Чтение онлайн

Преподавание математики предполагало обязательное изложение в лекционном курсе либо геометрии Евклида, либо астрономии Птолемея. Мы помним, что Кеплер со студенческой скамьи стал пылким коперниканцем, но в случае Галилея дело обстояло иначе. Хотя еще во времена студенчества Галилей приобрел в университете репутацию бунтаря, выступавшего против авторитета Аристотеля в философии, его позиция в отношении Птолемея в период первого пребывания в Пизе не ясна. Некоторые исследователи, например ватиканский астроном и автор капитальных трудов о Галилее Адольф Мюллер, считают, что в это время он был искренним последователем Птолемея (см. [6, с. 182—185]). Другие, например Эмиль Вольвилль и автор предисловия ко второму тому миланского собрания сочинений Галилея Себастьян Тимпарано [10, с. 110], придерживаются взгляда, что в "Пизе Галилей уже был коперниканцем. Современные историки науки обычно придерживаются промежуточной точки зрения, полагая, что обращение Галилея в коперниканство началось с его работ по механике, сделанных в Пизе. Это мнение было впервые высказано А. Койре в его «Галилеевских исследованиях» [11, III, с. 45].

Галилей провел в Пизе три года (1589—1592), и в это время начинают выкристаллизовываться его научные интересы и склонности. Как и все физики того времени, он ясно понимает, что главной проблемой науки является проблема движения, и именно она становится предметом его изучения. Пизанские исследования Галилея подытожены в его раннем трактате «О движении», написанном около 1590 г. и опубликованном лишь после его смерти. Для этой работы характерна резкая антиаристотелевская направленность, но вместе с тем подход Галилея к проблеме еще остается во многом в рамках позднесхоластической физики. Некоторые исследователи (среди них упомянем А. Койре и Л. Джеймоната) считают, что в это время Галилей находился под влиянием идей своего старшего современника Джамбаттисты Бенедетти (1530—1590), труд которого «Различные размышления о математике и физике» был, как считают, настольной книгой Галилея. С другой стороны, С. Дрейк считает сходство взглядов Галилея и Бенедетти на природу движения случайным и говорит, что, хотя книга Бенедетти и была опубликована в Турине в 1585 г., «ни Галилей, ни кто-либо из его корреспондентов даже не упоминает имени Бенедетти» в своей обширной научной переписке [12, с. 228].

Как бы то ни было, Бенедетти является одной из ключевых фигур на заре новой физики, и Галилей прямо или косвенно не мог избежать его влияния. Уже в первой своей книге Бенедетти впервые дает доказательство того, что тела разного веса, но одинакового удельного веса должны падать с одинаковой скоростью [2, с. 101 и далее]. Поскольку такое утверждение находится в совершенном противоречии с воззрениями Аристотеля (согласно которому тела различного веса при прочих равных условиях должны иметь различную скорость), Бенедетти переходит в дальнейших своих работах от сомнения в правильности аристотелевской доктрины к ее обстоятельной критике. Свои представления о движении Бенедетти развивает в духе идей теоретиков Парижской школы и своего учителя Тартальи. Он отстаивает представление об импетусе как о «вложенной силе» (vis impressa), помещенной в движущееся тело, причем у него импетус характеризуется и величиной, и направлением. Затем он отвергает возможность вечного движения, хотя бы и кругового, на том основании, что любое движение продолжается лишь до тех пор, пока не истрачен импетус, его обусловливающий. В этом утверждении содержится первая попытка устранения аристотелевской дихотомии насильственного и естественного движений.

