Первые открытия с телескопом
1609 год ознаменовался двумя событиями. Первое из них – публикация трактата Кеплера «Asronomia Nova». В этом трактате ученый формулирует два закона движения планет. Основываясь на наблюдениях Марса, выполненных Тихо Браге, Кеплер пришел к выводу, что орбита Марса имеет форму эллипса, а не идеальной окружности, и что Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса. Впоследствии было доказано, что такая орбита характерна и для других планет. Этим в теорию Коперника было внесено значительное усовершенствование, которое сделало ненужным использование прежних понятий об эпициклах и эксцентрических орбитах. Однако стоит заметить, что Галилей так и не прочел трактат Кеплера или же просто не принял его: до конца жизни Галилей оставался сторонником сферических орбит. Достижения Кеплера не были замечены современниками и, забегая вперед, можно сказать, что их ценность была осознана лишь во времена Ньютона.
Вторым событием стало начало практических наблюдений Галилея при помощи телескопа. Строго говоря, Галилей не был изобретателем телескопа, но после многочисленных попыток ему удалось сильно усовершенствовать прибор, который стал инструментом, важным для научных исследований и имеющим военное значение. Сразу после демонстрации телескопа высокопоставленным лицам Венецианской Республики, ученый получил пожизненный титул профессора и повышение жалования с 520 до 1000 флоринов. Сам же ученый приступил к систематическим наблюдениям небесных тел.
Первым важным открытием Галилея стало открытие четырех планет, вращающихся вокруг Юпитера. Приведя подробное описание этих наблюдений, Галилей заключил: «У нас есть великолепный действенный аргумент, чтобы развеять сомнение тех, кто, спокойно принимая в системе Коперника утверждение о вращательном движении планет вокруг Солнца, смущен вращением Луны вокруг Земли и их совместным годовым обращением вокруг Солнца; в связи с этим они считают, что подобную структуру Вселенной следует отвергнуть, как неприемлемую» .
Вторым открытием стали результаты наблюдений за поверхностью луны, доказывавшие, что она имеет горный рельеф, подобно земному.
Открытия Галилея сделали возможным подтверждение его теоретических догадок физическими доказательствами. При помощи телескопа Галилей приобрел возможность применить экспериментальный метод. Также опровергались две важнейшие предпосылки аристотелевской теории: принципиальное различие между Землей и небесными телами (включая Луну), а также движение всех небесных тел вокруг Земли.
Эти исследования опубликованы в «Звездном вестнике» («Sidereus Nuncius»). Галилей говорит о том, что значение новых открытий подталкивает его к написанию большого трактата, в котором была бы представлена новая «система мироздания» и представлена сравнительная характеристика двух систем – Аристотелевской и Коперниковской. Там же Галилей пишет фразу о том, что изобрел телескоп «в результате озарения светом Божественной Благодати» , таким образом можно сказать, что он осознавал написание этой работы, как некую миссию.
В связи с новыми открытиями, Галилей начал задумываться над тем, стоит ли ему принимать пожизненный титул и удвоенное жалование, так как преподавание отнимало у него слишком много времени, и он не мог заниматься написанием книг. В результате переговоров, он получил место Главного математика Пизанского университета и Главного математика и философа Великого герцога Тосканского» с годовым жалованием в 1000 скуди. Важным моментом было то, что Галилей не обязан был постоянно находиться в Пизе и преподавать. Возвращением во Флоренцию в 1610 году начинается второй этап творческой деятельности Галилея.
Изданный «Звездный вестник» вызвал большой интерес, и все его экземпляры были раскуплены в течение недели. Реакция была различной. Кеплеру книга очень понравилась, о чем он и написал Галилею в пространном письме, сетуя на то, что у него нет достаточно хорошего телескопа, чтобы проверить открытия. Позднее, приобретя телескоп, он полностью подтвердил их. Враждебно отреагировал профессор математики из Болоньи, астроном Маджини. Причиной его враждебности стало нежелание принять результаты открытий, которые могли подорвать основы всей астрономической науки, в которой он, Маджини, был признанным авторитетом. Сам он считал и книгу, и саму идею использования телескопа ошибочными, но обещал во всем удостовериться. Еще более враждебной была реакция Мартина Хорки, считавшимся учеником Маджини. В июне 1610 года он опубликовал книгу, где обрушился на Галилея, отрицая истинность его открытий, однако, за это был выгнан из дома самим Маджини.
В 1610 году было совершено еще два важных открытия. Первое из них касается Сатурна. О нем он сообщает в своем письме государственному секретарю Винта в письме от 30 июня: «Светило Сатурн не является одиночным, но состоит из трех небесных тел, едва касающихся друг друга, относительно друг друга не движущихся, не меняющих позиции и расположенных по линии вдоль Зодиака. Среднее из этих тел по размерам приблизительно в три раза больше, чем боковые» . Второе – открытие фаз Венеры, подобных лунным. Галилей сразу же понял важность этих открытий, которые не вписывались в прежнюю систему астрономических представлений, т.к. невозможно было объяснить эти явления в свете теории Птолемея.
В конце 1610 года Общество Иисуса, в частности, отец Клавий из Колледжо Романо, славившийся широтой своих взглядов одобрил работу Галилея. 17 декабря они убедились в существовании четырех спутников Юпитера, названных Галилеем медическими планетами. Отец Клавий собственноручно написал Галилею: «Действительно, Ваша милость заслуживает самых горячих похвал, так как Вы были первым, кто наблюдал это явление» . Также Галилей получил письмо с одобрениями от доминиканца Томмазо Кампанеллы, который узнал об открытиях из «Звездного вестника» и хвалил ученого за то, что он «открыл глаза людям, показав им новое небо и новую Землю на Луне» . Следует отметить также, что Галилей отнесся к этим словам весьма сдержанно, не приняв странных ему космологических воззрений Кампанеллы.
Спор о плавающих телах
К важным последствиям привела полемика Галилея с двумя профессорами Пизанского университета, касающаяся льда, плавающего на поверхности воды. Профессора придерживались Аристотелевской системы о естественном положении тел и считали, что холод способствует увеличению плотности воды, и если лед и держался на поверхности воды, то только за счет своей формы. Галилей же выдвигал аргументы, основанные на теории Архимеда: тела тонут, или держатся на поверхности жидкости в зависимости от плотности этих веществ. Позже к профессорам присоединился Людовико делле Коломбе. Однако в публичном диспуте победил Галилей. Это побудило его к написанию трактата по гидростатике, который он назвал «Рассуждение о телах, пребывающих на поверхности воды в покое, и тех, которые в ней движутся». В ней был затронут вопрос о природе движения, причем опыты, доступные любому обывателю, противоречили Аристотелевской системе о естественном положении тел и движении в целом. Также Галилей упомянул в этом трактате проблему определения периода обращения четырех спутников Юпитера и предлагал свое объяснение природы солнечных пятен.
Ответом на эту работу стали не только благожелательные отзывы, но и отрицательное отношение закоренелых консерваторов. Полемика еще сильнее увеличила пропасть между ними, и привела к созданию «антигалилеевской лиги», образованной с целью собрания опровержений идеи о движении Земли и других положений галилеевской теории.
Пятна на Солнце были обнаружены впервые не в XVII веке. О них имели представление даже в эпоху Греко-римской цивилизации, так как разглядеть их можно было на закате или через закопченное стекло невооруженным глазом. В большинстве случаев их объясняли проекцией движущихся планет с солнечным диском. Еще в 1607 году, Кеплер признал одно из таких пятен за планету Меркурий. Объяснения, подобные этим, имели место в связи с тем, что Солнце в связи с трактатом Аристотеля «О небе» представлялось, как совершенное светило, покрытое твердой оболочкой. Вклад Галилея в этот вопрос состоял в том, что в его работах было впервые указано, что солнечные пятна принадлежат самой поверхности Солнца.
В 1611 году Шейнер написал письма о своих наблюдениях, назвав их «Tres epistolae de maculis solaribus ad Marcum Weserium». Будучи иезуитом, он отрицал принадлежность пятен солнечной поверхности и выдвигал гипотезу, что это могли бы быть другие планеты, отличные от Меркурия и Венеры. Причем, опасаясь острой реакции, он выбрал псевдоним «Апеллес». Изучив эти три письма, Галилей согласился, что пятна не являются иллюзией, однако он критиковал сами мотивы, побудившие Шейнера отрицать возможность существования пятен на самом солнце. Галилей заметил, что это явление не было постоянным, таким образом, не являясь каким-либо небесным телом. Скорее всего, это некие «облака», соприкасающиеся с поверхностью Солнца. Ответ Галилея был при этом очень вежливым и аккуратным.
Важно заметить, что, прочитав это письмо, кардинал Маффео Барберини похвалил Галилея за проницательность и заключил, что опровержение его точки зрения невозможно. Но уже имея неприятный опыт столкновения с богословскими доводами против своих гипотез, Галилей обратился с запросом к кардиналу Карло Конти. Тот ответил ему, что в Писании нет обоснования аристотелевской гипотезы о совершенстве и несокрушимости небесных сфер, и что мнения Отцов Церкви скорее склоняется к противоположному представлению о них. Что же касается вращательного движения Земли, то Конти выразил мнение, что это мало соответствует Писанию. Однако, гипотеза Коперника может быть приведена в согласие со Священным Писанием только при допущении, что язык Библии является общеупотребительным, так как написана она для простого народа; но этого «без крайней надобности не следует допускать» Иными словами, кардинал выразил мысль о том, что если будут приведены достаточные доказательства верности теории Галилея, некоторые места в Писании можно будет трактовать по-другому. Галилей же в свою очередь был уверен, что решение проблемы солнечных пятен могло бы нанести еще один удар по аристотелевской системе, опровергнув ее «догмат» о несокрушимости небесных тел.
Затем разразился спор, в котором приводимые сторонами аргументы сводились к противостоянию двух систем – гео- и гелиоцентрической. Спор этот в некоторые моменты был очень напряженным, но затем пошел на спад. Однако он повлек за собой некоторое охлаждение отношений между Галилеем и иезуитами (т.к. Шейнер был иезуитом), в том числе и из Колледжо Романо (к тому времени отец Клавио уже умер). Но вызвано оно было не столько различными позициями, сколько резкими выпадами Шейнера и не менее резкими ответами ученых друзей Галилея. Стоит также отметить стремление Галилея эти отношения наладить.
Но если среди ученых открытия Галилея находили все больше одобрительных возгласов, то нельзя было сказать того же о философах. Галилей не смог переубедить и своих коллег по кафедре философии в Падуанском университете. Так, например, Кремонини считал, что одного авторитета Аристотеля в области натурфилософии и мнения Плутарха об обманчивости оптических линз уже достаточно, чтобы считать все открытия Галилея лишь оптической иллюзией. Также падуанский друг Галилея – священник Паоло Гвальдо писал Галилею «…я не встретил еще ни одного философа или астролога, которые захотели бы подписаться под утверждением Вашей Милости о том, что Земля вертится; еще в меньшей степени это захотели бы сделать богословы. Поэтому хорошенько подумайте, прежде чем публично утверждать истинность своего мнения; многие из высказанных Вами положений могут вызвать полемику, особенно, если Вы будете слишком наставить на их истинности» .Ученые – противники Галилея, не находили научных аргументов против него и объединились в секретное движение сопротивления идеям Галилея, названное «Лигой». «Лига» решила бороться с Галилеем с помощью богословия.
1. Галилей наблюдал планету Сатурн. Сейчас мы знаем, что Сатурн окружён кольцами. Но Галилей из-за слабости телескопа только заметил, что по бокам Сатурна имеются какие-то туманные пятна. Когда спустя несколько лет они совершенно исчезли, Галилей решил, что он ошибся и опубликовал расшифровку своей анаграммы: «Высочайшую планету тройною наблюдал».Кольца Сатурна очень тонкие: десятки-сотни метров толщиной. Они расположены в плоскости экватора Сатурна, которая наклонена к плоскости земной орбиты на 27 градусов. Поэтому при движении Сатурна вокруг Солнца земной наблюдатель видит кольца или раскрытыми или они становятся невидимыми, когда располагаются ребром к Солнцу и наблюдателю. Именно из-за этого исчезновения колец и не смог Галилей совершить открытие.
Наблюдая за небесными телами с помощью телескопа, Галилей открыл фазы Венеры, подобные фазам Луны. Учёный пришёл к выводу, что Венера и другие планеты не светятся, а только отражают свет Солнца, а порядок смены фаз Венеры соответствует гелиоцентрической системе Коперника.
Кроме того Галилей установил, что освещённость Марса не меняется, у него нет фаз. Значит, Марс вращается вокруг Солнца, а Земля находится внутри его орбиты.
Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Это был весомый аргумент в поддержку теории Коперника: Юпитер и его спутники он рассматривал как модель Солнечной системы.
Галилей обнаружил горы и кратеры на Луне, что свидетельствовало о том, что Луна по своей природе сходна с Землёй.
Наблюдая в телескоп Млечный путь, Галилей установил, что он состоит из большого количества звёзд, неразличимых невооружённым глазом. Это согласовывалось с теорией Коперника, из которой следовала огромная удалённость звёзд
2. Итальянский астроном, монах Джузеппе Пьяцци основал обсерваторию в Палермо на острове Сицилия. Он занимался составлением каталога звёзд в созвездии Близнецов. Вечером 1 января 1801 года он обнаружил маленькую звёздочку, которая отсутствовала на звёздных картах. Через несколько дней учёный заметил, что звёздочка перемещается по небу, как должна двигаться планета, расположенная дальше Марса. Плохие условия наблюдения и болезнь прервали наблюдения Пьяцци.
Об открытии неизвестного небесного тела узнал немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Он разработал метод, позволивший по немногим наблюдениям рассчитать орбиту небесного тела и вычислить его положение в будущем. Через год в рассчитанном месте небесное тело нашли и Пьяцци предложил назвать его Церера –по имени древнеримской богини плодородия, покровительницы острова Сицилия. Долгое время Церера считалась планетой Солнечной системы.
Через некоторое время между орбитами Марса и Юпитера были обнаружены ещё новые планеты. Даже при большом увеличении они выглядели как слабые звёздочки, поэтому новые планеты стали называть астероидами, т.е. «звёздоподобными». В 2006 году после уточнения Международным астрономическим союзом понятия «планета», Церера стала называться карликовой планетой.
В настоящее время в Солнечной системе 8 планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) и 5 планет-карликов. Открытый в 1930году Плутон значительно меньше других планет и даже Луны. В конце 20 века за орбитой Нептуна стали обнаруживаться и другие объекты, похожие на Плутон. Генеральная ассамблея Международного астрономического союза в 2006 году Плутон и ещё три более далёкие небесные тела, как и Цереру, отнесла к планетам-карликам.
«Требовалась исключительная сила духа, чтобы извлечь законы природы из конкретных явлений, которые всегда были у всех перед глазами, но объяснение которых тем не менее ускользало от пытливого взгляда философов», - так писал о Галилее известный французский математик и астроном Лагранж.
Открытия Галилео Галилея в астрономии
В 1609 г. Галилео Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Сначала его телескоп давал увеличение примерно в 3 раза. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Сам термин телескоп ввёл в науку тоже Галилей (по предложению Федерико Чези). Ряд открытий, которые сделал Галилей при помощи телескопа, способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира , которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея.
Телескоп Галилея в качестве объектива имел одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения.Такая система все ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных любительских телескопах.
Первые телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января 1610 года. Они показали, что Луна, как и Земля, имеет сложный рельеф - покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил результатом попадания на нее солнечного света, отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны (медленное ее колебание) и довольно точно оценил высоту лунных гор.
Планета Венера представилась Галилею в телескопе не блестящей точкой, а светлым серпом, подобным лунному.
Интереснее всего оказалось наблюдение яркой планеты Юпитер. В зрительную трубу Юпитер показался астроному уже не яркой точкой, а довольно большим кружком. Около этого кружка на небе были три звездочки, а через неделю Галилей открыл и четвертую звездочку.
Глядя на рисунок, можно удивиться, почему Галилей не сразу открыл все четыре спутника: ведь они так хорошо видны на фотографии! Но нужно вспомнить, что телескоп у Галилея был очень слабым. Оказалось, что все четыре звездочки не только следуют за Юпитером в его движений по небу, но и обращаются вокруг этой большой планеты. Итак, у Юпитера было найдено сразу четыре луны - четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдал Галилей период обращения этих спутников, но точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема была закрыта.
