Галилео Галилей

Галилео Галилей — одна из центральных фигур научной революции, эпохи XVI–XVII веков, когда европейские мыслители выстраивали новые способы понимания природы. Его помнят за три больших достижения. Он сделал одни из первых и важнейших наблюдений неба с помощью телескопа. Он создал математическую науку о движении, на которую впоследствии опирались физики, включая Исаака Ньютона. И он публично заявлял, что Земля вращается вокруг Солнца, что привело к его знаменитому суду.

Стэнфордская философская энциклопедия отмечает, что с XVII века многие называют Галилео «отцом» современной науки. Она также предупреждает, что Галилео использовали как символ множества разных дел — как героя эксперимента, математики или разума против религии, — и что историки пытаются разглядеть за этими образами настоящего человека.

Он происходил из скромной семьи. Его отец, Винченцо Галилей, был придворным музыкантом и автором работ по теории музыки. Галилео покинул Пизанский университет без диплома, однако к моменту смерти он был одним из самых знаменитых людей Европы.

Галилео родился в Пизе 15 февраля 1564 года. В 1572 году его семья переехала во Флоренцию. Мальчиком он некоторое время учился у монахов в Валломброзе и даже подумывал стать монахом сам. В 1580 году отец отправил его изучать медицину в Пизанский университет, но Галилео увлёкся математикой, занимаясь у Остилио Риччи, преподавателя, связанного с тосканским двором.

После окончания университета он давал частные уроки математики во Флоренции и Сиене. В 1586 году он написал небольшой труд о гидростатических весах собственного изобретения, который впервые привлёк к нему внимание учёных. С помощью иезуитского математика Христофора Клавия и инженера Гвидобальдо дель Монте он в 1589 году стал лектором математики в Пизе. В 1592 году он перешёл на более высокооплачиваемую кафедру Падуанского университета в Венецианской республике, где оставался восемнадцать лет.

В Падуе он преподавал, брал частных учеников и содержал мастерскую, где нанятые мастера изготавливали спроектированные им инструменты, такие как вычислительный «геометрический и военный циркуль». У него были долгие отношения с Мариной Гамба, от которой у него родились две дочери и сын. Дочери позднее стали монахинями в монастыре в Арчетри; старшая, Вирджиния, приняла имя Мария Челесте и написала ему множество писем.

В 1609 году Галилео услышал о зрительной трубе, недавно изобретённой в Нидерландах. Он вычислил принцип её работы и построил собственную. Пока голландские инструменты давали увеличение в два-три раза, Галилео вскоре построил трубу с увеличением примерно в двадцать раз. К концу 1609 года он уже использовал её для изучения неба — не будучи первым, кто это сделал, поскольку англичанин Томас Хэрриот наблюдал Луну несколькими месяцами ранее, но став первым, кто опубликовал подробное исследование.

7 января 1610 года он увидел три маленькие «звёздочки» на одной линии рядом с Юпитером; в последующие ночи он обнаружил четыре, двигавшиеся туда-сюда. Он заключил, что это луны, вращающиеся вокруг Юпитера. (Немецкий астроном Симон Мариус наблюдал их независимо почти в то же время, и используемые сегодня названия — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — принадлежат именно ему.) Галилео также увидел, что на Луне есть горы и долины и что Млечный Путь состоит из бесчисленных звёзд.

Он поспешил опубликовать эти открытия в небольшой книге на латыни — «Sidereus Nuncius» («Звёздный вестник»), вышедшей 13 марта 1610 года и содержавшей более семидесяти рисунков. Он назвал луны Юпитера «медичейскими звёздами» в честь правившей Тосканой семьи Медичи. Этот жест сработал: в том же году он стал главным математиком и философом великого герцога Тосканского и переехал во Флоренцию. В 1611 году его тепло приняли в Риме иезуитские астрономы Римской коллегии, подтвердившие его наблюдения, и он вступил в Академию деи Линчеи — одно из первых научных обществ.

Задолго до телескопа Галилео изучал движение. Традиционная физика Аристотеля утверждала, что тяжёлые предметы падают, потому что их природе свойственно двигаться вниз, а лёгкие предметы, такие как огонь, естественным образом поднимаются вверх. Галилео пришёл к убеждению, что существует лишь один принцип — тяжесть — и что предметы поднимаются только тогда, когда их выталкивают более тяжёлые предметы, как это происходит в воде.

Он использовал наклонные плоскости, чтобы замедлить падение и сделать его измеримым, а также изучал маятники. Около 1601 года он установил, что маятник заданной длины совершает каждое колебание за одно и то же время. По результатам экспериментов он вывел закон свободного падения: тело, падающее из состояния покоя, проходит расстояние, пропорциональное квадрату времени. Через две секунды оно пролетает в четыре раза дальше, чем через одну.

