Текст книги "Галилей и отрицатели науки"

К сожалению, желая потрафить аудитории, Галилей угодил в собственную ловушку. Он не заметил, что архитектурное построение Манетти также обречено на обрушение (на что не обратил внимания и никто из его слушателей). По-видимому, он обнаружил свой промах вскоре после прочтения лекций об аде, поскольку долгие годы на них не ссылался, и его биограф Вивиани ни разу не упомянул об этих лекциях, хотя жил в доме Галилея все последние годы жизни учителя.

Только в своей последней книге “Беседы”[41]41
  Galilei 1638.


[Закрыть] Галилей вернулся к интересной проблеме прочности и устойчивости конструкций при их масштабировании. Самое важное понимание, которое он к тому времени приобрел, состояло в том, что, если объем (и, соответственно, вес) возрастает в 1000 раз при десятикратном увеличении размера, сопротивляемость растрескиванию (происходящему на двумерных поверхностях) увеличивается только в 100 раз, следовательно, растет медленнее веса. Галилео писал в “Беседах”: “Машина большего размера, изготовленная из того же материала и в тех же пропорциях, что и меньшая, во всех остальных отношениях будет реагировать строго пропорционально меньшей, за исключением своей прочности и способности противостоять разрушительным воздействиям; чем больше корабль, тем менее прочным он будет”. Далее, намекая на свой промах с адом, он замечает, что “некоторое время назад” сам ошибся, оценивая надежность масштабных объектов. Пожалуй, самым примечательным в небезупречном эпизоде Галилея с адом было то, что даже через много лет после научного выступления о поэтическом труде ученый чувствовал потребность вновь оценить свои выводы, пересмотреть старые идеи на основе новообретенных и опубликовать новые, правильные результаты в совершенно ином контексте задач.

Галилей был истинным человеком эпохи Возрождения. Уместно задаваться вопросом, существуют ли такие люди в нашу эпоху узкой специализации и установки на карьерный рост, более того, необходимы ли еще личности, интересующиеся широким спектром вопросов, или универсалы с разнообразными интересами. Изучив около сотни интервью с необычайно креативными мужчинами и женщинами самого разного рода занятий, психолог Чикагского университета Михай Чиксентмихайи предположил, что ответ на оба вопроса утвердительный. Его вывод: “Если необязательно быть вундеркиндом, чтобы в дальнейшем проявлять творческие способности, то более обычного развитое любопытство – это принципиально. Практически каждый человек, внесший новаторский вклад в ту или иную область, вспоминает, как его завораживали тайны жизни, и может рассказать множество историй о своих попытках их разгадать”[42]42
  Csikszentmihalyi 1996.


[Закрыть]. Действительно, креативность часто означает способность заимствовать идеи в одной сфере и переносить их в другую. Например, Чарльз Дарвин почерпнул одно из основополагающих понятий своей теории эволюции, градуализм, из общения с друзьями-геологами. Это было представление о том, что как поверхность Земли очень медленно формируется под действием воды, Солнца, ветра и геологической активности, так и эволюционные изменения происходят на протяжении жизни сотен тысяч поколений.

Признание того, что запрос на “людей эпохи Возрождения” способен вдохнуть креативность в современный мир, не означает отказа от специализации. Имея источники информации под рукой, даже пресловутые 10 000 часов (предположительно, необходимые для достижения мастерского уровня в определенной задаче, согласно Малкольму Гладуэллу, хотя это утверждение было оспорено авторами исходного исследования) можно сократить благодаря более эффективным приемам и методам обучения. Экономия времени в сочетании с тем фактом, что люди теперь живут дольше, чем когда-либо прежде, означает, что сегодня ничто (по крайней мере, в принципе) не мешает людям становиться одновременно специалистами и универсалами ренессансного типа.

Вернемся к жизни Галилея. Репутация, завоеванная им благодаря лекциям об аде, и весомая рекомендация, которую он вскоре получил от Клавия, оказались чрезвычайно полезными. Летом 1589 г. Филиппо Фантони оставил кафедру математики Пизанского университета, и Галилей, некогда покинувший стены этого заведения недоучкой, получил назначение.

Глава 3
Падающая башня и наклонные плоскости

Первое трудоустройство Галилея в качестве профессора и главы кафедры математики в Пизе[43]43
  Исчерпывающее описание пизанских исследований Галилея: Wallace 1998.


[Закрыть] длилось только с 1589 до 1592 г., хотя именно к этому периоду относится история, создавшая культовый образ Галилея: человек в импозантной профессорской мантии бросает шары разного веса с вершины наклонной башни в Пизе.

Эта история восходит к Вивиани, который в 1657 г. свел воедино, по собственному описанию, свои воспоминания об общении с Галилеем в его последние годы.

Он [Галилей] доказал ошибочность множества выводов самого Аристотеля по вопросу движения, вплоть до того считавшихся предельно однозначными и неоспоримыми, к примеру (среди прочего) то, что скорости неравных по весу грузов из одного материала, движущихся в одной среде, никоим образом не повторяют соотношение своей тяжести, что приписывалось им Аристотелем, но что все они движутся с равной скоростью. Он [Галилей] доказал это многократными экспериментами на вершине наклонной Пизанской башни в присутствии других профессоров и всех студентов.

Иными словами, в противоположность взглядам последователей Аристотеля, что чем тяжелее шар, тем быстрее он должен падать, Вивиани утверждал, что, бросая шары с Пизанской башни (приблизительно между 1589 и 1592 гг.), Галилео продемонстрировал, что два шара из одного материала, но разного веса ударяются о землю одновременно.

Желая добавить истории драматичности, позднейшие биографы и историки привносили новые детали[44]44
  Профессор английского языка и литературы Лейн Купер собрал часть этих рассказов и рассмотрел эксперимент с Падающей башней. В прошлом его работа была подвергнута критике, но остается честной попыткой изучить эксперименты со свободным падением (Cooper 1935). Микаэль Сегре профессионально анализирует эту историю в: Segre 1989. Прекрасное рассмотрение культурно-исторического контекста: Camerota and Helbing 2000.


[Закрыть], отсутствующие в исходном сообщении Вивиани или в любых других современных Галилею источниках. Например, британский астроном и популяризатор науки Ричард Арман Грегори в 1917 г. писал, что члены Пизанского университета собрались у подножия Пизанской башни “однажды утром в год 1591-й”, хотя Вивиани никогда не называл точной даты. Грегори также добавил, что один шар “весил в сто раз больше другого” – опять-таки подробность, отсутствующая у Вивиани.

Писатель Фрэнсис Джеймсон Роуботам, писавший о жизни великих ученых, музыкантов, писателей и художников, добавил в 1918 г. яркое описание того, как Галилей “пригласил весь университет в свидетели эксперимента”.

Другие были столь же изобретательны. Физик и историк науки Уильям Сесил Дампьер в 1929 г. сообщал, что Галилей бросил “одновременно десятифунтовый груз и однофунтовый груз”, повторяя значения, упомянутые в более ранней биографии, написанной специалистом по Галилею Джоном Фахи. Все эти исследователи науки и другие авторы считали, что случай с башней знаменует поворотный момент в истории науки: переход от веры в авторитет к экспериментальной физике. Это событие стало таким знаменитым, что на фреске, написанной в 1816 г. тосканским художником Луиджи Катани, Галилей изображен проводящим эксперимент в присутствии самого́ великого герцога. Однако имела ли в действительности место демонстрация?

Большинство современных историков науки[45]45
  Знаменитый специалист по Галилею Стиллман Дрейк считал, что демонстрация все-таки имела место. Drake 1978.


[Закрыть] считают, что, скорее всего, нет. Скептицизм отчасти обусловлен склонностью Вивиани к антиисторичным восхвалениям, отчасти – некоторыми ошибками в описании хронологии событий, но, пожалуй, прежде всего тем фактом, что сам Галилей никогда не упоминал этот глубоко своеобразный эксперимент в своих обширных сочинениях, как не отмечен он и ни в одном современном ему документе. В частности, философ Якопо Маццони, профессор Пизанского университета и друг Галилея, опубликовал в 1597 г. книгу, в которой (несмотря на то что в целом разделял идеи Галилея о движении) ни разу не упомянул об эксперименте Галилея на Пизанской башне. Аналогично Джорджио Корезио, лектор в Пизе, описавший в 1612 г. эксперименты с бросанием предметов с вершины Пизанской башни, не приписывал ни одного из них Галилею. Следует отметить, что Корезио делает странное заявление, будто эксперименты “подтвердили утверждение Аристотеля… что большее тело из того же материала двигается быстрее меньшего, причем скорость возрастает в той же пропорции, что и вес”. Это заявление особенно поразительно в свете того факта, что еще в 1544 г. историк Бенедетто Варки упоминал эксперименты, доказавшие ошибочность предсказаний Аристотеля.

