§ 1. Кеплер в истории науки

Научная революция, начатая Коперником в астрономии, привела к коренному изменению и физической картины мира, так как вместе с геоцентризмом была разрушена и физика Аристотеля и его космология. Этот революционный процесс достиг своего апогея в идейной борьбе Галилея и Кеплера, с трудов которых начинается история нового естествознания и формирования новой физической картины мира. Этот грандиозный труд был завершен Ньютоном созданием классической полной системы механики и гравитационной космологии. В фундамент последней вошли три закона планетных движений, открытые в начале XVII в. великим немецким ученым Иоганном Кеплером (1571—1630).

Научный вклад Кеплера этим далеко не исчерпывается. Но в истории открытия и дальнейшей судьбе его трех законов наиболее четко проявилось то новое, что он внес в развитие естествознания и что изменило в первую очередь облик астрономии.

Поиски точных законов гелиоцентрического планетного мира стали главным делом его жизни. В ходе этой колоссальной работы проявились не только гениальность Кеплера как астронома и математика, но и смелость мысли, свобода духа, благодаря которым он сумел преодолеть тысячелетние космологические традиции и вместе с тем возродить и поставить на службу науке известные с древности, но, по существу, забытые натурфилософские принципы, наполнив их более глубоким содержанием.

Уже современники Кеплера убедились в точности открытых им законов. Но они считали их удачной эмпирической находкой, «правилами», полученными без каких-либо предпосылок и обоснований, путем подбора величин. Спустя несколько десятилетий Ньютон раскрыл истинный физический смысл и универсальность «правил» Кеплера, показав, что они описывают движение в системе любых двух тел, подчиняющихся закону всемирного тяготения и достаточно удаленных друг от друга (невозмущенное кеплерово движение). Открытия в звездной Вселенной подтвердили это. Правила Кеплера были признаны законами, но их вывод продолжали считать чисто эмпирическим.

Творчество Кеплера как бы делили на две части, не только не связанные между собой, но лишь каким-то чудом не мешавшие одна другой, поскольку они соседствовали в его сочинениях. Дело в том, что в его работах, наряду с изложением точных законов, выведенных из наблюдений, немало философских, а то и мистических на первый взгляд рассуждений, связанных с идеей «мировой гармонии» и поисками простых числовых отношений в мире. Общие идеи, составляющие большую часть сочинений Кеплера «Новая, изыскивающая причины астрономия, или физика неба» (1609) и «Гармония мира» (1619), где изложены его законы, рассматривались как неизбежная дань эпохе, лишь мешающая восприятию его научных открытий. В свое время знаменитый Галилей, с которым Кеплер вел дружескую переписку, с улыбкой отнесся к философской направленности его поисков неких универсальных количественных закономерностей мира. Галилей счел это простым воскрешением древней пифагорейской идеи о роли числа во Вселенной, несовместимым с новым направлением естествознания, в котором утверждался авторитет точного эксперимента и измерения. Поэтому Галилей не обратил внимания на кеплеровы законы (а, возможно, и не ознакомился с ними, хотя Кеплер и послал ему свое сочинение 1609 г., где были изложены первые два закона). Почти через три века Кеплер подвергся обвинениям как раз в обратном. Так, выдающийся русский физик Н.А. Умов считал, что Кеплеру (наряду с Коперником, Тихо Браге, Галилеем) недоставало руководящих идей, «которые связывали бы и концентрировали факты, направляли исследования к досказывали то, что оставалось еще скрытым». В наши дни Д. Пойа, известный современный математик и исследователь истории науки, отметил к тому же «странность» вопросов, которые Кеплер задавал природе — о причине числа планет или их распределения в Солнечной системе.

Но так ли уж странны вопросы Кеплера? В XVIII в. интерес к подобным проблемам привел к созданию основ научной космогонии (Кант, Ламберт, Лаплас). Вопрос Кеплера о законе и причине распределения планет по их расстояниям от Солнца, занимавший астрономов и позднее (Тициус, Боде), не только натолкнул самого Кеплера на мысль о недостающих элементах системы (между Марсом и Юпитером, например), но с течением времени приобрел глубокий физический смысл как вопрос об условиях и зонах устойчивого движения в системе гравитирующих тел. Наконец, именно многолетние поиски Кеплером числовой гармонии завершились открытием третьего закона планетных движений. Что же касается отмеченного Умовым недостатка общих направляющих идей у Кеплера, то дело здесь, видимо, в том, что Умов, как некогда Галилей, был введен в заблуждение формой изложения и не увидел нового философского и методологического подхода к изучению природы — того, что направляло научные поиски Кеплера и в значительной степени обеспечило их успех. Эту сторону творчества Иоганна Кеплера одним из немногих оценил А. Эйнштейн. Сейчас она все более привлекает внимание историков науки.