Стивен Вайнберг - Пояснюючи світ

Як ми вже згадували кілька разів, геогеліоцентрична теорія Браге ідентична одній із версій теорії Птолемея (яку сам Птолемей ніколи не розглядав), у якій деференти внутрішніх планет взяті такими, що вони збігаються з орбітою Сонця навколо Землі, а епіцикли зовнішніх планет мають той самий радіус, що й орбіта Сонця навколо Землі. Якщо брати відносні відстані та швидкості небесних тіл, ця теорія також еквівалентна теорії Коперника, відрізняючись лише точкою спостереження: нерухоме Сонце в Коперника й нерухома та необертальна Земля у Браге. Щодо спостережень теорія Браге мала ту перевагу, що вона автоматично не передбачала щорічного зоряного паралакса, який потребував припущення, що зірки розташовані набагато далі від Землі, ніж Сонце чи планети (що, як ми сьогодні знаємо, так і є). Схема Браге також робила непотрібною відповідь Ніколи Орезмського на класичну проблему, яка збивала з пантелику Птолемея та Бурідана, про те, що підкинуті догори предмети мали б «відставати» від Землі через її обертання навколо своєї осі.

Найважливішим внеском Тіхо Браге до майбутнього астрономії стала не його теорія, а безпрецедентна точність його спостережень. Коли я відвідував острів Вен у 1970-х роках, то не знайшов жодного сліду його наукових споруд, але там, у ґрунті, усе ще були масивні кам’яні підмурки, до яких Тіхо кріпив свої інструменти (з часу мого візиту там відкрили музей та англійський парк). За допомогою цих інструментів Тіхо мав змогу визначати положення об’єктів у небі з похибкою лише 1⁄15°. Крім того, на території Ураніборґа стоїть гранітна статуя, яку вирізьбив у 1936 році Івар Йонссон, що зображує Тіхо Браге в характерній для астронома позі – зі здійнятим до неба обличчям13.

У 1588 році помер покровитель Тіхо – король Фредерік II. Його наступником став Крістіан IV, якого данці сьогодні вважають одним зі своїх найвидатніших королів, але який, на жаль, мало цікавився підтримкою наукової роботи з вивчення астрономії. Останні спостереження з острова Вен Тіхо Браге зробив у 1597 році, після чого вирушив у подорож, що привела його до Гамбурґа, Дрездена, Віттенберґа, а потім до Праги. У Празі він став головним математиком імператора Священної Римської імперії Рудольфа II й розпочав роботу над новими астрономічними таблицями, тепер вже «Рудольфовими». Після смерті Браге в 1601 році цю роботу продовжив Кеплер.

Йоганн Кеплер був першим, хто зрозумів природу відхилень від рівномірного кругового руху, що спантеличували астрономів із часів Платона. У п’ятирічному віці його надихнуло видовище комети 1577 року – першої комети, яку Тіхо Браге вивчав зі своєї нової обсерваторії на Вені. Кеплер відвідував Тюбінґенський університет, якій на чолі з Меланхтоном став відомий своїм викладанням теології та математики. У Тюбінґені Кеплер вивчав обидві ці дисципліни, але почав більше цікавитися математикою. Від тюбінґенського професора математики Міхаеля Местліна він дізнався про теорію Коперника й невдовзі повірив у її правильність.

У 1594 році Кеплер отримав місце викладача математики лютеранської школи в Ґраці на півдні Австрії. Саме там він опублікував свою першу оригінальну працю Mysterium Cosmographicum («Таємниця світу»). Як ми вже бачили, однією з переваг теорії Коперника було те, що вона давала змогу використовувати астрономічні спостереження, щоб визначати унікальний порядок планет навколо Сонця та розміри їхніх орбіт. Як було заведено в ті часи, Кеплер у своїй роботі уявляв ці орбіти як кола, описувані планетами, які проносяться на прозорих обертових сферах, за теорією Коперника, навколо Сонця. Ці сфери були не чітко двомірними поверхнями, а тонкими оболонками, внутрішні та зовнішні радіуси яких взяті як мінімальна та максимальна відстань планети від Сонця. Кеплер припустив, що радіуси цих сфер обмежує апріорна умова, що кожна сфера (крім найзовнішньої – сфери Сатурна) чітко вписується всередину одного з п’яти правильних багатогранників і кожну сферу (крім найвнутрішнішої – сфери Меркурія) чітко можна описати навколо одного з цих правильних багатогранників. Зокрема, за віддаленістю від Сонця Кеплер описав (1) сферу Меркурія, (2) октаедр, (3) сферу Венери, (4) ікосаедр, (5) сферу Землі, (6) додекаедр, (7) сферу Марса, (8) тетраедр, (9) сферу Юпітера, (10) куб і, нарешті, (11) сферу Сатурна – усі щільно припасовані одне до одного.

Ця схема диктувала відносні розміри орбіт усіх планет без жодної свободи скоригувати результати, крім як вибрати порядок п’яти правильних багатогранників, що вписуються у простори між планетами. Є 30 різних способів того, як вибрати порядок правильних багатогранників [38], тож не дивно, що Кеплер зумів знайти такий порядок, щоб передбачені розміри планетних орбіт приблизно відповідали результатам Коперника.