LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 10
(всего 46)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

дает во Флоренцию: «. . . нехорошо строить мавзолей для трупа
того, кто был наказан трибуналом святой инквизиции и умер, от-
бывая это наказание». Герцогу пришлось отказаться от желания
похоронить Галилея рядом с Микеланджело (это желание было
исполнено через много лет).
Отречение Галилея не перестает волновать людей и сегодня.
Медичейские звезды 91


Имел ли право ученый отречься от теории, которую считал несо-
мненной истиной и утверждению которой отдал значительную
часть своей жизни? Предлагались разные объяснения принято-
го Галилеем решения: страх 70-летнего больного ученого перед
пыткой и сожжением, ощущение, что он выполнил свою миссию
и ничто уже не может помешать распространению книги, воз-
можность сохранить оставшиеся годы (их оказалось восемь) для
занятий наукой (он вернулся к занятиям, которые прервал на
четверть века, ради разработки идей, от которых теперь должен
был отречься). В книге К. Рид «Гильберт» рассказывается, что
великий математик с присущей ему непосредственностью гово-
рил о Галилее: «Но он же не был идиотом. Только идиот может
считать, что научная истина требует мученичества. Быть может,
так обстоит дело в религии, но научные результаты доказыва-
ют себя с течением времени». Следует иметь в виду, что Галилей
и раньше шел на компромиссы и уже после 1616 г. формально
признавал неподвижность Земли (в том числе и в «Диалоге»).
Легендарной фразы «А все-таки она вертится!» Галилей, по-
видимому, не говорил, но несмотря на его несомненную религи-
озность, его отречение не могло быть искренним. Его не могло
не радовать, что «Диалог» не удалось изъять полностью, и что в
1635 г. в Европе появился перевод на латинский язык. Его венеци-
анский знакомый Миканцио пишет ему: «Примечательная вещь —
после выхода в свет вашего Диалога“ люди, знающие математи-

ку, тут же перешли на сторону Коперниковой системы. Вот к чему
привели запреты!» Галилей отвечает: «То, что Вы писали мне от-
носительно Диалога“ , в высшей степени для меня неприятно, по-

скольку это может причинить великое волнение начальственным
лицам. Ведь выдача разрешения читать Диалог“ столь ограни-

чена, что их святейшество сохраняет его лишь единственно для
себя самого, дабы в конце концов, что вполне может случиться,
об этой книге совершенно забыли».
Очень тяжел был для Галилея позор, связанный с процессом
и приговором, но тяжел был и запрет продолжать работу над
проблемами мироздания. У него не было сомнений, что от этих за-
нятий он должен отказаться. Что же оставалось Галилею? У него
есть все основания жаловаться на эпоху: «Несчастная наша эпоха,
ныне царит твердая решимость искоренять всякую новую мысль,
92 Галилео Галилей (1564 – 1642)


особенно в науках, как будто бы уже познано все, что можно
познать!» Можно утешаться предсказаниями его старого едино-
мышленника Кампанеллы (еще в 1616 г. в неаполитанской тюрьме
написавшего «Апологию Галилея»): «Грядущий век рассудит нас,
ибо современность всегда распинает своих благодетелей, но они
потом воскресают на третий день или на третье столетие». Через
несколько недель после приговора Галилей вспоминает о прерван-
ном на полуслове трактате по механике, и на ближайшие годы
написание этой книги становится главным делом Галилея, целью
его жизни. Он вспоминает об открытом им в юности изохронном
свойстве маятника и поручает сыну Винченцо сконструировать
маятниковые часы. Галилей неумолимо слеп. К окончанию рабо-
ты над книгой он уже потерял зрение на один глаз, и все же он
временами наблюдал небо в телескоп, описал либрацию Луны, по-
ка в конце 1637 г. не ослеп окончательно: «. . . то небо, тот мир и
та Вселенная, которую я своими поразительными наблюдениями
и ясными доказательствами расширил в сотни и тысячи раз по
сравнению с тем, как обычно видели ее мудрецы всех прошлых
веков, ныне для меня так уменьшилась и сузилась, что стала не
больше того пространства, которое занимает моя персона. Из-за
недавности случившегося я еще не могу относиться к несчастью с
терпением и покорностью, однако течение времени должно будет
меня к этому приучить». И все-таки в последний дарованный ему
год он опять наблюдал Медичейские звезды, а его старые друзья
навели его на мысль, которая завладела им в его последние дни.
Опять медичейские звезды. Возможно, эта идея появилась у Гали-
лея еще раньше, в конце 1635 г., когда он давал для Французской
комиссии, созданной кардиналом Ришелье, отзыв на метод Море-
на определения долготы местности по наблюдениям над движени-
ем Луны. Метод оказался несостоятельным, но следует обратить
внимание, сколь высокопоставленная особа была в нем заинтере-
сована. А дело в том, что задача определения долготы на борту
корабля в XVII веке — веке мореплавания — была одной из самых
актуальных. Сегодня трудно поверить, что в то время моряки
совершали дальние плавания, не имея сколь-нибудь надежного
способа измерять координаты корабля в открытом море. Это, ко-
нечно, не касалось широты: ее умели надежно измерять, по край-
ней мере, в XVI веке (например, по высоте Солнца в полдень).
Медичейские звезды 93