Пизанский трактат Галилея во многом напоминает представления Бенедетти. Рассматривая падение тел, он, как и Бенедетти, приходит к выводу, что скорость падения зависит от соотношения между весом тела и плотностью среды или, точнее говоря, избытком веса над весом — равного ему объема окружающей среды. Идея такого закона, без сомнения, была навеяна сочинениями Архимеда по гидростатике, согласно которым равновесие тела, погруженного в жидкость, определяется равенством его веса и веса вытесненной им жидкости. Как и Бенедетти, Галилей в своем трактате стремится устранить разделение всех движений на естественное и насильственное с помощью введения так называемого нейтрального движения. По его мысли, примером такого движения является вращение любой сферы, центр тяжести которой находится в центре Вселенной. Соответственно и движение по поверхности такой сферы также является нейтральным. В этом представлении легко усмотреть зародыш идеи круговой инерции, которая позднее легла в основу его физических представлений.

Рассуждения Галилея о вращении сфер показывают, что он еще остается приверженцем геоцентрической модели Вселенной, а его объяснение явления падения — что он еще находится в рамках средневековой теории импетуса. Тем не менее в его трактате содержатся и замечательные утверждения, например, о равенстве действия и противодействия в статике или же высказанная им аналогия между падением по вертикали, спуском по дуге и по наклонной плоскости для бесконечно малых расстояний. Галилей вывел также правило равновесия на наклонной плоскости, а затем попытался с его помощью получить выражение для скорости падающего тела. Полученная им закономерность была проверена экспериментально, но результат опыта не совпал с расчетом, и это, по-видимому, послужило причиной тому, что трактат «О движении» так и не был опубликован.

В связи с этими экспериментами Галилей в трактате упоминает об опытах по падению тел с башни, что как будто подтверждает позднейший рассказ Вивиани о «многочисленных экспериментах, произведенных с высоты пизанской колокольни в присутствии других профессоров, философов и всех студентов». Правда, у Галилея нет ни слова об аудитории и о том, что это была именно Пизанская башня.

Последнее десятилетие XVI в. началось для Галилея печально: в 1591 г. умер отец и на плечи Галилея легла забота о многочисленной семье (шесть братьев и сестер). К этому добавились и другие неприятности. Расположение великого герцога Тосканы было утрачено после того, как Галилей дал отрицательное заключение о проекте углубления гавани, сделанном одним из членов семейства Медичи; университетские власти были им также недовольны — полемический темперамент Галилея и его едкая насмешливость явно пришлись им не по вкусу (особенное раздражение вызвала шуточная поэма Галилея, в которой высмеивался обычай университетских профессоров носить тогу). Таким образом, по окончании в 1592 г. срока контракта с университетом Галилей был вынужден искать себе новую должность и новое место жительства. На помощь снова приходит высокопоставленный друг маркиз Гвидобальдо дель Монте. По его рекомендации Галилей получает кафедру математики в Падуанском университете, во владениях Венецианской республики. Отметим, что и на этот раз, как когда-то в Болонье, его соперником сновал был Маджини, но теперь победу одержал Галилей. В декабре 1592 г. он официально вступил в должность, прочтя в университете свою первую лекцию.

Позднее Галилей говорил, что годы, проведенные им в Падуе, были лучшими годами его жизни. И действительно, эти 18 лет были временем творческого подъема и счастливой порой в его личной жизни. Открытие квадратичной зависимости пути падения от времени, установление параболической траектории для движения снаряда, астрономические наблюдения с помощью телескопа и множество других достижений — все это было сделано в период жизни Галилея в Венецианской республике. Как и впоследствии Ньютон, Галилей отложил публикацию главных своих открытий в науке — то, что сегодня историки науки называют «падуанской механикой», — на 20 лет, но именно Падуя и Венеция дали главные импульсы его творческому воображению. Такому ходу событий способствовало то обстоятельство, что интеллектуальная атмосфера в Венецианской республике была на редкость свободной и терпимой. Различие во взглядах на научные проблемы не мешало профессорам университета находиться в самых дружеских отношениях друг с другом. Ярким примером этому могут служить отношения между Галилеем и Чезаре Кремонини, который резко отрицательно относился к антиаристотелевским взглядам Галилея. Имя Кремонини часто используется в популярной литературе как синоним узколобого фанатизма, поскольку он, руководствуясь своими научными убеждениями, отказался смотреть в телескоп Галилея. Действительно, этот эпизод доказывает, что оба ученых стояли на совершенно различных научных позициях, но не более того, Галилея и Кремонини связывала тесная и сердечная дружба, и они не раз приходили друг другу на помощь в трудных обстоятельствах. Отметим, что в глазах официальной доктрины Кремонини, проповедовавший Аристотеля в аверроистском духе, рассматривался как склонный к ереси, и, когда инквизиция начала против него судебный процесс.

