Птолемееву модель движения планет можно представить при помощи небольшой машины, вроде той, что действительно существовала в его времена*. Задача состояла в том, чтобы найти такие "истинные", наблюдаемые как бы сверху, "извне", движения планет, которые бы с высокой точностью воспроизводили видимые пути планет, прослеживаемые снизу, "изнутри".
Считалось, что планеты движутся вокруг Земли, будучи прикреплены к идеальным прозрачным сферам. Однако прикреплены не напрямую, а через небольшие вращающиеся колеса с центрами на сферах. Сфера поворачивается, маленькое колесо вращается, и мы на Земле видим, как Марс совершает свои петлеобразные движения. Эта модель позволяла предсказывать движения планет с достоверностью, вполне достаточной при той точности измерений, которая была достижима во времена Птолемея и даже много столетий спустя.
Оттого что в Средние века Птолемеевы эфирные сферы почитались хрустальными, мы до сих пор толкуем о музыке сфер и седьмом небе (по одному "небу", или сфере, отводилось Луне, Меркурию, Венере, Солнцу, Марсу, Юпитеру и Сатурну, еще одно предназначалось для звезд). Когда Земля - центр Вселенной, когда миро-
* Четырьмя столетиями раньше такое устройство было сконструировано Архимедом и описано Цицероном. Последний изучил машину в Риме, куда она была доставлена римским полководцем Марцеллом. Это один из солдат Марцелла во время битвы за Сиракузы без всякой на то причины и в нарушение приказа убил Архимеда, которому было уже больше семидесяти лет. - Авт.
90
здание вращается вокруг земных событий, а небеса устроены по совершенно неземным принципам, немного находится резонов для ведения астрономических наблюдений. Поддержанная церковью еще в раннем Средневековье, модель Птолемея задержала развитие астрономии на целое тысячелетие. Только в 1543 году польский каноник Николай Коперник опубликовал совершенно иную гипотезу, объяснявшую видимые движения планет. Наиболее смелым в ней было предположение о том, что Солнце, а не Земля находится в центре мироздания. Земля была низведена до положения рядовой планеты, третьей по счету от Солнца, движущейся вокруг него по идеальной круговой орбите. (Птолемей упоминает о такой гелиоцентрической модели, но тут же отвергает ее; с точки зрения Аристотелевой физики подразумеваемое этой моделью бешеное вращение Земли противоречит наблюдениям.)
Новая теория объясняла видимые движения планет, по крайней мере не хуже Птолемеевых сфер*. Однако она раздражала очень многих. В 1616 году католическая церковь внесла работу Коперника в список книг, запрещенных "вплоть до исправления" местным церковным цензором, где она значилась до 1835 года**. Мартин
* Не только власть освященной веками традиции, но и наблюдения не давали сделать однозначного выбора в пользу учения Коперника. Его теория, основанная на гипотезе о строго круговом и равномерном ходе планет, не позволяла предугадывать их видимые движения с той же точностью, с какой предсказывала модель Птолемея, базирующаяся на сложной системе дифферентов и эпициклов. Единственное преимущество картины мира по Копернику состояло в том, что она была более простой и логичной. - Пер. ** Недавно, проводя инвентаризацию всех копий книги Коперника, сделанных в XVI столетии, Оуэн Джинджерич пришел к выводу, что цензура была неэффективна: только 60 процентов копий в Италии подверглись "исправлению", а в Иберии таких не нашлось ни одной. - Авт.
91
Лютер так отзывался о Копернике, "выскочке-астрологе": "Этот глупец хочет перевернуть всю астрономическую науку. Однако Священное Писание говорит нам, что Иисус приказал остановиться Солнцу, а не Земле". Даже некоторые сторонники Коперника говорили, что он на самом деле не верит в гелиоцентрическую Вселенную, а просто предлагает гипотезу, удобную для расчета движения планет.
Эпохальное противостояние двух представлений о Космосе - геоцентрического и гелиоцентрического - достигло кульминации в XVI-XVII столетиях и воплотилось в личности человека, который, подобно Птолемею, был одновременно и астрологом, и астрономом. Он жил во времена, когда человеческий дух пребывал в путах, а разум - в оковах; когда тысячелетней давности суждения отцов церкви по научным вопросам ставились превыше новейших открытий, сделанных с использованием недоступных в древности методов; когда отклонения от догм, католических или протестантских, даже в темных теологических вопросах, карались унижением, поборами, высылкой, пытками и смертью. Небеса были населены ангелами и демонами, и десница Господня приводила в движение хрустальные планетные сферы. Наука еще не несла в себе идеи, что в основе природных явлений лежат законы физики. Но смелости этого боровшегося в одиночку человека суждено было затеплить первую искру современной научной революции. Иоганн Кеплер родился в Германии в 1571 году и еще ребенком был отправлен в протестантскую семинарию провинциального города Маульбронн учиться на священнника. Это был своего рода лагерь для новобранцев, где молодые умы учились обращать теологическое оружие против крепости римского католицизма. Кеплер, упрямый, умный и яростно независимый, провел два
92
одиноких года в унылом Маульбронне, становясь отрешенным и замкнутым, сосредоточенным на своей воображаемой ничтожности в глазах Бога. Он каялся в тысячах грехов, хотя и был не хуже других, и боялся, что никогда не сможет обрести спасения.
