Галилео Галилей
Галилео Галилей (15 февраля 1564, Пиза, 8 января 1642, Арчетри) - итальянский физик, астроном и механик, один из создателей экспериментального метода в науке. Он открыл четыре крупнейших спутника Юпитера, доказал фазы Венеры, сформулировал законы свободного падения и инерции, построил один из первых практических телескопов. За защиту гелиоцентрической системы мира был осуждён инквизицией и провёл последние годы под домашним арестом.
Происхождение и детство в Пизе
Галилео родился 15 февраля 1564 года в Пизе, в семье Винченцо Галилея - лютниста, теоретика музыки и автора трактатов о гармонии. Мать, Джулия Амманнати, происходила из купеческой семьи. Кроме Галилео, в семье росли ещё трое выживших детей: сёстры Вирджиния и Ливия, а также брат Микеланджело, ставший впоследствии профессиональным лютнистом и композитором.
В 1572 году, когда Галилео было восемь лет, семья перебралась во Флоренцию. Мальчика отдали под опеку родственника Муцио Тедальди, а с десяти лет он воссоединился с семьёй. В 1575-1578 годах учился в монастыре Валломброза к востоку от Флоренции, где получил основы логики, латыни и гуманитарных дисциплин. Отец был намерен дать сыну профессию врача, дававшую верный доход, и в 1581 году семнадцатилетний Галилео поступил на медицинский факультет Пизанского университета.
Образование и переход к математике
Медицина давалась Галилею без особого интереса. По известному преданию, примерно в 1581 году в Пизанском соборе он наблюдал за раскачиванием большой бронзовой люстры и заметил, что периоды качания одинаковы вне зависимости от амплитуды. Он проверял это по собственному пульсу и пришёл к принципу изохронности маятника, который спустя десятилетия будет применён для создания точных часов.
Поворотным стало случайное присутствие на лекции по геометрии, которую читал Остилио Риччи, придворный математик герцогов Медичи. Геометрия захватила Галилея настолько, что отец уступил. В 1585 году, так и не получив медицинской степени, Галилей покинул Пизу и вернулся во Флоренцию, где несколько лет самостоятельно изучал математику и физику Архимеда. В 1589 году он получил кафедру математики в Пизанском университете, а в 1592 году перешёл в Падуанский университет, где проработал восемнадцать лет и позднее называл это время наиболее счастливым в своей жизни.
Механика: падение тел и законы движения
В Падуе Галилей систематически разрушал аристотелевскую физику. Аристотель учил, что тяжёлые тела падают быстрее лёгких пропорционально их весу. Галилей проводил опыты на наклонных плоскостях: пуская шары разной массы по желобу и фиксируя время с помощью водяных часов, он установил, что расстояние, пройденное при падении, пропорционально квадрату времени. Это означало, что ускорение одинаково для всех тел независимо от массы.
По широко распространённому, хотя, вероятно, легендарному рассказу, Галилей публично сбрасывал шары с Пизанской башни, чтобы опровергнуть Аристотеля на глазах у студентов. Независимо от буквальности этого эпизода, экспериментальный вывод был бесспорен. Галилей также исследовал траекторию брошенных тел и доказал, что она представляет собой параболу, а не комбинацию прямолинейного и вертикального движения, как считали прежде. Концепция инерции, которую он сформулировал, тело, не испытывающее воздействия сил, продолжает двигаться равномерно и прямолинейно, стала прямой основой для первого закона Ньютона.
Телескоп и астрономические открытия
В 1608 году нидерландский мастер Ганс Липперсгей создал первый зрительный прибор, дававший трёхкратное увеличение. Узнав об этом в 1609 году, Галилей за несколько дней построил собственный инструмент, а затем последовательно довёл увеличение примерно до тридцати крат. 25 августа 1609 года он продемонстрировал восьмикратный телескоп венецианским сенаторам: те были потрясены военными и торговыми возможностями прибора и немедленно удвоили Галилею жалованье в Падуанском университете.