Галилей, находившийся с ним в близких отношениях, оказался в числе лиц, которых коснулось судебное разбирательство. Впрочем, Кремонини был оправдан, и не в последнюю очередь благодаря тому, что правительство Венеции стало на его защиту.

Процесс Кремонини показателен для характеристики политической ситуации в Венецианской республике, где во время пребывания Галилея развернулась борьба против засилья римской курии. Эту борьбу, которая привела к изгнанию иезуитов из Республики, возглавлял Паоло Сарпи, бывший советником правительства по теологическим вопросам. Сарпи был не только искушенным политиком и теологом, но и высокообразованным математиком, в лице которого Галилей также нашел искреннего друга.

В Венеции Галилей встретил Марину Гамба, которая стала вскоре его женой (хотя официальный обряд бракосочетания так и не имел места). Их совместная жизнь длилась более 10 лет. Гамба родила Галилею двух дочерей, Вирджинию (1600) и Ливию (1601), и сына Винченцо (1606). Впоследствии, по переезде Галилея во Флоренцию, Гамба вышла замуж за некоего Джованни Бартолуцци, к которому Галилей относился с неизменной симпатией. Наиболее тесные и трогательные отношения связывали Галилея с его старшей дочерью, Вирджинией, чья безрадостная жизнь (будучи незаконнорожденной, она была вынуждена тринадцати лет постричься в монахини) была озарена светом нежной привязанности к отцу, а для Галилея в пору тяжелых испытаний и преследований инквизиции она оставалась единственным утешением. Вирджиния приняла в монашестве имя Марии Челесты, Ливия — Арканджелы; Винченцо же был признан законным сыном Галилея, что дало ему возможность вести светскую жизнь: он окончил Пизанский университет, стал юристом и благополучно женился. Сохранившиеся письма Марии Челесты к отцу рисуют трогательную картину их взаимоотношений (см. об этом в [13, гл. IX]).

В течение жизни в Падуе Галилей много и плодотворно занимался механикой, им был изобретен пропорциональный циркуль, написаны два руководства по фортификации и несколько трактатов, из которых сохранился лишь один. В настоящее время он известен как «Механика», причем существуют три его редакции — 1593, 1594 и 1600 гг. Трактат посвящен в основном теории простых механизмов; в частности, важной для дальнейшего развития науки является высказанная в нем идея о связи между статикой и динамикой, а именно что равновесие на наклонной плоскости может быть нарушено действием сколь угодно малой силы.

Но, как уже говорилось, наиболее существенным достижением Галилея в механике в течение падуанского периода было открытие закона падения и параболической траектории снаряда.

Ошибки механики пизанского периода определялись среди прочего тем, что Галилей не считал падение ускоренным движением и не рассматривал явление ускорения. Но первые годы XVII столетия застают его в Падуе над разработкой именно этих проблем, связанных с ускорением падающего тела. В письме к Паоло Сарпи, относящемся к 1604 г., содержится уже правильный закон падения, выражающий зависимость пути, пройденного падающим телом, от квадрата времени падения. Правда, в этом же письме Галилей указывает, что вывод, сделанный им, основывается на предпосылке, что скорость пропорциональна пройденному пути, что, как мы знаем сегодня, является неправильным. Письмо к Сарпи вместе с тем фактом, что формулировка закона появилась лишь спустя почти 30 лет в «Диалоге», вызвало у исследователей творчества Галилея недоумение, которое пытались прояснить с помощью разных гипотез.