«Дьявольская трубка» Галилея

25 августа исполнилось 414 лет со дня публичной демонстрации телескопа Галилео Галилея. О том, как один из отцов научного метода открыл безграничность вселенной, пережил суд инквизиции и заложил основы классической механики,— в материале «Ъ-Науки».

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Кто изобрел телескоп

25 августа 1609 года на колокольной башне собора Святого Марка в Венеции итальянский физик и астроном Галилео Галилей продемонстрировал местным ученым, торговцам и вельможам свое изобретение — телескоп. Прибор, представлявший собой трубку из дерева, кожи и пары линз, обладал всего лишь трехкратным увеличением и ничем не отличался от подзорной трубы, которую несколькими годами ранее сконструировали голландские очковые мастера. К слову, за сотню лет до описываемых событий это же устройство спроектировал Леонардо да Винчи — сохранились его чертежи 1509 года с записью «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну».

Впрочем, демонстрация Галилея произвела на публику неизгладимое впечатление. По сути, Галилео оказался одним из первых, кто догадался направить подзорную трубу в небо. Мы не говорим «первым» потому, что британец Томас Хэрриот и немец Симон Марий сделали это немного раньше. Просто результаты их трудов долгое время не публиковались, и потому славы им досталось, мягко говоря, поменьше.

В 1609–1610 годы Галилей создал целый ряд оптических устройств — с 8-кратным, 14-кратным, 21-кратным и 32-кратным увеличением. С их помощью он произвел астрономические открытия, благодаря которым его имя обрело бессмертие в веках, а лично он — довольно много проблем при жизни.

Среди этих открытий — горы и кратеры на поверхности Луны (Аристотель утверждал, что она идеально гладкая), пятна на Солнце (они объяснялись прохождением внутренних планет по солнечному диску), существование спутников у Юпитера (Галилео открыл четыре из 95, известных на сегодняшний день) и фаз у Венеры (что предсказывал Николай Коперник).

Кроме этого Галилей обнаружил, что звезд в небе куда больше, чем казалось. Он показал, что полоса диффузного света Млечного Пути на ночном небе образована огромным количеством тусклых звезд. Он же сформулировал выводы о колоссальной удаленности и огромных размерах звезд, а также высказал предположение о безграничности Вселенной.

Все это разрушало «идеальные сферы2 Аристотеля, птолемеевскую геоцентрическую систему мира и догмат о совершенстве небесных тел, подтверждая коперниковский гелиоцентризм.

«Я считаю, что Солнце находится в центре обращения небесных светил и не меняет места, а Земля вращается сама по себе и движется вокруг нее. Более того… я подтверждаю эту точку зрения, не только опровергая доводы Птолемея и Аристотеля, но и приводя многие в пользу другой стороны, особенно некоторые, относящиеся к физическим эффектам, причины которых, возможно, не могут быть определены каким-либо другим способом, и к другим астрономическим открытиям; эти открытия явно опровергают систему Птолемея, превосходно согласуются с этой другой позицией и подтверждают ее» (из эссе 1615 года, озаглавленного «Письмо великой княгине Кристине», в котором Галилео пытался согласовать коперниканство с доктриной католической церкви).

Признание и критика

Свои выводы Галилео начал публиковать в 1610 году в сочинении «Звездный вестник». Оно широко разошлось в научной среде, вызвав бурную полемику по всей Европе.

С одной стороны, нашлось немалое количество людей, подтвердивших открытия Галилея (в том числе один из авторитетнейших астрономов того времени Христофор Клавиус из Рима), симпатизировавших ученому (например, король Франции Генрих IV, просивший Галилея и для него открыть какую-нибудь звезду) и спешивших заказать у него телескоп (как немец Иоганн Кеплер). Своей популярностью Галилей соперничал с Колумбом и во всю пользовался покровительством сильнейших мира сего. Так, герцог Тосканский Козимо II Медичи пригласил Галилео, в то время главу кафедры математики в Падуе, на должности философа у себя при дворе и первого математика во Флорентийском университете.

С другой стороны, немало современников оказались недовольны. Одни утверждали, что увиденное Галилеем через его «дьявольскую трубку» — оптический обман, поскольку противоречит Аристотелю.

«Дорогой Кеплер, что бы вы сказали о здешних ученых, которые, преисполненные настойчивости аспида, упорно отказываются бросить взгляд в телескоп? Что нам с этим делать? Будем смеяться или плакать?» (из письма Иоганну Кеплеру, 1610 год).