Галилею было 75 лет, когда Вивиани поселился в его доме, а Вивиани – 18, так что преувеличивать могли обе стороны. Я бы, однако, заметил, что с точки зрения признания научных достижений Галилея не слишком важно, выполнил ли он данную демонстрацию или нет. Факт остается фактом: за годы, проведенные в Пизе, Галилей серьезно экспериментировал со свободно падающими телами. Этот вывод никак не зависит от того, бросал он или не бросал шары с Пизанской башни. В Пизе он также начал составлять трактат с анализом разных аспектов движения. Книга “Древние сочинения о движении” (De Motu Antiquiora, или De Motu) была издана только в 1687 г., после смерти Галилея, но в ее содержании прослеживается развитие его ранних идей, и она, безусловно, ставит Галилея (уже в его ранние годы в Пизе) на передний край как экспериментальных, так и теоретических исследований[46]46
  В серии очень влиятельных работ специалист по истории науки Александр Койре утверждал, что Галилей не мог с помощью своего оборудования получить экспериментальные результаты, которые позднее описал в “Двух новых науках” (например, Koyré 1953, 1978). Эти утверждения категорически отвергают Томас Сеттл (Settle 1961), Джеймс Маклахлан (MacLachlan 1973) и Стиллман Дрейк (Drake 1973). См. также: Clavelin 1974. Различие между experientia (опыт, в общем) и periculum (конкретный эксперимент или тест) у Галилея рассматривался в: Schmitt 1969.


[Закрыть] движения в общем и свободного падения в частности. В трактате Галилей говорит, что подтвердил путем многократных экспериментов (не упоминая Пизанскую башню), что, если уронить два предмета с большой высоты, более легкий из них сначала движется быстрее, но затем более тяжелый предмет обгоняет его и первым оказывается внизу. Позднейшие эксперименты показали, что этот причудливый результат был обусловлен, по-видимому, неодновременным высвобождением двух предметов[47]47
  Например, Томас Сеттл повторил эксперимент перед камерой. Settle 1983.


[Закрыть]: эксперименты продемонстрировали, что если держать по одному предмету в каждой руке, то рука, удерживающая более тяжелый предмет, сильнее устает и вынужденно сжимает груз с большей силой, что вызывает задержку броска. Кстати, фламандский физик Симон Стевин из Брюгге бросал два свинцовых шара, один в десять раз тяжелее другого, “с высоты около десяти метров” за несколько лет до предполагаемой демонстрации Галилея на Пизанской башне и опубликовал свои результаты (“они падали так одинаково, что, казалось, раздавался только один удар”) в 1586 г.

Трактат “О движении” знаменует собой начало серьезной критики Аристотеля и закладывает основу последующих экспериментов Галилея с шарами, скатывающимися по наклонным плоскостям[48]48
  Galileo 1590; переводы Drabkin and Drake 1960 и Camerota and Helbing 2000 дают превосходные описании идей и экспериментов Галилея и других пизанских профессоров с падающими телами. См. также: Wisan 1974.


[Закрыть]. Он также свидетельствует, что наука иногда продвигается вперед мелкими шажками, а не революционными скачками. Хотя идеи Галилея о свободно падающих телах существенно отклонялись от представлений его предшественников – натурфилософов, на начальных стадиях они тем не менее не вполне совпадали с результатами экспериментов ученого. Концепции, унаследованные от Аристотеля, предполагают, что тела падают с постоянной скоростью, зависящей от веса тела и сопротивления среды. Для многих людей одного того, что это сказал Аристотель, было достаточно, чтобы считать это истиной. В трактате “О движении” Галилей исходил из того, что падающие тела ускоряются (разгоняются) лишь поначалу, а затем приобретают нужную постоянную скорость, определяемую относительными плотностями тела и среды. То есть он предположил, что свинцовый шар движется быстрее (по словам Галилея, “далеко впереди”), чем деревянный, но что два свинцовых шара падают с одной скоростью независимо от того, сколько они весят. Это был шаг в верном направлении, но не вполне правильный. Например, Галилей понимал, что данное описание не согласуется с фактом, что свободное падение выглядит движением с равномерным ускорением, но считал, что само ускорение, вероятно, постепенно уменьшается и в конце концов скорость становится постоянной.

Только в своей позднейшей книге “Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки”, изданной в 1638 г., Галилей пришел к верной теории свободного падения, согласно которой в вакууме все тела, независимо от веса или плотности, равным образом ускоряются совершенно одинаково. Галилей вложил это объяснение в уста Сальвиати, своего альтер эго в вымышленном диалоге “Бесед”: “Аристотель говорит: «Железный шар, весом сто фунтов, падая с высоты ста локтей, упадет на землю, в то время как другой, весом в один фунт, пройдет пространство в один локоть». Я утверждаю, что оба упадут одновременно”[49]49
  Galilei 1638.


[Закрыть]. Этот принципиально важный вывод Галилея – результат самоотверженной работы экспериментатора – стал необходимым условием появления теории тяготения Ньютона [см. комментарий научного редактора № 1].

В наше время, в 1971 г., астронавт “Аполлона-15” Дэвид Скотт уронил с одной высоты молоток весом 1,318 кг и перо весом 0,029 кг на Луне (где практически отсутствует сопротивление воздуха), и два предмета ударились о лунную поверхность одновременно, именно так, как заключил Галилей за несколько столетий до этого[50]50
  Это можно увидеть на сайте NASA, последнее изменение: 11 февраля 2016, https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_15_feather_drop.html.


[Закрыть].

Еще одна проблема с трактатом “О движении” заключалась в том, что ранние измерения Галилея, особенно измерения времени, были недостаточно точными для окончательных выводов. Тем не менее он предусмотрительно сделал оговорку:

Если человек установил истину о чем-либо и с великим усердием ее обосновал, то, рассматривая свои открытия более внимательно, он часто понимает: то, что ему стоило таких трудов обнаружить, может быть воспринято с величайшей легкостью. Таково свойство истины: она не так глубоко спрятана, как многие привыкли считать; действительно, ее следы ярко сияют повсюду и дойти к ней можно многими путями[51]51
  Цит. в: Drake 1978.


[Закрыть].

В позднейшие годы такие вопросы, как “Что есть истина?” и “Как доказать истину?” (особенно в научных теориях), станут принципиально важными в жизни Галилея. Те же вопросы становятся, пожалуй, еще более значимыми сегодня, когда даже неопровержимые факты иногда получают ярлык “фейков”. Бесспорная правда, что в начале своего пути науки не были застрахованы от ложных убеждений, поскольку иногда были связаны с областями фиктивного знания, например алхимией и астрологией. Отчасти этим объяснялось последующее решение Галилея опереться на математику, как оказалось обеспечивающую более надежный фундамент. С развитием методов, позволяющих повторение экспериментов (одним из пионеров в этом был Галилей), научные допущения неуклонно становились все более обоснованными. В принципе, чтобы научная теория была принята хотя бы в порядке рабочей гипотезы, она должна не только соответствовать всем известным экспериментальным и наблюдаемым фактам, но и быть способной давать прогнозы, которые затем можно верифицировать последующими наблюдениями или экспериментами. Не принимать выводы исследований, прошедшие все жесткие проверки, при условии четкой формулировки сопутствующих неопределенностей (как, например, в моделях изменения климата) – это как играть с огнем, что буквально продемонстрировали экстремальные погодные факторы, наблюдающиеся в настоящее время по всему земному шару и вызывающие масштабные пожары.

Колоссальные усилия Галилея по исследованию движения и написанию трактата “О движении” могут создать впечатление, что он отказался от своей исходной универсальности и посвятил всего себя исключительно математическим или экспериментальным задачам. Это, безусловно, не так. Хотя Галилей проводил бо́льшую часть времени в Пизе за эмпирическими исследованиями, его интерес к философии и любовь к поэзии не ослабли[52]52
  Wallace 1998, Lennox 1986 и McTighe 1967.


[Закрыть]. В своих текстах Галилей демонстрирует исключительный уровень освоения учения Аристотеля, несмотря на то что иногда обращает собственные экспертные знания против выводов древнегреческого ученого, например утверждая: “Ясна как божий день вся смехотворность этого мнения, что будто бы если два камня, один в два раза больше другого, были отпущены с высокой башни одновременно, то, когда меньший будет на полпути к подножию башни, больший уже достигнет земли!” Очевидно, что Галилей не впитал знание и глубокое понимание учения Аристотеля просто из “пизанской воды” – ему пришлось упорно трудиться, чтобы его приобрести. Действительно, и за 16 месяцев до своей смерти Галилей утверждал, что неуклонно придерживался логического метода Аристотеля. Однако в собственной философии он многократно подчеркивал центральную роль математики. Для него подлинная философия должна была быть рациональным соотношением наблюдения, логического мышления и математических расчетов.