Знаменитая история, рассказанная его учеником Винченцо Вивиани, утверждает, что Галилео сбрасывал шары разного веса с Пизанской падающей башни, чтобы показать, что они падают одновременно. Большинство историков считают, что это было в лучшем случае мысленным экспериментом или демонстрацией, которая, возможно, не происходила именно так, как описано, хотя некоторые, например Стиллман Дрейк, утверждают, что она действительно имела место. Достоверно известно то, что в «Двух новых науках» рупор идей Галилео заявляет, что в среде без сопротивления все тела падали бы с одинаковой скоростью.

Галилео в частном порядке сообщил Иоганну Кеплеру в 1597 году, что верит в систему Коперника, но публично заявил об этом лишь в «Письмах о солнечных пятнах» (1613). Его телескопические открытия подрывали старую картину совершенных, неизменных небес. Луна выглядела как Земля, у Юпитера были луны, как и у Земли, солнечные пятна показывали, что Солнце меняется и вращается, а позднее в 1610 году он заметил, что Венера проходит через полный набор фаз, подобно Луне, — а это означало, что Венера вращается вокруг Солнца, что было невозможно в системе Птолемея.

Строго говоря, эти наблюдения не доказывали, что Земля движется: система Тихо Браге, в которой планеты вращаются вокруг Солнца, а само Солнце — вокруг Земли, тоже могла объяснить фазы Венеры. Поэтому важнейший вклад Галилео заключался в физике. Противники утверждали, что если бы Земля двигалась, камень, брошенный с башни, упал бы далеко позади неё, а птицы и облака отставали бы. Галилео отвечал тем, что мы сейчас называем инерцией и относительностью движения: тела на Земле разделяют её движение и сохраняют его, точно так же как предметы на плавно идущем корабле движутся вместе с ним, поэтому эксперименты на Земле не могут выявить её движение.

Галилео также предлагал то, что считал положительным доказательством: приливы, которые он объяснял как колебание воды, вызванное сочетанием суточного вращения Земли и её годового обращения. Этот аргумент оказался ошибочным. Он предсказывал один основной прилив в сутки в фиксированное время, а Галилео отвергал роль Луны, которую уже подозревали Кеплер и другие. Стэнфордская энциклопедия отмечает, что слабость этого «доказательства» не помогла его делу.

В декабре 1613 года великая герцогиня Кристина Тосканская подняла библейские возражения против движения Земли в разговоре с его учеником Бенедетто Кастелли. Галилео ответил Письмом к Кастелли, которое в 1615 году расширил в «Письмо к великой герцогине Кристине». Он утверждал, что Писание и природа исходят от одного Бога и не могут по-настоящему противоречить друг другу; Библия говорит так, чтобы её могли понять обычные люди, и учит вере и морали, поэтому, когда истина о природе доказана, толкователям следует пересмотреть своё прочтение Писания.

Кардинал Роберто Беллармино, ведущий богослов римской инквизиции, придерживался иного взгляда. Он допускал, что Писание можно перетолковать, если движение Земли будет по-настоящему доказано, но не считал, что астрономические модели способны дать такое доказательство, и рассматривал их скорее как вычислительные приёмы, а не описания реальности. В 1615 году он писал, что систему Коперника нельзя защищать без «истинного физического доказательства».

В феврале 1616 года богословы, консультировавшие инквизицию, признали гелиоцентрический взгляд противоречащим Писанию. В марте 1616 года Конгрегация Индекса приостановила действие книги Коперника «до исправления». Галилео вызвали к Беллармино и предупредили не придерживаться и не защищать это учение. Получил ли он также более строгое письменное предписание «никоим образом не придерживаться, не преподавать и не защищать его» — один из самых спорных вопросов всего этого дела, поскольку именно этот документ будет использован против него в 1633 году.

В 1623 году Галилео опубликовал «Пробирных дел мастера» — полемический труд о кометах, содержащий его знаменитое утверждение о том, что книга природы «написана на языке математики». В том же году его друг и почитатель кардинал Маффео Барберини стал папой Урбаном VIII. Воодушевлённый, Галилео начал книгу, сравнивающую птолемееву и коперниканскую системы. Папа попросил его представить аргументы с обеих сторон и не отстаивать гелиоцентризм.

«Диалог о двух главнейших системах мира» был напечатан во Флоренции в 1632 году. Он написан живым итальянским языком в форме беседы, растянувшейся на четыре дня, между Сальвиати, выступающим за коперниканский взгляд, Сагредо, умным непрофессионалом, и Симпличио, защитником Аристотеля, чьё имя также намекает на «простака». Хотя книга претендовала на нейтральность, она явно склонялась к Копернику, и некоторые читатели решили, что Симпличио высмеивает собственные аргументы папы. Инквизиция вскоре запретила её продажу и вызвала Галилео в Рим.

После слушаний, начавшихся в апреле 1633 года, 22 июня Галилео заставили встать на колени в монастыре Санта-Мария-сопра-Минерва, пока зачитывали приговор. Его признали «в сильной степени подозреваемым в ереси» за то, что он придерживался мнения о центральном положении Солнца и движении Земли, и заставили отречься — формально отвергнуть и проклясть эти взгляды. Тюремное заключение по приговору заменили домашним арестом — сначала у архиепископа Сиены, а затем, с декабря 1633 года, на его вилле в Арчетри. Легенда о том, что он пробормотал «Eppur si muove» («И всё-таки она вертится»), не имеет подтверждений того времени.

