Стивен Вайнберг - Пояснюючи світ

Заміна кіл еліпсами мала ще один далекосяжний наслідок. Кола можуть породжуватися обертанням сфер, але немає жодного твердого тіла, обертання якого може породити еліпс. Разом із висновками Тіхо Браге щодо спостереження комети 1577 року це значно дискредитувало давню ідею, що планети прикріплені до обертових сфер – ідеї, яку Кеплер сам припускав у «Таємниці світу». Натомість тепер Кеплер і його послідовники почали вважати, що планети рухаються автономними орбітами в порожньому просторі.

В обчисленнях, відображених у «Новій астрономії», використано також те, що пізніше стало відомо як другий закон Кеплера, хоч чітко цей закон він сформулював лише у своєму «Короткому викладі астрономії Коперника», виданому 1621 року. Цей другий закон пояснює, як змінюється швидкість планети в міру її руху орбітою: у міру руху планети лінія між Сонцем та планетою накриває однакові площі за рівні проміжки часу. Коли планета перебуває близько від Сонця, вона має рухатися далі орбітою, щоб накрити таку саму площу за той самий час, коли вона перебуватиме далеко від Сонця. Тож наслідком другого закону Кеплера є те, що кожна планета має рухатися тим швидше, чим ближче вона підходить до Сонця. Якщо не зважати на дрібні поправки, пропорційні квадрату ексцентриситету, другий закон Кеплера той самий, що й твердження, що лінія до планети з іншого фокуса (того, де Сонця немає) обертається з постійною швидкістю, тобто вона щосекунди обертається на такий самий кут (див. технічну примітку 21). Отже, другий закон Кеплера з хорошим наближенням дає ті самі швидкості планет, що й давня ідея екванта – точки, розташованої на протилежному боці центра кола від Сонця (або, для Птолемея, від Землі) і на однаковій відстані від центра, навколо якої з постійною швидкістю обертається лінія до планети. Отже, еквант виявився нічим іншим, як порожнім фокусом еліпса. Лише чудові дані Тіхо Браге щодо руху Марса дали змогу Кеплеру зробити висновок, що ексцентрів та еквантів недостатньо; кругові орбіти потрібно було замінити еліптичними15.

Другий закон мав також велике практичне значення – принаймні для Кеплера. У «Таємниці світу» Кеплер припускав, що планети рухаються завдяки якійсь «рушійній душі». Але коли він виявив, що швидкість кожної планети зменшується в міру збільшення її відстані від Сонця, Кеплер дійшов висновку, що рух планет їхніми орбітами зумовлений якоюсь силою, що походить від Сонця:

Якщо ви підставите замість слова «душа» [ anima ] слово «сила» [ vis ], то отримаєте той самий принцип, на якому базується небесна фізика в «Коментарі про рухи Марса» [ «Новій астрономії»]. Колись і я щиро вірив, що причиною руху планет є якась душа, фактично надихаючись ученням Ж. С. Скаліґера [42]про рушійні інтелекти. Але коли усвідомив, що ця рушійна причина слабшає в міру збільшення відстані від Сонця так само, як слабшає сонячне світло, то дійшов висновку, що ця сила має бути матеріальною, якою вона й була16.

Звісно, планети продовжують свій рух не через якусь силу, що походить від Сонця, а радше через брак чогось, що виснажило б їхній імпульс. Але вони утримуються на своїх орбітах, а не розлітаються по міжзоряному простору завдяки силі, що походить від Сонця, силі тяжіння, тож Кеплер не зовсім помилявся. Ідея якоїсь сили, що діє на відстані, тоді набувала популярності почасти завдяки роботам із магнетизму президента Королівського коледжу хірургів та придворного лікаря англійської королеви Єлизавети I Вільяма Ґілберта, на якого посилався Кеплер. Якщо «душу» Кеплер розумів як щось на кшталт звичайного значення цього слова, то перехід від «фізики», що ґрунтується на душах, до фізики, яка ґрунтується на силах, став дуже важливим кроком, що покінчив із засиллям релігії у природничих науках.

Книжка «Нова астрономія» була написана не для того, щоб уникнути суперечок. Використовуючи в її повній назві слово «фізика», Кеплер кидав виклик старій ідеї, популярній серед послідовників Арістотеля, що астрономія має лише математично описувати видимі явища, тоді як для істинного її розуміння потрібно звернутися до фізики, тобто до фізики Арістотеля. Кеплер ставив на кін твердження, що саме астрономи, як він, творять справжню фізику. Насправді значна частина думок Кеплера була навіяна помилковою фізичною ідеєю, що Сонце рухає планети їхніми орбітами силою, аналогічною магнетизму.

Кеплер також кинув виклик усім опонентам учення Коперника. Вступ до «Нової астрономії» містить такий параграф: