Трудно представить себе двух ученых, столь не похожих один на другого, как Тихо и Кеплер. Хилый молодой шваб неспособен был физически к сколько-нибудь длительным наблюдениям неба, за которыми датчанин проводил ночи напролет. В то время как Тихо нередко собственными руками создавал свои инструменты, Кеплер не умел ничего соорудить и в практической жизни являл собой образец ни к чему не пригодного человеческого существа.
Но совсем иначе обстояло в области аналитической работы мысли. Тихо не любил и избегал ее, был в ней просто беспомощен, тогда как Кеплер отдавался ей с непостижимым для датчанина упоением. Почти не видя звезд, зная о них главным образом по длинным колонкам чисел, полученных Тихо, Кеплер заглянул сквозь эти цифры в бездонные глубины мироздания и исторгнул у них тайны, о которых до него никто даже не подозревал.
Голова Кеплера устроена была так, что вечно и во всем искала числовых взаимоотношений, взаимозависимостей. Все в мире представлялось ему связанным внутренними математическими закономерностями.
При таких свойствах ума можно было в девяноста девяти случаях делать мучительные и бесплодные усилия, пытаться математически сводить воедино несоединимое. Но в сотом — если только обладаешь гением Кеплера! — открывать глубоко сокрытые истины.
Южный немец Кеплер, уже будучи в университете, где он изучал математику и астрономию, целиком перешел на коперниковскую точку зрения.
Именно Кеплеру принадлежит открытие трех законов, которые подвели твердый фундамент под коперниковскую систему мира и открыли дорогу Ньютону.
Вот как сделаны были эти решающие открытия: Кеплер задался целью найти теорию движения Марса, иначе говоря — подобрать для него орбиту и скорости движения, которые точно соответствовали бы тщательным и систематическим наблюдениям Тихо. Он выбрал Марс потому, что эта планета смещается по небосводу сравнительно быстро и по ней удобнее всего проверять правильность теоретических построений.
Кеплер скоро убедился в том, что ни птолемеевские, ни коперниковские построения не соответствуют подлинным движениям Марса. Он принялся искать новую орбиту и новые скорости движения. При этом Кеплер вначале свято следовал двум канонам Аристотеля: строил идеально круглые орбиты и придавал планете строго равномерные движения. Приходилось, конечно, вводить эксцентры и эпициклы.
Однако то, что способно было «спасать видимость» при грубо приближенных измерениях на небе, стало не соответствовать небесным явлениям, наблюдаемым с точностью, какой добился Тихо Браге.
В этих своих поисках Кеплер проявил неистощимую изобретательность, огромную настойчивость. Ведь поиски числовых комбинаций — это была его сфера! Временами ему казалось, что в хитроумные построения коварная планета попалась, наконец, как зверь в расставленный капкан. Но, продолжая анализ во времени, он убеждался, что кратковременная гармония между истинными движениями Марса и его схемами вскоре нарушалась.
Кеплер блуждал в глубокой тьме нескончаемых колонн цифр, геометрических комбинаций. Семья его голодала, дети умирали от истощения, от нищеты жена потеряла рассудок, мать Кеплера обвинили в колдовстве и готовились пытать расплавленным свинцом, кругом бушевали страсти религиозной войны, а немощный, подверженный припадкам падучей ученый искал орбиту Марса!..
У Кеплера возникла идея — отбросить равномерное движение и заставить Марс то замедлять, то убыстрять свой бег. Кеплер взял окружность — предполагаемую орбиту Марса — и в ней эксцентрическое положение Солнца. Скорость движения Марса по орбите он решил менять в обратной пропорции расстоянию планеты от Солнца. Вследствие этого расстояниям, проходимым Марсом в равные промежутки времени, соответствовали дуги разной длины: чем дальше от эксцентрической точки Солнца, тем — в обратной пропорции — меньше становился отрезок дуги (см. рис. на стр. 390). Соединив концы дуг с эксцентрической точкой, он получил ряд треугольников. Оказалось, что площади всех треугольников равны между собой. Эта находка чрезвычайно обрадовала Кеплера: интуитивно почувствовал он, что ключ в его руках! И действительно, на сей раз он стоял у порога огромного открытия.
Однако радость ученого была недолгой: заставляя Марс двигаться неравномерно по окружности, он пока ничего не добился. Фактические отклонения движения планеты на небе от нового построения были попрежнему огромны.
Сам Кеплер говорит об этом: «Пока я таким образом торжествовал над Марсом и готовил ему, как побежденному, табличное заключение и уравнительно-эксцентрические оковы, что-то мне шептало по временам, что победа недействительна и что война готова возгореться с прежней яростью. Ибо неприятель, оставленный дома в качестве пленника, порвал все стеснявшие его цепи уравнений и вырвался из табличной тюрьмы».