Но Бог стал для него чем-то большим, нежели небесным гневом, требующим умиротворения. Бог Кеплера был творящей силой Космоса. Любопытство мальчика победило страх. Он захотел изучать всемирную эсхатологию, осмелился размышлять о Промысле Божьем. Эти опасные раздумья, поначалу несущественные, стали впоследствии смыслом всей его жизни. Дерзкие устремления ребенка-семинариста способствовали вызволению Европы из узилища средневекового мышления.
Более тысячи лет классические античные науки принуждались к безмолвию, однако на исходе Средневековья слабое эхо их голосов, подхваченное арабскими учеными, стало проникать в европейские курсы обучения. В Маульбронне Кеплер слышал эти отзвуки, изучая теологию, греческий и латинский языки, музыку и математику. В геометрии Евклида ему виделся проблеск совершенства и космической красоты. Позднее он писал: "Геометрия существовала прежде Творения. Она так же вечна, как Божественный промысл... Геометрия дала Богу модель для Творения... Геометрия - это сам Бог".
Ни поглощенность математикой, ни отшельнический образ жизни не уберегли Кеплера от влияния несовершенств окружающего мира, наложивших отпечаток на его характер. В то время суеверия служили панацеей для людей, бессильных противостоять напастям: голоду, мору, братоубийственным религиозным войнам. Для многих единственной незыблемой вещью оставались звезды, и древние астрологические измышления
93
процветали и при королевских дворах, и в тавернах преследуемой страхами Европы. Кеплер, чье отношение к астрологии оставалось неоднозначным на протяжении всей его жизни, стремился понять, существуют ли потаенные схемы, лежащие в основе хаоса повседневной жизни. Если мир был создан Богом, разве не следует как можно тщательнее изучать его? Разве не является все созданное выражением гармонии Божьего Промысла? Книга Природы больше тысячи лет ожидала своего читателя.
В 1589 году Кеплер покинул Маульбронн, чтобы учиться богословию в знаменитом университете Тюбингена, и это стало для него освобождением. Гений его, противопоставивший себя большинству важнейших интеллектуальных течений того времени, был немедленно замечен учителями, один из которых приобщил молодого человека к опасным тайнам гипотезы Коперника. Гелиоцентрический мир оказался созвучен религиозному чувству Кеплера и был принят им с энтузиазмом. Солнце воплощало собой Бога, вокруг которого вращается все остальное. Еще до посвящения в духовный сан Кеплеру предложили весьма привлекательную мирскую должность, которую он, возможно в силу безразличия к церковной карьере, счел для себя подходящей. Он отправился в австрийский город Грац преподавать математику школьникам, а немного погодя стал готовить астрономический и метеорологический календари и составлять гороскопы. "Для каждой твари Бог предусмотрел средства к пропитанию, - писал Кеплер. - Для астронома он приуготовил астрологию".
Кеплер был блестящим мыслителем и ясно излагал свои мысли на бумаге, но оказался сущим бедствием в роли школьного учителя. Он мямлил. Он отвлекался. То, что он говорил, временами было совершенно недо-
94
ступно для понимания. В первый год в Граце он смог собрать лишь горстку учеников; на следующий год к нему не пришел никто. Несмолкаемый внутренний хор ассоциаций и рассуждений постоянно отвлекал его от темы, соперничая за его внимание. В один прекрасный летний день, основательно увязнув в дебрях нескончаемой лекции, он вдруг сподобился откровения, которому предстояло радикально изменить все будущее астрономии. Возможно, он остановился на полуслове. Его невнимательные ученики, с нетерпением ждавшие окончания дня, прозевали, я думаю, этот исторический момент.