Галилей открыл также (независимо от Фабрициуса и Хэрриота) солнечные пятна (тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками).
Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира»). По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца.
Галилей установил также, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны, порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем Солнце, и «полновенерие» было невозможно.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца помешали слабость телескопа. 50 лет спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс, в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Галилей утверждал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в таком соотношении, какое следует из теории Коперника. Однако диаметр звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы.
Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, открылся Галилею в виде отдельных звёзд, что подтвердило догадку Демокрита, и стало видно громадное количество неизвестных ранее звёзд.
Галилей написал книгу «Диалог о двух системах мира», в которой подробно обосновал, почему он принимает систему Коперника, а не Птолемея. Основные положения этого диалога следующие:
- Венера и Меркурий никогда не оказываются в противостоянии, а это означает, что они вращаются вокруг Солнца, и их орбита проходит между Солнцем и Землёй.
- У Марса противостояния бывают. Из анализа изменений яркости при движении Марса Галилей сделал вывод, что эта планета тоже вращается вокруг Солнца, но в данном случае Земля находится внутри её орбиты. Аналогичные выводы он сделал для Юпитера и Сатурна.
Осталось выбрать между двумя системами мира: Солнце (с планетами) вращается вокруг Земли или Земля вращается вокруг Солнца. Наблюдаемая картина движений планет в обоих случаях одна и та же, это гарантирует принцип относительности , сформулированный самим Галилеем. Поэтому для выбора нужны дополнительные доводы, в числе которых Галилей приводит бо́льшую простоту и естественность модели Коперника (однако отверг систему Кеплера с эллиптическими орбитами планет).
Галилей разъяснил, отчего земная ось не поворачивается при обращении Земли вокруг Солнца; для объяснения этого явления Коперник ввёл специальное «третье движение» Земли. Галилей показал на опыте, что ось свободно движущегося волчка сохраняет своё направление сама собой («Письма к Инголи»):
«Подобное явление очевидным образом обнаруживается у всякого тела, находящегося в свободно подвешенном состоянии, как я показывал многим; да и вы сами можете в этом убедиться, положив плавающий деревянный шар в сосуд с водою, который вы возьмете в руки, и затем, вытянув их, начнете вращаться вокруг самого себя; вы увидите, как этот шар будет поворачиваться вокруг себя в сторону, обратную вашему вращению; он закончит свой полный оборот в то же самое время, как вы закончите ваш».
Галилей сделал серьёзную ошибку, полагая, что явление приливов доказывает вращение Земли вокруг оси. Но он приводит и другие серьёзные аргументы в пользу суточного вращения Земли:
- Трудно согласиться с тем, что вся Вселенная совершает суточный оборот вокруг Земли (особенно учитывая колоссальные расстояния до звёзд); более естественно объяснить наблюдаемую картину вращением одной Земли. Синхронное участие планет в суточном вращении нарушало бы также наблюдаемую закономерность, согласно которой, чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется.
- Даже у огромного Солнца обнаружено осевое вращение.
Чтобы доказать вращение Земли, Галилей предлагает мысленно представить, что пушечный снаряд или падающее тело за время падения немного отклоняются от вертикали, но приведенный им расчёт показывает, что это отклонение ничтожно.
Галилей также сделал верное замечание, что вращение Земли должно влиять на динамику ветров. Все эти эффекты были обнаружены много позже.
Другие достижения Галилео Галилея
Он изобрел также:
- Гидростатические весы для определения удельного веса твёрдых тел.
- Первый термометр, ещё без шкалы (1592).
- Пропорциональный циркуль, используемый в чертёжном деле (1606).
- Микроскоп (1612); с его помощью Галилей изучал насекомых.
Круг его интересов был очень широк: Галилей занимался также оптикой , акустикой, теорией цвета и магнетизма , гидростатикой (наука, изучающая равновесие жидкостей), сопротивлением материалов, проблемами фортификации (военная наука об искусственных закрытиях и преградах). Пытался измерить скорости света. Он опытным путём измерил плотность воздуха и дал значение 1/400 (сравните: у Аристотеля – 1/10, истинное современное значение 1/770).
Галилей также сформулировал закон неуничтожимости вещества.
Познакомившись со всеми достижениями Галилео Галилея в науке, невозможно не заинтересоваться его личностью. Поэтому расскажем об основных этапах его жизненного пути.
Из биографии Галилео Галилея
Родился будущий итальянский ученый (физик, механик, астроном, философ и математик) в 1564 году в Пизе. Как вы уже знаете, он является автором выдающихся астрономических открытий. Но его приверженность к гелиоцентрической системе мира привела к серьезным конфликтам с католической церковью, что очень осложняло его жизнь.
Родился он в дворянской семье, его отец был известным музыкантом и теоретиком музыки. Увлечение искусством передалось и сыну: Галилео занимался музыкой и рисованием, а также имел литературный талант.
Образование
Начальное образование он получил в ближайшем от дома монастыре, учился всю жизнь с большой охотой – в Пизанском университете изучал медицину, одновременно увлекался геометрией. В университете он проучился только около 3 лет – отец не мог больше оплачивать учебу сына, но весть о талантливом юноше дошла до высших лиц, ему покровительствовали маркиз дель Монте и тосканский герцог Фердинанд I Медичи.
