Страницы истории науки и техники

Кеплер сделал чрезвычайно много для становления и развития астрономии. Имя Кеплера в науке стоит рядом с именами трех гигантов: Николая Коперника (умершего за 28 лет до рождения Кеплера), неизменным сторонником которого Кеплер был всю жизнь и своими трудами оказал признанию системы Коперника величайшую поддержку; Галилео Галилея — современника Кеплера и его соратника по доказательству безусловной истинности гелиоцентрической системы мира, человека, стоящего у колыбели современной науки; Исаака Ньютона, родившегося через 13 лет после смерти Кеплера, нашедшего с помощью наблюдений и вычислений (законов) Кеплера «причину» движения небесных тел, открывшего закон всемирного тяготения и в целом сделавшего для науки столько, сколько мало кто сделал до него или после него.

Рис. 2. Движение планеты вокруг Солнца.

На основе обобщения данных астрономических наблюдений Кеплер установил три закона движения планет относительно Солнца, носящие теперь его имя. Первый закон Кеплера: каждая планета движется но эллипсу, в од-пом из центров которого находится Солнце; траектория планеты иллюстрируется рис. 2. Второй закон Кеплера: радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона, между прочим, следует, что скорость движения планеты по орбите не постоянна и она тем больше, чем ближе планета к Солнцу. Третий закон Кеплера: квадраты времен обращений планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца.

Кеплер считал, что источником силы, движущей планеты, является Солнце. Он, видимо, был близок к формулированию понятия гравитационной массы, понятия «тяжести». Этот решающий шаг удалось сделать Ньютону.

Кеплеру принадлежит сверх сказанного много заслуг в астрономии и математике. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказаний, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, составил так называемые Рудольфовы таблицы (по имени Рудольфа И), дающие возможность с высокой для того времени степенью точности определять в любой момент времени положение планет, решил ряд важных для практики стереометрических задач.

Поскольку Кеплер неизменно выступал в пользу гелиоцентрической системы мира Коперника, Ватикан относился к его сочинениям отрицательно. Одно из произведений Кеплера, «Сокращение коперниковой астрономии», было внесено Ватиканом в список запрещенных книг.

Сам Кеплер прекрасно понимал значение сделанных им работ. Он не без сарказма писал: «Мне все равно, кто будет меня читать: люди нынешнего или люди будущего поколения. Разве господь бог не дожидался шесть тысяч лет, чтобы кто-нибудь занялся созерцанием его творений?»[116].

Ньютон

Один из величайших ученых за всю историю человечества — Исаак Ньютон (1643–1727) оставил огромное научное наследство в самых разных областях науки. Его работы по оптике, астрономии, математике явились важнейшими этапами в развитии соответствующих наук. Но самым главным, что прославило имя Ньютона и навсегда внесло его в историю науки, было создание основ механики, открытие закона всемирного тяготения и разработка на его базе теории движения небесных тел.

Чрезвычайно важным было определение понятия силы, данное Ньютоном. Даже ие зная определения силы, мы представляем себе, о чем идет речь. Слово сила ассоциируется нами с предпринимаемым усилием и вызываемыми им последствиями — толчком тачки, например, и вызванным этим толчком перемещением тачки. Некоторые ученые, и среди них, конечно, Галилей, близко подходили к тому, чтобы дать определение силы, но только Ньютону удалось это сделать. В своем замечательном труде «Математические начала натуральной философии», являющемся, вероятно, вершиной его творчества, Ньютон дал следующее определение силы. «Воздействующая сила есть действие, оказываемое на тело, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Эта сила проявляется только в действии, она не сохраняется в теле, когда действие прекращается, ибо тело сохраняет всякое новое состояние, которое оно приобретает исключительно благодаря его инерции. Воздействующие силы имеют различное происхождение: таковы силы удара, давления и центростремительные»[117].

В ньютоновском определении силы есть еще одно важное понятие — инерции — свойства тела, как это следует из ньютоновского определения силы, сохранять состояние равномерного прямолинейного движения или покоя. Мерой инерции тела является, как теперь принято говорить, инертная масса тела. Эйнштейн и Инфельд дают следующее определение инертной массы тела: «готовность, с какою тело отзывается на воздействие внешней силы»[118].