Геометрическая модель Солнечной системы

Обратимся к "Космографической тайне". Что нового было предложено Кеплером в этом сочинении для раскрытия тайн мироздания? Отметим, во-первых, что полное название сочинения уже сообщает некоторую информацию о его содержании: "Предвестник космологического очерка, который содержит тайну Вселенной. Об удивительной пропорции небесных сфер и об истинной и особенной причине числа, размеров и периодических движений небес, установленной посредством пяти правильных астрономических тел". В это время было известно о существовании помимо Земли пяти планет Солнечной системы – Меркурия, Венеры. Марса. Юпитера и Сатурна. (Уран был открыт в конце 18 века, и Нептун – в начале девятнадцатого; Плутон, открытый уже в двадцатом столетии, в 2006 году был исключен по решению Международного Астрономического союза из числа планет и переведен в разряд карликовых планет). Кеплер пытался найти закономерность в расстояниях этих планет от Солнца. Согласно Кеплеру, радиусы орбит планет совпадают в радиусами сфер, связанных с правильными многогранниками. Напомним, что правильными называют многогранники, гранями которых являются правильные многоугольники (таких многогранников существует пять видов – см. параграф "Многогранники Платона).

Приведем описание модели Кеплера из "Истории физики" Ф. Розенбергера. "Представим себе, что вокруг Солнца описан шар, проходящий через Меркурий; если вокруг этого шара мы опишем правильный октаэдр, а вокруг последнего опять шар, то на поверхности второго шара опять будет Венера. Описав вокруг последнего шара икосаэдр, мы получим на окружности третьего шара, описанного вокруг икосаэдра, Землю. Идя таким образом все далее и далее и описывая попеременно – додэкаэдр, шар, тетраэдр, шар, гексаэдр, шар, увидим, что последние три шаровые поверхности будут последовательно проходить через три остальные планеты – Марс. Юпитер и Сатурн. Построение это только приблизительно отвечает положению двух последних планет и. разумеется, не имеет значения для современной физики ("История физики" Розенбергера написана в конце XIX века – Б.Б.), стремящейся открывать не только закономерности, но и причины последних. Тем не менее оно свидетельствует о поразительной способности Кеплера связывать отдаленнейшие явления и открывать отношения, никому не приходившие на ум. Без этой способности он никогда не пришел бы к своим знаменитым законам планетных движений".

Заметим. что расхождение с размерами орбит (приводимыми в системе мира Коперника) достигает в модели Кеплера 10 процентов. Этот факт, впрочем, его мало смущает, поскольку, в отличие от Коперника, система Кеплера подчинена единому закону построения.

Этот закон построения был по сути дела геометрическим принципом. Напомним, что представление о силе тяготения со стороны Солнца, определяющей движение планет по их орбитам, появилось в физике с законом всемирного тяготения Исаака Ньютона. Что же касается сочинения "Космографическая тайна", то в нем какой-либо закон силы не обсуждается, хотя Кеплер и упоминает и силах магнитного притяжения, возможно. действующих на планеты со стороны Солнца. Заметим, что магнит был в то время весьма распространенным объектом исследования, и в 1600 году вышла в свет ставшая широко известной книга английского врача В. Гильберта (1544 – 1603) " О магните". Вот какие слова написал Кеплер в 1597 году своему учителю Местлину: "Бог, который создал все в этом мире в соответствии с количественными нормами, также наделил человека разумом, который может постичь эти нормы". Более чем через три столетия великий датский физик Нильс Бор (1885 – 1962), создатель квантовой теории атома, напишет: "Интерпретация атомного номера (имеется в виду номер химического элемента – Б.Б.) как числа орбитальных электронов знаменует, можно сказать, важный этап на пути к осуществлению самой смелой мечты современной науки, а именно на пути к упорядочению природы на основании рассмотрения только чисел. " В действительности у Бора и Кеплера один предшественник – великий древнегреческий мыслитель Пифагор (см. главу "Наука Античности), стремившийся выстроить на числовых закономерностях систему мироздания.

Мы видим, что Кеплер пренебрегает отклонением своей геометрической модели от наблюдений, игнорируя десятипроцентное расхождение и делая, таким образом отчетливый выбор в пользу модели. Оправданием для него может, однако, служить незначительное расхождение теории и астрономических наблюдений. В модели Кеплера присутствовала и отчетливая внелогическая компонента. Так, по его мнению, упоминаемые в модели окружности (траектории движения планет) следует понимать как предельные абстракции, главным образом из-за того, что " ни окружности каких-либо определенных размеров, ни столь несовершенной окружности, какими являются материальные, воспринимаемые окружности, не свойственен образ божьего духа…"

Новая теория движения планет

Занимая в Праге пост императорского математика, Кеплер сталкивался с немалыми трудностями. Начнем с того, что определенное ему жалование было в шест раз меньше жалования, которое было назначено Тихо Браге. Впрочем, и эта сумма была чисто номинальной, поскольку свое жалование Кеплер смог получить в полном объеме лишь за один год из тридцати, проведенных на службе. Существенные трудности были связаны у нег с доступом к журналам наблюдений Тихо Браге. Только в 1604 году удалось заключить соглашение с зятем Тихо, по которому Кеплеру передавалась часть журналов, и он, в свою очередь, обещал не публиковать ничего из содержания журналов до окончания составления планетных таблиц. Для того, чтобы составить точные таблицы, требовалось ни много ни мало разработать новую теорию движения планет. В 1609 году Кеплер публикует сочинение "Новая астрономия". В этой книге он подробно анализирует данные о движении Марса и принимает необычно смелое решение – отказаться от представления о круговых траекториях.

Новая гипотеза Кеплера состояла в том, что планеты движутся по эллиптическим траекториям, в фокусе которых находится Солнце.

Поиск по сайту: