Галилей Галилео

(род. в 1564 г. – ум. в 1642 г.)

Великий итальянский ученый, физик, математик и астроном, философ, литератор, поэт, поначалу приверженец, а затем противник астрологии. Член Национальной Академии Линчеев (1611 г.). Один из основоположников современного экспериментально-теоретического естествознания, заложивший основы классической механики. Был первым ученым, начавшим наблюдения неба при помощи построенных им подзорных труб. Своими открытиями в области механики и астрономии перевернул существовавшую прежде систему научных взглядов.

Наряду с такими учеными, как Коперник и Кеплер, Галилей является одним из самых выдающихся мыслителей эпохи Возрождения. Влияние его на развитие механики, оптики и астрономии неоценимо. Первым среди естествоиспытателей он показал, что орудием познания природы является планомерно и целесообразно поставленный эксперимент. Основа науки – опыт, полагал Галилей. Именно посредством экспериментов им были установлены первые принципы механики, давшие впоследствии возможность вывести более общие ее законы. Если основные законы движения и не были сформулированы ученым с той четкостью, с какой это сделал Исаак Ньютон, то по существу закон инерции и закон сложения движений были им вполне осознаны и применены к решению практических задач. Можно сказать, что история статики начинается с Архимеда, а историю динамики открывает Галилей. Отвергая попытки схоластов добыть истину из сопоставления текстов признанных авторитетов и путем отвлеченных рассуждений, он утверждал, что задача ученого – «…изучать великую книгу природы, которая и является настоящим предметом философии».

В годы детства и юности Галилея практически безраздельно господствовали представления, сформировавшиеся еще во времена античности. Некоторые из них, например геометрия Евклида и статика Архимеда, сохранили свое значение и в наши дни. Однако многие положения античной науки, обретшие со временем статус непреложных истин, не выдержали испытания временем и оказались отвергнутыми, когда главным арбитром в науке был признан опыт. В первую очередь это относится к естественнонаучным представлениям Аристотеля и Птолемея. Именно эти ошибочные положения, а также суждения богословов, искусно толкующих библейские тексты и творения отцов церкви, стали фундаментом «официального мировоззрения». Требовались не только способность к смелому и независимому мышлению, но и просто мужество, чтобы выступить против него. Одним из первых на это отважился Галилео Галилей.

Родился будущий ученый 15 февраля 1564 г. в городе Пизе. Его отец, Винченцо, принадлежащий к знатному флорентийскому роду, был отличным музыкантом и теоретиком музыки. Но искусство не давало средств к существованию, и, чтобы содержать семерых детей, он был вынужден прирабатывать торговлей сукном. Все свои надежды и чаяния Винченцо связывал со старшим сыном Галилео, которого мечтал видеть преуспевающим врачом. Он полагал, что профессия эта не только почетна, но и прибыльна и может гарантировать сыну обеспеченное будущее. До одиннадцати лет Галилей жил в Пизе, где учился в школе, а затем вместе с семьей переехал во Флоренцию. Здесь он продолжил образование в монастыре бенедиктинцев, после чего стал учиться дома под присмотром отца. Галилео много занимался языками, выучился игре на лютне, научился ценить и понимать живопись и поэзию. Одаренность Галилея не ограничивалась лишь областью науки: он был превосходным музыкантом, художником, любителем искусств и блестящим литератором. Его научные трактаты, большая часть которых написана на итальянском языке, хотя он в совершенстве владел латынью, могут быть отнесены также и к художественным произведениям по простоте и ясности изложения и блеску литературного стиля.

В 1581 г. 17-летний Галилео Галилей по настоянию отца поступил в Пизанский университет, чтобы посвятить себя изучению медицины. Однако эта наука совершенно не увлекала юношу. Галилео стал пропускать лекции, предпочитая самостоятельно заниматься геометрией и практической механикой. В это время он впервые познакомился с физикой Аристотеля, с работами древних математиков – Евклида и Архимеда. Галилей был счастлив: в их сочинениях он нашел тот метод постижения мира, который был ему ближе всего. Физика должна говорить на языке математики! В основу изучения мира должно быть положено не толкование текстов, а на измерения, опыты.