В Пизе произошел еще один примечательный случай, в котором Галилей продемонстрировал, с одной стороны, свое восхищение поэтом XVI в. Лудовико Ариосто (а также духом парадоксальности, отличавшим поэта Франческо Берни), с другой стороны, глубокое отвращение к давлению авторитета и помпезному формализму. Все началось с распоряжения ректора университета, чтобы все профессора носили академические мантии при любом появлении на публике. Помимо неудобства, создаваемого нелепым приказом, Галилея раздражало еще и то, что его неоднократно штрафовали за нарушение этого распоряжения. Он выразил свое неприятие в сатирической поэме из 301 строки, озаглавленной “Против ношения тоги” (Capitolo Contro Il Portar la Toga). В этом довольно рискованном сочинении Галилей впервые демонстрирует свои презрение к правилам и склонность к провокации, а также изобретательный юмор – качества, которыми будет многократно пользоваться в последующих текстах[53]53
  Стихотворение перевел на английский язык астроном Джованни Биньями. Bignami 2000.


[Закрыть]. В нескольких строфах поэмы он даже защищает право людей ходить голыми, что позволило бы им лучше оценить достоинства друг друга. Очень может быть, что Галилей возражал не просто против тоги как таковой. Скорее, он использовал распоряжение касательно тоги как символа догматического принятия авторитета Аристотеля многими учеными своего времени. Увы, сардонический настрой Галилея едва ли расположил к нему коллег по Пизанскому университету! Вот несколько строк этой скандальной поэмы [подробный комментарий научного редактора № 2][54]54
  Галилей с помощью пародийного приема, когда о самых низменных предметах повествуется высоким стилем, обращается к вопросу: что есть “непревзойденное зло”? Далее он утверждает, что вселенское – это одежда, а высшее благо – ходить обнаженными, подобно животным. Тем самым Галилей противопоставляет ложь одежды и истину тела. Длинная одежда, будь то академическая тога или облачение католического священника, предстает символом обмана, маски, скрывающей либо неприглядную суть, либо истинные прелести под оболочкой общественного положения. – Прим. науч. ред.


[Закрыть].

 
Не стану тратить даром слов и спущусь из своей башни:
Мне придется подчиниться порядку, царящему ныне в городе,
Пускай страдая и собрав всю силу воли!
Но клянусь, что в жизни не надену тогу,
Словно какой-то профессор-фарисей:
На это я не соглашусь даже за золотую корону.
 

В общем, Галилею в Пизе удавалось сводить концы с концами несмотря на ничтожное жалованье в 60 скудо в год – следствие весьма малопривлекательного положения математиков того времени. (Для сравнения: философ Якопо Маццони получал в том же университете в десять с лишним раз больше.) Смерть отца в 1591 г. возложила на Галилео огромное финансовое бремя, поскольку он был старшим сыном. Поэтому Галилей стал добиваться места в Падуанском университете и в 1592 г., к счастью, получил его – жалованье ученого утроилось. Престижная кафедра оставалась вакантной с кончины прославленного математика Джузеппе Молетти в 1588 г., и университетская верхушка проявила большую разборчивость при поиске преемника. Галилей удостоился места в огромной мере благодаря активной поддержке неаполитанского гуманиста Джованни Винченцо Пинелли, чья библиотека в Падуе, в то время крупнейшая в Италии, являлась центром интеллектуальной жизни, а его настоятельная рекомендация имела колоссальный вес. Пинелли открыл для Галилея двери своей библиотеки, где ученый получил доступ к неопубликованным рукописям и лекционным записям по оптике. Все это пригодится Галилею в последующей работе с телескопом.

Галилей впоследствии будет описывать годы, проведенные в Падуе – городе, о котором Шекспир писал: “Славная Падуя, колыбель искусств”, – как лучшее время своей жизни. Это, без сомнения, объяснялось, прежде всего свободой мысли и активным обменом информацией между всеми учеными Венецианской республики, частью которой являлась Падуя. Это были и годы “обращения” Галилея в коперниканство.

