Иоганн Кеплер. 
Роль и значение трудов Бруно, Кеплера, Галилея, Ньютона

Однако остановить движение, прервать преемственность научной мысли было уже невозможно. С астрономическими наблюдениями Галилея, описанными им в сочинении «Звездный вестник», ознакомился и дал им высокую оценку один из крупнейших математиков и астрономов конца XVI — первой трети XVII в. Иоганн Кеплер (1571−1630). Эта оценка астрономических исследований Галилея содержалась в работе Кеплера «Рассуждение о Звездном вестнике».

Кеплер занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. На основе обобщения данных астрономических наблюдений он установил три закона движения планет относительно Солнца. В своем первом законе Кеплер отказывается от коперниковского представления о круговом движении планет вокруг Солнца. В этом законе утверждается, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Согласно второму закону Кеплера, радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона следовал вывод, что скорость движения планеты по орбите непостоянна и она тем больше, чем ближе планета к Солнцу. Третий закон Кеплера гласит: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него.

Помимо сказанного, Кеплеру принадлежит немало заслуг в астрономии и математике. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, составил так называемые Рудольфовы таблицы — по имени австрийского императора Рудольфа II, при дворе которого Кеплер занимал место астронома, сменив на этой должности умершего Тихо Браге. С помощью этих таблиц можно было с высокой степенью точности определять в любой момент времени положение планет. Кеплеру принадлежит также решение ряда важных для практики стереометрических задач.

Поскольку Кеплер был сторонником гелиоцентрической космологии Коперника и не скрывал этого, Ватикан относился к его сочинениям отрицательно, включив некоторые из них в список запрещенных книг.

Конечно, главной заслугой Кеплера было открытие законов движения планет. Но он не объяснил причины их движения. И это неудивительно, ибо не существовало еще понятий силы и взаимодействия.

Как и многие выдающиеся деятели начала Нового времени, Иоганн Кеплер находился под влиянием и нового и старого. Он опровергает представление о том, что небесные сферы являются качественно отличными от земного мира, и ищет механическое объяснение движениям планет. Однако для Кеплера математические законы движения имели и метафизическое измерение. Эта смесь математики и метафизики указывает на его связь со старой традицией, восходящей к пифагорейцам. Но в целом его интерес к механическому объяснению всего во вселенной, от высокого до низкого, помог заложить основания новых естественных наук.

С помощью наблюдений, сделанных Тихо Браге (Tycho Brahe, 1546−1601), Кеплер уточнил модель Коперника. Орбиты являются не окружностями, по которым с постоянной скоростью движутся планеты, а эллипсами, в центральном фокусе которых находится Солнце. Планета движется по эллипсу с переменной скоростью, зависящей от расстояния до Солнца. На этой основе Кеплер существенно упростил модель Коперника и сформулировал законы перемещения планет по их орбитам.

Естественно, возник вопрос о том, какая из моделей лучше соответствует действительности. Не является ли гелиоцентрическая модель не только «более экономной» (более простой), но также и истинной? В результате конфликт гелиоцентризма с Церковью серьезно обострился. Позднее, когда ньютоновская теория всемирного тяготения объяснила, почему планеты движутся по эллиптическим орбитам с переменной скоростью, аргументы в пользу гелиоцентрической системы мира значительно усилились. Модели Коперника и Кеплера получили, таким образом, весомое подтверждение со стороны других фундаментальных теорий естествознания.

Законы Кеплера гласят:

• 1. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
• 2. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади в равные промежутки времени.
• 3. Квадраты времен обращения планеты вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. (Среднее расстояние равно половине главной оси эллипса.)

Несмотря на то, что законы Кеплера явились важнейшим этапом в понимании движения планет, они все же оставались только эмпирическими правилами, полученными из астрономических наблюдений; причину, определяющую эти общие для всех планет закономерности, Кеплеру найти не удалось. Законы Кеплера нуждались в теоретическом обосновании.

Чрезвычайно важной для судеб науки стала встреча Кеплера и Тихо Браге. После смерти Браге Кеплер унаследовал все его журнальные наблюдения. Тот же, словно убедившись, что дело всей его жизни оказалось в надежных руках, почил с миром. Отныне, Кеплер мог спокойно заниматься серьезной наукой… Он разрабатывает первый и второй законы движения планет, пишет трактат об оптике и «Элегию на смерть Тихо Браге» (пьесу в 200 латинских стихов, содержащую описание его жизни). Теперь, войдя в период научной зрелости, он выдает одна за другой многочисленные блестящие догадки и открытия. Так, за 40 лет до опыта Торричелли он относит воздух к тяжелым, а не к легким элементам. За 6 лет до того, как Галилей впервые направил подзорную трубу на Луну, он напишет о том, что Луна подобна Земле и может быть в принципе обитаема. Кеплер описывает свойства солнечной короны во время полных затмений. Это позже подтолкнет Декарта к его открытиям. Но, конечно, венцом научных усилий стали его знаменитые два закона. В них он доказал, что: 1) орбита Марса не круг, а эллипс, и Солнце занимает один из фокусов этого эллипса; 2) Марс же движется по эллипсу неравномерно, быстрее — вблизи Солнца, медленнее — вдали от него.

Кеплер был близок к открытию закона всемирного тяготения и «уже чувствовал его в своем сердце». Эта гениальная догадка стала истиной уже совсем недавно, для чего потребовались усилия математического анализа и гения Лапласа. Одним словом, в силе ума он ничуть не уступал Копернику, в эрудиции — Галилею, а в мужестве — славному Дж. Бруно. Его девизом стали великие слова: «Бездействие — смерть для философии; будем же жить и трудиться».