«Требовалась исключительная сила духа, чтобы извлечь законы природы из конкретных явлений, которые всегда были у всех перед глазами, но объяснение которых тем не менее ускользало от пытливого взгляда философов», - так писал о Галилее известный французский математик и астроном Лагранж.
Открытия Галилео Галилея в астрономии
В 1609 г. Галилео Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Сначала его телескоп давал увеличение примерно в 3 раза. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Сам термин телескоп ввёл в науку тоже Галилей (по предложению Федерико Чези). Ряд открытий, которые сделал Галилей при помощи телескопа, способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира , которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея.
Телескоп Галилея в качестве объектива имел одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения.Такая система все ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных любительских телескопах.
Первые телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января 1610 года. Они показали, что Луна, как и Земля, имеет сложный рельеф - покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил результатом попадания на нее солнечного света, отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны (медленное ее колебание) и довольно точно оценил высоту лунных гор.
Планета Венера представилась Галилею в телескопе не блестящей точкой, а светлым серпом, подобным лунному.
Интереснее всего оказалось наблюдение яркой планеты Юпитер. В зрительную трубу Юпитер показался астроному уже не яркой точкой, а довольно большим кружком. Около этого кружка на небе были три звездочки, а через неделю Галилей открыл и четвертую звездочку.
Глядя на рисунок, можно удивиться, почему Галилей не сразу открыл все четыре спутника: ведь они так хорошо видны на фотографии! Но нужно вспомнить, что телескоп у Галилея был очень слабым. Оказалось, что все четыре звездочки не только следуют за Юпитером в его движений по небу, но и обращаются вокруг этой большой планеты. Итак, у Юпитера было найдено сразу четыре луны - четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдал Галилей период обращения этих спутников, но точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема была закрыта.
Галилей открыл также (независимо от Фабрициуса и Хэрриота) солнечные пятна (тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками).
Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира»). По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца.
Галилей установил также, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны, порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем Солнце, и «полновенерие» было невозможно.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца помешали слабость телескопа. 50 лет спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс, в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Галилей утверждал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в таком соотношении, какое следует из теории Коперника. Однако диаметр звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы.
Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, открылся Галилею в виде отдельных звёзд, что подтвердило догадку Демокрита, и стало видно громадное количество неизвестных ранее звёзд.
Галилей написал книгу «Диалог о двух системах мира», в которой подробно обосновал, почему он принимает систему Коперника, а не Птолемея. Основные положения этого диалога следующие:
- Венера и Меркурий никогда не оказываются в противостоянии, а это означает, что они вращаются вокруг Солнца, и их орбита проходит между Солнцем и Землёй.
- У Марса противостояния бывают. Из анализа изменений яркости при движении Марса Галилей сделал вывод, что эта планета тоже вращается вокруг Солнца, но в данном случае Земля находится внутри её орбиты. Аналогичные выводы он сделал для Юпитера и Сатурна.
Осталось выбрать между двумя системами мира: Солнце (с планетами) вращается вокруг Земли или Земля вращается вокруг Солнца. Наблюдаемая картина движений планет в обоих случаях одна и та же, это гарантирует принцип относительности , сформулированный самим Галилеем. Поэтому для выбора нужны дополнительные доводы, в числе которых Галилей приводит бо́льшую простоту и естественность модели Коперника (однако отверг систему Кеплера с эллиптическими орбитами планет).
Галилей разъяснил, отчего земная ось не поворачивается при обращении Земли вокруг Солнца; для объяснения этого явления Коперник ввёл специальное «третье движение» Земли. Галилей показал на опыте, что ось свободно движущегося волчка сохраняет своё направление сама собой («Письма к Инголи»):
«Подобное явление очевидным образом обнаруживается у всякого тела, находящегося в свободно подвешенном состоянии, как я показывал многим; да и вы сами можете в этом убедиться, положив плавающий деревянный шар в сосуд с водою, который вы возьмете в руки, и затем, вытянув их, начнете вращаться вокруг самого себя; вы увидите, как этот шар будет поворачиваться вокруг себя в сторону, обратную вашему вращению; он закончит свой полный оборот в то же самое время, как вы закончите ваш».
Галилей сделал серьёзную ошибку, полагая, что явление приливов доказывает вращение Земли вокруг оси. Но он приводит и другие серьёзные аргументы в пользу суточного вращения Земли:
- Трудно согласиться с тем, что вся Вселенная совершает суточный оборот вокруг Земли (особенно учитывая колоссальные расстояния до звёзд); более естественно объяснить наблюдаемую картину вращением одной Земли. Синхронное участие планет в суточном вращении нарушало бы также наблюдаемую закономерность, согласно которой, чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется.
- Даже у огромного Солнца обнаружено осевое вращение.
Чтобы доказать вращение Земли, Галилей предлагает мысленно представить, что пушечный снаряд или падающее тело за время падения немного отклоняются от вертикали, но приведенный им расчёт показывает, что это отклонение ничтожно.
Галилей также сделал верное замечание, что вращение Земли должно влиять на динамику ветров. Все эти эффекты были обнаружены много позже.
Другие достижения Галилео Галилея
Он изобрел также:
- Гидростатические весы для определения удельного веса твёрдых тел.
- Первый термометр, ещё без шкалы (1592).
- Пропорциональный циркуль, используемый в чертёжном деле (1606).
- Микроскоп (1612); с его помощью Галилей изучал насекомых.
Круг его интересов был очень широк: Галилей занимался также оптикой , акустикой, теорией цвета и магнетизма , гидростатикой (наука, изучающая равновесие жидкостей), сопротивлением материалов, проблемами фортификации (военная наука об искусственных закрытиях и преградах). Пытался измерить скорости света. Он опытным путём измерил плотность воздуха и дал значение 1/400 (сравните: у Аристотеля – 1/10, истинное современное значение 1/770).
Галилей также сформулировал закон неуничтожимости вещества.
Познакомившись со всеми достижениями Галилео Галилея в науке, невозможно не заинтересоваться его личностью. Поэтому расскажем об основных этапах его жизненного пути.
Из биографии Галилео Галилея
Родился будущий итальянский ученый (физик, механик, астроном, философ и математик) в 1564 году в Пизе. Как вы уже знаете, он является автором выдающихся астрономических открытий. Но его приверженность к гелиоцентрической системе мира привела к серьезным конфликтам с католической церковью, что очень осложняло его жизнь.
Родился он в дворянской семье, его отец был известным музыкантом и теоретиком музыки. Увлечение искусством передалось и сыну: Галилео занимался музыкой и рисованием, а также имел литературный талант.
Образование
Начальное образование он получил в ближайшем от дома монастыре, учился всю жизнь с большой охотой – в Пизанском университете изучал медицину, одновременно увлекался геометрией. В университете он проучился только около 3 лет – отец не мог больше оплачивать учебу сына, но весть о талантливом юноше дошла до высших лиц, ему покровительствовали маркиз дель Монте и тосканский герцог Фердинанд I Медичи.
Научная деятельность
Позже Галилео преподавал в Пизанском университете, а затем в более престижном Падуанском университете, где начались наиболее плодотворные годы его научной деятельности. Здесь же он активно занимается астрономией – изобретает первый собственный телескоп. Обнаруженные им четыре спутника Юпитера он назвал именами сыновей своего покровителя Медичи (сейчас их называют галилеевыми спутниками). Первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звёздный вестник», эта книга стала настоящим бестселлером своего времени, а жители Европы спешно приобретали себе телескопы. Галилей становится самым знаменитым учёным Европы, в его честь сочиняются оды, где он сравнивается с Колумбом.
