Новая астрономия (книга)

Новая астрономия (лат. Astronomia Nova ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΤΟΣ seu physica coelestis, tradita commentariis de motibus stellae Martis ex observationibus G.V. Tychonis Brahe — Новая астрономия, причинно обоснованная, или небесная физика, основанная на комментариях к движениям звезды Марс, наблюдавшихся достопочтенным Тихо Браге) — книга астронома Иоганна Кеплера, изданная в 1609 году, одна из величайших книг в истории астрономии. Книга является итогом 10-летних трудов И.Кеплера, содержит первую публикацию кеплеровских законов движения планет.

История создания

Книга «Новая астрономия» создана Кеплером в самый плодотворный, пражский период жизни и деятельности учёного (1600—1610) и существенно корректирует модель мира, описанную в его первом труде «Mysterium Cosmographicum» 1596 года. После выхода в свет Mysterium Cosmographicum Кеплер разослал её многим известным астрономам Европы для ознакомления, в том числе датскому астроному Тихо Браге. Тихо Браге счёл подход Кеплера в достаточно интересным, но требующим верификации, которая может быть осуществлена только на основе наблюдений Браге, выполненных за последние 30 лет. Кеплер обратился к Т. Браге в начале 1600 года с просьбой предоставить ему эти данные наблюдений, но Браге предоставил ему только данные наблюдений Марса.

После смерти Тихо Браге в 1601 году Кеплер стал его преемником, хотя при этом ему пришлось вести многолетнюю тяжбу с наследниками Тихо Браге, которые пытались отобрать у него, среди прочего имущества, также и результаты астрономических наблюдений покойного. Точность наблюдений Тихо Браге была гораздо выше, чем у всех его предшественников, благодаря чему Кеплер получил богатейший материал для анализа. После ряда лет анализа Кеплер пришёл к выводу о неправомерности гео-гелиоцентрической системы мира, которую разделял Т.Браге и которая являлась своеобразным компромиссом между геоцентрической системой Птолемея и гелиоцентрической системой Коперника. Эта теория имела большую известность и в течение нескольких десятилетий являлась основным конкурентом системы мира Коперника.

После тщательного анализа наблюдений орбиты Марса Кеплер пришёл к выводу, что она представляет собой не круг, а эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце — положение, известное сегодня как первый закон Кеплера. Таким образом, Кеплер вынужден был отказаться от одной из идей Mysterium Cosmographicum, согласно которой орбиты планет имеют правильную сферическую форму.

Дальнейший анализ привёл к открытию второго закона: радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, за равное время описывает равные площади. Это означало, что чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется. В книге «Новая астрономия», Кеплер, осторожности ради, относил действие этих законов только к Марсу.

Структура и содержание

Первое издание книги, напечатанное в Гейдельберге в 1609 году, содержит 337 страниц, разделённых на 70 глав.

Введение описывает четыре шага, сделанных Кеплером в его исследовании планетных орбит. Первый шаг — его утверждение, что само Солнце, а не какая-либо воображаемая точка вблизи Солнца (как в системе Коперника) является точкой, где расположены центры орбит планет. Второй шаг — утверждение, что Солнце является движущей силой для планет. Этот шаг также содержит возражения Кеплера против аргументов о размещении Солнца в центре Вселенной, в том числе основанных на Священном Писании. Кеплер утверждает, что не следует толковать Писание буквально, а интерпретировать его в духовном плане. Третий шаг — утверждение Кеплера, что Солнце является источником движения всех планет, основанное на наблюдениях Т.Браге за движением комет, и планеты не вращаются по круговым орбитам. Четвёртый шаг заключается в описании орбит планет не как кругов, а как эллипсов.

Кеплер показывает, что тихонианская, птолемеева, и коперниковская системы неразличимы на основании одних только наблюдений. Все три модели предсказывают одни и те же положения планет в ближайшей перспективе, но не способны предсказывать будущие положения планет в более отдалённые периоды. Кеплер здесь вводит свою знаменитую диаграмму движения Марса по отношению к Земле, если бы Земля оставалась неподвижно в центре своей орбиты. Диаграмма показывает, что орбита Марса в этом случае никогда не пройдёт по одному и тому же пути.

Кеплер обсуждает свою огромную работу на протяжении всей книги. В частности, в 16-й главе он пишет, обращаясь к читателю:

Если тебе скучно читать об этом изнурительном методе расчетов, пожалей меня, поскольку я был должен повторить его по крайней мере семьдесят раз, потратив огромное количество времени.