Другие жаловались, что появление новых небесных тел губительно для астрологии, которая в то время имела статус вполне академической дисциплины, а не шарлатанской антинауки. Наконец, соотечественник Галилея астроном Франческо Сицци заявлял, что планет может быть только семь (каковыми по Птолемею считались Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, Венера и Меркурий), поскольку это число священное, и даже в голове человека семь отверстий.

«Я открыл на небесах много вещей, невиданных до нашего времени. Новизна этих вещей, а также некоторые следствия, вытекающие из них в противоречии с физическими представлениями, общепринятыми среди академических философов, возбудили против меня немалое количество профессоров — как будто я поместил эти вещи в небо своими собственными руками, чтобы расстроить природу и опрокинуть науки. Они, казалось, забыли, что увеличение известных истин стимулирует исследование, утверждение и рост искусств, а не их уменьшение или уничтожение» («Письмо великой княгине Кристине», 1615 год).

Еретическое письмо

В 1613-м Галилей защищал коперниканство в письме своему бывшему студенту, профессору математики и аббату бенедиктинского монастыря Бенедетто Кастелли. Поводом послужил следующий эпизод.

Философ и поэт Козимо Боскалья в беседе с матерью герцога Тосканского, покровительствовавшего Галилею, заявил, что движение Земли вокруг Солнца невозможно, поскольку это противоречит Святому Писанию. Речь шла об одном из Псалмов (Псал. 103:5), стихе из Экклезиаста (Екк. 1:5) и эпизоде из «Книги Иисуса Навина» (Нав. 10:12), в которых упомянуты неподвижная Земля и движущееся Солнце. Кастелли, присутствовавший при беседе, стал возражать Боскалье, а затем рассказал о беседе своему учителю.

В ответе ученику Галилей выступил с программным заявлением о том, что цитаты из Священного Писания не должны применяться в качестве аргументов в научных спорах. Вывод этот Галилео сделал следующим образом: и природа, и Библия происходят из одного и того же божественного Слова, следовательно, между ними невозможно противоречие; однако библейские тексты нуждаются в толкованиях, а там, где начинаются интерпретации, всегда возможны ошибки или искажения.

«Кажется мне, что естественные действия, которые узнаем разумным наблюдением или о которых заключаем на основании неотразимых доказательств, никак не должны подвергаться вопросу вследствие мест Писания, которые по буквальному смыслу слов кажутся высказывающими иное, ибо не каждое изречение Писания имеет такую строгую норму, как каждое действие природы…

…разумно, полагаю, было бы, если бы никто не дозволял себе прибегать к местам Писания и некоторым образом насиловать их с целью подтвердить то или другое научное заключение, которое позже, вследствие наблюдения и бесспорных аргументов, придется, быть может, изменить на противоположное» (из письма аббату Кастелли, 1613 год).

Письма ученых друг другу в те времена нередко играли роль научных статей или трактатов — их перепечатывали и распространяли среди широкой публики. Формулируя довод о неуместности оценки действительности естественно-научных открытий с точки зрения библейских текстов, Галилей намеревался обезоружить довольно широкий контингент своих противников.

«Я не чувствую себя обязанным верить, что тот же Бог, который наделил нас чувствами, разумом и интеллектом, хотел, чтобы мы отказались от их использования и каким-то другим способом дали нам знание, которого мы можем достичь с их помощью» («Письмо великой княгине Кристине», 1615 год).

Впрочем, письмо попалось на глаза флорентийскому монаху Никколо Лорини, ранее уже дискутировавшему с астрономом о коперниканстве. Лорини, углядевший в словах Галилея признаки ереси, направил письмо в Рим на рассмотрение Святой инквизиции. За этим последовало официальное осуждение церковью учения Коперника — в марте 1616 года папа Павел V утвердил решение конгрегации иезуитов, объявившей коперниканство ересью. Труд Коперника «О вращении небесных сфер» включили в индекс запрещенных книг.

Галилея, бывшего тогда в Риме и пытавшегося повернуть дело, декрет никак не затрагивал, однако ему в частном порядке приказали прекратить всякую поддержку «коперниканской ереси» — для этого ученого вызывал к себе кардинал-инквизитор Роберто Беллармино. После этой аудиенции астронома удостоили краткого свидания с папой в знак примирения с научным светилом.

Антинаучное покаяние

В 1623 году новым папой стал давний друг Галилея кардинал Маффео Барберини, взошедший на престол под именем Урбан VIII. Астроном, до сих пор не возвращавшийся в своих трудах к гелиоцентризму, воспринял это как снятие запрета давнего запрета.