В эти годы Галилей вступает в гражданский брак, в котором у него рождаются сын и две дочери.
Конечно, у таких людей, кроме приверженцев, всегда достаточно недоброжелателей, не избежал этого и Галилей. Особенно недоброжелателей возмущала его пропагандагелиоцентрической системы миры, ведь подробное обоснование концепции неподвижности Земли и опровержение гипотез о её вращении содержалось в трактате Аристотеля «О небе» и в «Альмагесте» Птолемея.
В 1611 г. Галилей решил отправиться в Рим, чтобы убедить Папу Павла V , что идеи Коперника вполне совместимы с католицизмом. Его приняли хорошо, он продемонстрировал им свой телескоп, давая осторожные и осмотрительные пояснения. Кардиналы создали комиссию для выяснения вопроса, не грешно ли смотреть на небо в трубу, но пришли к выводу, что это позволительно. Римские астрономы открыто обсуждали вопрос, движется ли Венера вокруг Земли или вокруг Солнца (смена фаз Венеры ясно говорила в пользу второго варианта).
Но начались доносы в инквизицию. А когда Галилей в 1613 г. Галилей выпустил книгу «Письма о солнечных пятнах», в которой открыто высказался в пользу системы Коперника, римская инквизиция начала первое дело против Галилея по обвинению в ереси. Последней ошибкой Галилея стал призыв к Риму высказать окончательное отношение к учению Коперника. Тогда католическая церковь решила запретить его учение с пояснением, что «церковь не возражает против трактовки коперниканства как удобного математического приёма, но принятие его как реальности означало бы признание того, что прежнее, традиционное толкование библейского текста было ошибочным ».
5 марта 1616 г. Рим официально определяет гелиоцентризм как опасную ересь. Книга Коперника была запрещена.
Церковный запрет гелиоцентризма, в истинности которого Галилей был убеждён, был неприемлем для учёного. Он стал размышлять, как, формально не нарушая запрета, продолжать защиту истины. И решил издать книгу, содержащую нейтральное обсуждение разных точек зрения. Он писал эту книгу 16 лет, собирая материалы, оттачивая аргументы и выжидая благоприятного момента. Наконец (в 1630 г.) она была закончена, эта книга - «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой» , но вышла только в 1632 г. Книга написана в форме диалога между тремя любителями науки: коперниканцем, нейтральным участником и приверженцем Аристотеля и Птолемея. Хотя в книге нет авторских выводов, сила аргументов в пользу системы Коперника говорит сама за себя. Но в нейтральном участнике Папа римский узнал себя и свои аргументы и пришел в ярость. Уже через несколько месяцев книга была запрещена и изъята из продажи, а Галилея вызвали в Рим на суд Инквизиции по подозрению в ереси. После первого допроса его взяли под арест. Существует мнение, что по отношению к нему применялись пытки, что Галилею угрожали смертью, его допрашивали в зале пыток, где перед глазами узника были разложены страшные орудия: кожаные воронки, через которые в желудок человека вливали огромное количество воды, железные сапоги (в них завинчивались ноги пытаемого), клещи, которыми ломали кости...
Во всяком случае, он был поставлен перед выбором: либо он покается и отречётся от своих «заблуждений», либо его постигнет участь Джордано Бруно. Он не вынес угроз и отрекся от своего сочинения.
Но Галилей остался узником инквизиции до самой смерти. Ему строго запретили разговаривать с кем бы то ни было о движении Земли. И все-таки Галилей тайно работал над сочинением, где утверждал истину о Земле и небесных светилах. После вынесения приговора Галилея поселили на одной из вилл Медичи, а спустя пять месяцев ему было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри, рядом с монастырём, где находились его дочери. Здесь он провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции.
Через некоторое время, после смерти любимой дочери, Галилей полностью потерял зрение, но продолжал научные исследования, опираясь на верных учеников, среди которых был Торричелли. Только один раз, незадолго до смерти, инквизиция разрешила слепому и тяжело больному Галилею покинуть Арчетри и поселиться во Флоренции для лечения. При этом ему под страхом тюрьмы было запрещено выходить из дома и обсуждать «про́клятое мнение» о движении Земли.
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года, на 78-м году жизни, в своей постели. Похоронили его в Арчетри без почестей, ставить памятник Папа тоже не позволил.
Позже единственный внук Галилея тоже постригся в монахи и сжёг хранившиеся у него бесценные рукописи учёного как богопротивные. Он был последним представителем рода Галилеев.
Послесловие
В 1737 г. прах Галилея, как он и просил, был перенесён в базилику Санта Кроче, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело.
В 1835 г. книги, защищавшие гелиоцентризм, были вычеркнуты из списка запрещенных.
С 1979 по 1981 годы по инициативе Римского Папы Иоанна Павла II работала комиссия по реабилитации Галилея, и 31 октября 1992 года Папа Иоанн Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив учёного отречься от теории Коперника.
Галилео Галилей и его вклад в развитие представлений о вселенной
Галилео Галилей (15 февраля 1564, Пиза - 8 января 1642, Арчетри) - итальянский физик, механик, астроном, философ и математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени. При жизни был известен как активный сторонник гелиоцентрической системы мира, что привело Галилея к серьёзному конфликту с католической церковью.
Галилео-Галилей происходил из знатной, но обедневшей дворянской семьи. Его отец, музыкант и математик, хотел, чтобы сын стал врачом, и в 1581, после окончаниямонастырской школы, определил его на медицинский факультет Пизанского университета. Но медицина не увлекала семнадцатилетнего юношу. Оставив университет, он уехал во Флоренцию и погрузился в самостоятельное изучение сочинений Евклида и Архимеда.
Первые известия об изобретении в Голландии подзорной трубы дошли до Венеции уже в 1609. Заинтересовавшись этим открытием, Галилей значительно усовершенствовал прибор. И в этом же году он построил первый телескоп - астрономическую трубу, увеличивающую в 30 раз. С этого времени он начал наблюдать небесные светила.
Сам Галилей понимал важность сделанных им астрономических открытий. Он описал свои наблюдения в сочинении, вышедшем в 1610 под гордым названием «Звездный вестник» . Через три года поднимается вопрос о несовместимости открытий Галилея со Священным писанием.
1) Наблюдения Луны показали, что поверхность её покрыта горами. Это опровергало учение Аристотеля о том, что небесные тела отличаются от земных своей идеальной шаровой формой.
2) Продолжая наблюдения, учёный обнаружил, что Млечный Путь состоит из множества отдельных звёзд, невидимых невооружённым глазом. Это указывало на то, что религиозные представления об ограниченности мира являются надуманными и ложными.
3) Наблюдая Солнце, Галилей увидел на его поверхности пятна. По движению этих пятен учёный установил, что Солнце вращается вокруг своей оси.
4) Но самым замечательным из того, что удалось открыть Галилею с помощью зрительной трубы, были четыре спутника Юпитера, которые вращались вокруг него, а также фазы Венеры, т. е. последовательные их смены. Фазы Венеры доказывали обращение Венеры вокруг Солнца, а не вокруг Земли.
Таким образом, учение Коперника подтверждалось непосредственными наблюдениями. Открытия Галилея произвели огромное впечатление на его современников. Повсюду появились многочисленные ученики знаменитого астронома.