—

.

Кеплер ставит под сомнение предположение, что планеты движутся вокруг центра их орбиты с одинаковой скоростью. Идея, что планеты движутся со скоростями, которые изменяются в зависимости от расстояния планеты от Солнца, была революционной, и легла в основу второго закона Кеплера (который он вывел ранее первого). В своих расчетах, которые привели Кеплера к выводу второго закона, он сделал некоторые ошибки, которые «чудесным образом» скомпенсировали другу друга.

В главе 33 Кеплер утверждает, что Солнце является своего рода «двигателем», который перемещает планеты. По мнению Кеплера, Солнце излучает некий вид физической эманации, аналогичный свету, который «толкает» планеты. Кеплер также предполагает наличие у каждой планеты некоей второй силы, которая тянет её в сторону солнца, и, соответственно, предохраняет планету от удаления в пространство.

Наконец, Кеплер пытается найти истинный вид траекторий планет, и определяет его как эллипс. В своей первой попытке определить орбиту Марса в форме эллипса, Кеплер ошибся на всего 8 минут, но это было достаточно для создания новой системы движения планет. Кеплер перебрал несколько возможных вариантов форм орбит, в том числе форму яйца, и, в конце концов, остановился на эллипсе:

Я отложил [исходное уравнение] и вернулся к эллипсу, полагая, что это была другая гипотеза, в то же время, как я докажу в следующей главе, это была та же самая гипотеза … Ах, каким глупым птенцом я был!

—

Законы Кеплера

«Новая астрономия» содержит описание первых двух из трех принципов, известных сегодня как законы движения планет:

1. Планеты движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которой находится Солнце.
2. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.

Кеплер открыл свой второй закон раньше первого. Описание второго закона представлено в книге в двух различных формах. Так, в главе 32 Кеплер утверждает, что скорость планеты меняется в зависимости от расстояния планеты от Солнца, и поэтому он мог измерить изменения в положения планеты путём сложения всех расстояний, или оценив площадь дуги орбиты. Это так называемый «закон расстояния». В главе 59 Кеплер заявляет, что радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади за равные промежутки времени, так называемый «закон площадей».

Тем не менее, «закон площадей» Кеплера не облегчил расчёт положения планет. Кеплер мог разделить орбиту на произвольное число частей, вычислить положение планеты для каждого из них, а затем свести в единую таблицу, но он не мог определить положение планеты на каждый момент, потому что скорость планеты всегда меняется. Этот парадокс, получивший название «задача Кеплера», повлёк дальнейшее развитие математического анализа.

Свой третий закон Кеплер открыл лишь через десять лет после публикации «Новой астрономии» и опубликовал в труде 1619 года Harmonices Mundi («Гармония мира»).

Литература

• Белый Ю. А. [www.astro-cabinet.ru/library/Kepler/Kepler_Ogl.htm Иоганн Кеплер]. — М.: Наука, 1971.
• Caspar, Max. Kepler. — New York: Dover, 1993. — ISBN 0-486-67605-6.

Ссылки

• [www.e-rara.ch/zut/content/titleinfo/162514 Astronomia nova]  (лат.)
• [library.thinkquest.org/C0116544/ ThinkQuest Challenge — Astronomia nova]
• [www.library.usyd.edu.au/libraries/rare/modernity/kepler4.html Origins of Modernity — Kepler: Astronomia nova]

Отрывок, характеризующий Новая астрономия (книга)

– Она очень больна, – сказал Пьер.
– Так она здесь еще? – сказал князь Андрей. – А князь Курагин? – спросил он быстро.
– Он давно уехал. Она была при смерти…
– Очень сожалею об ее болезни, – сказал князь Андрей. – Он холодно, зло, неприятно, как его отец, усмехнулся.
– Но господин Курагин, стало быть, не удостоил своей руки графиню Ростову? – сказал князь Андрей. Он фыркнул носом несколько раз.
– Он не мог жениться, потому что он был женат, – сказал Пьер.
Князь Андрей неприятно засмеялся, опять напоминая своего отца.
– А где же он теперь находится, ваш шурин, могу ли я узнать? – сказал он.
– Он уехал в Петер…. впрочем я не знаю, – сказал Пьер.
– Ну да это всё равно, – сказал князь Андрей. – Передай графине Ростовой, что она была и есть совершенно свободна, и что я желаю ей всего лучшего.
Пьер взял в руки связку бумаг. Князь Андрей, как будто вспоминая, не нужно ли ему сказать еще что нибудь или ожидая, не скажет ли чего нибудь Пьер, остановившимся взглядом смотрел на него.
– Послушайте, помните вы наш спор в Петербурге, – сказал Пьер, помните о…
– Помню, – поспешно отвечал князь Андрей, – я говорил, что падшую женщину надо простить, но я не говорил, что я могу простить. Я не могу.
– Разве можно это сравнивать?… – сказал Пьер. Князь Андрей перебил его. Он резко закричал:
– Да, опять просить ее руки, быть великодушным, и тому подобное?… Да, это очень благородно, но я не способен итти sur les brisees de monsieur [итти по стопам этого господина]. – Ежели ты хочешь быть моим другом, не говори со мною никогда про эту… про всё это. Ну, прощай. Так ты передашь…
Пьер вышел и пошел к старому князю и княжне Марье.
Старик казался оживленнее обыкновенного. Княжна Марья была такая же, как и всегда, но из за сочувствия к брату, Пьер видел в ней радость к тому, что свадьба ее брата расстроилась. Глядя на них, Пьер понял, какое презрение и злобу они имели все против Ростовых, понял, что нельзя было при них даже и упоминать имя той, которая могла на кого бы то ни было променять князя Андрея.
За обедом речь зашла о войне, приближение которой уже становилось очевидно. Князь Андрей не умолкая говорил и спорил то с отцом, то с Десалем, швейцарцем воспитателем, и казался оживленнее обыкновенного, тем оживлением, которого нравственную причину так хорошо знал Пьер.