Научная деятельность
Позже Галилео преподавал в Пизанском университете, а затем в более престижном Падуанском университете, где начались наиболее плодотворные годы его научной деятельности. Здесь же он активно занимается астрономией – изобретает первый собственный телескоп. Обнаруженные им четыре спутника Юпитера он назвал именами сыновей своего покровителя Медичи (сейчас их называют галилеевыми спутниками). Первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звёздный вестник», эта книга стала настоящим бестселлером своего времени, а жители Европы спешно приобретали себе телескопы. Галилей становится самым знаменитым учёным Европы, в его честь сочиняются оды, где он сравнивается с Колумбом.
В эти годы Галилей вступает в гражданский брак, в котором у него рождаются сын и две дочери.
Конечно, у таких людей, кроме приверженцев, всегда достаточно недоброжелателей, не избежал этого и Галилей. Особенно недоброжелателей возмущала его пропагандагелиоцентрической системы миры, ведь подробное обоснование концепции неподвижности Земли и опровержение гипотез о её вращении содержалось в трактате Аристотеля «О небе» и в «Альмагесте» Птолемея.
В 1611 г. Галилей решил отправиться в Рим, чтобы убедить Папу Павла V , что идеи Коперника вполне совместимы с католицизмом. Его приняли хорошо, он продемонстрировал им свой телескоп, давая осторожные и осмотрительные пояснения. Кардиналы создали комиссию для выяснения вопроса, не грешно ли смотреть на небо в трубу, но пришли к выводу, что это позволительно. Римские астрономы открыто обсуждали вопрос, движется ли Венера вокруг Земли или вокруг Солнца (смена фаз Венеры ясно говорила в пользу второго варианта).
Но начались доносы в инквизицию. А когда Галилей в 1613 г. Галилей выпустил книгу «Письма о солнечных пятнах», в которой открыто высказался в пользу системы Коперника, римская инквизиция начала первое дело против Галилея по обвинению в ереси. Последней ошибкой Галилея стал призыв к Риму высказать окончательное отношение к учению Коперника. Тогда католическая церковь решила запретить его учение с пояснением, что «церковь не возражает против трактовки коперниканства как удобного математического приёма, но принятие его как реальности означало бы признание того, что прежнее, традиционное толкование библейского текста было ошибочным ».
5 марта 1616 г. Рим официально определяет гелиоцентризм как опасную ересь. Книга Коперника была запрещена.
Церковный запрет гелиоцентризма, в истинности которого Галилей был убеждён, был неприемлем для учёного. Он стал размышлять, как, формально не нарушая запрета, продолжать защиту истины. И решил издать книгу, содержащую нейтральное обсуждение разных точек зрения. Он писал эту книгу 16 лет, собирая материалы, оттачивая аргументы и выжидая благоприятного момента. Наконец (в 1630 г.) она была закончена, эта книга - «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой» , но вышла только в 1632 г. Книга написана в форме диалога между тремя любителями науки: коперниканцем, нейтральным участником и приверженцем Аристотеля и Птолемея. Хотя в книге нет авторских выводов, сила аргументов в пользу системы Коперника говорит сама за себя. Но в нейтральном участнике Папа римский узнал себя и свои аргументы и пришел в ярость. Уже через несколько месяцев книга была запрещена и изъята из продажи, а Галилея вызвали в Рим на суд Инквизиции по подозрению в ереси. После первого допроса его взяли под арест. Существует мнение, что по отношению к нему применялись пытки, что Галилею угрожали смертью, его допрашивали в зале пыток, где перед глазами узника были разложены страшные орудия: кожаные воронки, через которые в желудок человека вливали огромное количество воды, железные сапоги (в них завинчивались ноги пытаемого), клещи, которыми ломали кости...
Во всяком случае, он был поставлен перед выбором: либо он покается и отречётся от своих «заблуждений», либо его постигнет участь Джордано Бруно. Он не вынес угроз и отрекся от своего сочинения.
Но Галилей остался узником инквизиции до самой смерти. Ему строго запретили разговаривать с кем бы то ни было о движении Земли. И все-таки Галилей тайно работал над сочинением, где утверждал истину о Земле и небесных светилах. После вынесения приговора Галилея поселили на одной из вилл Медичи, а спустя пять месяцев ему было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри, рядом с монастырём, где находились его дочери. Здесь он провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции.
Через некоторое время, после смерти любимой дочери, Галилей полностью потерял зрение, но продолжал научные исследования, опираясь на верных учеников, среди которых был Торричелли. Только один раз, незадолго до смерти, инквизиция разрешила слепому и тяжело больному Галилею покинуть Арчетри и поселиться во Флоренции для лечения. При этом ему под страхом тюрьмы было запрещено выходить из дома и обсуждать «про́клятое мнение» о движении Земли.
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года, на 78-м году жизни, в своей постели. Похоронили его в Арчетри без почестей, ставить памятник Папа тоже не позволил.
Позже единственный внук Галилея тоже постригся в монахи и сжёг хранившиеся у него бесценные рукописи учёного как богопротивные. Он был последним представителем рода Галилеев.
Послесловие
В 1737 г. прах Галилея, как он и просил, был перенесён в базилику Санта Кроче, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело.
В 1835 г. книги, защищавшие гелиоцентризм, были вычеркнуты из списка запрещенных.
С 1979 по 1981 годы по инициативе Римского Папы Иоанна Павла II работала комиссия по реабилитации Галилея, и 31 октября 1992 года Папа Иоанн Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив учёного отречься от теории Коперника.
К счастью, костры инквизиции в то время в Европе уже поутихли, и ученый отделался только статусом «узника святой инквизиции».
Краткая биография
Галилео Галилей (15 ноября 1564 года – 8 января 1642 года) остался в истории как гениальный астроном и физик. Признается основателем точного естествознания.
Будучи уроженцем итальянского города Пиза, свое образование получал там же - в знаменитом Пизанском университете, обучаясь по медицинской специальности. Однако после ознакомления с сочинениями Евклида и Архимеда будущий ученый так заинтересовался механикой и геометрией, что тут же принял решение оставить университет, всю свою дальнейшую жизнь посвятив естественным наукам.
В 1589 Галилей стал профессором Пизанского университета. Спустя еще несколько лет начал работать в Падуанском университете, где оставался до 1610 года. Дальнейшую свою работу продолжил уже в качестве придворного философа герцога Козимо II Медичи, продолжая заниматься исследованиями в области физики, геометрии и астрономии.
Открытия и наследие
Главными его открытиями являются два принципа механики, оказавшие существенное воздействие на развитие не только самой механики, но и физики в целом. Речь идет о фундаментальном галилеевском принципе относительности для равномерного и прямолинейного движения, а также о принципе постоянства ускорения силы тяжести.
На основе открытого им принципа относительности И. Ньютон создал такое понятие, как инерциальная система отсчёта. Второй же принцип помог ему выработать понятия об инертной и тяжелой массах.
Эйнштейн же и вовсе сумел развить механический принцип Галилея на все физические процессы, в первую очередь на свет, сделав выводы о природе и законах времени и пространства. А объединив второй галилеевский принцип, который он истолковал как принцип эквивалентности инерционных сил силам тяготения, с первым он создал общую теорию относительности.
Кроме этих двух принципов Галилею принадлежит открытие таких законов:
Постоянного периода колебаний;
Сложения движений;
Инерции;
Свободного падения;
Движения тела по наклонной плоскости;
Движения тела, брошенного под углом.
Помимо этих базовых фундаментальных открытий, ученый занимался изобретением и конструированием различных прикладных приборов. Так, в 1609 году он, задействовав выпуклую и вогнутую линзы, создал прибор, представляющий собой оптическую систему – аналог современной подзорной трубы. С помощью этого собственноручно созданного прибора он стал исследовать ночное небо. И весьма преуспел в этом, доработав устройство на практике и сделав полноценный для того времени телескоп.
Благодаря собственному изобретению, Галилей вскоре сумел открыть фазы Венеры, солнечные пятна и мн. др.
Однако пытливый ум ученого не остановился на успешном применении телескопа. В 1610 году, проведя эксперименты и изменив расстояния между линзами, он изобрел и обратную версию телескопа – микроскоп. Роль этих двух приборов для современной науки невозможно переоценить. Он же изобрел и термоскоп (1592 г.) – аналог современного термометра. А также много других полезных приспособлений и приборов.
Астрономические открытия ученого существенно повлияли на научное мировоззрение в целом. В частности, его выводы и обоснования разрешили долгие споры между сторонниками учения Коперника и сторонниками систем, разработанных Птолемеем и Аристотелем. Приведенные очевидные доводы показали, что аристотельская и птолемеевская системы были ошибочны.
Правда, после таких ошеломляющих доказательств (1633г.) ученого тут же поспешили признать еретиком. К счастью, костры инквизиции в то время в Европе уже поутихли, и Галилей отделался только статусом «узника святой инквизиции», запретом работать в Риме (после и во Флоренции, а также и около нее), а также постоянным надзором за собою. Но ученый продолжил относительно активную деятельность. И до болезни, вызвавшей потерю зрения, успел завершить еще один свой известный труд "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки" (1637г.).
Имя этого человека вызывало одновременно восхищение и ненависть у его современников. Тем не менее он вошел в историю мировой науки не только как последователь Джордано Бруно, но и как один из крупнейших ученых итальянского Возрождения.
Он родился 15 февраля 1564 года в городе Пизе в знатной, но обедневшей семье Его отец Винченцо Галилей был талантливым музыкантом и композитором, но искусство не давало средств к существованию, и отец будущего ученого прирабатывал торговлей сукном
До одиннадцати лет Галилей жил в Пизе и учился в обычной школе, а затем вместе с семьей переехал во Флоренцию. Здесь он продолжил образование в монастыре бенедиктинцев, где изучал грамматику, арифметику, риторику и другие предметы.
В семнадцать лет Галилей поступил в Пизанский университет и стал готовиться к профессии врача. Одновременно из любознательности он читал труды по математике и механике, в частности, Евклида и Архимеда. Последнего позже Галилей всегда называл своим учителем.
Из-за стесненного материального положения юноше пришлось бросить Пизанский университет и вернуться во Флоренцию. Дома Галилей самостоятельно занялся углубленным изучением математики и физики, которые его очень заинтересовали В 1586 году он написал свою первую научную работу «Маленькие гидростатические весы», которая принесла ему некоторую известность и позволила познакомиться с несколькими учеными. По протекции одного из них — автора «Учебника механики» Гвидо Убальдо дель Монте Галилей в 1589 году получил кафедру математики в Пизанском университете. В двадцать пять лет он стал профессором там, где учился, но не завершил свое образование.
Галилей преподавал студентам математику и астрономию, которую излагал, естественно, по Птолемею. Именно к этому времени относятся опыты, которые он ставил, бросая различные тела с наклонной Пизанской башни, чтобы проверить, падают ли они в соответствии с учением Аристотеля — тяжелые быстрее, чем легкие. Ответ получился отрицательный.
В работе «О движении» (1590) Галилей подверг критике аристотелевское учение о падении тел. В ней, между прочим, он писал: «Если разум и опыт в чем-нибудь совпадают, для меня не играет роли то, что это противоречит мнению большинства».
К этому же периоду относится установление Галилеем изохронности малых колебаний маятника — независимости периода его колебаний от амплитуды. К такому выводу он пришел, наблюдая за качанием люстр в Пизанском соборе и отмечая время по биению пульса на руке... Гвидо дель Монте высоко ценил Галилея как механика и называл его «Архимедом нового времени».
Критика Галилеем физических представлений Аристотеля восстановила против него многочисленных сторонников древнегреческого ученого. Молодому профессору стало очень неуютно в Пизе, и он принял приглашение занять кафедру математики в известном Падуанском университете.
Падуанский период — самый плодотворный и счастливый в жизни Галилея. Здесь он обрел семью, связав свою судьбу с Мариной Гамба, которая родила ему двух дочерей: Вирджинию (1600) и Ливию (1601); позже родился сын Винченцо (1606).
С 1606 года Галилей занимается астрономией. В марте 1610 года увидел свет его труд под названием «Звездный вестник». Вряд ли когда-либо в одном произведении сообщалось столько сенсационных астрономических сведений, сделанных к тому же буквально в течение нескольких ночных наблюдений в январе — феврале того же 1610 года.
Узнав об изобретении телескопа и располагая неплохой собственной мастерской, Галилей изготовляет несколько образцов зрительных труб, постоянно улучшая их качество. В результате ученому удалось сделать телескоп с увеличением в 32 раза. В ночь на 7 января 1610 года он направляет телескоп на небо. То, что он увидел там — лунный пейзаж, горные. Цепи и вершины, бросавшие тени, долины и моря, — уже приводило к мысли о том, что Луна похожа на Землю, — факт, свидетельствовавший не в пользу религиозных догм и учения Аристотеля об особом положении Земли среди небесных тел.
Огромная белая полоса на небе — Млечный Путь — при рассмотрении в зрительную трубу отчетливо разделилась на отдельные звезды. Возле Юпитера ученый заметил маленькие звездочки (сначала три, затем еще одну), которые уже на следующую ночь изменили свое положение относительно планеты. Галилею с его кинематическим восприятием явлений природы не нужно было долго раздумывать — перед ним спутники Юпитера! — еще один довод против исключительного положения Земли. Галилей открыл существование четырех спутников Юпитера. Позже Галилеи обнаружил феномен Сатурна (хотя и не понял, в чем дело) и открыл фазы Венеры.
Наблюдая, как солнечные пятна перемещаются по солнечной поверхности, он установил, что Солнце тоже вращается вокруг своей оси. На основании наблюдений Галилей сделал вывод, что вращение вокруг оси свойственно всем небесным телам.
Наблюдая звездное небо, он убедился, что число звезд гораздо больше, чем можно увидеть простым глазом. Так Галилей подтвердил мысль Джордано Бруно о том, что просторы Вселенной бесконечны и неисчерпаемы. После этого Галилей сделал вывод о том, что гелиоцентрическая система мира, предложенная Коперником, является единственно верной.
Телескопические открытия Галилея были многими встречены с недоверием, даже с враждебностью, но сторонники коперниканского учения, и прежде всего Кеплер, тут же опубликовавший «Разговор со звездным вестником», отнеслись к ним с восторгом, видя в этом подтверждение правоты своих убеждений.
«Звездный вестник» принес ученому европейскую славу. Тосканский герцог Козимо II Медичи предложил Галилею занять должность придворного математика. Она сулила безбедное существование, свободное время для занятий наукой, и ученый принял предложение. Кроме того, это позволяло Галилею вернуться на родину, во Флоренцию.
Теперь, имея могущественного покровителя в лице великого герцога Тосканского, Галилей все смелее и смелее начинает пропагандировать учение Коперника Клерикальные круги встревожены. Авторитет Галилея как ученого высок, к его мнению прислушиваются. Значит, решат многие, учение о движении Земли — не просто одна из гипотез устройства мира, которая упрощает астрономические расчеты.
Беспокойство служителей церкви по поводу триумфального распространения учения Коперника хорошо поясняет письмо кардинала Роберто Беллармино одному из своих корреспондентов: «Когда утверждают, что в предположении, будто Земля движется и Солнце стоит неподвижно, все наблюдаемые явления объясняются лучше, чем при... геоцентрической системе Птолемея, то это прекрасно сказано и не заключает в себе никакой опасности; а этого и достаточно для математики; но когда начинают говорить, что Солнце в действительности стоит в центре мира и что оно только вращается вокруг себя, но не движется с востока на запад, и что Земля находится на третьем небе и с большой скоростью вращается вокруг Солнца, то это вещь очень опасная и не только потому, что она раздражает всех философов и ученых богословов, но и потому, что она вредит св. вере, поскольку из нее вытекает ложность Св. Писания».
В Рим посыпались доносы на Галилея. В 1616 году по просьбе Конгрегации святого индекса (церковного учреждения, ведающего вопросами разрешений и запрещений) одиннадцать видных богословов рассмотрели учение Коперника и пришли к выводу о его ложности. На основе этого заключения гелиоцентрическое учение было объявлено еретическим, а книга Коперника «Об обращении небесных сфер» внесена в индекс запрещенных книг. Одновременно запрещались все книги, поддерживавшие эту теорию, — существовавшие и те, которые будут написаны в будущем.
Галилея вызвали из Флоренции в Рим и в мягкой, но категорической форме потребовали прекратить пропаганду еретических представлений об устройстве мира. Увещевание проводил все тот же кардинал Беллармино. Галилей был вынужден подчиниться. Он не забыл, чем кончилось для Джордано Бруно упорство в «ереси». Кроме того, как философ он знал, что «ересь» сегодня становится истиной завтра.