Открытие Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книга Коперника “О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалось опубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой” , в которой он сумел показать истинность гелиоцентрической системы, чем навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 году он предстаёт перед судом Священной инквизиции и под угрозой уничтожения всех трудов и пыток подписывает отречение от своих взглядов, и до конца жизни находится под надзором инквизиции. И лишь в 1992 году католическая церковь окончательно оправдывает Галилея. Это был первый и единственный в истории католической церкви случай публичного признания несправедливости осуждения еретика, совершенный спустя 337 лет после его смерти.
Судя по сохранившимся документам и письмам, научные темы на процессе не обсуждались. Основными были два вопроса: сознательно ли Галилей нарушил эдикт 1616 года, и раскаивается ли он в содеянном . Три эксперта инквизиции дали заключение: книга нарушает запрет на пропаганду «пифагорейской» доктрины. В итоге учёный был поставлен перед выбором: либо он покается и отречётся от своих «заблуждений», либо его постигнет участь Джордано Бруно .
16 июня инквизиция провела пленарное заседание с участием Урбана VIII, где постановила :
Ознакомившись со всем ходом дела и выслушав показания, Его Святейшество определил допросить Галилея под угрозой пытки и, если устоит, то после предварительного отречения как сильно подозреваемого в ереси… приговорить к заключению по усмотрению Святой Конгрегации. Ему предписано не рассуждать более письменно или устно каким-либо образом о движении Земли и о неподвижности Солнца… под страхом наказания как неисправимого.
Последний допрос Галилея состоялся 21 июня. Галилей подтвердил, что согласен произнести требуемое от него отречение; на этот раз его не отпустили в посольство и снова взяли под арест. 22 июня был объявлен приговор: Галилей виновен в распространении книги с «ложным, еретическим, противным Св. Писанию учением» о движении Земли :
Вследствие рассмотрения твоей вины и сознания твоего в ней присуждаем и объявляем тебя, Галилей, за всё вышеизложенное и исповеданное тобою под сильным подозрением у сего Св. судилища в ереси, как одержимого ложною и противною Священному и Божественному Писанию мыслью, будто Солнце есть центр земной орбиты и не движется от востока к западу, Земля же подвижна и не есть центр Вселенной. Также признаем тебя ослушником церковной власти, запретившей тебе излагать, защищать и выдавать за вероятное учение, признанное ложным и противным Св. Писанию… Дабы столь тяжкий и вредоносный грех твой и ослушание не остались без всякой мзды и ты впоследствии не сделался бы ещё дерзновеннее, а, напротив, послужил бы примером и предостережением для других, мы постановили книгу под заглавием «Диалог» Галилео Галилея запретить, а тебя самого заключить в тюрьму при Св. судилище на неопределённое время.
Галилей был осуждён к тюремному заключению на срок, который установит Папа. Его объявили не еретиком, а «сильно заподозренным в ереси»; такая формулировка также была тяжким обвинением, однако спасала от костра. После оглашения приговора Галилей на коленях произнёс предложенный ему текст отречения . Копии приговора по личному распоряжению Папы Урбана были разосланы во все университеты католической Европы .
Послед ние годы
Папа не стал долго держать Галилея в тюрьме. После вынесения приговора Галилея поселили на одной из вилл Медичи, откуда он был переведён во дворец своего друга, архиепископа Пикколомини в Сиене. Спустя пять месяцев Галилею было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри, рядом с монастырём, где находились его дочери. Здесь он провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции.
Режим содержания Галилея не отличался от тюремного, и ему постоянно угрожали переводом в тюрьму за малейшее нарушение режима . Галилею не дозволялось посещение городов, хотя тяжелобольной узник нуждался в постоянном врачебном наблюдении. В первые годы ему запрещено было принимать гостей под страхом перевода в тюрьму; впоследствии режим был несколько смягчён, и друзья смогли навещать Галилея - правда, не более чем по одному .
Инквизиция следила за пленником до конца его жизни; даже при кончине Галилея присутствовали два её представителя . Все его печатные работы подлежали особо тщательной цензуре . Отметим, что в протестантской Голландии издание «Диалога» продолжалось (первая публикация: 1635 год , в переводе на латинский).
В 1634 году умерла 33-летняя старшая дочь Вирджиния (в монашестве Мария-Челеста), любимица Галилея, которая преданно ухаживала за больным отцом и остро переживала его злоключения . Галилей пишет, что им владеют «безграничная печаль и меланхолия… постоянно слышу, как моя дорогая дочурка зовёт меня» . Состояние здоровья Галилея ухудшилось, но он продолжает энергично работать в разрешённых для него областях науки.
Сохранилось письмо Галилея к его другу Элиа Диодати (1634 ), где он делится новостями о своих злоключениях, указывает на их виновников (иезуитов) и делится планами будущих исследований. Письмо было послано через доверенное лицо, и Галилей в нём вполне откровенен:
В Риме я был приговорён Святой инквизицией к заточению по указанию Его Святейшества… местом заточения для меня стал этот маленький городок в одной миле от Флоренции, со строжайшим запрещением спускаться в город, встречаться и беседовать с друзьями и приглашать их… Когда я вернулся из монастыря вместе с врачом, посетившим мою больную дочь перед её кончиной, причём врач сказал мне, что случай безнадёжный и что она не переживёт следующего дня (как оно и случилось), я застал дома викария-инквизитора. Он явился, чтобы приказать мне, по распоряжению Св. инквизиции в Риме…, что я не должен был обращаться с просьбой разрешить мне вернуться во Флоренцию, иначе меня посадят в настоящую тюрьму Св. инквизиции… Это происшествие и другие, о которых писать было бы слишком долго, показывает, что ярость моих весьма могущественных преследователей постоянно возрастает. И они в конце концов пожелали раскрыть своё лицо: когда один из моих дорогих друзей в Риме, тому около двух месяцев, в разговоре с падре Христофором Гринбергом, иезуитом, математиком этой коллегии, коснулся моих дел, этот иезуит сказал моему другу буквально следующее: «Если бы Галилей сумел сохранить расположение отцов этой коллегии, он жил бы на свободе, пользуясь славой, не было бы у него никаких огорчений и он мог бы писать по своему усмотрению о чём угодно - даже о движении Земли» и т. д. Итак, Вы видите, что на меня ополчились не из-за того или иного моего мнения, а из-за того, что я в немилости у иезуитов .
В конце письма Галилей высмеивает невежд, которые «подвижность Земли объявляют ересью» и сообщает, что намерен анонимно опубликовать новый трактат в защиту своей позиции, но прежде хочет закончить давно задуманную книгу по механике . Из этих двух планов он успел осуществить только второй - написал книгу по механике, подытожившую ранее сделанные им открытия в этой области (см. ниже).
Вскоре после смерти дочери Галилей полостью потерял зрение, но продолжал научные исследования, опираясь на верных учеников: Кастелли , Торричелли и Вивиани (автора первой биографии Галилея). В письме 30 января 1638 года Галилей заявляет :
Я не прекращаю, даже в охватившей меня темноте, строить рассуждения по поводу то одного, то другого явления природы, и я не смог бы дать своему беспокойному уму отдыха, даже если бы пожелал того.
Последней книгой Галилея стали «Беседы и математические доказательства двух новых наук» , где излагаются основы кинематики и сопротивления материалов . Фактически содержание книги представляет собой разгром аристотелевой динамики; взамен Галилей выдвигает свои принципы движения, проверенные на опыте. Бросая вызов инквизиции, Галилей вывел в новой книге тех же трёх персонажей, что и в запрещённом ранее «Диалоге о двух главнейших системах мира». В мае 1636 года учёный ведёт переговоры об издании своего труда в Голландии , а затем тайно переправляет туда рукопись. В доверительном письме другу, графу де Ноэлю (которому он посвятил эту книгу) Галилей пишет, что новый труд «снова ставит меня в ряды борцов» . «Беседы…» вышли в свет в июле 1638 года , а в Арчетри книга попала почти через год - в июне 1639 года . Этот труд стал настольной книгой Гюйгенса и Ньютона , завершивших начатое Галилеем построение оснований механики.