Падуанская механика

Сегодня каждый исследователь знает: нельзя ожидать, что результаты эксперимента точно подтвердят любое количественное предсказание. Статистические и систематические погрешности (спектр значений, вероятно включающий реальное значение) закрадываются в любое измерение, из-за чего иногда трудно даже с первого взгляда определить существующие паттерны. Эта установка противоречит ориентации древних греков на предельную точность утверждений. Живя в период, когда были невозможны точные измерения времени, Галилей на начальном этапе изучения движения столкнулся с серьезными трудностями. Кроме того, его исследования часто прерывались, поскольку примерно с 1603 г. он испытывал боли из-за ревматоидного артрита, иногда настолько сильные, что был прикован к кровати. Изнуряющие проблемы со здоровьем преследовали Галилея, по словам его сына, “около сорока лет жизни вплоть до кончины”.

Тем не менее с 1603 по 1609 г.[55]55
  Geymonat 1965 и Heilbron 2010 дают полное описание падуанского периода жизни Галилея.


[Закрыть] Галилей разработал ряд оригинальных методов изучения движения; к работам тех лет восходят и некоторые его революционные открытия в механике[56]56
  Блестящее описание значимости новаторских экспериментов Галилея: Weinberg 2014.


[Закрыть]. Намного позже, в “Беседах”, Галилей описал как проблемы, с которыми столкнулся при рассмотрении и анализе свободного падения тел, так и свои блестящие решения. В частности, ему пришлось преодолеть казавшуюся неразрешимой экспериментальную трудность: необходимо было установить, одинаковы или различны скорости предметов разного веса, находящихся в состоянии свободного падения в относительно краткие промежутки времени. Галилей писал:

При малой высоте [с которой сбрасываются различные тела] могут возникать сомнения, отсутствует ли разница вообще [в скорости тел или точного времени их удара о землю], или разница существует, но является ненаблюдаемой. Поэтому я счел нужным обдумать, каким образом многократно повторить падение с малых высот и собрать множество данных о ничтожно малых различиях во времени, возможно имеющихся между достижением подножия тяжелым телом и легким, чтобы, собранные воедино подобным образом, они составили бы время, не просто наблюдаемое, но легко наблюдаемое[57]57
  . Opere di Galileo Galilei, Vol. 8, p. 128, цит. в: Drake 1978, 85.


[Закрыть].

Это была поразительная догадка. В эпоху, предшествовавшую формулировке статистических методов, Галилей понял, что если один и тот же эксперимент повторяется много раз, то можно выделить результаты и достоверно продемонстрировать даже мелкие различия. Однако гениальному замыслу этих экспериментов еще предстояло появиться. Галилей искал способ замедлить свободное падение, или “ослабить” гравитацию, чтобы падение длилось дольше и стало проще для измерения, обеспечив достоверность наблюдаемых различий. Затем его озарило: “Я также подумал о том, чтобы спускать движущиеся [предметы] по наклонной плоскости, слегка приподнятой над уровнем горизонта. На ней, не менее чем на вертикали, можно наблюдать, что происходит с телами разного веса”. Иными словами, свободное падение шара можно считать предельным случаем качения шара вниз по наклонной плоскости, если плоскость вертикальна. Как показывают расчеты Галилея, пуская тела скользить (и катиться) по плоскости, наклоненной под углом всего в 1,7°, он сумел существенно замедлить движение, настолько, что можно было делать надежные измерения.

С точки зрения его метода получения нового знания имеется один интересный момент, который нам следует осознать применительно к экспериментам Галилея в механике: его исследования направлялись по большей части теорией или рассуждением, а не чем-либо иным. По собственным словам ученого в трактате “О движении”, необходимо “всякий раз прибегать к рассуждению, а не к примерам (поскольку мы ищем причины следствий, а причины не даются нам посредством опыта)”. Примерно 350 лет спустя великий астрофизик-теоретик Артур Эддингтон выразит ту же мысль: “Очевидно, утверждение не может быть проверено наблюдением, если не является предположением о результатах наблюдения. Таким образом, каждая крупица знания в физике должна являться предположением о том, что стало или явилось бы результатом выполнения определенной процедуры наблюдения”[58]58
  Eddington 1939.


[Закрыть].