Свои математические занятия Галилео держал в тайне и, чтобы не расстраивать отца, читая Евклида, обкладывался томами Галена и Гиппократа. Чем больше Галилео занимался математикой, тем ненавистней становилась ему медицина. Он убеждал отца, что и математикой сумеет зарабатывать на жизнь. Скрепя сердце Винченцо согласился, чтобы после четырех лет учебы сын оставил изучение медицины и, не окончив университет, вернулся во Флоренцию. Здесь Галилей начал давать частные уроки математики, а свободное время полностью посвятил изучению математических сочинений и философских трактатов. Уже тогда его очень интересовали вопросы, связанные со строением Вселенной. Наряду с изучением проблем движения Галилео продолжал заниматься и вопросами, непосредственно связанными с его увлечением идеями Архимеда. Умение наблюдать и делать выводы из увиденного с юных лет отличало Галилея. Он довольно рано понял, что «…явления природы, как бы незначительны, как бы во всех отношениях маловажны ни казались, не должны быть презираемы философом, но все должны быть в одинаковой мере почитаемы. Природа достигает большого малыми средствами, и все ее проявления одинаково удивительны».

Размышления и опыты по определению удельного веса различных веществ, особенно сложных смесей и сплавов, привели Галилео к созданию собственной конструкции гидростатических весов – прибора, позволяющего находить плотность тел. Об этом свидетельствует его первая научная работа «Маленькие гидростатические весы» (1586 г.). Кроме того, Галилей много времени работал над определением центра тяжести твердых тел и доказал несколько новых теорем. О нем стали говорить как о необыкновенно способном математике. Галилей вступил в переписку с рядом крупных ученых, в том числе с Гвидобальдо дель Монте. Высокую оценку первым галилеевским работам дал и знаменитый математик Молетти.

Не удовлетворенный частным преподаванием, Галилей начал поиски места в университете. Увы, его повсюду ждали неудачи: ни в Пизе, ни в Риме он так и не смог получить вакантную должность. Не помогли ни хорошее знание предмета, ни предоставленные работы, ни отзывы знаменитых ученых. Положение изменилось, когда помочь молодому математику взялся Джованни Медичи, незаконный сын Козимо I, сводный брат великого герцога Тосканы. С тех пор Галилей на всю жизнь познал ни с чем не сравнимую власть протекции. Опыт этот был горьким, но поучительным.

В Пизанском университете, где Галилей занял должность преподавателя, его положение было незавидным. Платили ему тогда очень мало, и он постоянно нуждался в средствах. К тому же за «излишнюю» самостоятельность и независимость характера коллеги по университету невзлюбили Галилея и всячески давали ему это почувствовать. Нет, его не преследовали всевозможными пасквилями, не поносили на диспутах – просто ему, «поклоннику сомнительной новизны», платили молчаливой враждебностью и пренебрежением. Его дерзкий и неспокойный ум сеял сомнения, покушаясь на авторитет великих. Коллеги отзывались о нем недоброжелательно: «Он не дорожит традициями и издевается над обычаем носить тогу. Лектор, не имеющий ученой степени, выскочка, затесавшийся в научные ряды благодаря высокой и незаслуженной протекции!» Но, невзирая ни на что, Галилей много и активно трудился. Уже через год после начала работы в Пизе он написал трактат «О движении», в котором впервые привел доводы против аристотелевского учения о падении тел. Позже они были сформулированы им в виде закона о пропорциональности пути, пройденного телом, квадрату времени падения (по утверждению Аристотеля, «в безвоздушном пространстве все тела падают бесконечно быстро»). Все это вызвало еще более неодобрительное отношение к нему со стороны представителей казенной схоластической науки. Отношения с коллегами накалились до предела, и потому молодой ученый был рад переезду в Падую, где опять же не без помощи влиятельного покровителя ему удалось получить должность в местном университете.

С этого момента, а именно 26 сентября 1592 г., в жизни Галилея Галилео начался новый этап. Переход в Падуанский университет, где Галилей занял кафедру математики, ознаменовал собой начало плодотворнейшего периода в его научной деятельности. Здесь он вплотную подходит к изучению законов динамики, исследует механические свойства материалов; изобретает первый из физических приборов для исследования тепловых процессов – термоскоп; совершенствует подзорную трубу и первым догадывается использовать ее для астрономических наблюдений; становится самым активным и авторитетным сторонником системы Коперника, обретя благодарность и уважение потомков и активную враждебность многочисленных современников. Однако поначалу научная работа Галилея оставалась скрытой от всех, за исключением друзей. Лекции он читал по традиционной программе, в которой излагалось учение Птолемея. Неудивительно, что преподавание в университете особой радости Галилею не доставляло.

«Отдохнуть сердцем» он часто ездил в Венецию. Там, в кругу близких друзей он находил ту духовную обстановку, в которой очень нуждался. Падуя была местом его службы, Венеция – праздником с долгими дружескими беседами, превосходной музыкой и тонкими винами. Этот город привлекал Галилео еще и тем, что в нем жила очаровательная Марина Гамба, пленившая его сердце. Через некоторое время любовное увлечение переросло в крепкую связь. У Галилео и Марины родилась дочь, через год – вторая, затем – сын. К сожалению, после долгих лет совместной жизни супруги расстались. В последующие годы Галилей жил один, изредка встречаясь со своими детьми. Повзрослев, его дочери постриглись в монахини, а сын не особенно радовал отца: учился кое-как, был упрям и думал лишь о развлечениях. Единственным по-настоящему близким и преданным Галилею человеком была старшая дочь Вирджиния, которая любила отца до самозабвения. Она всегда старалась ему помочь, сделать что-нибудь приятное, переживала, когда тот болел. С годами же давний недуг все чаще напоминал ему о себе. Галилео заболел внезапно, еще в 30-летнем возрасте. В один из жарких летних дней по приглашению друзей он приехал погостить на богатую виллу. Хозяева радушно приняли гостей и показали им необычную комнату – настоящее «восьмое чудо света»! Дело в том, что даже в мучительную жару в этом помещении всегда царила приятная прохлада. Секрет чуда был довольно прост: в полу комнаты находился люк шахты, которая соединялась с пещерами заброшенных каменоломен, где всегда держалась постоянная температура. Для гостей, которым было предложено отдохнуть в «покое вечной весны», все окончилось трагически. Возможно, гибельным оказался сквозняк, или воздушные испарения пещер были ядовиты, или была иная причина. Но как бы там ни было, один из гостей умер через несколько дней пребывания в комнате, другой потерял слух и тоже вскоре скончался, а Галилей тяжело заболел. Острейшее воспаление суставов оказалось неизлечимым, и ученый до конца жизни нес этот тяжелый крест. Периодически мучительные боли на несколько недель, а то и месяцев укладывали его в постель. Для общительного и деятельного Галилея это было нелегким испытанием. Но главное, болезнь мешала ему работать. Едва недуг отступал, ученый возвращался к своим исследованиям, опытам, экспериментам.

Одним из важнейших научных достижений Галилея является открытие принципа относительности, ставшего основой современной теории относительности. Он включал в себя, прежде всего, изучение законов свободного падения тел и падения их по наклонной плоскости; законы движения тела, брошенного под углом к горизонту; установление сохранения механической энергии при колебании маятника. Галилей нанес удар аристотелевским догматическим представлениям об «абсолютно легких телах» (огонь, воздух); в ряде остроумных опытов он показал, что воздух имеет вес, и даже определил его плотность по отношению к воде.

Не забывая, что наблюдения и опыт – вернейшие средства познания природы, Галилей и в астрономии особенное значение придавал эксперименту. Коперник, Бруно и их современники могли увидеть на небе только то, что доступно невооруженному глазу. Галилео Галилей стал первым ученым, начавшим наблюдения неба при помощи построенных им «зрительных» труб. Первые подзорные трубы, которые также называли «новыми очками», были созданы в Нидерландах (название «телескоп» появилось примерно на два года позже, чем сам инструмент). Известия об этом изобретении дошли до Венеции уже в 1609 г. Заинтересовавшись этим открытием, Галилей стал проводить собственные опыты с оптическими стеклами, которые увенчались успехом.

Ученому удалось значительно усовершенствовать прибор. Сначала он изготовил зрительную трубу с трехкратным увеличением, затем с восьмикратным, а самая совершенная из его подзорных труб давала 32-кратное увеличение! Какими крохотными были эти трубы Галилея по сравнению с современными мощными телескопами, увеличивающими изображение в тысячи раз! Но какими удивительными, потрясающими были открытия, сделанные Галилеем при помощи этих самодельных инструментов! Навсегда запомнил ученый то волнение, которое охватило его, когда он впервые направил свою зрительную трубу на ночное небо. Луна выглядела иначе, чем обычно, а звезд на небе было гораздо больше, чем можно увидеть невооруженным глазом! Необычайный мир, открывшийся взору Галилея, наполнил его радостью и трепетом. Он, и так часто страдавший бессонницей, почти перестал спать. Его открытия опрокидывали важнейшие положения астрономии и философии. Они возвещали о заре нового мировоззрения. Это было великое счастье – первым из людей увидеть Вселенную иной, чем она представлялась на протяжении веков.