Только один раз, незадолго до смерти (март 1638 года ), инквизиция разрешила слепому и тяжело больному Галилею покинуть Арчетри и поселиться во Флоренции для лечения. При этом ему под страхом тюрьмы было запрещено выходить из дома и обсуждать «про́клятое мнение» о движении Земли . Однако спустя несколько месяцев, после появления нидерландского издания «Бесед…», разрешение было отменено, и учёному предписали вернуться в Арчетри. Галилей собирался продолжить «Беседы…», написав ещё две главы, но не успел выполнить задуманное.
Гробница Галилео Галилея. Базилика Санта Кроче , Флоренция .
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года , на 78-м году жизни, в своей постели. Папа Урбан запретил хоронить Галилея в семейном склепе базилики Санта-Кроче во Флоренции. Похоронили его в Арчетри без почестей, ставить памятник Папа тоже не позволил .
Младшая дочь, Ливия, умерла в монастыре. Позже единственный внук Галилея тоже постригся в монахи и сжёг хранившиеся у него бесценные рукописи учёного как богопротивные. Он был последним представителем рода Галилеев .
В 1737 году прах Галилея, как он и просил, был перенесён в базилику Санта Кроче, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело . В 1758 году Папа Бенедикт XIV велел вычеркнуть работы, защищавшие гелиоцентризм, из «Индекса запрещённых книг »; впрочем, эта работа проводилась неспешно и завершилась только в 1835 году .
С 1979 по 1981 годы по инициативе Римского Папы Иоанна Павла II работала комиссия по реабилитации Галилея, и 31 октября 1992 года Папа Иоанн Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив учёного отречься от теории Коперника .
Научные дост ижения
Галилей по праву считается основателем не только экспериментальной , но - в значительной мере - и теоретической физики . В своём научном методе он осознанно сочетал продуманный эксперимент с его рациональным осмыслением и обобщением, и лично дал впечатляющие примеры таких исследований. Иногда из-за недостатка научных данных Галилей ошибался (например, в вопросах о форме планетных орбит, природе комет или причинах приливов), но в подавляющем большинстве случаев его метод приводил к цели. Характерно, что Кеплер , располагавший более полными и точными данными, чем Галилей, сделал правильные выводы в тех случаях, когда Галилей ошибался.
Философия и научный мет од
Хотя в древней Греции были замечательные инженеры (Архимед , Герон и другие), сама идея экспериментального метода познания, который должен дополнять и подтверждать дедуктивно -умозрительные построения, была чужда аристократическому духу античной физики. В Европе ещё в XIII веке Роберт Гроссетест и Роджер Бэкон призвали к созданию экспериментальной науки, которая на математическом языке сможет описать природные явления, однако до Галилея в реализации этой идеи не было существенного продвижения: научные методы мало отличались от теологических, и ответы на научные вопросы по-прежнему искали в книгах древних авторитетов . Научная революция в физике начинается с Галилея .
В отношении философии природы Галилей был убеждённым рационалистом . Он считал, что законы природы постижимы для человеческого разума. В «Диалоге о двух системах мира» он писал :
Я утверждаю, что человеческий разум познаёт некоторые истины столь совершенно и с такой абсолютной достоверностью, какую имеет сама природа; таковы чистые математические науки, геометрия и арифметика; хотя Божественный разум знает в них бесконечно больше истин… но в тех немногих, которые постиг человеческий разум, я думаю, его познание по объективной достоверности равно Божественному, ибо оно приходит к пониманию их необходимости, а высшей степени достоверности не существует.
Разум у Галилея - сам себе судья; в случае конфликта с любым другим авторитетом, даже религиозным, он не должен уступать:
Мне кажется, что при обсуждении естественных проблем мы должны отправляться не от авторитета текстов Священного Писания, а от чувственных опытов и необходимых доказательств… Я полагаю, что всё касающееся действий природы, что доступно нашим глазам или может быть уяснено путём логических доказательств, не должно возбуждать сомнений, ни тем более подвергаться осуждению на основании текстов Священного Писания, может быть, даже превратно понятых . Бог не менее открывается нам в явлениях природы, нежели в речениях Священного Писания… Было бы опасно приписывать Священному Писанию какое-либо суждение, хотя бы один раз оспоренное опытом .
Античные и средневековые философы предлагали для объяснения явлений природы разнообразные «метафизические сущности» (субстанции ), которым приписывались надуманные свойства. Галилея такой подход не устраивал :
Поиск сущности я считаю занятием суетным и невозможным, а затраченные усилия - в равной мере тщетными как в случае с удалёнными небесными субстанциями, так и с ближайшими и элементарными; и мне кажется, что одинаково неведомы как субстанция Луны, так и Земли, как пятен на Солнце, так и обыкновенных облаков… [Но] если тщетно искать субстанцию солнечных пятен, это ещё не значит, что нами не могут быть исследованы некоторые их характеристики, например место, движение, форма, величина, непрозрачность, способность к изменениям, их образование и исчезновение.
Декарт отверг такую позицию (в его физике основное внимание уделялось именно нахождению «главных причин»), однако начиная с Ньютона галилеевский подход становится преобладающим.
Галилей считается одним из основателей механицизма . Этот научный подход рассматривает Вселенную как гигантский механизм, а сложные природные процессы - как комбинации простейших причин, главная из которых - механическое движение. Анализ механического движения лежит в основе работ Галилея. Он писал в «Пробирных дел мастере» :
Никогда я не стану от внешних тел требовать чего-либо иного, чем величина, фигура, количество, и более или менее быстрые движения для того, чтобы объяснить возникновение ощущений вкуса, запаха и звука; я думаю, что если бы мы устранили уши, языки, носы, то остались бы только фигуры, числа, движения, но не запахи, вкусы и звуки, которые, по моему мнению, вне живого существа являются не чем иным, как только пустыми именами.
Для проектирования эксперимента и для осмысления его результатов нужна некоторая предварительная теоретическая модель исследуемого явления, и основой её Галилей считал математику, выводы которой он рассматривал как самое достоверное знание: книга природы «написана на языке математики» ; «Тот, кто хочет решать вопросы естественных наук без помощи математики, ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является.»
Опыт Галилей рассматривал не как простое наблюдение, а как осмысленный и продуманный вопрос, заданный природе. Он допускал и мысленные эксперименты, если их результаты не вызывают сомнений. При этом он ясно представлял, что сам по себе опыт не даёт достоверного знания, и полученный от природы ответ должен подвергнуться анализу, результат которого может привести к переделке исходной модели или даже к замене её на другую. Таким образом, эффективный путь познания, по мнению Галилея, состоит в сочетании синтетического (в его терминологии, композитивный метод ) и аналитического (резолютивный метод ), чувственного и абстрактного . Эта позиция, поддержанная Декартом , с этого момента утвердилась в науке. Тем самым наука получила свой метод, собственный критерий истины и светский характер.
Механик а
Последний труд Галилея по основам механики
Физика и механика в те годы изучались по сочинениям Аристотеля , которые содержали метафизические рассуждения о «первопричинах» природных процессов. В частности, Аристотель утверждал :
Скорость падения пропорциональна весу тела.
