Наука Ренессанса. Триумфальные открытия и достижения естествознания времен Парацельса и Галилея. 1450–1630
Шрифт:
Ясно, что Кеплер получил лучшее и более современное образование в теоретической астрономии, чем любой другой астроном его возраста.
Профессиональные обязанности в Граце не были обременительными. От Кеплера ждали подготовки ежегодных календарей, содержащих полную астрономическую информацию, щедро приправленную астрологическими предсказаниями (против которых он не имел ничего), и обучения студентов, пожелавших изучать его предмет. Таковых было немного. В отличие от крупных университетов, в Граце астрономия не была востребованной, а Кеплер был недостаточно хорошим лектором, чтобы пробудить интерес к предмету. Никого не интересовало, есть у Кеплера студенты или нет. Тем не менее его услуги оставались доступными, если в них возникнет необходимость. Да и календари он составлял исправно. Так что была полная возможность делать то, что его интересует. А занимался он устройством личной жизни (после долгих ухаживаний он в 1596 г. женился на молодой вдове) и исследованиями в области теоретической астрономии. Весь 1595 год посвятил разработке новой теории математических связей, затрагивающих размеры планетарных орбит. Результаты он с гордостью отослал
Кеплер был невероятно горд своей победой и отослал экземпляры своей первой книги князьям, которые могли предложить ему лучшую должность, и видным ученым, среди которых был Тихо Браге. Как минимум один экземпляр попал в Италию, где его увидел Галилей, тогда еще профессор математики в Падуе, неизвестный как астроном. Галилей написал молодому человеку весьма приветливое письмо: разъяснил, что не сумел прочитать его работу от начала до конца, но похвалил за преданность теории Коперника, приверженцем которой он и сам являлся. После этого Кеплер сделал попытку начать регулярную переписку с Галилеем. Тихо Браге тоже ободрил молодого ученого. Мистицизм книги не мог оттолкнуть того, кто верил, как и Тихо Браге, что алхимия и астрология – пути к истине. Он увидел, что Кеплер – способный и старательный астроном-вычислитель и сможет стать отличным помощником в Ураниборге. Поэтому Тихо Браге настоял, чтобы Кеплер присоединился к нему, пообещав доступ к своим наблюдениям. Но Кеплер отказался. Тогда, как и позже, он не хотел покидать немецкоязычную страну и не видел никаких причин покидать Грац.
Но ситуация в Австрии и на юге Германии быстро ухудшалась. Силы католической Контрреформации медленно, но верно отодвигали протестантские границы. Осенью 1597 года всем протестантским священнослужителям и преподавателям было предписано покинуть Грац. Исключение было сделано только для Кеплера – подобное будет повторяться и впредь в аналогичных ситуациях. Он считался ненадежным элементом среди ортодоксальных лютеран, считавших его слишком либеральным (и слишком склонным к кальвинистской доктрине, хотя, вероятно, католические власти этого не знали). Также он был в хороших отношениях со многими католиками, включая некоторых иезуитов – авангардную силу католицизма. Кеплер никогда не отказывался от религиозной дискуссии, хотя в конце твердо отвергал предложения иезуитов о переходе в другую веру. При этом он вежливо разъяснял, что и так католик, поскольку является христианином. Он, безусловно, не был непримиримым антикатоликом, как большинство его собратьев по вере. Гражданские власти, вероятно, считали, что лучше иметь в своем распоряжении районного математика, который одновременно является способным астрономом и составителем гороскопов, чем человека, который будет исправно посещать мессы, забывая о звездах. И Кеплер остался в Граце еще на три года, в течение которых размышлял о таинствах Солнечной системы.
Но к 1600 году требования религиозного единообразия стали настойчивее. Кроме того, Тихо Браге покинул Данию и обосновался в Богемии, став придворным математиком императора – на этом посту он мог использовать ассистентов. Кеплер решил узнать, осталось ли в силе первоначальное предложение Тихо и можно ли все устроить на основе, удовлетворяющей и его гордость, и его кошелек. Он отправился в Прагу, и после долгих переговоров были определены условия, приемлемые для обоих астрономов. Кеплер быстро устроился и стал с большим энтузиазмом исследовать орбиту Марса, используя информацию, собранную на протяжении многих лет. Это исследование привело его к таким замечательным открытиям, что он по праву мог считать себя создателем новой астрономии.
Смерть Тихо Браге в 1601 году почти ничего не изменила для Кеплера. Пришлось только потратить время на переговоры с императором и наследниками Тихо. В конце концов, Кеплер сохранил доступ к бумагам Тихо Браге и продолжил его работу, а потом занял и его должность придворного математика. Должность не была обременительной – требовалось только затратить немалую энергию, чтобы получить обещанную плату. Кеплер составил несколько гороскопов для императора, а также намеревался завершить планетарные таблицы, основанные на данных Тихо Браге, которые должны были быть составлены еще до смерти Тихо. Кеплер работал над ними годами, никогда не забывая о них, но постоянно отвлекаясь на другие, более интересные работы. Наконец, в 1623 году они были закончены, но их выпуск задержался еще на пять лет из-за хаоса войны. И лишь в 1627 году увидевшие свет таблицы Рудольфа – рудольфины – стали достойным памятником Тихо Браге от его самого достойного ученика.
Занимаясь своими официальными обязанностями, Кеплер одновременно решал множество проблем, касающихся орбиты Марса, оптики рефракции, новой звезды (1604), математики, рассмотрения новых астрономических наблюдений Галилея. Также он вел обширную научную переписку. Но Кеплер не был полностью счастлив в Праге. Император старел (он умер в 1612 г.), и политические беспорядки, которые предшествовали началу Тридцатилетней войны, показывали, что Прага перестала быть подходящим местом для научной работы. Встревоженный Кеплер переезжает в австрийский город Линц.
Здесь должность математика лучше оплачивалась, чем в Граце, да и расположен он был ближе к Южной Германии, куда ученый всегда надеялся – и напрасно – вернуться. Кеплер прожил в Линце четырнадцать лет, до тех пор, пока война не вынудила его перебираться в другое место для обустройства рудольфин, теперь полностью законченных, и для жительства своей семьи. Таблицы были опубликованы в 1627 году в Ульме.
Кеплер приобрел широкую известность как научный наследник Тихо Браге, чему способствовали и его расчеты, основанные на наблюдениях старого ученого, и его собственные труды 1604 года о новой звезде. В 1610 году поэт Джон Донн написал в своем сатирическом произведении Ignatius his Conclave, что после смерти Тихо Браге Кеплер заботится, чтобы ничто в небесах не происходило без его ведома. Таково было мнение человека, далекого от науки. Астрономы знали, что Кеплер написал четыре работы по теоретической астрономии: «Тайна мира» (Mysterium Cosmographicum, 1596), «Новая астрономия» (Astronomia nova,1609), «Коперниканская астрономия» (Epitome of Copernican Astronomy, 1617–1621), «Гармония мира» (Harmonices Mundi, 1619). Все они имели коперниковскую направленность и имели отношение к новой, смелой и не вполне понятной форме астрономической теории, основанной на математике. Эти труды создали репутацию Кеплера, но были невысоко оценены после его смерти.
В системе Коперника Кеплер видел высший порядок и гармонию. С самого начала своих астрономических размышлений Кеплер был убежден, что во Вселенной больше порядка и гармонии, чем могут выявить обычные астрономические методы. Под порядком и гармонией Кеплер подразумевал два немного отличающихся аспекта космоса: один – отражение свойств божественного Создателя, другой – набор математико-физических связей: мистическая гармония и математическая. Именно эта концепция привела Кеплера к рассмотрению символов Бога через наблюдения Тихо Браге, не отказываясь ни от мистического видения, ни от фактов, полученных из наблюдений. Он постоянно работал, пока два аспекта не стали одним. Как Кеплер сообщил читателям Mysterium Cosmographicum, «суть трех вещей особенно интересовала меня – почему они устроены так, а не иначе: число, размеры и движения небесных орбит. Так получилось из-за удивительного соответствия вещей неподвижных – Солнца, неподвижных звезд и промежуточного пространства – и Бога Отца, Сына и Святого Духа. Этой аналогии я буду следовать дальше в Mysterium Cosmographicum» [180] .
