Space Exploration Technologies

Галилей - паладин революции

Новшества Коперника, Браге и Кеплера не задевали популярную теорию Птолемея. Эти ученые писали на латыни - исключительно на пользу своим коллегам - и не смогли представить гипотезы так, чтобы у современников не возникало претензий.

Хотя новая модель и опиралась на конкретные данные, многие не верили, что Земля движется. И вот появляется человек, который закладывает фундамент современной физики, открыв новым научным методом, как ключом, двери в современную эпоху. Им стал нонконформист и мятежник Галилео Галилей (1564- 1642) - трудолюбивый, гордый и ироничный полемик, литератор, музыкант, любитель поспорить, изобретатель новых приборов и экспериментатор.

Поначалу ученый занимался магнитами, термометрами, движением и механикой. Он предполагал, что движение Земли и планет происходит естественным путем, а их форма - одинаково круглая. Галилей писал Кеплеру, который выслал ему свою «Mysterium cosmographicum», что эта книга представляет собой ни что иное, как слепую веру в данные Браге - ученого, который создавал приборы и проводил опыты с невиданной ранее точностью! Итальянец был убежден, что реальность можно познать лишь с помощью «идеально» точных исследований, произведенных с использованием максимально улучшенных инструментов. Сначала Галилей совершил революцию в методах физики. Он ввел понятия скорости, средней скорости, ускорения, а также заменил античные аристотелевские законы движения новыми, более рациональными.

Он опирался не только на данные, полученные во время опытов, но еще и на математические расчеты.

Галилей мог навести свой телескоп на небо. И он открыл неведомый мир: Луна оказалась не гладкой, как считалось вот уже 2000 лет, а похожей на Землю, ведь на ней обнаружились равнины, горы и моря. Оказалось, мы видим далеко не все звезды, входящие в состав Млечного Пути, так как образования, которые считали облаками, представляют собой не что иное, как многочисленные группы слабых звезд. Вблизи Юпитера Галилей обнаружил 4 маленьких планеты, открытие которых он посвятил Косимо II - эрцгерцогу Тосканы.

Далее Галилей наблюдал фазы Венеры - объяснить это явление в рамках системы Птолемея он не смог, после чего ученый подтвердил убеждения Коперника и Кеплера. В течение двух лет Галилео наблюдал пятна на Солнце - их качественные и количественные изменения. Он пришел к выводу, что наша звезда вращается вокруг собственной оси. Но ведь это невозможно: на Солнце - идеальном небесном теле - не может быть пятен, а о том, что оно вращается, даже подумать страшно! Многие отвечали ему: почему планет должно быть больше семи? Ведь именно столько дней продолжалось сотворение мира, именно столько существует смертных грехов и добродетелей. В конце концов, Кеплер ставит под сомнение тот факт, что описанные явления Галилей наблюдал на самом деле, и спрашивает, зачем Богу было создавать мир, который никто не смог бы увидеть. Академия решила, что прибор работает неправильно: линзы использовались уже несколько столетий, и было известно, что они могут искажать увиденное и добавлять отражения, невидимые лучи, странные эффекты и оптические иллюзии.  кто же поверит, что в этот прибор видно множество разных объектов?

Но Галилей был уверен в своей правоте: он изготовил несколько десятков телескопов и отправил их ученым и монархам во все уголки Европы. Кеплер увидел в телескоп то же самое - это его вдохновило, и через несколько месяцев он издал «Dioptice» - трактат о геометрической теории линз, объясняющий работу телескопа Галилея. Это было весной 1611 года.

Но Галилей решил, что знает больше Аристотеля. Ученый заявил, что его научный метод - единственно правильный вид исследований. И не только. Он считал, что расхождения с Библией вызваны лишь ошибками в трактовке, так как данные из его исследований - тоже результат деяний Бога, а Бог не может противоречить самому себе. Этим ученый фактически начал войну с традиционалистами (которых было большинство) и, прежде всего, - с церковью. Академический мир и религиозная власть, осознав разрушительную силу таких утверждений, запрещают ученому преподавать и популяризировать теорию Коперника.