Движение происходит, пока действует «побудительная причина» (сила), и в отсутствие силы прекращается.
Находясь в Падуанском университете, Галилей изучал инерцию и свободное падение тел. В частности, он заметил, что ускорение свободного падения не зависит от веса тела, таким образом опровергнув первое утверждение Аристотеля.
В своей последней книге Галилей сформулировал правильные законы падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь - пропорционально квадрату времени . В соответствии со своим научным методом он тут же привёл опытные данные, подтверждающие открытые им законы. Более того, Галилей рассмотрел (в 4-й день «Бесед») и обобщённую задачу: исследовать поведение падающего тела с ненулевой горизонтальной начальной скоростью. Он совершенно правильно предположил, что полёт такого тела будет представлять собой суперпозицию (наложение) двух «простых движений»: равномерного горизонтального движения по инерции и равноускоренного вертикального падения.
Галилей доказал, что указанное, а также любое брошенное под углом к горизонту тело летит по параболе . В истории науки это первая решённая задача динамики . В заключение исследования Галилей доказал, что максимальная дальность полёта брошенного тела достигается для угла броска 45° (ранее это предположение высказал Тарталья , который, однако, не смог его строго обосновать ). На основе своей модели Галилей (ещё в Венеции) составил первые артиллерийские таблицы .
Галилей опроверг и второй из приведённых законов Аристотеля, сформулировав первый закон механики (закон инерции ): при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо равномерно движется. То, что мы называем инерцией, Галилей поэтически назвал «неистребимо запечатлённое движение». Правда, он допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений) . Правильную формулировку закона позднее дали Декарт и Ньютон ; тем не менее общепризнанно, что само понятие «движение по инерции» впервые введено Галилеем, и первый закон механики по справедливости носит его имя .
Галилей является одним из основоположников принципа относительности в классической механике , ставшего в слегка уточнённом виде одним из краеугольных камней современной трактовки этой науки и названного позже в его честь. В «Диалоге о двух системах мира» Галилей сформулировал принцип относительности следующим образом :
Для предметов, захваченных равномерным движением, это последнее как бы не существует и проявляет своё действие только на вещах, не принимающих в нём участия.
Разъясняя принцип относительности, Галилей вкладывает в уста Сальвиати обстоятельное и красочное (весьма типичное для стиля научной прозы великого итальянца) описание воображаемого «опыта», проводимого в трюме корабля :
… Запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нём маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведёрко, из которого вода будет падать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в подставленный сосуд… Заставьте теперь корабль двигаться с малой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно.
Строго говоря, корабль Галилея движется не прямолинейно, а по дуге большого круга поверхности земного шара. В рамках современного понимания принципа относительности система отсчёта, связанная с этим кораблём, будет лишь приближённо инерциальной, так что выявить факт его движения, не обращаясь к внешним ориентирам, всё же возможно (правда, пригодные для этого измерительные приборы появились лишь в XX веке…) .
Перечисленные выше открытия Галилея, кроме всего прочего, позволили ему опровергнуть многие доводы противников , утверждавших, что вращение Земли заметно сказалось бы на явлениях, происходящих на её поверхности. Например, по мнению геоцентристов, поверхность вращающейся Земли за время падения любого тела уходила бы из-под этого тела, смещаясь на десятки или даже сотни метров. Галилей уверенно предсказал: «Будут безрезультатны любые опыты, которые должны были бы указывать более против , чем за вращение Земли» .
Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд) . Он также обнаружил, что периоды колебаний маятника соотносятся как квадратные корни из его длины. Результаты Галилея привлекли внимание Гюйгенса , который изобрёл часы с маятниковым регулятором (1657 ); с этого момента появилась возможность точных измерений в экспериментальной физике.
Впервые в истории науки Галилей поставил вопрос о прочности стержней и балок при изгибе и тем самым положил начало новой науке - сопротивлению материалов .
Многие рассуждения Галилея представляют собой наброски открытых много позднее физических законов. Например, в «Диалоге» он сообщает, что вертикальная скорость шара, катящегося по поверхности сложного рельефа, зависит только от его текущей высоты, и иллюстрирует этот факт несколькими мысленными экспериментами ; сейчас мы бы сформулировали этот вывод как закон сохранения энергии в поле тяжести . Аналогично он объясняет (теоретически незатухающие) качания маятника.
В статике Галилей ввёл фундаментальное понятие момента силы (итал. momento ) .
Астроно мия
Зарисовки Луны из рабочей тетради Галилея. 1609г, Центральная Национальная библиотека, Флоренция.
В 1609 году Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром . Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение . Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Отметим, что термин телескоп ввёл в науку именно Галилей (сам термин предложил ему Федерико Чези, основатель «Академии деи Линчеи» ) . Ряд телескопических открытий Галилея способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира , которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея .
Первые телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января 1610 года . Эти наблюдения показали, что Луна , подобно Земле, имеет сложный рельеф - покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил как результат попадания на наш естественный спутник солнечного света, отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это, в свою очередь, служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны и довольно точно оценил высоту лунных гор .
Галилеевы спутники Юпитера (современные фотографии)
У Юпитера обнаружились собственные луны - четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе ), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической ). Полтора года наблюдений позволили Галилею оценить период обращения этих спутников (1612 ), хотя приемлемая точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона . Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море . Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681 ), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века ) проблема была закрыта.
Галилей открыл также (независимо от Иоганна Фабрициуса и Хэрриота ) солнечные пятна . Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира») . По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца.
Фазы Венеры
Галилей установил, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны, порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем Солнце, и «полновенерие» было невозможно.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна , но открытию кольца помешали слабость телескопа и поворот кольца, скрывший его от земного наблюдателя . Полвека спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс , в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Галилей показал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в таком соотношении, какое следует из теории Коперника . Однако диаметр звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы.
Млечный путь , который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, распался на отдельные звёзды (что подтвердило догадку Демокрита ), и стало видно громадное количество неизвестных ранее звёзд.
В «Диалоге о двух системах мира» Галилей подробно обосновал (устами персонажа Сальвиати), почему он предпочитает систему Коперника, а не Птолемея :
Венера и Меркурий никогда не оказываются в противостоянии , то есть в стороне неба, противоположной Солнцу. Это означает, что они вращаются вокруг Солнца, и их орбита проходит между Солнцем и Землёй.
У Марса противостояния бывают. Кроме того, Галилей не выявил у Марса фаз, заметно отличных от полной освещённости видимого диска. Отсюда и из анализа изменений яркости при движении Марса Галилей сделал вывод, что эта планета тоже вращается вокруг Солнца, но в данном случае Земля находится внутри её орбиты. Аналогичные выводы он сделал для Юпитера и Сатурна .
Великий астроном, математик и механик Галилео Галилей не только создал концепцию Вселенной, которая приблизила Европу к возникновению современной цивилизации. Он еще и сделал революционные идеи достоянием образованных людей своего времени, что тогда само по себе было научным подвигом. Блестящий ум и умение приобретать влиятельных друзей открывали Галилею путь в политику и предпринимательство. Но Галилей остался верен своему призванию – естественным наукам. Он был так поглощен исследованиями, что даже не удосужился заключить церковный брак и прожил всю жизнь с любимой женой Мариной Гамба вне «священных уз». Однако его отношения с ней, их сыном и двумя дочерьми были пронизаны искренностью и теплотой.
Предшественник Галилея Николай Коперник, опасаясь инквизиции, рискнул опубликовать свои открытия лишь перед смертью. Современник Галилея Джордано Бруно взошел на костер, отстаивая научные истины. Галилей избрал другой путь: он предпочел остаться в живых ради истины, а не умереть за нее. Ведь долголетие исследователя позволяет науке выиграть время у общества – оно проникается новыми идеями медленно, постепенно. Да и кто может осудить Галилея за жажду жизни? Тем более что отнять у него свободу мысли Ватикану было не под силу. Живя последние девять лет под домашним арестом, он продолжал изучать законы мироздания. Он всегда вел себя так, словно не сомневался в неизбежном торжестве своих взглядов. Так и вышло: в 1992 году папа римский Иоанн Павел II принес официальные извинения в адрес Галилео Галилея, согласившись с его правотой. Что такое три с половиной столетия перед лицом вечной Вселенной, законы которой изучал Галилей?
Его даты
- 15 февраля 1564: родился в Пизе, в семье обедневших аристократов.
- 1581: изучал в Пизанском университете медицину.
- 1586: первый труд Галилея «Маленькие гидростатические весы»
- 1592: получил кафедру математики в Падуе
- 1610: опубликовал открытия, сделанные с помощью телескопа с 32-кратным увеличением. Переехал во Флоренцию.
- 23 марта 1611: отправился в Рим, чтобы донести новые научные данные до Римской коллегии.
- 25 февраля 1615: официально обвинен в ереси
- 1632: опубликован главный труд Галилея «Диалоги о двух важнейших системах мира – Птолемеевой и Коперниковой», отрицающий библейские представления.
- 22 июня 1633: Галилей публично отрекся от своих открытий и был заключен под домашний арест; позднее ослеп.
- 8 января 1642: умер в своем поместье Арчетри близ Флоренции.
- 1737: в соответствии с последней волей Галилея его прах перенесен в церковь Св. Креста во Флоренции и погребен рядом с Микеланджело.
Ключи к пониманию
Понять устройство
Подлинную задачу науки Галилей видел в объяснении устройства вещей, будь то небесные светила или рукотворные механизмы. Любую истину он проверял самостоятельно, не полагаясь на авторитеты. Так, до Галилея все считали Млечный Путь небесной дорогой или рекой. Галилей же обнаружил, что Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд.
Галилею приписывают фразу «А все-таки она вертится!», которую он якобы сказал после своего вынужденного отречения. Главное слово здесь - «вертится». «Сам я считаю Землю особенно благородной и достойной удивления за те многие и весьма различные изменения, превращения, возникновения…которые непрерывно на ней происходят», - признавался Галилей. Не случайно именно он стал открывателем законов инерции и свободного падения движения тела по наклонной плоскости и тела, брошенного под углом к горизонту. Он стоит у истоков нашей эры скоростей и бесконечных перемен.
Говорить ясно
«ПРИРОДА СНАЧАЛА СОЗДАЛА ВЕЩИ ПО СВОЕМУ УСМОТРЕНИЮ, А ЗАТЕМ УМЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ, СПОСОБНЫЕ ПОСТИГАТЬ... КОЕ-ЧТО В ЕЕ ТАЙНАХ».
Галилей верил, что можно изменить состояние умов, терпеливо приобщая противников к собственному видению мира. При этом он задался целью доказать неочевидное и пугающее: Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Но сложнейшие рассуждения он облек в форму беседы трех персонажей. Серьезный трактат до сих пор читается как детектив об устройстве мира. Соединять рассудок и эмоции, придавать сложному прозрачную ясность и логичность – кредо Галилея.
Влиять на умы
Принцип личного пиара у Галилея прост: познакомить со своим интеллектуальным продуктом как можно больше людей и молиться, чтобы среди них нашлись сторонники. Математик маркиз дель Монте, первый читатель первого труда Галилея, сделался и первым покровителем молодого ученого. Вторым покровителем стал герцог Козимо II Медичи, в честь сыновей которого Галилей назвал открытые им спутники Юпитера. Дружба с папой Урбаном VIII помогла Галилею публиковать свои революционные научные воззрения. Он рассылал телескопы влиятельным синьорам и дерзнул предложить епископам и самому папе римскому посмотреть в телескоп. Комиссия при Ватикане не смогла устоять перед соблазном полюбоваться чудесами Вселенной. Запрещались труды Коперника и Галилея, но телескопы продолжали множиться в Европе, а астрономия сделалась модной. Так Галилей помог человечеству перешагнуть из Средневековья в Новое время.
- Галилео Галилей Избранные труды, тт. 1–2, Наука, 1964.
- Галилео Галилей «Пробирных дел мастер», Наука, 1987.
- Борис Кузнецов «Развитие физических идей от Галилея до Эйнштейна в свете современной науки», Либроком, 2010.
15 февраля исполняется 450 лет со дня рождения великого итальянского физика, математика, инженера и философа Галилео Галилея (1564 – 1642), одного из основоположников науки Нового времени. Мы подготовили рассказ о 14 интересных фактах о жизни и научной деятельности основателя экспериментальной физики, с которого в 17 веке началась современная физика.
1. Инквизиция судила Галилея за книгу о Солнце и Земле
Доменико Тинторетто. Галилео Галилей. 1605-1607
Поводом к инквизиционному процессу 1633 года послужила только что вышедшая книга Галилея «Диалог о двух величайших системах мира Птолемеевой и Коперниковой», где он доказывал истинность гелиоцентризма и спорил с перипатетической (т.е., аристотелевской физикой), а также с Птолемеевой системой, согласно которой в центре мира находится неподвижная Земля. Такого представления о строении мира придерживалась тогда католическая церковь.
Главной претензией инквизиции к Галилею была его уверенность в объективной истинности гелиоцентрической системы мира. Причем католическая церковь долгое время ничего не имела против коперниканства при условии, что его будут трактовать просто как гипотезу или математическое предположение, которая позволяет просто лучше описывать окружающий мир («спасать явления»), не претендуя при этом на объективную истинность и достоверность. Только в 1616 году, более чем через 70 лет после своего выхода в свет книга Коперника «De revolutionibus» («Об обращениях») была занесена в «Индекс запрещенных книг».
2. Галилея обвиняли в уменьшении авторитета Библии
Джузеппе Бертини. Галилей показывает телескоп венецианскому дожу. 1858
В вину Галилею инквизиция ставила превышение полномочий разума и умаление авторитета Священного Писания. Галилей был рационалист, верящий в могущество разума в деле познания природы: разум по Галилею познает истину «с той достоверностью, какую имеет сама природа». Католическая церковь же считала, что любая научная теория носит лишь гипотетический характер и не может достигнуть совершенного познания тайн мироздания. Галилей был уверен в обратном: «… человеческий разум познает некоторые истины столь совершенно и с такой же абсолютной достоверностью, какую имеет сама природа: таковы чистые математические науки, геометрия и арифметика; хотя Божественный разум знает в них бесконечно больше истин… но в тех немногих, которые постиг человеческий разум, я думаю, его познание по объективной достоверности равно Божественному, ибо оно приходит к пониманию их необходимости, а высшей степени достоверности не существует».
По Галилею в случае конфликта в деле познания природы с любым другим авторитетом, в том числе даже со Священным Писанием, разум не должен уступать: «Мне кажется, что при обсуждении естественных проблем мы должны отправляться не от авторитета текстов Священного Писания, а от чувственных опытов и необходимых доказательств… Я полагаю, что всё касающееся действий природы, что доступно нашим глазам или может быть уяснено путём логических доказательств, не должно возбуждать сомнений, ни тем более подвергаться осуждению на основании текстов Священного Писания, может быть, даже превратно понятых. Бог не менее открывается нам в явлениях природы, нежели в речениях Священного Писания… Было бы опасно приписывать Священному Писанию какое-либо суждение, хотя бы один раз оспоренное опытом».