А что касается долготы, то ученые ничего реального предложить
не могли. Проблема эта все больше волновала морские державы
по соображениям сугубо экономическим. Автор метода измерения
долготы с приемлемой точностью (скажем, до 1/2 градуса) мог в
разное время получить 100 000 экю от Филиппа II Испанского, или
100 000 ливров от Людовика XIV, или 20000 фунтов от англий-
ского парламента, или 100 000 флоринов от Генеральных Штатов
Голландии. Меньшая точность пропорционально уменьшала пре-
мию. Эти цифры достаточно выразительно свидетельствуют об
интересе к проблеме.
Идея измерения долготы восходит еще к Гиппарху (II век до
н. э.): надо воспользоваться тем, что разность долгот в двух пунк-
тах земного шара пропорциональна разности местных времен в
этих пунктах. Так, в пунктах, у которых долготы отличаются ска-
жем на 15? , разница в местном времени равна 1 часу (360? /24 =
15? ). Поэтому задачу можно свести к измерению местного време-
ни на корабле и соответствующего времени в какой-нибудь фик-
сированной точке, например, в порту отплытия. Местное время
в пункте нахождения корабля измерить реально, но как помнить
время в порту отплытия? Долго никто и не помышлял о его «со-
хранении». Прекрасный пример — история о сутках, «потерян-
ных» во время кругосветного плавания Магеллана! Да и не было
часов, которые могли бы это время помнить, особенно в условиях
морской качки.
Другая возможность — воспользоваться какими-нибудь астро-
номическими явлениями, которые можно наблюдать на борту ко-
рабля и точное время наступления которых в порту отплытия
известны. Но как мало подходящих явлений! Что можно предло-
жить сверх солнечных и лунных затмений, которые происходят
слишком редко? Таблицы для движения Луны были столь несо-
вершенны, что не позволяли определять долготу за счет повсе-
дневных наблюдений за Луной (примером такой попытки и был
метод Морена). Галилей описывает ситуацию с присущей ему тор-
жественностью: «По прежним временам небо было на этот счет
щедро, но по нынешним нуждам оно изрядно скупо, помогая нам
только лунными затмениями: и не потому, что то же самое небо
не изобилуют явлениями частыми, заметными и куда более под-
ходящими для наших нужд, чем лунные и солнечные затмения,
94 Галилео Галилей (1564 – 1642)


но правителю мира угодно было скрывать их вплоть до наших
дней. . . » Оптимизм, который чувствуется в последних словах Га-
лилея, связан с надеждами, которые он возлагал на открытые им
Медичейские звезды — спутники Юпитера. Дело в том, что одна
из их особенностей, открытых еще во время первых наблюдений
1610 г., — частые затмения. Если бы не наклон лунной орбиты к
земной, Луна попадала бы в конус тени, отбрасываемой Землей,
каждое полнолуние. Спутники Юпитера попадают в мощный ко-
нус его тени при каждом обороте, а вращаются они довольно быст-
ро (Ио совершает полный оборот примерно за 42,5 земных часа).
На наблюдении затмений спутников Юпитера и решает Галилей
построить свой способ измерения долготы на борту корабля.
Он начинает переговоры, не дожидаясь окончательной разра-
ботки метода. Первоначально Галилей думал об Испании (веро-
ятно, было важно, что это традиционная католическая страна),
о встрече с вице-королем в Неаполе, но постепенно переориенти-
ровался на Голландию, где его идея вызвала больший интерес.
В 1636 г. секретные переговоры с Генеральными Штатами в са-
мом разгаре, в августе принимается решение запросить у Галилея
необходимые материалы для рассмотрения. Галилей пишет тор-
жественное обращение к Генеральным Штатам Голландии как к
«покорителям и властителям океана». Приведенная выше цита-
та была взята из этого обращения. Галилей считает символич-
ным, что телескоп, который играет первостепенную роль в его
методе, был изобретен в Голландии. Он не скупится на описа-
ние преимуществ, которые получит Голландия, воспользовавшись
его методом: «Я мог бы назвать множество искусств, но доста-
точно ограничиться кораблевождением, доведенным вашими же
голландцами до столь поразительного совершенства, и если един-
ственное оставшееся дело — определение долготы, которое, видим,
пока им не дается, — благодаря их последнему и величайшему
изобретению присоединится к списку остальных остроумных опе-
раций, то слава их достигает такого предела, превзойти который
никакая другая нация не сможет и мечтать».
Была образована авторитетная комиссия, в которую вошли ад-
мирал Лауренс Реаль, астроном и математик Гортензий, а позднее
и член Государственного Совета Константин Гюйгенс (отец вели-
кого ученого). Практичным голландцам нелегко было поверить
Медичейские звезды 95