Во времена Кеплера были известны только шесть планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. Кеплер задался вопросом: почему только шесть? Почему не двенадцать или не сто? Почему расстояния между их орбитами именно таковы, как их определил Коперник? Никто до него не ставил таких вопросов. Еще во времена Пифагора было известно пять правильных, Платоновых тел - многогранников, чьи грани представляют собой правильные многоугольники. Мысль Кеплера состояла в том, что эти два числа связаны друг с другом, что причина существования всего шести планет заключается в наличии лишь пяти правильных тел и что эти тела, будучи вписаны или вложены друг в друга, дадут нам расстояния планет от Солнца. Кеплер считал, что в этих совершенных формах он обнаружил невидимые структуры, поддерживающие сферы шести планет. Он назвал свое откровение "Космографической тайной"*. Связь между Платоновыми телами и расположением
* Книга "Mysterium Cosmographicum", опубликованная в 1596 г., была первым крупным сочинением Кеплера по астрономии. На русском языке она известна по крайней мере под тремя названиями: "Тайна Вселенной", "Космографическая тайна" и "Тайна мироздания". - Пер.
95
планет могла иметь только одно объяснение: это десница Бога-Геометра.
Кеплера поразило, что именно он - погрязший, как ему мнилось, в грехах - избран свыше, чтобы сделать великое открытие. Он обратился к герцогу Вюртембергскому с прошением выделить средства на исследования, предложив проверить конструкцию из вложенных многогранников путем построения трехмерной модели, которая позволит другим уловить красоту священной геометрии. Его модель, добавлял Кеплер, может быть сделана из серебра и драгоценных камней и помимо всего прочего послужит герцогу кубком. Предложение отклонили, сопроводив отказ любезным советом, изготовить сначала менее дорогой макет из бумаги, что Кеплер и попытался сделать: "То удовольствие, которое я получил от этого открытия, невозможно выразить словами... Меня не пугала ни сложность вычислений, ни что-либо другое. Дни и ночи я проводил в математических трудах, чтобы убедиться, придет ли моя гипотеза в согласие с орбитами Коперника, или моя радость растворится в воздухе". Но как ни старался Кеплер, установить соответствие между многогранниками и орбитами не удавалось. Красота и грандиозность теории тем не менее склоняли его к выводу, что в наблюдения вкрались ошибки - заключение, не новое в истории науки: многие теоретики приходили к нему, когда их концепции не согласовывались с наблюдениями. В то время во всем мире только один человек имел доступ к более точным наблюдениям видимых положений планет - находившийся в добровольном изгнании датский дворянин, который принял пост императорского математика при дворе Рудольфа II, императора Священной Римской империи. Звали дворянина Тихо Браге. Случилось так, что он, по предложению Рудольфа, пригласил Кеплера, чья
96
слава математика росла, присоединиться к нему в его трудах в Праге.
Провинциальный учитель, человек незнатного рода, не известный никому, кроме нескольких математиков, Кеплер колебался, принять ли это приглашение. Но всё решили за него. В 1598 году его затронуло одно из первых потрясений надвигающейся Тридцатилетней войны. Местный католический эрцгерцог, твердо стоявший на догматах веры, поклялся, что "скорее опустошит страну, чем станет править еретиками"*. Протестанты были отлучены от экономической и политической власти; школу, где преподавал Кеплер, закрыли; молитвы, книги и песни, считавшиеся еретическими, оказались под запретом. В довершение всего горожан подвергали допросам на предмет религиозных убеждений. Отказавшиеся принять римскую католическую веру в наказание лишались десятой части доходов и должны были под страхом смерти навсегда покинуть Грац. Кеплер предпочел ссылку: "Лицемерию я не обучен. Я серьезен в вопросах веры. Я не играю с этим".
Оставив Грац, Кеплер, его жена и падчерица пустились в нелегкий путь до Праги. Кеплер не был счастлив в браке. Его жену, которая не вылезала из хворей и лишилась двух маленьких детей, описывали как "тупую, угрюмую, замкнутую, унылую" особу. Она понятия не имела, над чем работает ее муж, и, будучи взращена в среде мелкопоместного дворянства, презирала малодоходное занятие супруга. Он, в свою очередь, то увещевал, то игнорировал ее, "поскольку мои исследования
* Это далеко не самое радикальное высказывание времен Средневековья и Реформации. Когда Доминго (Доменико) де Гусмана, впоследствии канонизированного и нареченного святым Домиником, спросили во время осады крупного альбигойского города, как отличить правоверного от язычника, тот якобы ответил: "Убивайте всех! Господь узнает своих". - Авт.
97
иногда делали меня неосторожным; но я затвердил свой урок, я научился сохранять с ней спокойствие. Когда я вижу, что она приняла мои слова близко к сердцу, я скорее дам откусить себе палец, чем нанесу ей новое оскорбление". При всем том Кеплер был полностью поглощен работой.
Имение Тихо Браге представлялось ему убежищем от всех зол того времени, местом, где его "Космографическая тайна" будет принята благожелательно. Он мечтал стать сподвижником великого ученого, который еще до изобретения телескопа тридцать пять лет посвятил тщательно упорядоченным и точным измерениям часового механизма Вселенной. Ожиданиям Кеплера не суждено было сбыться. Сам Тихо Браге оказался фигурой экстравагантной. Его украшал золотой нос - свой собственный он потерял в студенческой дуэли за право называться лучшим математиком. Вокруг него всегда отиралась свора горластых приспешников, подхалимов, бедных родственников и прочих прилипал. Их бесконечные пирушки, наветы и козни, их жестокие насмешки над набожным и старательным провинциальным недотепой угнетали и печалили Кеплера: "Тихо... невероятно богат, но не знает, как пользоваться своим богатством. Каждый из его инструментов стоит больше того, чем владею я вместе со всей моей семьей".
Кеплеру не терпелось увидеть астрономические данные Тихо Браге, но тот лишь время от времени подбрасывал ему кое-какие черновики: "Тихо не дает мне возможности воспользоваться его результатами. Только иногда на пиру или между делом он вдруг мимоходом упоминает, что сегодня одна планета прошла апогей, завтра другая - в узле... Тихо выполняет лучшие наблюдения... У него есть сотрудники. У него нет только архитектора, который смог бы привести в порядок его результаты". Тихо Браге был величайшим наблюдате-
98
лем своей эпохи, а Кеплер - величайшим теоретиком. Каждый знал, что в одиночку не сможет достичь синтеза и построить точную и последовательную систему мира, которая, как оба чувствовали, была уже на подходе. Но Тихо не собирался преподносить труд всей жизни в подарок возможному молодому сопернику. Совместное авторство было по ряду причин неприемлемо. Рождение современной науки - плода теории и эксперимента - было поставлено под угрозу взаимным недоверием. Все восемнадцать месяцев, что осталось прожить Тихо, эти двое то ссорились, то мирились. На обеде у барона Розенберга Тихо, выпив много вина, "поставил вежливость выше здоровья" и, сопротивляясь естественным позывам, не стал, даже ненадолго, выходить из-за стола раньше хозяина. Последовавшее воспаление мочевого пузыря привело к осложнениям, когда Тихо решительно отказался ограничить себя в еде и питье. На смертном одре он завещал все свои наблюдения Кеплеру, а "в последнюю ночь, находясь в бреду, он раз за разом повторял, как будто сочиняя стихи: "Пусть мне не кажется, что жизнь прожита напрасно... Пусть мне не кажется, что жизнь прожита напрасно"".
После смерти Тихо Браге Кеплер, ставший придворным математиком, сумел вытребовать дневники наблюдений у вздорной семьи покойного. Его догадка о том, что орбиты планет описываются пятью Платоновыми телами, не подтверждалась данными Тихо точно так же, как и данными Коперника. Окончательно "Космографическая тайна" оказалась опровергнута значительно позже, когда были открыты планеты Уран, Нептун и Плутон - ведь не существует других Платоновых тел*, которые могли бы задать их расстояния от Солнца. Кроме
* Доказательство этого утверждения приведено в Приложении 2. - Авт.
99
того, вложенные Платоновы тела не позволяли объяснить существование Луны, равно как и открытых Галилеем четырех больших спутников Юпитера. Но Кеплер не впал в уныние, наоборот, он хотел, чтобы у планет были найдены новые спутники, и задумывался над тем, сколько спутников должна иметь каждая планета. Он писал Галилею:
Я немедленно начал думать, как увеличить число планет, не отказываясь от моей "Космографической тайны", согласно которой пять правильных тел Евклида не позволяют обращаться вокруг Солнца более чем шести планетам <...> Я настолько далек от того, чтобы не верить в существование четырех обращающихся вокруг Юпитера планет, что жду не дождусь, когда у меня появится телескоп, чтобы опередить Вас, если получится, с открытием двух спутников вокруг Марса, а также, как, похоже, требует пропорция, шести или восьми вокруг Сатурна и, возможно, по одному вокруг Меркурия и Венеры.
Марс действительно имеет два маленьких спутника, и крупное геологическое образование на большем из них в честь этой догадки называется теперь хребтом Кеплера. Однако в отношении Сатурна и Меркурия с Венерой Кеплер оказался не прав, а Юпитер, как выяснилось, имеет гораздо больше спутников, чем открыл Галилей*. На самом деле мы по-прежнему так и не знаем, почему существует именно девять планет, не больше и не меньше, и почему их расстояния от Солнца именно таковы, каковы они есть (см. гл. VIII).