Стівен Вайнберг - Пояснюючи світ

Коперника, навколо Сонця. Ці сфери були не чітко двомірними поверхнями, а тонкими оболонками, внутрішні та зовнішні радіуси яких взяті як мінімальна та максимальна відстань планети від Сонця. Кеплер припустив, що радіуси цих сфер обмежує апріорна умова, що кожна сфера (крім найзовнішньої – сфери Сатурна) чітко вписується всередину одного з п’яти правильних багатогранників і кожну сферу (крім найвнутрішнішої – сфери Меркурія) чітко можна описати навколо одного з цих правильних багатогранників. Зокрема, за віддаленістю від Сонця Кеплер описав (1) сферу Меркурія, (2) октаедр, (3) сферу Венери, (4) ікосаедр, (5) сферу Землі, (6) додекаедр, (7) сферу Марса, (8) тетраедр, (9) сферу Юпітера, (10) куб і, нарешті, (11) сферу Сатурна – усі щільно припасовані одне до одного.

Ця схема диктувала відносні розміри орбіт усіх планет без жодної свободи скоригувати результати, крім як вибрати порядок п’яти правильних багатогранників, що вписуються у простори між планетами. Є 30 різних способів того, як вибрати порядок правильних багатогранників[38], тож не дивно, що Кеплер зумів знайти такий порядок, щоб передбачені розміри планетних орбіт приблизно відповідали результатам Коперника.

Насправді первинна схема Кеплера погано працювала для Меркурія, потребуючи певного припасування, і лише умовно добре – для інших планет[39]. Але, як і багато інших науковців за часів епохи Відродження, Кеплер перебував під сильним впливом платонівської філософії і, подібно до Платона, був заінтригований теоремою, що правильні багатогранники існують лише у п’яти можливих формах, залишаючи простір лише для шести планет, включно із Землею. Він гордо проголосив: «Тепер ви маєте пояснення кількості планет!»

Сьогодні ніхто б не сприйняв серйозно схему, подібну до Кеплерової, навіть якби вона працювала краще. І це не тому, що ми вже переросли давнє захоплення Платона короткими переліками математично можливих об’єктів на кшталт правильних багатогранників. Є й інші такі короткі переліки, що досі інтригують фізиків. Наприклад, відомо, що є лише чотири види «чисел», для яких можлива якась версія арифметики, включно з діленням: дійсні, комплексні (зокрема квадратний корінь з −1), а також більш екзотичні величини, відомі як кватерніони та октоніони. Деякі фізики доклали чимало зусиль, намагаючись включити кватерніони та октоніони до фундаментальних фізичних законів разом із дійсними та комплексними числами. Чужою для нас сьогодні схему Кеплера робить не його спроба знайти якусь фундаментальну фізичну важливість правильних багатогранників, а те, що він робив це в контексті розмірів планетних орбіт, які є лише історичними випадковостями. Які б не були фундаментальні закони природи, ми можемо бути цілком упевнені, що вони не порівнянні з радіусами планетних орбіт.

З боку Кеплера це не було просто дурістю. За його часів ніхто не знав (а Кеплер не вірив), що зірки – це сонця зі своїми власними системами планет, а не просто вогники на якійсь сфері десь за межами сфери Сатурна. Сонячну систему загалом вважали фактично цілим Всесвітом, створеним ще на початку часів. Тоді було абсолютно природно припускати, що детальна будова Сонячної системи так само фундаментальна, як і все інше у природі.

Цілком можливо, що в сучасній теоретичній фізиці ми перебуваємо в аналогічній ситуації. Загалом припускають, що те, що ми називаємо розширюваним Всесвітом, ця величезна хмара галактик, рівномірне розходження якої ми спостерігаємо в усіх напрямках, є цілим Всесвітом. Ми вважаємо, що вимірювані константи, як-от маси різноманітних елементарних частинок, рано чи пізно будуть виведені з поки що не відомих фундаментальних законів природи. Але може виявитися, що те, що ми називаємо розширюваним Всесвітом, є лише невеличкою частиною набагато більшого мультивсесвіту, що містить багато розширюваних частин на кшталт тієї, яку ми спостерігаємо, і що в різних частинах цього мультивсесвіту константи природи набувають різних значень. У цьому випадку ці константи – це параметри середовища, що ніколи не будуть виведені з фундаментальних принципів так само, як ми не можемо вивести з фундаментальних принципів відстані планет від Сонця. Найкраще, на що ми могли би сподіватися, – це антропна оцінка. З мільярдів планет у нашій власній галактиці лише крихітна меншість має відповідну температуру й хімічний склад, щоб бути придатними для життя, але очевидно, що, коли життя таки виникає й породжує астрономів, ті розуміють, що перебувають на планеті, яка належить до цієї меншості. Тож не дивно, що планета, на якій ми живемо, не вдвічі більш чи менш віддалена від Сонця, ніж є насправді. Так само здається імовірним, що лише крихітна меншість підвсесвітів у мультивсесвіті мала б фізичні константи, що уможливлюють розвиток життя, але, звісно, будь-які науковці усвідомлюють, що перебувають у підвсесвіті, який належить до цієї меншості. Це було запропоноване як пояснення порядку величини темної енергії, згадуваної в розділі 8, до того як темна енергія була відкрита14. Усе це, звісно, дуже суперечливе, але попереджає, що у спробі зрозуміти константи природи ми можемо зіткнутися з таким самим розчаруванням, з яким зіткнувся Кеплер, намагаючись пояснити виміри Сонячної системи.

Деякі поважні фізики шкодують через появу ідеї мультивсесвіту, бо не можуть змиритися з імовірністю існування констант природи, що навіки залишаться необчисленими. Це правда, що ідея мультивсесвіту може виявитися абсолютно хибною, а отже, полишати спроби обчислити всі фізичні константи, про які ми тільки знаємо, безумовно, було б передчасно. Але те, що ідея мультивсесвіту засмутила б нас неможливістю здійснити ці обчислення – не аргумент проти неї. Які б не були остаточні закони природи, немає жодних причин припускати, що вони створені виключно для задоволення фізиків.

У Ґраці Кеплер почав листуватися з Тіхо Браге, який перед тим прочитав «Таємницю світу». Тіхо запросив Кеплера відвідати його в Ураніборзі, але Кеплер подумав, що це була б надто далека подорож. Тоді в лютому 1600 року Кеплер прийняв запрошення Тіхо відвідати його у Празі, що з 1583 року була столицею Священної Римської імперії. Там Кеплер почав вивчати дані, які отримав Тіхо, особливо про рухи Марса, і знайшов розбіжність у 0,13° між цими даними та теорією Птолемея[40].

Кеплер і Браге не дуже добре ладнали між собою, і Кеплер повернувся до Ґраца. Саме в цей час протестантів із Ґраца виганяли, і в серпні 1600 року Кеплеру з родиною довелося звідти поїхати. Повернувшись до Праги, Кеплер почав разом із Браге працювати над «Рудольфовими таблицями» – новими астрономічними таблицями, що мали замінити «Прусські таблиці» Рейнгольда. Після смерті Тіхо Браге в 1601 році кар’єрні проблеми Кеплера на деякий час були розв’язані його призначенням на місце Тіхо придворним математиком імператора Рудольфа II.

Імператор прихильно ставився до астрології, тому обов’язки Кеплера на посаді придворного математика передбачали також