в реалистичность предлагаемого метода. «Представляете ли Вы
себе, скольким людям высокого положения и власть имущим мы
были вынуждены проповедовать неведомую дотоле истину, при-
нятую вначале за безумие», — сетовал К. Гюйгенс. Впрочем и сами
благожелательные члены комиссии не были уверены в возмож-
ности практически реализовать проект. Адмирал Реаль в письме
Галилею опасается, что его метод может оказаться слишком тонок
«для такого грубого народа как голландские моряки». Сомнения
можно почувствовать и в словах К. Гюйгенса: «Наши народы с
трудом сочтут себя обязанными за широкий дар, более прекрас-
ный, чем выгодный». Даже Гортензию с трудом удается наладить
наблюдения над спутниками Юпитера. Не хватает хороших теле-
скопов. Галилей посылает в конце 1637 г. свой телескоп, который
уже не может ему понадобиться из-за слепоты. Для наблюдения
спутников необходимы таблицы, которые составить непросто (да-
же определение периодов обращения спутников долго не удава-
лось).
Вычислительная астрономия никогда не была сильной сторо-
ной Галилея, а теперь слепота к тому же лишила его возможности
проводить наблюдения. Галилей просит монаха-оливетанца Вин-
ченцо Реньери, опытного астронома-вычислителя, найти эфеме-
риды спутников Юпитера, по возможности на год вперед. Вычис-
ления затягивались, и Реньери так и не удалось составить необ-
ходимые таблицы.
Генеральные Штаты поручают Гортензию встретиться с Га-
лилеем, чтобы уточнить необходимые детали и вручить золотую
цепь — подарок Генеральных Штатов. Тем временем в перегово-
ры вмешалась инквизиция. Началась сложная игра, в результате
которой Галилей то ли сам счел за благо отказаться от встречи
с Гортензием и от голландского подарка, то ли получил прямой
запрет инквизиции. Начались разговоры о сохранении приорите-
та за Италией. Кастелли, которому давно отказывали в свидании
с учителем, даже получил разрешение встретиться с Галилеем и
выяснить подробности метода. Неожиданно умерли Гортензий и
Реаль. Силы покидали Галилея. Флорентийский инквизитор до-
носил в Рим, что ученый, «совершенно ослепший, скорее уже ле-
жит в гробу, чем занимается математическими построениями».
Надежды не покидали Галилея, но становилось ясно, что ему не
96 Галилео Галилей (1564 – 1642)


доведется увидеть осуществление своего замысла. Вероятно, и в
самом деле практическая реализация проекта была невозможна.
Прошло еще много времени, прежде чем проблема измерения дол-
готы в море была, наконец, решена, но на совсем другом пути —
при помощи точных морских часов.
Одно из последних высказываний Галилея показывает, что его
никогда не оставляли мысли о главной проблеме его жизни, свиде-
тельствует о его «неисправимости»: «И так же, как я считаю недо-
статочными наблюдения и предположения Коперника, я полагаю,
что еще более ложны и ошибочны наблюдения и предположения
Птолемея, Аристотеля и их последователей, поскольку несостоя-
тельность последних можно достаточно ясно выявить, пользуясь
обычной речью». Ему не позволено спорить с тем, что могут су-
ществовать аргументы, недоступные человеку и опровергающие
Коперника, но для опровержения Птолемея хватает аргументов,
человеку доступных.