Наблюдения ночного неба Галилей начал сразу, как только ему удалось сконструировать трубу, дающую трехкратное увеличение. Он обнаружил, что поверхность Луны очень напоминает земную – те же горы, равнины и глубокие впадины! Млечный Путь, до сих пор казавшийся сплошной белой полосой, при рассмотрении в зрительную трубу рассыпался на мириады звезд! Таким образом, смелая мысль Джордано Бруно о том, что звезд – солнц – бесконечное множество, а значит, просторы Вселенной безграничны и неисчерпаемы, нашла свое подтверждение. Но это было еще не все. 7 января 1610 г. произошло знаменательное событие: направив построенный телескоп (примерно с 30-кратным увеличением) на небо, Галилей заметил возле Юпитера три светлые точки – это были его спутники (позже Галилей обнаружил и четвертый). Повторяя наблюдения через определенные интервалы времени, он убедился, что спутники обращаются именно вокруг Юпитера. Галилей назвал их «светилами Медичи», «Медицейскими звездами» в честь герцога Тосканского Козимо II Медичи. Это открытие давало неопровержимое доказательство того, что не только Земля может быть центром обращения небесных светил. Еще одним из важнейших астрономических открытий Галилео Галилея является открытие фаз Венеры. Долгие наблюдения позволили ученому сделать вывод о том, что Венера вращается не вокруг Земли, как полагал Птолемей, а вокруг Солнца. Из открытия фаз Венеры следовал еще один важный вывод: Венера не светится собственным светом, а лишь отражает свет Солнца. Стало быть, планеты, как и Земля, по своей природе темны. Это открытие позволило решить величайший спор в истории астрономии. Помимо этого, наблюдая солнечные пятна, Галилей обнаружил, что они перемещаются по солнечной поверхности, и сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси. После этого легко было допустить, что вращение вокруг оси свойственно всем небесным телам, а не только Земле. Даже этот беглый перечень позволил бы причислить Галилея к величайшим астрономам, но его роль была исключительной уже потому, что он произвел поистине революционный переворот, положив начало инструментальной астрономии в целом.

Астрономические открытия Галилея были наглядным подтверждением учения гениального Коперника. Галилео прекрасно понимал их важность. Свои телескопические наблюдения он описал в небольшом сочинении, вышедшем в марте 1610 г. под гордым названием «Звездный вестник». После того как цензоры клятвенно засвидетельствовали, что «в книге не содержится ничего противного католической вере, законам и добрым нравам», эта работа была издана очень большим по тем временам тиражом – 550 экземпляров, которые разошлись в течение нескольких дней.

Открытия «Звездного вестника» Галилея, а еще более слухи о его чудесной подзорной трубе возбуждали людское любопытство и вызывали всеобщий восторг. Ученого приглашали кардиналы, прелаты, князья. Он демонстрировал им свое изобретение, показывал горы и впадины на Луне, учил находить Медицейские звезды. 24 августа 1609 г. Галилей передал в дар Венеции свою подзорную трубу. Советом мудрых было решено присудить изобретателю пожизненное годовое жалованье в тысячу флоринов (что было вдвое больше, чем он получал прежде). Однако, к огорчению Галилея, «превосходительнейшие синьоры» постановили, что это решение вступит в силу лишь через год. В 1610 г. указом нового Тосканского герцога Козимо II Медичи Галилей был пожизненно утвержден в должности первого математика Пизанского университета с освобождением от чтения лекций, а также получил титул придворного математика и философа. Тогда же Галилей принял приглашение герцога вернуться во Флоренцию. Тому было множество причин: и его желание получить место при дворе герцога, и семейные проблемы, и напряженные отношения с некоторыми коллегами в университете, которым не давали покоя его научные успехи и высокое жалование. Так закончился 18-летний период пребывания Галилея в Падуе, по признанию его самого, – не только самый плодотворный, но и самый счастливый.

