Введение

Книга астрономии Иоганна Кеплера Mysterium Cosmographicum (лит. Космографическая тайна, полное название – Prodromus dissertationum cosmographicarum, continens mysterium cosmographicum, de admirabili proportione orbium coelestium, de que causis coelorum numeri, magnitudinis, motuumque periodicorum genuinis & proprijs, demonstratum, per quinque regularia corpora geometrica (Предшественник космологических рассуждений, содержащий космографическую тайну; о чудесной пропорции небесных сфер и об истинных и собственных причинах числа, величины и периодических движений небес, доказанных посредством пяти правильных геометрических тел)). Космическая тайна (англ. Cosmic Mystery, The Secret of the World, или некоторые вариации) – книга по астрономии немецкого астронома Иоганна Кеплера, опубликованная в Тюбингене в конце 1596 года. На титульном листе книги указан 1596 год как год публикации, а во втором издании – 1621 год. Кеплер предположил, что взаимосвязь расстояний между шестью известными в то время планетами можно понять, исходя из пяти платоновых тел, заключенных в сферу, представляющую орбиту Сатурна. В этой книге изложена космологическая теория Кеплера, основанная на системе Коперника, в которой пять платоновых тел определяют структуру Вселенной и отражают замысел Бога посредством геометрии. Это была практически первая попытка после Коперника утверждать, что теория гелиоцентризма физически верна. Томас Диггес опубликовал защиту Коперника в приложении в 1576 году. По словам Кеплера, он открыл основу модели, демонстрируя геометрическую связь между двумя окружностями. Из этого он понял, что наткнулся на соотношение, аналогичное соотношению между орбитами Сатурна и Юпитера. Он писал: «Я верю, что по божественному провидению я случайно получил то, чего прежде не мог достичь никакими усилиями». Но после дальнейших вычислений он понял, что не может использовать двумерные многоугольники для представления всех планет, и вместо этого должен был использовать пять платоновых тел.

Формы и планеты

Первая крупная астрономическая работа Иоганна Кеплера, Mysterium Cosmographicum (Космографическая тайна), была второй опубликованной защитой коперниканской системы. Кеплер утверждал, что 19 июля 1595 года, преподавая в Граце, он испытал озарение, наблюдая периодическое соединение Сатурна и Юпитера в зодиаке: он понял, что правильные многоугольники можно описать вокруг одной вписанной и одной описанной окружности в определенных соотношениях, которые, по его мнению, могли быть геометрической основой Вселенной. После неудачных попыток найти уникальную комбинацию многоугольников, соответствующую известным астрономическим наблюдениям (даже с добавлением дополнительных планет в систему), Кеплер начал экспериментировать с трехмерными многогранниками. Он обнаружил, что каждое из пяти платонических тел можно однозначно вписать в сферу и описать вокруг сферы; вкладывая эти тела, каждое заключенное в сферу, друг в друга, можно получить шесть слоев, соответствующих шести известным планетам — Меркурию, Венере, Земле, Марсу, Юпитеру и Сатурну. Расположив тела в определенном порядке — октаэдр, икосаэдр, додекаэдр, тетраэдр и куб — Кеплер обнаружил, что сферы соответствуют относительным размерам орбит планет вокруг Солнца, обычно отличаясь от астрономических наблюдений менее чем на 10%. Большинство расхождений он объяснял неточностью измерений. Кеплер также вывел формулу, связывающую размер орбиты каждой планеты с продолжительностью ее орбитального периода: от внутренних планет к внешним, отношение увеличения орбитального периода вдвое превышает разницу в радиусах орбит. Однако позже Кеплер отказался от этой формулы, поскольку она оказалась недостаточно точной.