3. Галилей считал себя добрым католиком
Джованни Лоренцо Бертини. Папа Римский Урбан VIII. Ок. 1625
Сам Галилей считал себя верным сыном католической церкви и не намеревался вступать с ней в конфликт. Первоначально папа Урбан VIII долго покровительствовал Галилею и его научным изысканиям. Они были в хороших отношениях, еще когда папа был кардиналом Матфео Барберини. Но ко времени инквизиционного процесса над великим физиком Урбан VIII потерпел ряд серьезных неудач, его обвиняли в политическом союзе с протестантским королем Швеции Густавом-Адольфом против католической Испании и Австрии. Также авторитет католической церкви был серьезно подорван шедшей тогда Реформацией. На этом фоне, когда Урбану VIII доложили о «Диалоге» Галилея, раздосадованный папа поверил даже тому, что один из участников диалога, аристотелик Симпличио, чьи аргументы в пух и прах разбиваются в ходе беседы – это карикатура на него самого. Гнев папы соединился с расчетом: инквизиционный процесс должен был продемонстрировать несломленный дух католической церкви и контрреформации.
4. Галилея не пытали, но ему грозили пыткой
Жозеф-Николя Робер-Флери. Галилей перед судом инквизиции. 1847
Галилею угрожали пыткой во время процесса 1633 года в случае, если он не отречется от своего «еретического» мнения, что Земля движется вокруг Солнца. Некоторые историки все же думают, что к Галилею могла быть применена пытка в «умеренных масштабах», но большинство склоняется к тому, что ее не было. Ему пригрозили пыткой на словах (territio verbalis), без устрашения посредством реальной демонстрации пыточных орудий (territio realis). Однако Галилей решительно отрекся от учения Коперника, и пытать его было уже незачем. Заключительная формула приговора оставляла Галилея «под сильным подозрением в ереси» и приказывала ему очиститься отречением. Его «Диалог о двух величайших системах мира» католической церковью был внесен в «Индекс запрещенных книг», а сам Галилей был также присужден к заключению на тюремный срок, который установит Папа.
Вообще в истории с Галилеем католическая церковь в определенном смысле вела себя достаточно умеренно. Во время процесса в Риме Галилей жил у флорентийского посла на вилле Медичи. Условия жизни там были далеко не тюремные. После своего отречения Галилей сразу вернулся (папа не стал держать Галилея в тюрьме) на виллу тосканского герцога в Риме, а потом через переехал к своему другу, архиепископу Сиены, своего друга Асканио Пикколомини и поселился в его дворце.
5. Инквизиция сожгла не Галилея, а Джордано Бруно
В связи с этим уточним, как и в случае с Коперником , что инквизиция сожгла на костре не Галилея, а Джордано Бруно.
Этого итальянского монаха-доминиканца, философа и поэта, сожгли в 1600 году в Риме не просто за убеждение в истинности коперниканской системы мира. Бруно был сознательным и упорным еретиком (что, может быть, и не оправдывает, но зато хоть как-то объясняет действия инквизиции). Вот текст доноса, который на Бруно в инквизицию отправил его ученик, молодой венецианский аристократ Джованни Мочениго: «Я, Джованни Мочениго, доношу по долгу совести и по приказанию духовника, что много раз слышал от Джордано Бруно, когда беседовал с ним в своем доме, что мир вечен и существуют бесконечные миры… что Христос совершал мнимые чудеса и был магом, что Христос умирал не по доброй воле и, насколько мог, старался избежать смерти; что возмездия за грехи не существует; что души, сотворенные природой, переходят из одного живого существа в другое. Он рассказывал о своём намерении стать основателем новой секты под названием “новая философия”. Он говорил, что Дева Мария не могла родить; монахи позорят мир; что все они – ослы; что у нас нет доказательств, имеет ли наша вера заслуги перед Богом».
Шесть лет Джордано Бруно был в заключении в Риме, отказываясь признать свои убеждения ошибкой. Когда Бруно вынесли приговор подвергнуть его «самому милосердному наказанию и без пролития крови» (сожжение живым), в ответ философ и еретик заявил судьям: «Сжечь – не значит опровергнуть!».
6. Галилей не произносил знаменитой фразы «А все-таки она вертится!»
То, что Галилей якобы сказал знаменитую фразу «А все-таки она вертится!» (Eppur si muove!) сразу после своего отречения – всего лишь красивая легенда, созданная итальянским поэтом, публицистом и литературным критиком Джузеппе Баретти в середине 18 века. Она не подтвержденная никакими документальными данными.
На самом деле Галилей закончил свое отречение в римской церкви Sancta Maria sopra Minerva («Святая Мария торжествует над Афиной Минервой») 22 июня 1633 года следующими словами: «Я же сочинил и напечатал книгу, в которой трактую об этом осужденном учении и привожу в его пользу сильные доводы, не приводя их заключительного опровержения, вследствие сего я признан сим святым судилищем весьма подозреваемым в ереси, будто придерживаюсь и верю, что Солнце есть центр мира и неподвижно, Земля же не есть центр и движется. А посему желая изгнать из мыслей ваших высокопреосвященств, равно как из ума всякого преданного христианина это сильное подозрение, законно против меня возбужденное, – от чистого сердца и с непритворной верою отрекаюсь, проклинаю, объявляю ненавистными вышеназванные заблуждения и ереси, и вообще все и всякие противные вышеназванной святой церкви заблуждения, ереси и сектантские учения».
7. Галилей изобрел телескоп
Галилей первым применил телескоп (зрительную трубу) для наблюдений за небом. Совершенные им в 1609–1610 году открытия составили настоящую веху в астрономии. При помощи телескопа Галилей первый обнаруживает, что Млечный путь представляет собой гигантское скопление звезд и что у Юпитера есть спутники. Это были четыре самых крупных спутника Юпитера – Европа, Ганимед, Ио и Каллисто, прозванные в честь их открывателя галилеевыми (сегодня астрономы насчитывают у самой большой планеты Солнечной системы 67 спутников).
Галилей увидел в телескоп неровную, холмистую поверхность Луны, горы и кратеры на ее поверхности. Также он наблюдает солнечные пятна, фазы Венеры и видит Сатурн трехликим (то, что он сначала тоже принял за спутники Сатурна, оказались краями его знаменитых колец).
8. Галилей доказал неправоту Аристотеля во взглядах на Землю и Луну и изменил представления человека о Земле и космос е
В истории науки было очень немного событий, аналогичных этой серии открытий по вызванному ей общественному резонансу и воздействию на мышление людей. До Галилея господствующие позиции в европейской науке и культуре занимал аристотелизм. Согласно аристотелевской физике существовало радикальное различие между миром надлунным и подлунным. Если «под Луной», в земном мире все тленно и подвержено изменениям и гибели, то в надлунном мире, на небе согласно Аристотелю царствуют идеальные закономерности, и все небесные тела вечны и совершенны, являются идеально гладкими. Открытия же Галилея, в частности, созерцание неровной, холмистой поверхности Луны было одним из решающих шагов к пониманию того, что весь космос или мир в целом устроен одинаково, что везде в нем действуют одни и те же закономерности.