Направив инструмент в небо, Галилей совершил серию открытий, полностью перевернувших картину мира. 30 ноября 1609 года он зарисовал лунную поверхность с горами и кратерами: небесное тело оказалось не идеальной сферой, а шероховатым миром, похожим на Землю. В январе 1610 года, с 7 по 15 число, он открыл четыре крупных спутника Юпитера, назвав их «Медичийскими звёздами» в честь флорентийского герцога Козимо II. Позднее эти тела получили имена Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Само существование тел, которые вращаются не вокруг Земли, а вокруг другой планеты, разрушало главный аргумент противников Коперника.
Начиная с сентября 1610 года Галилей наблюдал фазы Венеры. Если бы Венера обращалась вокруг Земли между ней и Солнцем, мы видели бы только узкий серп. Но планета демонстрировала полный цикл фаз, как Луна, что могло означать лишь одно: Венера движется вокруг Солнца, то приближаясь к Земле, то удаляясь от неё. Птолемеева система становилась физически невозможной. Кроме того, Галилей наблюдал пятна на Солнце и по их смещению установил, что Солнце вращается вокруг своей оси примерно за 27 суток. В 1610 году он опубликовал «Звёздный вестник» (Sidereus Nuncius), где описал лунные горы, спутники Юпитера и звёздный состав Млечного Пути: книга облетела всю Европу и принесла автору европейскую славу.
«Диалог» и конфликт с церковью
Ещё в 1613 году, опубликовав «Письма о солнечных пятнах», Галилей открыто встал на сторону Коперника. В 1615-1616 годах монах Никколо Лорини направил в Римскую инквизицию донос на письма Галилея с обвинением в ереси. В феврале 1616 года комиссия инквизиции объявила гелиоцентризм «философски абсурдным и формально еретическим». Кардинал Беллармино потребовал от Галилея не защищать и не распространять учение Коперника. Формально учёный подчинился, однако не прекратил исследований.
В 1623 году папой стал Маффео Барберини, давний поклонник и приятель Галилея, принявший имя Урбана VIII. Воодушевлённый этим, Галилей испросил разрешение написать книгу, в которой системы Птолемея и Коперника будут рассмотрены беспристрастно, с позиций риторического диалога. Разрешение было получено, и в 1632 году во Флоренции вышел «Диалог о двух главнейших системах мира». Книга была написана на итальянском языке, что делало её доступной широкой аудитории, и хотя формально не делала выводов в пользу Коперника, весь ход аргументации недвусмысленно склонялся к гелиоцентризму. Papal Urban VIII почувствовал себя оскорблённым: его собственные доводы в книге вложены в уста персонажа по имени Симпличио, что по-итальянски означает «простак».
Суд инквизиции, отречение и домашний арест
В сентябре 1632 года Галилею предписали явиться в Рим. Семидесятилетний учёный, страдавший грыжей и другими хворями, прибыл в феврале 1633 года. Следствие вёл инквизитор Винченцо Макулани. 22 июня 1633 года в монастыре Санта-Мария-сопра-Минерва Галилей был признан «вызывающим сильное подозрение в ереси» за учение о неподвижности Солнца и движении Земли. Он зачитал отречение, в котором «проклинал и ненавидел» свои заблуждения. Официальное тюремное заключение в тот же день было заменено пожизненным домашним арестом.
Фраза «И всё-таки она вертится», которую молва приписывает Галилею после отречения, исторически не подтверждена ни одним современником: первое её упоминание в источниках относится к 1761 году. Тем не менее она точно передаёт суть того, что произошло: формальное отречение не изменило истины, которую Галилей провозгласил своими наблюдениями. Книга «Диалог» была внесена в Индекс запрещённых книг и оставалась там до 1835 года.