В Арчетри Галилео пережил тяжёлый удар, когда 2 апреля 1634 года умерла его дочь Мария Челесте. Тем не менее он завершил свою последнюю и, по мнению многих учёных, важнейшую книгу: «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки». Эти две науки — прочность материалов и наука о локальном движении, включая равномерно ускоренное движение и параболическую траекторию снарядов. Рукопись пришлось вывезти из Италии, и она была опубликована издательским домом Эльзевиров в Лейдене, в Голландской республике, в 1638 году.

В 1638 году он полностью ослеп. Тем не менее он спроектировал спусковой механизм для маятниковых часов, хотя первые действующие маятниковые часы построил Христиан Гюйгенс лишь в 1650-х годах. Его молодой помощник и ученик Винченцо Вивиани остался с ним и позднее собрал его бумаги. Он умер в Арчетри 8 января 1642 года.

Поскольку он был осуждён, план великого герцога о пышной гробнице в базилике Санта-Кроче во Флоренции был отменён после протестов Рима. Его останки перенесли в памятник в главном зале церкви лишь в 1737 году. В 1741 году папа Бенедикт XIV разрешил публикацию его полного собрания сочинений с умеренно цензурированным «Диалогом»; сам «Диалог» оставался в Индексе запрещённых книг до 1835 года.

«Дело Галилея» часто рассказывают как классический пример «войны» между наукой и религией. Сегодня историки видят его сложнее. Галилео был искренним католиком и другом папы; многие церковники, включая иезуитских астрономов, восхищались его работой; а среди его противников были и университетские философы, и богословы. Важную роль играли политические обстоятельства: Контрреформация, Тридцатилетняя война, напряжённость внутри двора Урбана VIII, а также зависимость Галилео от Медичи. Марио Бьяджоли исследовал, как придворное покровительство формировало карьеру и стиль Галилео.

Правовые вопросы также остаются спорными. В 1616 году внутренняя комиссия объявила коперниканский тезис еретическим, но это не было провозглашено публично; первое публичное заявление Церкви о том, что коперниканство еретично, прозвучало лишь в собственном приговоре Галилео. Записка о строгом предписании 1616 года, обнаруженная в деле в 1633 году, представила Галилео как рецидивиста, и учёные расходятся во мнениях о том, отражает ли она реально произошедшее. Пьетро Редонди предположил в 1983 году, что коперниканское обвинение маскировало более опасное обвинение в атомизме, затрагивающем таинство евхаристии; эта гипотеза получила мало поддержки.

Позднейший пересмотр позиции Церкви происходил постепенно. Общий запрет на гелиоцентрические книги был снят в 1758 году, а книги Коперника и Галилео исключили из Индекса в 1835 году. В 1979 году папа Иоанн Павел II призвал к новому изучению этого дела; с 1981 года работала комиссия, и 31 октября 1992 года папа признал, что судьи Галилео ошиблись, заявив, что богословы не сумели отличить Библию от её толкования. Некоторые историки сочли заявление 1992 года расплывчатым и неполным.

Что именно сделало науку Галилео новой — предмет давнего спора. Александр Койре и другие читали его как математического платоника, рассуждавшего от идеальной геометрии и мысленных экспериментов. Томас Сеттл и другие историки подчёркивали, что для него важны были и реальные эксперименты, и измерения, а классическим описанием его научной практики остаётся «Galileo at Work» Стиллмана Дрейка. Другие связывают его с архимедовой традицией простых машин, с практическим знанием инженеров и ремесленников или с позднесхоластическими представлениями о доказательстве. Философ Пол Фейерабенд провокационно утверждал, что Галилео вообще не следовал никакому фиксированному методу, а другие учёные изучали его риторику как ключ к его успеху.

Стэнфордская энциклопедия подчёркивает единство, пронизывающее всю его карьеру: стремление заменить разделённые Аристотелем небесные и земные стихии единой материей, чьи движения можно описать математически. Его ранние исследования весов, плавающих тел и наклонных плоскостей, телескопические открытия, показавшие, что небо и Земля схожи, и «Две новые науки» — всё это принадлежит одному проекту. Примечательно, что его принцип инерции ещё не был ньютоновским: Галилео часто представлял себе невозмущённое движение как круговое вокруг Земли, поэтому учёные говорят о «круговой инерции».

Источники о Галилео необычайно богаты: сохранились его печатные книги, рукописи и обширная переписка, включая письма Марии Челесте, многие из которых после его смерти сберёг Вивиани. Материалы суда были опубликованы и подробно изучены, в частности Морисом Финоккьяро. Ранняя биография Вивиани ценна, но идеализирует героя, а некоторые из самых известных анекдотов — качающаяся лампа в Пизанском соборе, Пизанская башня, «И всё-таки она вертится» — происходят из более поздней традиции, а не из современных свидетельств.