Уже будучи придворным математиком, 25 апреля 1611 г. Галилей стал пятым по счету членом Академии Линчеев («рысьеглазых»), основанной восемью годами раньше Федерико Чези, с которым Галилей подружился. Эта Академия ставила своей целью свободное, не связанное никакими ограничениями изучение природы. С этих пор Галилей подписывался на своих работах именем «Галилео Линчео».

Небесные открытия ученого становились все более известны не только в Италии, но и в других странах мира. Вслед за Галилеем астрономы всей Европы начали наблюдать небо в подзорные трубы и полностью подтвердили открытия дерзкого итальянца. Таким образом, для всех передовых людей становилось ясно, что правы Коперник и Бруно и мнение о какой-то исключительной роли Земли в мироздании не выдерживает никакой критики.

Нетрудно догадаться, какую неудержимую ярость «отцов церкви» должны были вызвать открытия Галилея, наносившие еще более сокрушительный удар по религиозным догмам, чем в свое время вдохновенные идеи Джордано Бруно. Передовая наука, подтвердившая правоту Коперника, была страшна для церкви. Злоба римских священнослужителей обрушилась на всех его последователей, и в первую очередь на Галилея. Хотя поначалу враждебные чувства церковников проявлялись не сильно, более того, когда в 1611 г. Галилей приехал в Рим, ему был оказан восторженный прием «первыми лицами» города и церкви. Ученый не знал, что за ним уже установлена секретная слежка. Со временем атаки его противников усилились. В 1613 г. Галилею сообщили, что поднят вопрос о несовместимости его открытий со Священным писанием. В 1616 г. одиннадцать ведущих богословов рассмотрели учение Коперника и пришли к выводу о его ложности. Галилею, как одному из наиболее последовательных приверженцев гелиоцентризма было запрещено «держаться и защищать» учение Коперника о движении Земли вокруг Солнца как противоречащее здравому смыслу и Библии. Галилея вызвали в Рим и потребовали прекратить пропаганду еретических представлений об устройстве мира. Но ученый не только не подчинился этому, а, наоборот, с еще большим рвением продолжал разрабатывать учение Коперника.

В 1632 г. ему с огромным трудом удалось издать свою основную работу «Диалог о двух главнейших системах мира – Птолемеевой и Коперниковой». Много лет Галилей отдал написанию этой книги, в которой намеревался «шестьюстами аргументами доказать движение Земли». Книга написана в форме диалога между двумя сторонниками Коперника и одним приверженцем Аристотеля и Птолемея. Каждый из собеседников старается понять точку зрения другого, допустив ее справедливость. Обобщая свои открытия, Галилей убедительно показал безусловную правильность учения Коперника и полную несостоятельность системы Птолемея. Единомышленники ученого ликовали: «В изучении природы началась новая эра! Подобной книги в мире еще не было!» Письма, полные благодарности и восхищения, шли из Падуи и Венеции, из Болоньи и Генуи. Враги, напротив, пребывали в ярости. Долгие годы Галилей жил под знаком того принуждения к притворству, которым церковь ответила на его слишком страстную защиту Коперника. Но теперь, когда в его руках была готовая книга, «долженствующая переубедить и упрямцев, облаченных властью», Галилей не собирался скрывать своих истинных намерений. Изданием своего главного труда он как бы заявлял всему миру, что ему не страшны угрозы церкви, что он полон решимости до конца бороться за торжество науки против суеверия и предрассудков.

В ответ на появление «Диалогов» римская церковь привлекла Галилея к суду инквизиции. Ученый был обвинен в безбожии и отлучен от церкви. Трудно представить себе что-либо более позорное, чем судилище, перед которым пришлось предстать Галилею. Допросы и угроза пыток сломили 70-летнего больного ученого, и 22 июня 1633 г. в церкви святой Марии-над-Минервой почти на том же самом месте, где Бруно выслушал смертный приговор, Галилей формально отрекся от своих взглядов и принес публичное покаяние. Существует предание, которое гласит, что после произнесения текста отречения Галилей поднялся и, топнув ногой, воскликнул: «А все-таки она вертится!» Да, в этом сражении Галилею пришлось встать на колени, но побежденным он не был. «Диалог»-то был напечатан, и его не уничтожат никакие запреты, а за это ученый согласился бы заплатить и более дорогую цену!