Сначала учёного поместили на виллу к архиепископу Сиенскому Пикколомини, который относился к нему с уважением. В конце 1633 года Галилей был переведён на собственную виллу в Арчетри близ Флоренции. Он не имел права покидать имение и принимал гостей лишь с разрешения инквизиции.
Личная жизнь
В падуанские годы, примерно с 1599 года, Галилей жил в гражданском браке с Мариной Гамба, уроженкой Венецианской республики. У них родились трое детей: дочь Вирджиния (1600), дочь Ливия (1601) и сын Винченцо (1606). Поскольку дети появились вне законного брака, считались незаконнорождёнными и не имели права на полноценное положение в обществе. Обе дочери в юности были отданы в монастырь Сан-Маттео в Арчетри, где приняли постриг. Вирджиния взяла монашеское имя Мария Челесте и стала самым близким другом и опорой отца в последние годы. Она переписывалась с ним, помогала вести хозяйство и взяла на себя чтение семи покаянных псалмов, которые инквизиция предписала читать Галилею. Мария Челесте умерла 2 апреля 1634 года, ненадолго пережив возвращение отца в Арчетри. Её смерть стала для Галилея тяжёлым ударом. Сына Винченцо он сумел узаконить в пятьдесят пять лет, и тот смог жениться.
Последние годы и «Беседы о двух новых науках»
Несмотря на арест, научная мысль Галилея не угасла. В Арчетри он завершил самый значительный физический труд своей жизни: «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» (1638). В ней были собраны многолетние исследования по механике: законы равноускоренного движения, колебания маятника, прочность материалов. Именно эту книгу Альберт Эйнштейн назвал главным основанием, на котором Ньютон выстроил классическую механику. Поскольку в Италии печатать труды Галилея было запрещено, рукопись тайно вывезли в протестантские Нидерланды, где её опубликовал лейденский издатель Луи Эльзевир.
В 1638 году Галилей полностью потерял зрение, предположительно вследствие многолетних наблюдений за Солнцем через телескоп, хотя точная причина слепоты историкам не установлена. К нему допустили двух молодых учеников: Эванджелиста Торричелли, будущего изобретателя барометра, и Винченцо Вивиани, который записывал слова учителя и впоследствии составил его первую биографию. 8 января 1642 года, в возрасте семидесяти семи лет, Галилео Галилей скончался в Арчетри. Рядом находились Торричелли и Вивиани. Великий герцог Тосканы Фердинанд II хотел похоронить его в базилике Санта-Кроче во Флоренции с пышными почестями, однако папа Урбан VIII воспрепятствовал этому. Галилея погребли скромно в той же базилике, в боковой капелле. В 1737 году его прах был торжественно перенесён в главный неф и захоронен в саркофаге напротив гробницы Микеланджело.
Наследие и реабилитация
31 октября 1992 года папа Иоанн Павел II официально признал, что Церковь в 1633 году совершила ошибку, и принёс извинения от её имени. Так завершилась трёхсотпятидесятилетняя история самого известного столкновения науки с религиозным авторитетом. Галилею потребовалось почти четыре века, чтобы получить официальную реабилитацию от той самой организации, которая сломала его судьбу.
Влияние Галилея на историю науки трудно переоценить. Он настаивал на том, что природа говорит на языке математики: «Книга природы написана на языке математики» - афоризм из его трактата «Пробирных дел мастер» (1623) стал девизом экспериментальной науки. Исаак Ньютон, родившийся в год смерти Галилея, прямо опирался на его работы по инерции и ускорению при создании законов движения. Четыре открытых Галилеем спутника Юпитера носят его имя, галилеевыми называются и его преобразования координат. В 1989 году к Юпитеру была отправлена американская межпланетная станция «Галилео», а европейская спутниковая навигационная система, запущенная в 2000-х годах, носит то же имя. В базилике Санта-Кроче во Флоренции его саркофаг стоит рядом с гробницами Микеланджело и Макиавелли, трёх людей, которые переформатировали представления Европы о мире.