы Браге неожиданно заболел и умер 24 октября 1601 года. На смертном одре он попросил Кеплера закончить работу над его Рудольфовыми таблицами движения планет (названными так в честь императора Рудольфа II), надеясь, что Кеплер будет работать над ними, опираясь на его систему мира. Вскоре император Рудольф II назначил Кеплера своим новым придворным математиком. Новая должность ознаменовала резкий поворот в судьбе Иоганна. Прошло время полной зависимости от Браге, теперь он сам стал себе хозяином, у него были все материалы наблюдений и много времени. В этих событиях он увидел Божью руку: "Бог связал меня с Тихо твердым поворотом судьбы и не позволил расстаться с ним несмотря ни на какие трудности" (8) . Хоть Кеплер и проработал вместе с датским ученым менее десяти месяцев, он всегда отзывался о нем с огромным уважением.
Quot;Битва" с Марсом