К 1630-му он завершил рукопись своего главного труда — «Диалога о двух главнейших системах мира» (первоначальное название — «Диалог о приливах и отливах»), где в разговорах трех собеседников излагались и подвергались критике системы Коперника и Птолемея. Причем автор явно был на стороне того персонажа, который рассказывал о коперниканстве, а птолемеевское учение представлялось читателю как ошибочное.

Папа Урбан VIII дал свое согласие на издание этого труда, поскольку Галилей убедил его, что коперниканство будет излагаться лишь как одна из возможных гипотез. А церковную цензуру книга прошла благодаря тому, что ученый убрал из направленного цензорам варианта все наиболее крамольные эпизоды и снабдил его предисловием, в котором указывал, что работа посвящена развенчанию коперниканства.

Публикация состоялась в 1632-м, а годом позже инквизиция вызвала Галилея в Рим и возбудила против него процесс. Он завершился 22 июня 1633 года публичным покаянием ученого в церкви Санта-Мария-сопра-Минерва.

«Священная канцелярия объявила меня категорически подозреваемым в ереси, то есть в том, что я придерживался и верил, что Солнце является центром мира и неподвижно, а Земля не является центром и движется. Желая удалить из умов Ваших Высокопреосвященств и всех верных христиан это страстное подозрение, справедливо задуманное против меня, я с искренним сердцем и нелицемерной верой отрекаюсь, проклинаю и ненавижу вышеупомянутые заблуждения и ереси, а также вообще всякое другое заблуждение, ересь и секты, противоречащие указанной Святой Церкви» (из отречения Галилео Галилея, 22 июня 1633 года).

Последователь Архимеда, на плечах которого стоял Ньютон

«Диалог…» включили в индекс запрещенных книг, а его автор остаток жизни провел под домашним арестом в качестве узника инквизиции — сперва в герцогском дворце в Риме, затем в своей вилле под Флоренцией. Ему запрещалось обсуждать с кем-либо движение Земли и печатать труды. Впрочем, с 1635-го «Диалог…» издавался, перепечатывался в протестантских странах.

Разменяв восьмой десяток, Галилей начал лишаться зрения. В 1637-м он окончательно ослеп, а годом позже в протестантской Голландии вышел его последний труд «Беседы и математические доказательства двух новых наук». В этой книге Галилео подытожил и упорядочил свои выводы в области физики, к которым приходил в различных работах на протяжении жизни.

«Беседы и доказательства» были изложением новой, неаристотелевской механики, которая впоследствии была развита Ньютоном и ныне известна под названием классической. Принято считать, что основы статики в ней заложены Архимедом, а история динамики — Галилеем.

В частности, Галилей первым выдвинул идею относительности движения (так называемый принцип относительности Галилея), установил сохранение механической энергии при колебании маятника, исследовал законы свободного падения, падения по наклонной плоскости и движения тела, брошенного под углом к горизонту.

Кроме того, он разрабатывал вопросы упругости и прочности, изобрел термоскоп и, определяя с его помощью степени «жары или холода», пытался объяснить природу теплоты. Он же опроверг аристотелевские догматы об абсолютно легких телах (каковыми считались огонь и воздух), экспериментально показав тяжесть воздуха и определив его удельный вес по отношению к воде.

Наконец, Галилей первым предпринял экспериментальное измерение скорости света. Ученый и его помощник стояли друг напротив друга на двух холмах с фонарями в руках и то закрывали, то открывали заслонки в надежде высчитать скорость из расстояния между холмов и времени задержки между открытием фонаря и фиксацией света от него на соседнем холме. Успехом это предприятие не увенчалось.

Его принято считать одним из основоположников научного метода: согласно Галилею, исследования явлений природы начинаются с экспериментального обнаружения, за которым следует разработка рабочих гипотез и их математическое обоснование, а заканчиваются экспериментальной проверкой полученных выводов. Тех же, кто слепо придерживается мнения авторитетов, не желая самостоятельно изучать явления природы (то есть своих оппонентов, верных догматам Аристотеля и Птолемея), ученый именовал «раболепными умами» и «докторами зубрежки».

Галилей умер 8 января 1642 года, не дожив ровно месяца и недели до своего 78-летия. Его «Диалог о двух главнейших системах мира» оставался в индексе запрещенных книг до 1835 года. Самого ученого церковь реабилитировала значительно позже: папа Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным в 1992 году.

Ольга Грибова