Эпилог. По прошествии трех с половиной веков многое видится
не так, как это представлялось Галилею. Это относится и к раз-
личию между системами Птолемея и Коперника, и к вопросу об
«истинном» движении Земли.
Трудно строить последовательную систему мира, реально не
опираясь на небесную механику. Парадокс заключался в том, что
небесная механика Галилея в отличие от его «земной» механики
была еще достаточно наивной и близкой к взглядам Аристоте-
ля. Во-первых, он считал, что небесные тела движутся по инер-
ции, не испытывая постоянно действующих сил. Для него не бы-
ло приемлемым предположение о дальнодействии, и, например,
предположение о солнечном или лунном притяжении для зем-
ных объектов воспринималось как астрологический анахронизм.
Во-вторых, по Галилею, небесные тела, двигаясь по инерции, со-
вершают равномерные вращательные движения. Противоречие с
«земным» принципом инерции налицо!
Главным вопросом для Галилея был вопрос об истинном (аб-
солютном) движении Земли, об его экспериментальном доказа-
тельстве. Поскольку доказательством должны служить земные
явления, столкновение земного и небесного принципов инерции
неминуемо. С величайшей проницательностью опровергает Гали-
Медичейские звезды 97


лей утверждение Тихо Браге, повторенное Инголи, что на движу-
щемся корабле ряд явлений должен обнаружить это движение.
Скорее всего, это опровержение Галилея, которое по существу и
явилось первой формулировкой закона инерции («земной»), осно-
вывалось на эксперименте. Одновременно Галилей утверждает,
что существуют явления, обнаруживающие движение Земли (при-
ливы и отливы). При этом не выявляется, чем гипотетическое
движение Земли отличается от движения корабля, которое нельзя
обнаружить внутренним образом.
Подчеркнем, что эти явления должны были быть следстви-
ем собственного движения Земли, происходящего по инерции без
участия дальнодействующих сил. Галилей не видит здесь про-
тиворечия. Как уже отмечалось, «решающий» аргумент Галилея
оказался совершенно ошибочным.
Взгляд Галилея на истинное (абсолютное) движение не был
корректным. Творец закона инерции был еще далек от понима-
ния относительного характера движения, о роли системы отсчета
при рассмотрении движения. Многое для выяснения относитель-
ного характера движения сделал Гюйгенс. Ньютон (в отличие от
Гюйгенса) считал вращение абсолютным. В системах Птолемея и
Коперника фигурируют разные системы отсчета: в одной поко-
ится Земля, в другой — Солнце. Развитие механики показало, что
удачно выбранная система необходима для выявления закономер-
ностей движения. Главное достоинство системы Коперника — в
возможности выявить законы Кеплера (которые, кстати, Галилей
не принял). Дело в том, что в системе Коперника неподвижное
начало помещается в самое массивное тело и при рассмотрении
отдельной планеты в первом приближении можно ограничиться
взаимодействием этой планеты с Солнцем (пренебрегая взаимо-
действием с другими планетами). Возникает задача двух тел, и
законы Кеплера, как показал Ньютон, непосредственно следуют
из его закона всемирного тяготения. В системе отсчета, в которой
неподвижна Земля, описание движения усложняется, и, в частно-
сти, законы Кеплера для нее не имеют места.
Что касается астрономических наблюдений Галилея, то они от-
крыли новую эру в астрономии. Особую роль сыграли при этом
спутники Юпитера. Более полувека ушло на вычисление их пе-
риодов, которое пытался провести и сам Галилей, и опытные в
98 Галилео Галилей (1564 – 1642)


вычислениях астрономы Римской коллегии. Еще более трудным
было вычисление их расстояний до Юпитера из-за недостаточно
развитой микрометрической техники. Но когда в 1685 г. Ньютон
создавал свою книгу «О системе мира», вошедшую в «Матема-
тические начала натуральной философии», он уже имел возмож-
ность констатировать, что для спутников Юпитера имеет место
третий закон Кеплера T 2 ? R3 (T — периоды обращения, R —
расстояния до Юпитера), хотя данные измерений требовали неко-
торых уточнений. Этим фактом открывался раздел «Явления»,
где перечислялись экспериментальные факты, на которые опира-
ется ньютоновская «система мира».
Построение теории движения спутников Юпитера на осно-
ве закона всемирного тяготения долго испытывало честолюбие
классиков небесной механики. Дело в том, что достаточно точ-
ная теория должна учитывать не только притяжение Юпитера,
но и Солнца и взаимное притяжение спутников. В 1774 г. эта
задача фигурирует в качестве темы на премию французской
Академии наук.
Весьма точная теория была построена Лапласом в 1789 г. Ме-
дичейские звезды долго оставались объектом, мимо изучения ко-
торого не мог пройти ни один великий астроном. А они дари-
ли ученых все новыми удивительными фактами. Так, например,
Лаплас установил, что время обращения первого спутника плюс
удвоенное время обращения третьего равно утроенному времени
обращения второго. Но несомненно самая замечательная страни-
ца в изучении спутников Юпитера — открытие Олафа Рёмера, о
котором мы расскажем более подробно.

