Эдуардо Лопец - Кеплер. Движение планет. Танцы со звездами.

• Название: Кеплер. Движение планет. Танцы со звездами.
• Автор: Эдуардо Лопец
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2015
• ISBN: 2409-0069

Иоганн Кеплер был глубоко религиозным человеком. Благодаря своему научному подходу он создал образ мира, отражающего всю полноту Божественной гармонии. Сформулированные им три закона движения планет дали изящное математическое объяснение наблюдениям Тихо Браге, подтвердили выводы Коперника и проложили путь открытиям Ньютона. Как и многие другие первопроходцы в науке, Кеплер занимался дисциплинами, которые сейчас мы называем эзотерическими, в частности, астрологией. Со временем он стал знаменитым астрологом: к его услугам прибегали принцы и короли. Но ни высочайшее покровительство, ни набожность ученого не спасли его от ужасных последствий религиозных войн, пылавших в то время в Европе.

---

Мы говорим об этом парадоксе, потому что часто утверждается, что Кеплер сформулировал его гораздо раньше Ольберса. В одном из параграфов «Разговора со Звездным вестником» Кеплера действительно можно найти нечто подобное:

«Итак, если мы возьмем только тысячу из неподвижных [звезд], при этом никакая из них не больше минуты, и если соединим их все вместе на круглой поверхности, они сравнятся [и даже превзойдут] с диаметром Солнца. Но почему все эти солнца не превосходят в блеске наше Солнце? Почему их свет такой слабый?»

Кеплер считал, что Солнце гораздо ярче неподвижных звезд и имеет другую природу. Это соответствовало его идее о том, что Солнце находится в центре Вселенной. Однако отдаленность неподвижных звезд должна иметь какие-то пределы, потому что по мере их удаленности они должны увеличиваться в размере. В этом рассуждении Кеплер подходил вплотную к парадоксу Ольберса, и чтобы его избежать, он предложил концепцию конечной Вселенной. Если Вселенная (или мир, как говорил ученый) конечна и если со всех сторон нас окружает примерно равное количество звезд, значит мы находимся в центре.

Действительно, рассуждения Кеплера близки к рассуждениям Ольберса, но это не означает, что они пришли к одному выводу. Как мы уже отмечали, Кеплер считал, что звезды имеют угловой размер, равный Г, хотя на самом деле этот размер соответствует разрешающей способности человеческого глаза. Также в рассуждениях Кеплера упоминается и об эфире – сегодня мы его называем межзвездной средой. Тихо Браге предположил, что новая звезда, которую он изучал, сформировалась в результате сгущения межзвездного эфира, и Кеплер также был убежден в том. Сегодня считается, что звезды рождаются в результате взрыва межзвездной среды, и это полностью соответствует гипотезе Браге.

Кеплер отрицал, что этот эфир поглощает свет звезд, потому что мы не наблюдаем изменения их формы и цвета. Сегодня мы знаем, что межзвездная среда содержит частицы пыли, которая частично поглощает излучение звезд, однако даже возможное существование межгалактической материи, поглощающей свет, не может объяснить парадокс Ольберса: эта материя постепенно нагрелась бы от излучения и сама начала излучать свет с той же силой, с какой она его поглощает.

Во времена Кеплера невозможно было знать, на каком расстоянии находится «стена» неподвижных звезд. Однако в своем «Разговоре со Звездным вестником» ученый приводит расчет: расстояние до неподвижных звезд составляет три тысячи раз орбиту Сатурна (при этом Кеплер не объясняет, как получил это число), а орбита Сатурна в десять раз больше, чем орбита Земли (примерно так оно и есть). Из этого следует, что неподвижные звезды должны находиться в 3 • 104 а.е. (напомним, что 1 а. е. – это расстояние от Солнца до Земли). Наиболее яркие звезды находятся в 10 парсеках, или 2 • 106 а.е. Разница значительна. В то время было невозможно определить параллакс звезды, а затем, с помощью триангуляции, расстояние до нее, и неизвестно, каким образом ученый пришел к своим заключениям.

Эта поучительная дискуссия показывает нам, как понятия, которые мы сегодня считаем очевидными, утверждались практически вслепую. Шаги к истине происходили в кромешной тьме, и самое удивительное, что делал их полуслепой астроном.

По мере совершенствования телескопов оставалось все меньше сомнений. Сегодня телескопы все больше и больше, они достигают в диаметре нескольких десятков метров, как, например, E-ELT (European Extremely Large Telescope, 39 м) или SKA (Square Kilometre Array).

Сегодня общая теория относительности позволяет нам постичь Вселенную, занимающую конечное пространство, но мы не можем нащупать ее центр или границы.

ТУМАННОСТИ

Этот термин Кеплер использовал для Млечного Пути и Магеллановых Облаков, поскольку только эти туманности можно наблюдать невооруженным глазом. Магеллановы Облака были открыты за 100 лет до Кеплера, во время путешествия Магеллана и Элькано. Считается, что именно Галилей предположил, что Млечный Путь в действительности является огромным скоплением звезд, однако эта точка зрения возникла еще раньше. Кеплер говорил, что Млечный Путь – это «скопление звезд, свет которых сливается из-за ограниченности человеческого зрения».

СПУТНИКИ ЮПИТЕРА

Поскольку угловое расстояние, на котором находились четыре новые планеты от Юпитера, не превышало 14’, они вполне укладывались в теорию молодого Кеплера, выдвинутую в «Тайне мира», о том, что существует всего шесть планет. Другие планеты могли существовать в небольшом зазоре между правильными геометрическими фигурами и планетарными орбитами, не разрушая при этом предложенную модель. Кеплер предположил, как должны видеть нашу Луну обитатели Юпитера или Сатурна, и впервые предложил название «спутник» для Луны и четырех новых планет Юпитера.

Галилей назвал спутники Юпитера Звездами Медичи, посвятив их своим меценатам – семье Медичи, однако по предложению Кеплера Симон Марий (1573-1624) дал им современные названия: Ио, Европа, Ганимед и Калисто.

Кеплер – отец этих четырех звезд.

Симон Марий о четырех спутниках Юпитера

Религиозная философия Кеплера привела его к великим открытиям. Однако так же часто он становился и жертвой средневекового образа мыслей. Юпитер должен быть обитаемым, думал Кеплер, поскольку наша Луна нужна нашей астрологии. Ей не нужны четыре новых спутника, поскольку мы их все равно не видим невооруженным глазом. Но если они существуют, значит, они нужны жителям Юпитера. Кто его населяет? Вероятно, они менее благородны, чем мы, поскольку Юпитер менее благороден, чем Земля. Мы находимся посередине, с тремя звездами внизу (Солнце, Меркурий и Венера) и тремя вверху (Марс, Юпитер и Сатурн). И именно потому, что мы находимся в середине, мы можем наблюдать Меркурий. Однако житель Юпитера Меркурий не увидит, и значит, эта планета не будет служить астрологии на Юпитере. Следовательно, эта астрология будет беднее земной. Ну и так далее.

«НОВАЯ» ЗВЕЗДА КЕПЛЕРА

В 1604 году произошло одно из уникальных событий – вспышка сверхновой звезды в созвездии Змееносца. Открыл ее не Кеплер, однако как придворный математик он должен был опубликовать свое исследование на эту тему. Сверхновой посвящена работа De Stella nova in pede Serpentarii («О новой звезде в созвездии Змееносца»), а сама звезда так и называется – сверхновая Кеплера.

Эта книга, как и другие труды Кеплера, очень пространна. Но что можно было сказать о сверхновой в 1606 году? Место появления, расстояние до нее, изменение яркости с течением времени, предположения о природе звезды и, пожалуй, все. Однако книга содержит 30 глав и представляет собой изложение астрологических и религиозных представлений ученого, которые перемежаются скрупулезным изложением данных наблюдений.

ЧТО ТАКОЕ СВЕРХНОВАЯ

Сверхновая – это звезда, блеск которой в результате вспышки увеличивается на десятки звездных величин в течение нескольких суток. Вспышка происходит, когда в белый карлик перетекает вещество от второго компонента двойной звездной системы – красного гиганта. Интенсивность излучения при этом такова, что вспыхнувшая сверхновая затмевает свою галактику, то есть излучает, как 1011 солнц. Излучение включает волны разной длины и является источником нейтрино и космических лучей, преимущественно протонов и электронов, на релятивистских скоростях, при которых формируются почти все химические элементы тяжелее железа. Тот факт, что на Земле есть золото, свинец, уран и другие элементы, подтверждает, что материя нашей планеты пережила ряд мощных взрывов. Обычные звезды (так называемые звезды главной последовательности) могут формировать менее тяжелые элементы, чем железо, с помощью плавления, однако для создания более тяжелых элементов необходимо огромное количество энергии, сравнимое с энергией, выделяющейся при взрыве сверхновой.

Остаток сверхновой Кеплера сегодня.

Иллюстрация, выполненная Кеплером и изображающая Луну, напечатана в его Dioptrice в 1611 году.

Так Галилей представлял кратеры Луны, которые он наблюдал с помощью телескопа. Иллюстрация появилась в одном из его писем, отправленном астроному- иезуиту Кристоферу Гринбергеру в 1611 году.

Гравюра из De Stella nova in pede Serpentarif, произведения Кеплера, посвященного исследованию сверхновой, которую он наблюдал в 1604 году. Звезда появилась в созвездии Змееносца, которое изображено в виде человека, держащего змею; у его правой ноги видна вспышка.