180
Mysterium Cosmographicum. Ср.: Epitome of Copernican Astronomy. Book IV, part I; Gesammelte Werke. VII. P. 258.
Это была его излюбленная аналогия, подсказавшая Кеплеру причину для исследования и мистическое видение вопроса. Двадцать лет спустя в Epitome of Copernican Astronomy он опять сравнит центр мира с Богом Отцом, сферу неподвижных звезд – с Сыном, а планетарную систему – со Святым Духом. Причем это был не один только пантеистический мистицизм, как для Джордано Бруно. Это был одновременно религиозный комфорт и мощный стимул к исследованиям – физическим исследованиям. Гармонии мира ничего не значили для Кеплера, если они не соответствовали точным наблюдениям. Даже в первой попытке, еще до работы с Тихо Браге, Кеплер повторял свои вычисления снова и снова в течение всего лета, прежде чем нашел математическое выражение, достаточно близкое к лучшей информации, которую он сумел получить. Поскольку он надеялся, что более точная информация позволит ему открыть еще более чудесные взаимосвязи, он в свое время захотел работать с Тихо Браге. Как-то он заметил: «Поскольку всемилостивейший Господь дал нам такого в высшей степени внимательного наблюдателя, как Тихо Браге… нам следует с благодарностью принять такой дар» [181] . Кеплер признавал, что именно наблюдения Тихо Браге сделали ошибки более ранних теорий понятными. Независимо от того, помогало ему это или мешало, но Кеплер лояльно принимал работы Тихо Браге и считал их совершенным фундаментом, на котором он должен строить свои теории, с готовностью отбрасывая месяцы работ, если вычисления показывали, что его теория не настолько точна, как того требуют наблюдения. Никогда раньше астроном не придерживался столь жестких взглядов о необходимом соответствии между наблюдениями и теорией. И никогда раньше вычислитель не делал таких точных, последовательных и надежных наблюдений, на основании которых работал. Кеплеру повезло иметь такую обширную базу наблюдений, и его гений позволил ему в полной мере воспользоваться их точностью. Никто, кроме него, не смог так полно использовать труды Тихо Браге – этот факт Кеплер всегда с готовностью признавал, но даже лояльность не могла заставить его принять систему Тихо Браге вместо системы Коперника.
181
Nova Astronomia. Ch. XIX; Gesammelte Werke. III. P. 178.
Убежденный коперниканец Кеплер подчинялся предписаниям Тихо Браге и оправдывал свое использование работ Тихо, увеличивая расчеты. В «Новой астрономии» (это первая его работа на основе информации Тихо Браге) он рассчитал все элементы орбиты Марса для трех систем: Птолемея, Тихо Браге и Коперника. В 1619 году он заметил, что его изучение совершенной гармонии небесных движений и их происхождения имеет в своей основе те же эксцентриситеты, полудиаметры и периоды, что и в системе Тихо Браге и Коперника. (К тому времени, как он подошел к оформлению титульного листа пятой книги «Гармонии мира», он уже не видел необходимости упоминать систему Птолемея.) Так он ублажал свою совесть, оставаясь твердым коперниканцем. Но в других отношениях он был скорее последователем Тихо Браге, чем Коперника. Как и Тихо, он отвергал идею кристаллических сфер (хотя, опять-таки как Тихо, сохранял окружающую сферу, расположенную за неподвижными звездами, дававшую границы миру). Это позволило ему принять теорию комет Тихо Браге (который считал их телами в небесах, движущимися между орбитами Венеры и Марса). Как и Тихо Браге, Кеплер трансформировал планетарные сферы в орбиты, но, в отличие от Тихо, он понял, что необходимо найти физическую причину сохранения орбит. Недостаточно утверждать, что планеты движутся по фиксированным орбитам, имеющим постоянный размер и форму, расположенным в пространстве на определенных расстояниях от центра Вселенной. Кеплер считал необычайно важным выяснить, почему это происходит, и был готов искать причину, пока не найдет ее.