Добавление. Догадка Олафа Рёмера
Наблюдения Кассини. Постепенно телескоп становится признан-
ным инструментом астронома. Растут размеры телескопов: теле-
скоп Гюйгенса давал 92-кратное увеличение, а в 1670 г. в Париже
появился телескоп, дававший увеличение в 150 раз. Характер-
но, что этот телескоп уже не был в распоряжении одного уче-
ного: он был установлен в научном учреждении нового типа —
обсерватории. Парижской Обсерваторией, находившейся под по-
кровительством Людовика XIV, руководил Жан Доминик Касси-
Галилео Галилей (1564 – 1642) 99


ни (1625–1712) — астроном, приехавший из Италии. Астрономия
очень многим обязана Кассини. Он обнаружил, что у Сатурна,
кроме одного спутника (Титана), открытого Гюйгенсом, имеется
еще четыре, а открытое тем же Гюйгенсом кольцо Сатурна оказа-
лось при более тщательных наблюдениях Кассини состоящим из
двух колец, разделенных щелью, которую стали называть щелью
Кассини. Кассини доказал осевое вращение Юпитера и Сатурна.
Велики заслуги Кассини и в астрономических вычислениях: он с
невиданной до тех пор точностью измерил астрономическую еди-
ницу — расстояние от Земли до Солнца. Интересно сопоставить
полученное Кассини значение 146 . с истинным значением 149,6 .
и величиной 8 . , которая принималась прежде.
Как уже отмечалось, одной из центральных задач астро-
номии второй половины XVII века стало вычисление периодов
обращения спутников Юпитера. Эти величины можно получить
путем нехитрых вычислений, если точно известны последова-
тельные моменты их затмений. Зная же периоды обращения
спутников, можно, напротив, предсказывать моменты их затме-
ний. В 1672 г. Кассини очень тщательно фиксирует моменты
затмения Ио (спутника Юпитера). Он с удивлением обнару-
жил, что получаемые им значения для периода обращения Ио
несколько различаются от случая к случаю, как если бы иногда
затмение несколько запаздывало, а иногда наступало несколько
раньше. Наибольшая разница между полученными значениями,
составлявшая 22 минуты (при времени обращения 42,5 часа),
не могла быть объяснена точностью измерений. По-видимому,
Кассини уже имел возможность пользоваться маятниковыми
часами Гюйгенса, которые начинали использоваться для аст-
рономических наблюдений. Наблюденный эффект не находил
разумного объяснения.
В 1672 г. — в год, когда Кассини систематически наблюдал
за спутниками Юпитера, — в Парижской обсерватории появил-
ся молодой датский ученый Олаф Рёмер (1644–1710). Его заин-
триговало поразительное совпадение (возможно, на него обра-
тил внимание Кассини). Наибольшее запаздывание затмений Ио
приходилось на те моменты времени, когда Юпитер находился
дальше всего от Земли. Обратить внимание на такое совпаде-
ние можно было благодаря случаю, но какая нужна была про-
100 Галилео Галилей (1564 – 1642)


зорливость, чтобы не объявить его с порога случайностью! Хо-
тя во времена Людовика XIV в астрономических атласах Зем-
ля все еще изображалась в центре мироздания, ученые уже не
были готовы объяснять изменение обращения спутника Юпите-
ра влиянием Земли! Впрочем, конкурирующее объяснение это-
го эффекта, предложенное Рёмером, должно было казаться не
менее фантастическим. Рёмер предположил, что мы наблюдаем
затмение Ио с некоторым запаздыванием из-за того, что свету
приходится пройти большее расстояние, когда расстояние между
Землей и Юпитером увеличилось. Чтобы оценить эту гипотезу
Рёмера, нам надо вспомнить, что думали о скорости света его
современники.

Отступление о скорости света. Ученые древности считали, что
свет распространяется мгновенно (возможно, единственным ис-
ключением был Эмпедокл). Это мнение на много веков было
закреплено авторитетом Аристотеля. На Востоке Авиценна и
Альхазем допускали, что скорость света конечна, но очень ве-
лика. Среди европейских ученых нового времени Галилей был
одним из первых, готовых допустить конечность скорости све-

<< Пред. стр.

страница 10
(всего 46)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign