§ 7. РАЗВИТИЕ ИДЕИ КОПЕРНИКА

Очень скоро, однако, представление о круговых коперниковских орбитах перестало удовлетворять результатам наблюдений. Истинные орбиты оказались существенно более сложными, чем предполагалось. Итак, важный вопрос нового мировоззрения заключался в следующем: были ли искусственные построения, подобные эпициклам Вселенной Птолемея, необходимыми или же усовершенствования расчетов орбит можно было осуществить, не вводя усложнений? Бессмертной заслугой Кеплера (1618 г.)

стало открытие простых и удивительных законов, которым подчиняются орбиты планет, и, таким образом, спасение системы Коперника в критический для нее период.

Орбиты оказались не окружностями, описанными вокруг Солнца, но кривыми, близко напоминающими окружности, а именно эллипсами, в одном из фокусов которых и расположено Солнце. Точно так же, как третий закон весьма простым образом описывает форму орбит, два других закона Кеплера определяют скорости, с которыми происходит движение по этим орбитам, и соотношения между размерами эллипсов и периодами обращения вдоль них. Современник Кеплера Галилей (1610 г.) направил только что изобретенный телескоп в небо и открыл луны Юпитера. В этой картине он усмотрел модель солнечной системы меньшего масштаба и, таким образом, продемонстрировал идеи Коперника как оптическую реальность. Однако великая заслуга Галилея заключалась в развитии принципов механики, которые позднее Ньютон (1687 г.) применил к планетным орбитам, сделав, таким образом, решающий шаг в завершении коперниковой системы мироздания.

Коперниковы окружности и келлеровы эллипсы представляют собой то, что современная наука называет кинематическим, или форономическим, описанием орбит — математической формулировкой движений, не содержащей условий и причин, вызывающих эти движения. Каузальная (причинная) формулировка законов движения представляет собой содержание динамики, или кинетики, которую основал Галилей. Ньютон применил эти постулаты к движению небесных тел и путем весьма остроумной интерпретации законов Кеплера ввел в астрономию каузальную концепцию механической силы. Ньютоновский закон всемирного тяготения доказал свое превосходство над всеми более ранними теориями, объяснив все отклонения от законов-Кеплера (так называемые возмущения орбит, которые были выявлены в результате дальнейших усовершенствований методов наблюдения).

Однако такая динамическая точка зрения на движения в астрономическом пространстве требовала в то же время более точной формулировки предположений, касающихся пространства и времени. Эти аксиомы появляются в работе Ньютона впервые как четкие определения. Таким образом, естественно рассматривать теорию, принятую до появления эйнштейновской, как выражение ньютоновской концепции пространства и времени. Для уяснения этих идей существенно иметь отчетливое представление о фундаментальных законах механики, причем под таким углом зрения, при котором в перспективе возникает вопрос об относительности — подход, которым обычно пренебрегают в элементарных учебниках. Итак, нам. предстоит теперь обсудить простейшие факты, определения и законы механики.