 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
86
затем распространил их на другие планеты и их спутники).
Первый утверждал эллиптическую форму орбит и тем разрушал принцип круговых движений в
космосе; второй показывал, что планеты нe только движутся по эллиптическим орбитам, но и
движутся по ним неравномерно. Скорость планет изменяется таким образом, что площади,
описываемые радиусом-вектором в равные промежутки времени, равны между собой (закон
постоянства площадей). Так рухнул и принцип равномерности небесных движений. Кеплер ввел пять
параметров, определяющих гелиоцентрическую орбиту планеты (Кеплеровы элементы) и нашел
уравнение для вычисления положения планеты на орбите в любой заданный момент времени
(уравнение Кеплера). Таким образом, открытые им законы стали рабочим инструментом для
наблюдателей.
Далее Кеплер поставил вопрос о динамике движения планет. До Кеплера планетная космология,
опиравшаяся на аристотелевский принцип «естественности» движений небесных тел, была кинемати-
ческой. Авторы планетных теорий ограничивались разработкой кинематико-геометрических моделей
мира, не пытаясь определить причины, вызывавшие движения небесных тел. Даже у Коперника схема
орбитальных движений планет оставалась старой, кинематической. И только Кеплер увидел в
гелиоцентрической картине движений планет действие единой физической силы и поставил вопрос о
ее природе.
Уже в 1596 г. в своем первом сочинении «Космографическая тайна» он обратил внимание на то, что
с удалением от Солнца периоды обращения планет увеличиваются быстрее, чем радиусы их орбит, т.е.
уменьшается скорость движения планет. Здесь возможны два объяснения: первое — движущая сила
сосредоточена в каждой планете, и у далеких планет она почему-то меньше, чем у близких (так думал
Т. Браге); второе — движущая сила едина для всей системы и сосредоточена в ее центре — Солнце,
которое действует сильнее на близкие и слабее на далекие планеты. Кеплер остановился на втором,
поскольку эта идея лучше объясняла первые два закона планетных движений. Через десять лет после
опубликования первых двух законов Кеплер установил (1619) универсальную зависимость между
периодами обращения планет и средними расстояниями их от Солнца: третий закон Кеплера —
квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы, средних расстояний этих
планет от Солнца. Это окончательно убедило его в том, что движением планет управляет именно
Солнце.
Поэтому Кеплер впервые поставил вопрос о физической природе и точном математическом законе
действия силы, движущей планеты. Действие Солнца на планеты Кеплер сравнивал с действием
магнита. Такое сравнение было вполне в духе времени, для которого характерно особое увлечение
магнитными явлениями. В 1600 г. английский врач и физик У. Гильберт, справедливо считая Землю
большим магнитом, выдвинул идею универсальности магнетизма и сводил к нему силу тяжести.
Магнитным влиянием Луны пытались объяснить морские приливы и отливы. Опираясь на эти идеи,
Кеплер в 1609 г. развил представление о механизме действия силы, движущей планеты, как о вихре,
возникающем в эфирной среде от вращения магнитного Солнца. Кеплер полагал, что сила действовала
на планету непосредственно вдоль орбиты. Недостаточное развитие основ механики привело его к
ошибочному выводу, что эта сила обратно пропорциональна расстоянию (а не его квадрату) от
Солнца. Эксцентричность орбит он объяснял тем, что планеты — это большие круглые магниты с
постоянным направлением магнитной оси, которые в зависимости от расположения магнитных
полюсов то притягиваются, то отталкиваются от Солнца.
Для установления истинного сложного характера причин орбитального движения планеты
требовались уточнение основных физических понятий и создание основ механики. Это было делом
будущего. Таким образом, в исследованиях механики неба Кеплер до предела исчерпал возможности
современной ему физики.
6.2. Формирование непосредственных предпосылок классической механики как первой
фундаментальной естественно-научной теории
6.2.1. Г. Галилей: разработка понятий и принципов «земной динамики»
В формировании классической механики и утверждении нового мировоззрения велика заслуга Г.
Галилея. Год рождения Галилея — это год смерти Микеланджело и год рождения Шекспира. Галилей
— выдающаяся личность переходной эпохи от Возрождения к Новому времени. С прошлым его