И Галилео замолкает. Но ненадолго: в 1623 году он посвящает своему другу и почитателю Маффео Барберини (который стал Папой Римским Урбаном VIII Дегустатором) научный труд. Это была первая работа Галилея на итальянском, и ей было суждено стать верстовым столбом современной науки. Галилей проповедует, что для изучения природы нужен особый подход, фантазия и покорность. Математика, геометрия, рациональные суждения представляют собой единственные имеющиеся средства извлечения из несовершенной реальности совершенных законов мироздания.

Спустя некоторое время появляется «Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano». Галилей делает две грубейших ошибки. Во-первых, он утверждает, что приливы и отливы вызваны вращением  Земли вокруг своей оси - а ведь ему категорически запретили говорить на такие темы. Но это еще полбеды: он насмехается над мнением Папы Римского.

 

 

Он заявил, что «сильнейшей доктрине, которой учит даже столь опытный и выдающийся человек, следует отойти в сторону». Все это было высказано на простонародном итальянском, который воплощал собой притуплённый образ мышления Аристотеля и презираемые всеми консервативные ценности. В то же время озвучивший убеждения Галилея Сальвати вновь заявляет, что человеку нужно постигнуть знания о мироздании: «Я считаю, что нам необходимы знания, равные божественным, - сегодня они известны лишь нескольким ученым, но они нужны всем - и другого выхода нет». И это утверждение противоречило словам Папы.

Итак, многие люди, которых Галилей еще недавно высмеивал, начинают ему мстить. Они утверждают, что книга представляет собой нападение на церковь. Более того, труд написан на итальянском, следовательно, любой образованный человек может прочесть ее и убедиться в крамоле дьявольских идей ученого! Осуждение книги должно стать показательным. Галилей рискует попасть на костер. И, к счастью, он испугался. То ли понял, что бороться против фанатиков бессмысленно, то ли что не может положиться на эрцгерцогов, которые были на его стороне. А может, он осознал, что у него еще есть идеи, ради которых стоило подчиниться.

И Галилей это сделал: теперь он выглядит смиренным. Он просит учитывать его «преклонный возраст». Ученому приписали «сильнейшее подозрение в ереси» и принудили его к публичному раскаянию: «Я проклинаю и ненавижу вышеназванные ошибки и ереси». Галилея приговорили, как это называют сегодня, к домашнему аресту. Его работу занесли в черный список. В 1637 году ученого настигает еще и слепота.

Но он продолжает работать, находить новые доказательства в подтверждение своего нового метода и в опровержение физики Аристотеля, основанной на выдумках. В то время Галилей был очень болен. Однако результаты, полученные ученым в его последней обители, составили основную часть его вклада в физику. «Математические дискурсы и проявления относительно двух новых наук о механике и локальной динамике» («Discorsi е dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze») стали предпоследним трудом ученого. В этой работе он при помощи определений, концепций, теорем, а также их проявлений и следствий сформулировал основы новой физики и поставил все вопросы, ответы на которые в последующие десятилетия искали его ученики и другие ученые вплоть до Ньютона. 8 января 1642 года Галилео Галилей умер. Даже после его смерти Ватикан не давал ученому покоя и запретил проведение торжественной церемонии погребения в Санта Кроче - «чтобы не осквернить блаженных» и «не пошатнуть репутацию святой инквизиции». Произведения этого богохульника-еретика оставались под запретом вплоть до 1757 года. Но к счастью, запрет на работы Галилея и на другие труды многократно нарушался, что вскоре и превратило мировоззрение Галилея в почву для новых плодотворных идей.

В том же году, когда Галилей делает последний вздох, в Англии рождается Исаак Ньютон (1642-1727): именно он соберет все знания прошлого и настоящего для того, чтобы нарисовать новую Вселенную - такую, которой ее знаем мы. В Англии, обескровленной гражданской войной, будущий мыслитель учится в колледже Святой и Нераздельной Троицы, что в Кембридже. Но происходит вспышка бубонной чумы, и университет закрывают. После этого Ньютон возвращается в родные края, где два года спустя изобретает «исчисление флюксии» (дифференциальное и интегральное). Там же он проводит эксперименты, связанные с разложением света, и разрабатывает корпускулярную теорию, противоречащую волновой теории Гюйгенса и Гука, после чего следует изобретение Ньютоном отражательного телескопа.