Кстати, интересно отметить существенную разницу между впечатлением, которое производило созерцание Луны на современников Галилея и которое оно производит на нас сегодня. Нашего современника, взглянувшего в телескоп на Луну, поражает, насколько Луна не похожа на Землю: он, прежде всего, обращает внимание на несколько унылую, серую и безводную поверхность. Во времена же Галилея, напротив, люди удивлялись тому, насколько Луна, оказывается, похожа на Землю. Для нас идея физического родства Земли и Луны стала уже тривиальной. Для Галилея же хребты и кратеры на Луне были наглядным опровержением аристотелевского противопоставления небесных тел и Земли.
10. Галилей изменил наши представления о пространстве и движении тел
Главной идеей научного творчества Галилея было представление о мире как упорядоченной системе тел, которые движутся одно относительно другого в однородном пространстве, лишенном привилегированных направлений или точек. Например, что считать верхом или низом, по Галилею зависит от выбранной системы отсчета. В аристотелевской же физике мир представлял собой ограниченное, пространство, где верх или низ четко различались. Все тела либо покоились в своих «естественных местах», либо двигались по направлению к ним. Однородность пространства, относительность движения – таковы были принципы новой научной картины мира, заложенные Галилеем. Кроме того, у Аристотеля покой был важнее и лучше движения: у него тело, на которое не действовали силы, всегда находится в покое. Галилей же ввел принцип инерции (если на тело не действуют силы, оно покоится либо равномерно движется), который уравнял покой и движение. Теперь движение с постоянной скоростью не требует причины. Это был величайший переворот в учении о движении, положивший начало новой науке. Вопрос о конечности или бесконечности мира Галилей считал неразрешимым.
11. Галилей впервые соединил физику с математикой
Важнейшей новацией Галилея в науке было его стремление математизировать физику, описывать окружающий мир не на языке качеств, как в аристотелевской физике, а на языке математики. Галилей писал: «Никогда я не стану от внешних тел требовать чего-нибудь иного, чем величина, фигура, количество и более или менее быстрые движения для того, чтобы объяснить возникновение ощущений вкуса, запаха и звука. Я думаю, что если бы мы устранили уши, языки, носы, то остались бы только фигуры, числа, движения, но не запахи, вкусы и звуки, которые, по моему мнению вне живого существа являются не чем иным, как только пустым мнением». И когда знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1979 года Стивен Вайнберг говорит, что суть современной физики – количественное понимание явлений, важно знать, что основу этого заложил Галилео Галилей в своих экспериментах по измерению движения падающих с вершины башни камней, качения шаров по наклонной плоскости и т.д.
12. Физика Галилея основана на идеях, которые нельзя проверить
Галилей считается основателем экспериментального естествознания, когда наука от чисто логического, умозрительного теоретизирования обращается к непосредственному наблюдению природы и экспериментированию с ней. Между тем читателя сочинений Галилея поражает, насколько часто он прибегает к мысленным экспериментам. Они обладают способностью доказывать свою истинность еще до своего реального осуществления. Галилей словно еще до всякого опыта убежден в их истинности.
Это говорит о том, что классическая физика, основания которой заложил Галилей, не является беспредпосылочным и потому единственно верным наблюдением природы «как она есть». Она сама покоится на определенных фундаментальных умозрительных допущениях. Ведь основания физики Галилея строятся из принципиально ненаблюдаемых элементов: бесконечное инерциальное движение, движение материальной точки в пустоте, движение Земли и т.д. Как раз аристотелевская физика была ближе к непосредственной очевидности: различие верха и низа в пространстве, движение Солнца вокруг Земли, покой тела, если на него не действуют внешние силы и т.д.
13. Процесс Галилея доказал, что предметы веры и науки смешивать нельзя
Ведь физика Аристотеля, как и система Птолемея – это наследие античности. Но учение о движении Земли не может быть богословским вопросом. Догматы должны касаться области веры, куда нет доступа науке. Например, в «Символе веры» нет ни одного определения, которое можно было бы подтвердить или опровергнуть научно.
14. Церковь признала свои ошибки в деле Галилея
В 1758 году Папа Бенедикт XIV велел вычеркнуть работы, защищавшие гелиоцентризм, из «Индекса запрещённых книг». Эта работа проводилась неспешно и завершилась только в 1835 году.
Голоса о необходимости реабилитировать Галилея звучали на Втором Ватиканском соборе (1962-1965). Позже реабилитацией Галилея занялся Папа Римский Иоанн Павел II. В 1989 году кардинал Пупар заявил по поводу осуждения Галилея: «Осудив Галилея, Священная канцелярия действовала искренне, опасаясь, что признание революции Коперника сулит угрозу католической традиции. Но, то была ошибка, и необходимо ее честно признать. Сегодня мы знаем, что Галилей был прав, отстаивая теорию Коперника, хотя дискуссия по поводу приведенных им аргументов продолжается и в наши дни».
Биография Галилея
Галилей родился 15 февраля 1564 г. в Пизе (город недалеко от Флоренции) в семье родовитого, но обедневшего дворянина Винченцо Галиля, теоретика музыки и лютниста. Род Галилея был из Флоренции, принадлежал к ее богатейшим буржуазным семействам, которые управляли городом. Один из прапрадедов Галилея был даже «знаменосцем правосудия» (gofaloniere di giustizia), главой Флорентийской республики, а также известным врачом и ученым.
В Пизе Галилео Галилей окончил университет, здесь протекали его первые научные исследования, и здесь же он в возрасте 25 лет занял кафедру математики.
Когда Галилей жил в Падуе (1592–1610), он заключил невенчанный брак с венецианкой Мариной Гамба и стал отцом сына и двух дочерей. Позже, в 1619 году, Галилей официально узаконил сына. Обе дочери закончили жизнь в монастыре, куда они ушли, поскольку из-за своей незаконнорожденности не могли рассчитывать на удачный брак и хорошее приданое.
В 1610 году он переезжает во Флоренцию к тосканскому герцогу Козимо Медичи II, который кладет ему хорошее жалованье как своему советнику при дворе. Это помогает Галилею выплатить огромные долги, накопившиеся у него из-за выдачи замуж двух его родных сестер.
Последние девять лет жизни Галилей провел под надзором инквизиции, которая ограничивала его в научных контактах и передвижениях.
Он поселился в Арчетри рядом с монастырем, в котором находились его дочери, и ему было запрещено посещать другие города. Тем не менее, Галилей все равно занимался научными исследованиями. Когда он умер 8 января 1642 года на руках своих учеников Вивиани и Торричелли, папа Урбан VIII запретил торжественные похороны, а кардинал Франческо Барберини (племянник папы) отправил папскому нунцию во Флоренцию следующее послание: «Его святейшество в согласии с указанными мною высокопреосвященствами решил, что Вы, с Вашим обычным искусством, сумеете донести до сведения герцога, что нехорошо строить мавзолей для трупа того, кто был наказан трибуналом святой инквизиции и умер, отбывая это наказание, ибо это могло бы смутить добрых людей и нанести ущерб их уверенности в благочестии его высочества. Но, если все же не удастся отвратить великого герцога от такого замысла, Вам надо будет предупредить, что в эпитафии или надписи, которая будет на памятнике, не должно быть таких выражений, которые могли бы затронуть репутацию этого трибунала. И такое же предупреждение надо будет Вам сделать тому, кто будет читать надгробную речь…»
Много лет спустя, в 1737 году Галилея все-таки похоронили в гробнице Санта Кроче рядом с Микеланджело, как это и намеревались сделать сначала.
На заставке H. J. Detouche. Galileo Galilei displaying his telescope to Leonardo Donato