В этот же вечер, Пьер поехал к Ростовым, чтобы исполнить свое поручение. Наташа была в постели, граф был в клубе, и Пьер, передав письма Соне, пошел к Марье Дмитриевне, интересовавшейся узнать о том, как князь Андрей принял известие. Через десять минут Соня вошла к Марье Дмитриевне.
– Наташа непременно хочет видеть графа Петра Кирилловича, – сказала она.
– Да как же, к ней что ль его свести? Там у вас не прибрано, – сказала Марья Дмитриевна.
– Нет, она оделась и вышла в гостиную, – сказала Соня.
Марья Дмитриевна только пожала плечами.
– Когда это графиня приедет, измучила меня совсем. Ты смотри ж, не говори ей всего, – обратилась она к Пьеру. – И бранить то ее духу не хватает, так жалка, так жалка!
Наташа, исхудавшая, с бледным и строгим лицом (совсем не пристыженная, какою ее ожидал Пьер) стояла по середине гостиной. Когда Пьер показался в двери, она заторопилась, очевидно в нерешительности, подойти ли к нему или подождать его.
Пьер поспешно подошел к ней. Он думал, что она ему, как всегда, подаст руку; но она, близко подойдя к нему, остановилась, тяжело дыша и безжизненно опустив руки, совершенно в той же позе, в которой она выходила на середину залы, чтоб петь, но совсем с другим выражением.
– Петр Кирилыч, – начала она быстро говорить – князь Болконский был вам друг, он и есть вам друг, – поправилась она (ей казалось, что всё только было, и что теперь всё другое). – Он говорил мне тогда, чтобы обратиться к вам…
Пьер молча сопел носом, глядя на нее. Он до сих пор в душе своей упрекал и старался презирать ее; но теперь ему сделалось так жалко ее, что в душе его не было места упреку.
– Он теперь здесь, скажите ему… чтобы он прост… простил меня. – Она остановилась и еще чаще стала дышать, но не плакала.
– Да… я скажу ему, – говорил Пьер, но… – Он не знал, что сказать.
Наташа видимо испугалась той мысли, которая могла притти Пьеру.
– Нет, я знаю, что всё кончено, – сказала она поспешно. – Нет, это не может быть никогда. Меня мучает только зло, которое я ему сделала. Скажите только ему, что я прошу его простить, простить, простить меня за всё… – Она затряслась всем телом и села на стул.
Еще никогда не испытанное чувство жалости переполнило душу Пьера.
– Я скажу ему, я всё еще раз скажу ему, – сказал Пьер; – но… я бы желал знать одно…
«Что знать?» спросил взгляд Наташи.
– Я бы желал знать, любили ли вы… – Пьер не знал как назвать Анатоля и покраснел при мысли о нем, – любили ли вы этого дурного человека?
– Не называйте его дурным, – сказала Наташа. – Но я ничего – ничего не знаю… – Она опять заплакала.
И еще больше чувство жалости, нежности и любви охватило Пьера. Он слышал как под очками его текли слезы и надеялся, что их не заметят.
– Не будем больше говорить, мой друг, – сказал Пьер.
Так странно вдруг для Наташи показался этот его кроткий, нежный, задушевный голос.
– Не будем говорить, мой друг, я всё скажу ему; но об одном прошу вас – считайте меня своим другом, и ежели вам нужна помощь, совет, просто нужно будет излить свою душу кому нибудь – не теперь, а когда у вас ясно будет в душе – вспомните обо мне. – Он взял и поцеловал ее руку. – Я счастлив буду, ежели в состоянии буду… – Пьер смутился.
– Не говорите со мной так: я не стою этого! – вскрикнула Наташа и хотела уйти из комнаты, но Пьер удержал ее за руку. Он знал, что ему нужно что то еще сказать ей. Но когда он сказал это, он удивился сам своим словам.
– Перестаньте, перестаньте, вся жизнь впереди для вас, – сказал он ей.
– Для меня? Нет! Для меня всё пропало, – сказала она со стыдом и самоунижением.
– Все пропало? – повторил он. – Ежели бы я был не я, а красивейший, умнейший и лучший человек в мире, и был бы свободен, я бы сию минуту на коленях просил руки и любви вашей.
Наташа в первый раз после многих дней заплакала слезами благодарности и умиления и взглянув на Пьера вышла из комнаты.
Пьер тоже вслед за нею почти выбежал в переднюю, удерживая слезы умиления и счастья, давившие его горло, не попадая в рукава надел шубу и сел в сани.
– Теперь куда прикажете? – спросил кучер.
«Куда? спросил себя Пьер. Куда же можно ехать теперь? Неужели в клуб или гости?» Все люди казались так жалки, так бедны в сравнении с тем чувством умиления и любви, которое он испытывал; в сравнении с тем размягченным, благодарным взглядом, которым она последний раз из за слез взглянула на него.
– Домой, – сказал Пьер, несмотря на десять градусов мороза распахивая медвежью шубу на своей широкой, радостно дышавшей груди.
Было морозно и ясно. Над грязными, полутемными улицами, над черными крышами стояло темное, звездное небо. Пьер, только глядя на небо, не чувствовал оскорбительной низости всего земного в сравнении с высотою, на которой находилась его душа. При въезде на Арбатскую площадь, огромное пространство звездного темного неба открылось глазам Пьера. Почти в середине этого неба над Пречистенским бульваром, окруженная, обсыпанная со всех сторон звездами, но отличаясь от всех близостью к земле, белым светом, и длинным, поднятым кверху хвостом, стояла огромная яркая комета 1812 го года, та самая комета, которая предвещала, как говорили, всякие ужасы и конец света. Но в Пьере светлая звезда эта с длинным лучистым хвостом не возбуждала никакого страшного чувства. Напротив Пьер радостно, мокрыми от слез глазами, смотрел на эту светлую звезду, которая, как будто, с невыразимой быстротой пролетев неизмеримые пространства по параболической линии, вдруг, как вонзившаяся стрела в землю, влепилась тут в одно избранное ею место, на черном небе, и остановилась, энергично подняв кверху хвост, светясь и играя своим белым светом между бесчисленными другими, мерцающими звездами. Пьеру казалось, что эта звезда вполне отвечала тому, что было в его расцветшей к новой жизни, размягченной и ободренной душе.


С конца 1811 го года началось усиленное вооружение и сосредоточение сил Западной Европы, и в 1812 году силы эти – миллионы людей (считая тех, которые перевозили и кормили армию) двинулись с Запада на Восток, к границам России, к которым точно так же с 1811 го года стягивались силы России. 12 июня силы Западной Европы перешли границы России, и началась война, то есть совершилось противное человеческому разуму и всей человеческой природе событие. Миллионы людей совершали друг, против друга такое бесчисленное количество злодеяний, обманов, измен, воровства, подделок и выпуска фальшивых ассигнаций, грабежей, поджогов и убийств, которого в целые века не соберет летопись всех судов мира и на которые, в этот период времени, люди, совершавшие их, не смотрели как на преступления.
Что произвело это необычайное событие? Какие были причины его? Историки с наивной уверенностью говорят, что причинами этого события были обида, нанесенная герцогу Ольденбургскому, несоблюдение континентальной системы, властолюбие Наполеона, твердость Александра, ошибки дипломатов и т. п.