В то же время в астрономических открытиях Галилея главную роль играли наблюдения. Иногда науки развиваются благодаря результатам экспериментов, предшествующих теоретическим объяснениям, а иногда за счет того, что теории дают предсказания, позднее подтверждаемые (или отвергаемые) путем эксперимента или наблюдения. Например, с 1859 г. было известно, что орбита Меркурия не вполне отвечает предсказанию, сделанному на основе теории тяготения Ньютона. Теория общей относительности Эйнштейна, опубликованная в 1915 г., объяснила аномалию. В то же время общая теория относительности предсказала, что путь света дальних звезд должен искривляться или отклоняться от Солнца под определенным углом. Это предсказание было впервые подтверждено наблюдениями, сделанными во время полного солнечного затмения в 1919 г., и повторно подтверждено многочисленными последующими наблюдениями. Кстати, Артур Эддингтон возглавлял одну из команд наблюдателей в 1919 г.

Сегодняшние исследования изменения климата[59]59
  Майкл Манн блестяще описал сопутствующие проблемы в цикле публикаций. Mann 2012а – работа, обязательная к прочтению. Еще одно ясное введение в тему: Romm 2016.


[Закрыть] продвигаются аналогичными шагами. Сначала имелось наблюдаемое на протяжении столетия увеличение средней температуры в климатической системе Земли. За этим последовали исследования, призванные выявить основные причины этого изменения, приведшие к построению подробных климатических моделей, на основании которых сейчас делаются предсказания ожидаемых последствий в XXI в.

Галилей был по-человечески счастлив в Падуе, однако этот период его жизни ознаменовался отчаянной нуждой. Две его сестры, Вирджиния и Ливия, вышли замуж, соответственно в 1591 и 1601 гг., и обязанность дать им приданое легла на Галилея. Более того, муж Вирджинии угрожал ему арестом за невыплату оговоренной суммы. Брат Галилео, Микеланджело, также подписал этот брачный контракт, но заплатить по нему не смог, хотя к тому времени ему, профессиональному музыканту, удалось получить два неплохих места работы. Одно из них нашлось в Польше, и расходы на эту поездку также оплатил Галилео, другое – в Баварии. В довершение бед в Баварии Микеланджело женился на Анне-Кьяре Бандинелли и потратил все свои деньги на великолепное свадебное пиршество. Соответственно, несмотря на то что жалованье Галилея в Падуе увеличилось к 1609 г. от начальных 180 до 1000 скудо в год, он постоянно вынужден был заниматься частным преподаванием, сдавать дюжине студентов комнаты в своем доме и продавать инструменты, которые изготавливал в своей мастерской, чтобы совсем не увязнуть в долгах. Время от времени он составлял гороскопы для студентов и аристократов[60]60
  Полное презрение Галилея к астрологии упоминается в письме архиепископа Сиенского Асканио Пикколомини к его брату Оттавио от 22 сентября 1633 г. Bucciantini and Camerota 2005.


[Закрыть], и это был еще один источник столь необходимого дохода.

Не стоит удивляться тому факту, что Галилей занимался астрологией. Одной из традиционных задач математиков того времени было составление астрологических карт. Кроме того, они должны были учить студентов-медиков использовать гороскопы для назначения подходящего лечения. Сохранилось более двух десятков астрологических карт, начерченных Галилеем, в том числе составленные на дату собственного рождения, а также для его дочерей Вирджинии и Ливии. Однако из письма Асканио Пикколомини, в доме которого Галилео прожил первые шесть месяцев своего домашнего ареста в 1633 г., мы знаем, что к тому времени ученый считал астрологию никчемной и высмеивал ее “как профессию, опирающуюся на самые неопределенные, если не ложные, основания”.

Близость Падуи к Венеции позволила Галилею завести новые дружеские связи и союзы с тамошними интеллектуалами и другими влиятельными фигурами. Особенно выделялся Джанфранческо Сагредо[61]61
  Ник Уайлдинг написал о Сагредо великолепную книгу. Wilding 2014.


[Закрыть], владелец дворца на венецианском Большом канале, ставший для Галилея почти братом и позднее увековеченный в его “Диалоге” в роле умного и интересующегося дилетанта. Очевидно, это было точное описание, поскольку в одном из своих писем Сагредо дал следующую оценку собственных качеств: “Если я иногда и рассуждаю о науке, то не притязаю состязаться с профессорами, тем более критиковать их, но для того лишь, чтобы освежить свой ум свободным, без каких-либо обязательств или приверженностей, поиском истины любого предположения, заинтересовавшего меня”[62]62
  В Opere di Galileo Galilei, vol. 12, pp. 43–44.


[Закрыть]. Еще одним другом и доверенным советчиком стал Паоло Сарпи, являвшийся не только прелатом, историком и теологом, но ученым и превосходным математиком[63]63
  Дэвид Вуттон создал захватывающее описание привлекательной личности Паоло Сарпи. Wootton 1983.


[Закрыть], питавшим огромный интерес к самым разным темам, от астрономии до анатомии. Позднее Галилей восхищенно отметит: “Никто в Европе не превосходит его [Сарпи] знанием [математических] наук”.

В 1608 г. Сарпи, сам великолепно знавший оптику и процессы зрительного восприятия[64]64
  Интересная книга о роли зрения в открытиях Галилея: Piccolino and Wade 2014.


[Закрыть], предоставил Галилею первую надежную информацию об изобретении телескопа, после того как слухи о голландском приборе распространились по Европе. Даже энциклопедически образованный человек, драматург Джамбаттиста делла Порта, подтвердил, что “не встречал человека более ученого”, чем Сарпи. Подобного рода хвалы прежде удостаивались лишь такие люди, как Леонардо да Винчи, о котором король Франции Франциск I сказал, что “не верил, что когда-либо рождался человек, знавший столько, сколько Леонардо”.

В Венеции для Галилея имелся еще один важный центр притяжения. Ее знаменитый Арсенал – комплекс оружейных мастерских и верфей – был наполнен инструментами, к которым он проявлял огромный интерес. Говорили, что в период расцвета тысячи человек, работавшие в арсенале, могли построить корабль за день. Не приходится поэтому удивляться, что Галилей начал свою книгу о двух новых науках словами: “Мне кажется, что частые посещения вашего знаменитого венецианского Арсенала открыли обширное поле философствования для созерцательных умов, особенно в отношении сферы, где требуется механика. Ведь всевозможные инструменты и машины постоянно используются здесь большим числом мастеров-ремесленников”. Тот факт, что пространство Арсенала сегодня используется для Венецианской биеннале, служит символическим напоминанием о связи изобразительного искусства и науки в ренессансной Италии.

Бурная научная и инженерная деятельность в Венецианском арсенале вдохновила Галилея на устройство собственной мастерской, для постоянной работы в которой он нанял мастера по изготовлению приборов – Марка Антонио Маццолени, жившего со своей семьей в доме Галилео. Мастерская (в определенном смысле аналог современного стартапа в реалиях XVII в.) служила Галилею как для собственных экспериментальных исследований, так и в качестве источника дохода, поскольку там проводились всевозможные измерения и изыскания, разрабатывались математические приемы, в том числе для военного применения. В частности, один такой инструмент, геометрический и военный компас[65]65
  Инструмент Галилея позволял выполнять арифметические вычисления и геометрические действия. История компаса описывается, например, в Bedini 1967. Сайт Музея Галилея во Флоренции содержит красивые изображения инструмента и буклет о нем. Галилей учил пользоваться инструментом таких сановников, как герцог Иоанн Фредерик Эльзасский и эрцгерцог Фердинанд Австрийский. См.: “Instruments: The Tools of Science,” www.museogalileo.it/it/biblioteca-e-istituto-di-ricerca/pubblicazioni-e-convegni/strumenti.html.


[Закрыть], являлся своего рода калькулятором для быстрого вычисления таких полезных количественных характеристик поля битвы, как расстояние до цели и ее высота. Галилей даже издал маленькую книжку на итальянском языке (было распространено всего 60 экземпляров, чтобы ограничить неправомочный доступ) с демонстрацией и описанием действия этого калькулятора. Другой ученый, Бальдессар Капра, позднее опубликовал книгу о том же приборе, но на латыни, с ложным утверждением, будто изобрел его, тогда как в действительности учился им пользоваться у Галилея! Реакция Галилея была быстрой и жесткой. Он собрал свидетельские показания ряда людей, которым демонстрировал инструмент несколькими годами ранее, и объявил Капру в плагиате. Выиграв дело, разбиравшееся руководством университета, он обрушился на противника со злобной статьей, озаглавленной “Защита против клеветы и мошенничества Бальдессара Капры”.