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.
Mysterium Cosmographicum (lit. The Cosmographic Mystery,The full title is 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 (Forerunner of the Cosmological Essays, Which Contains the Secret of the Universe; on the Marvelous Proportion of the Celestial Spheres, and on the True and Particular Causes of the Number, Magnitude, and Periodic Motions of the Heavens; Established by Means of the Five Regular Geometric Solids). alternately translated as Cosmic Mystery, The Secret of the World, or some variation) is an astronomy book by the German astronomer Johannes Kepler, published at Tübingen in late 1596 The book's title page states 1596 as its publication year and in a second edition in 1621. Kepler proposed that the distance relationships between the six planets known at that time could be understood in terms of the five Platonic solids, enclosed within a sphere that represented the orbit of Saturn. This book explains Kepler's cosmological theory, based on the Copernican system, in which the five Platonic solids dictate the structure of the universe and reflect God's plan through geometry. This was virtually the first attempt since Copernicus to say that the theory of heliocentrism is physically true. Thomas Digges had published a defense of Copernicus in an appendix in 1576. According to Kepler's account, he discovered the basis of the model while demonstrating the geometrical relationship between two circles. From this he realized that he had stumbled on a similar ratio to the one between the orbits of Saturn and Jupiter. He wrote, "I believe it was by divine ordinance that I obtained by chance that which previously I could not reach by any pains." But after doing further calculations he realized he could not use two dimensional polygons to represent all the planets, and instead had to use the five Platonic solids.
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.