Теологическая и философская основа

Как он указал в названии, Кеплер полагал, что раскрыл геометрический замысел Бога для Вселенной. Значительная часть энтузиазма Кеплера по отношению к коперниканской системе проистекала из его теологических убеждений о связи между физическим и духовным мирами: сама Вселенная представлялась ему образом Троицы, где Солнце символизировало Отца, звездная сфера – Сына, а пространство между ними – Святого Духа. Его первая рукопись «Мистериума» содержала обширную главу, посвященную примирению гелиоцентризма с библейскими текстами, казалось бы, поддерживающими геоцентризм. Благодаря поддержке своего наставника Михаэля Майстлина, Кеплер получил разрешение от сената Тюбингенского университета опубликовать рукопись при условии удаления библейского толкования и добавления в качестве приложения более простого и понятного описания коперниканской системы (Narratio prima Ретика). «Мистериум» был опубликован в конце 1596 года, и Кеплер получил свои экземпляры, начав рассылку их видным астрономам и покровителям в начале 1597 года. Книга не получила широкого распространения, но закрепила за Кеплером репутацию высококвалифицированного астронома. Пышное посвящение, адресованное влиятельным покровителям и лицам, определявшим его положение в Граце, также открыло ему важный доступ в систему покровительства. Хотя детали впоследствии были уточнены в свете его дальнейших работ, Кеплер никогда не отказывался от платонической полиэдрической сферической космологии, изложенной в «Мистериуме Космографикум». Его последующие основные астрономические труды в определенной степени являлись лишь дальнейшим развитием этой концепции, направленным на поиск более точных внутренних и внешних размеров сфер путем вычисления эксцентриситетов планетных орбит внутри них. В 1621 году Кеплер опубликовал расширенное второе издание «Мистериума», которое было в полтора раза больше первого, подробно изложив в сносках исправления и улучшения, достигнутые за 25 лет после его первой публикации.

Эпистемология и философия наук

Многие мысли Кеплера об эпистемологии можно найти в его "Защите Тихо против Урсуса" или "Contra Ursum" (CU), работе, возникшей в рамках полемической ситуации – конфликта по поводу плагиата между Николаем Раймаром Урсусом (1551–1600) и Тихо Браге: вопросы причинности и физической интерпретации астрономических теорий, концепция и статус астрономических гипотез, полемика между реализмом и инструментализмом, его критика скептицизма в целом, эпистемологическая роль истории и т.д. Джардин указал на то, что было бы более обоснованно рассматривать "Защиту Тихо против Урсуса" Кеплера скорее как работу против скептицизма, чем в контексте современного спора о реализме и инструментализме. С одной стороны, "причинность" – это понятие, подразумевающее наиболее общую идею "действительного научного знания", которое направляет и стимулирует любое исследование. В этом смысле Кеплер уже в "Mysterium Cosmographicum" (MC) приступил к исследованию причин, задаваясь вопросом о причине числа, размеров и "движений" (скоростей) небесных сфер. С другой стороны, "причинность" у Кеплера, в соответствии с аристотелевским пониманием физической науки, подразумевает конкретную "физическую причину", действующую силу, производящую движение или отвечающую за поддержание тела в движении. Однако оригинальным для Кеплера и характерным для его подхода является та решимость, с которой он был убежден в возможности разрешения проблемы эквивалентности астрономических гипотез и, как следствие, во введении концепции причинности в астрономию – традиционно математическую науку. Этот подход уже проявляется в "Mysterium Cosmographicum", где он, например, впервые связывает расстояния планет с силой, исходящей от Солнца и уменьшающейся пропорционально расстоянию каждой планеты до сферы неподвижных звезд.

Прием

Кеплер переписывался и присылал экземпляры своих книг ряду астрономов в период публикации, включая Галилео Галилея, Тихо Браге, Реймаруса Урсуса и Георга Лимнея. В ответ на "Mysterium Cosmographicum" датский астроном Тихо Браге (которому Кеплер отправил экземпляр) отметил, что идеи представляются интересными, но их можно было бы подтвердить лишь с помощью наблюдений, которые сам Браге проводил на протяжении последних 30 лет. Поскольку Браге обещал предоставить Кеплеру доступ к этим наблюдениям, тот разыскал его в начале 1600 года. Браге предоставил ему данные только по Марсу, однако эта встреча помогла Кеплеру сформулировать свои законы движения планет.