Ученый был уверен в том, что если небесные тела схожи с Землей, как считал Галилей, то у всех них должна быть «сила притяжения». Кеплер допускал существование магнитной силы, связывающей Солнце с его планетами: возможно, именно он первый задумался о силе притяжения. Но Ньютон не один отталкивался от этих идей. Так, Бульё предполагал, что сила притяжения прямо пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату их расстояния (1645). Гук усовершенствовал концепцию, предположив, что все планеты подвержены воздействию силы взаимного притяжения, которая и приводит их в движение (1674); также он считал, что сила притяжения между Солнцем и планетами обратно пропорциональна квадрату этого расстояния (1679). Однако ни у кого, кроме Ньютона, мысли не были сформированы столь понятно и математически последовательно: в 1687 ученый издает «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica» («Математические начала натуральной философии»), В этой работе он вводит понятия теоретической физики, упорядочивает механику и, в частности, раз и навсегда дает определение закона всемирного тяготения. Этой книге было суждено стать одной из важнейших в истории человечества. Ньютон констатировал бесспорное существование этого таинственного «взаимодействия на расстоянии», неприемлемого сточки зрения философии. Ученый был уверен, что два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс, и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними - и этого было достаточно. Логическим продолжением закона стали эмпирические законы Кеплера. Таким образом, закон всемирного тяготения усовершенствовал третий закон Кеплера и позволил определить влияние массы отдельных планет, которым Кеплер пренебрегал на фоне массы Солнца из-за его сравнительно небольшого значения.

Теперь отрицать теорию Коперника стало поистине сложно. Этот простой закон, по сути, дал ответ на многие вопросы в области астрономии. Он объяснил форму и скорость планет и комет, обращающихся по своим орбитам вокруг Солнца, и спутников, обращающихся вокруг планет; он объяснил явления прецессии и равноденствий, форму Земли и динамику объектов на Земле, приливы и отливы

Таким образом формируется представление о том, что любое явление можно объяснить несколькими фундаментальными законами природы, которые можно вывести с помощью наблюдений и экспериментов и передать в простой математической форме. Собственно, об этом же говорил и Галилей.

Во вступлении к третьему тому «Philoso-phiae» Ньютон приводит четыре «правила философской дискуссии», описывающие новый подход.

1. Не следует находить для естественных явлений новые объяснения, если уже существуют проверенные факты, способные описать это явление.

2. Следовательно, пока это возможно, те же объяснения можно применять и к другим явлениям аналогичного характера.

3. Свойства небесных тел (их нельзя ни преувеличивать, ни преуменьшать), характерные всем объектам, которые можно исследовать, следует считать свойствами всех тел.

4. Вопреки противоположным гипотезам, в экспериментальной философии предположения, выведенные путем индукции из явлений, следует считать правильными до тех пор, пока они не будут опровергнуты, или не окажется, что они противоречат другим явлениям, считающимся более точными.

В последующие столетия вся механика будет развиваться на основании ньютоновской теории.

За всю историю существования теории английского ученого многие отвергали ее принципы, и не только из личных амбиций: Лейбниц, Кант и Гёте решительно были настроены против Ньютона, а Гегель даже подчеркивал «неточность и неучтивость наблюдений и экспериментов, не меньшую их безвкусность, а, как показал Гёте, - и их недобросовестность. Сюда же можно отнести и низкопробность суждений, умозаключений и доказательств, полученных с помощью неточных эмпирических данных». Неудивительно, что Ньютон, уставший от споров, злости и мелочности, последовавших за публикацией теории образования цвета, отказался опубликовать «Optical Lectures» («Лекции по оптике») и занимался до 1684 года главным образом изучением теологии и алхимии. Но, несмотря на все это, после смерти его хоронят с большими почестями.