В 1623 году под именем Урбана VIII папой становится друг Галилея кардинал Маффео Барберини. Ученый спешит в Рим. Он надеется добиться отмены запрещения «гипотезы» Коперника, но тщетно. Папа объясняет Галилею, что сейчас, когда католический мир раздирается ересью, недопустимо ставить под сомнение истинность святой веры.
Галилей возвращается во Флоренцию и продолжает работать над новой книгой, не теряя надежды когда-нибудь опубликовать свой труд. В 1628 году он еще раз посещает Рим, чтобы разведать обстановку и выяснить отношение высших иерархов церкви к учению Коперника. В Риме он встречает ту же нетерпимость, но она не останавливает его. Галилей заканчивает книгу и в 1630 году представляет ее в Конгрегацию.
Рассмотрение сочинения Галилея в цензуре тянулось два года, затем последовал запрет. Тогда Галилей решил издать свой труд в родной Флоренции. Ему удалось искусно обмануть тамошних цензоров, и в 1632 году книга увидела свет.
Она называлась «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой» и была написана как драматическое произведение. По цензурным соображениям Галилей вынужден проявлять осторожность: книга написана в форме диалога между двумя сторонниками Коперника и одним приверженцем Аристотеля и Птолемея, причем каждый из собеседников старается понять точку зрения другого, допустив ее справедливость. В предисловии Галилей вынужден заявить, что, поскольку учение Коперника противно святой вере и запрещено, он вовсе не является его сторонником и в книге теория Коперника только обсуждается, а не утверждается. Но ни предисловие, ни форма изложения не могли скрыть истины: догмы аристотелевской физики и птолемеевской астрономий терпят здесь такой очевидный крах, а теория Коперника настолько убедительно торжествует, что вопреки сказанному в предисловии личное
отношение Галилея к учению Коперника и его убежденность в справедливости этого учения не вызывают сомнений.
Правда, из изложения вытекает, что Галилей все еще верил в равномерное и круговое движение планет вокруг Солнца, т. е. не сумел оценить и не принял кеплеровых законов движения планет. Он также не согласился с предположениями Кеплера относительно причин возникновения приливов и отливов (притяжение Луны!), развив взамен собственную теорию этого явления, оказавшуюся неверной.
Церковные власти пришли в ярость. Санкции последовали незамедлительно. Продажу «Диалога» запретили, а Галилея вызвали в Рим на суд.
Напрасно семидесятилетний старец представил свидетельство трех врачей о том, что он болен. Из Рима сообщили, что если он не приедет добровольно, то его привезут силой, в кандалах. И престарелый ученый отправился в путь, «Я прибыл в Рим, — пишет Галилей в одном из писем, — 10 февраля 1633 года и положился на милость инквизиции и святого отца.. Сначала меня заперли в замке Троицы на горе, а на следующий день меня посетил комиссар инквизиции и увез меня в своей карете.
По дороге он задавал мне разные вопросы и выразил пожелание, чтобы я прекратил скандал, вызванный в Италии моим открытием, касающимся движения земли... На все математические доказательства, которые я мог ему противопоставить, он отвечал мне словами из священного писания: «Земля была и будет неподвижна вовеки веков»».
Следствие тянулось с апреля по июнь 1633 года, а 22 июня в той же церкви, почти на том же самом месте, где Джордано Бруно выслушал смертный приговор, Галилей, стоя на коленях, произнес предложенный ему текст отречения. Под угрозой пыток Галилей, опровергая обвинение в том, что он нарушил запрет о пропаганде учения Коперника, вынужден был признать, что «неосознанно» способствовал подтверждению правоты этого учения, и публично от него отречься Поступая так, униженный Галилей понимал, что затеянный инквизицией процесс не остановит триумфального шествия нового учения, ему же самому нужны были время и возможность для дальнейшего развития заложенных в «Диалоге» идей, чтобы они стали началом классической системы мира, в которой не осталось бы места церковным догмам. Церкви же этот процесс нанес непоправимый ущерб.
Галилей не сдался, хотя в последние годы жизни ему пришлось работать в тяжелейших условиях. На своей вилле в Арчетри он находился под домашним арестом (под постоянным надзором инквизиции). Вот что он пишет, например, своему другу в Париж: «В Арчетри я живу под строжайшим запретом не выезжать в город и не принимать ни много друзей одновременно, ни с теми, кого я принимаю, не общаться иначе как крайне сдержанно... И мнится мне, что... теперешняя моя тюрьма заменена будет лишь на ту долгую и тесную, которая всех нас ожидает».
Два года Галилей в заточении пишет «Беседы и математические доказательства...», где, в частности, излагает основы динамики. Когда книга закончена, весь католический мир (Италия, Франция, Германия, Австрия) отказывается ее печатать.
В мае 1636 года ученый ведет переговоры об издании своего труда в Голландии, а затем тайно переправляет туда рукопись. «Беседы» выходят в свет в Лейдене в июле 1638 года, а в Арчетри книга попадает почти через год — в июне 1639 года. К тому времени ослепший Галилей (сказались годы упорной работы, возраст и то, что ученый часто смотрел на Солнце без хороших светофильтров) мог лишь ощупать свое детище руками.
Только в ноябре 1979 года папа римский Иоанн-Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив отречься ученого от теории Коперника.
Это был первый и единственный в истории католической церкви случай публичного признания несправедливости осуждения еретика, совершенный спустя 337 лет после его смерти.
Загрузка...
