Вивчення Всесвіту: від Коперника до сьогодення. Астрофізика, астрономія та астрологія

Подробиці Категорія: Етапи розвитку астрономії Розміщено 19.09.2012 16:28 Переглядів: 19178

«Потрібна виняткова сила духу, щоб витягти закони природи з конкретних явищ, які завжди були у всіх перед очима, але пояснення яких проте вислизало від допитливого погляду філософів», - так писав про Галілея відомий французький математик і астроном Лагранж.

Відкриття Галілео Галілея в астрономії

У 1609 р. Галілео Галілей самостійно збудував свій перший телескоп з опуклим об'єктивом і увігнутим окуляром. Спочатку його телескоп давав збільшення приблизно 3 разу. Незабаром йому вдалося збудувати телескоп, що дає збільшення у 32 рази. Сам термін телескоп ввів у науку теж Галілей (за пропозицією Федеріко Чезі). Ряд відкриттів, які зробив Галілей за допомогою телескопа, сприяли утвердженню геліоцентричної системи світу, яку Галілей активно пропагував, та спростування поглядів геоцентристів Аристотеля та Птолемея.

Телескоп Галілея як об'єктив мав одну лінзу, що збирає, а окуляром служила розсіююча лінза. Така оптична схема дає неперевернуте (земне) зображення. Така система все ще використовується в театральних біноклях, і іноді в саморобних аматорських телескопах.

Перші телескопічні спостереження небесних тіл Галілей провів 7 січня 1610 року. Вони показали, що Місяць, як і Земля, має складний рельєф - покритий горами та кратерами. Відоме з давніх часів попелясте світло Місяця Галілей пояснило результатом потрапляння на неї сонячного світла, відбитого Землею. Усе це спростовувало вчення Аристотеля про протилежність «земного» і «небесного»: Земля стала тілом принципово тієї ж природи, як і небесні світила, але це служило непрямим аргументом на користь системи Коперника: якщо інші планети рухаються, то природно припустити, що рухається Земля. Галілей виявив також лібраціюМісяця (повільне її коливання) і досить точно оцінив висоту місячних гір.

Планета Венера представилася Галілею в телескопі не блискучою точкою, а світлим серпом, подібним до місячного.

Найцікавіше виявилося спостереження яскравої планети Юпітер. У зорову трубу Юпітер здався астроному вже не яскравою точкою, а чималим гуртком. Біля цього гуртка на небі були три зірочки, а за тиждень Галілей відкрив і четверту зірочку.

Дивлячись на малюнок, можна здивуватися, чому Галілей не відразу відкрив усі чотири супутники: адже вони так добре видно на фотографії! Але слід згадати, що телескоп у Галілея був дуже слабким. Виявилося, що всі чотири зірочки не тільки йдуть за Юпітером у його рухах небом, а й обертаються навколо цієї великої планети. Отже, у Юпітера було знайдено відразу чотири місяці - чотири супутники. Тим самим Галілей спростував один із доводів противників геліоцентризму: Земля не може обертатися навколо Сонця, оскільки навколо неї самої обертається Місяць. Адже Юпітер свідомо мав обертатися або навколо Землі (як у геоцентричній системі), або навколо Сонця (як у геліоцентричній). Півтора року спостерігав Галілей період звернення цих супутників, але точність оцінки було досягнуто лише за доби Ньютона. Галілей запропонував використати спостереження затемнень супутників Юпітера для вирішення найважливішої проблеми визначення довготи на морі. Сам він не зміг розробити реалізацію такого підходу, хоч працював над нею до кінця життя; Першим успіху досяг Кассіні (1681), проте через труднощі спостережень на морі метод Галілея застосовувався в основному сухопутними експедиціями, а після винаходу морського хронометра (середина XVIII століття) проблема була закрита.

Галілей відкрив також (незалежно від Фабриціуса та Герріота) сонячні плями(темні області на Сонці, температура яких знижена приблизно на 1500 К порівняно з навколишніми ділянками).

Існування плям та їхня постійна мінливість спростовували тезу Аристотеля про досконалість небес (на відміну від «підмісячного світу»). За результатами їх спостережень Галілей зробив висновок, що Сонце обертається навколо своєї осі, оцінив період цього обертання та положення осі Сонця.

Галілей встановив також, що Венера змінює фази. З одного боку, це доводило, що вона світить відбитим світлом Сонця (щодо чого в астрономії попереднього періоду не було ясності). З іншого боку, порядок зміни фаз відповідав геліоцентричну систему: у теорії Птолемея Венера як «нижня» планета була завжди ближче до Землі, ніж Сонце, і «повновірність» було неможливо.

Галілей наголосив також на дивних «придатках» у Сатурна, але відкриттю кільця завадили слабкість телескопа. Через 50 років кільце Сатурна відкрив і описав Гюйгенс, у розпорядженні якого був 92-кратний телескоп.

Галілей стверджував, що з спостереженні в телескоп планети видно як диски, видимі розміри у різних конфігураціях змінюються у співвідношенні, яке випливає з теорії Коперника. Однак діаметр зірок при спостереженнях із телескопом не збільшується. Це спростовувало оцінки видимого та реального розміру зірок, які використовувалися деякими астрономами як аргумент проти геліоцентричної системи.

Чумацький шлях, який неозброєним оком виглядає як суцільне сяйво, відкрився Галілею у вигляді окремих зірок, що підтвердило здогад Демокріта, і стало видно величезну кількість невідомих раніше зірок.

Галілей написав книгу «Діалог про дві системи світу», в якій докладно обґрунтував, чому він приймає систему Коперника, а не Птолемея. Основні положення цього діалогу такі:

  • Венера і Меркурій ніколи не опиняються в протистоянні, а це означає, що вони обертаються навколо Сонця, і їхня орбіта проходить між Сонцем та Землею.
  • У Марса бувають протистояння. З аналізу змін яскравості під час руху Марса Галілей зробив висновок, що ця планета теж обертається навколо Сонця, але в даному випадку Земля знаходиться всередині її орбіти. Аналогічні висновки він зробив для Юпітера та Сатурна.

Залишилося вибрати між двома системами світу: Сонце (з планетами) обертається навколо Землі або Земля обертається навколо Сонця. Картина рухів планет, що спостерігається, в обох випадках одна і та ж, це гарантує принцип відносності, Сформульований самим Галілеєм. Тому для вибору потрібні додаткові докази, серед яких Галілей наводить більшу простоту та природність моделі Коперника (проте відкинув систему Кеплера з еліптичними орбітами планет).

Галілей роз'яснив, чому земна вісь не повертається при наверненні Землі навколо Сонця; пояснення цього явища Коперник запровадив спеціальний «третій рух» Землі. Галілей показав на досвіді, що вісь вовчка, що вільно рухається, зберігає свій напрямок сама собою(«Листи до Інголі»):

«Подібне явище очевидно виявляється у всякого тіла, що знаходиться у вільно підвішеному стані, як я показував багатьом; та й ви самі можете в цьому переконатися, поклавши плаваючу дерев'яну кулю в посудину з водою, яку ви візьмете в руки, і потім, витягнувши їх, почнете обертатися навколо себе; ви побачите, як ця куля повертатиметься навколо себе у бік, зворотний вашому обертанню; він закінчить свій повний оборот у той самий час, як ви закінчите ваш».

Галілей зробив серйозну помилку, вважаючи, що явище припливів доводить обертання Землі навколо осі. Але він наводить інші серйозні аргументи на користь добового обертання Землі:

  • Важко погодитися, що весь Всесвіт здійснює добовий оборот навколо Землі (особливо враховуючи колосальні відстані до зірок); Найприродніше пояснити спостерігається картину обертанням однієї Землі. Синхронна участь планет у добовому обертанні порушувала б також спостережувану закономірність, згідно з якою, чим далі планета від Сонця, тим повільніше вона рухається.
  • Навіть у величезного Сонця виявлено осьове обертання.

Щоб довести обертання Землі, Галілей пропонує подумки уявити, що гарматний снаряд чи падіння тіло під час падіння трохи відхиляються від вертикалі, але наведений ним розрахунок показує, що це відхилення мізерно.

Галілей також зробив правильне зауваження, що обертання Землі має впливати на динаміку вітрів. Всі ці ефекти були виявлені набагато пізніше.

Інші досягнення Галілео Галілея

Він винайшов також:

  • Гідростатичні ваги для визначення частки твердих тіл.
  • Перший термометр ще без шкали (1592).
  • Пропорційний циркуль, що використовується в кресленні (1606).
  • Мікроскоп (1612); з його допомогою Галілей вивчав комах.

Коло його інтересів було дуже широке: Галілей займався також оптикою, акустикою, теорією кольору та магнетизму, гідростатикою(Наука, що вивчає рівновагу рідин), опором матеріалів, проблемами фортифікації(військова наука про штучні закриття та перепони). Намагався виміряти швидкість світла. Він досвідченим шляхом виміряв щільність повітря і дав значення 1/400 (порівняйте: Аристотель – 1/10, справжнє сучасне значення 1/770).

Галілей також сформулював закон незнищенності речовини.

Познайомившись із усіма здобутками Галілео Галілея у науці, неможливо не зацікавитися його особистістю. Тому розповімо про основні етапи його життєвого шляху.

З біографії Галілео Галілея

Народився майбутній італійський учений (фізик, механік, астроном, філософ та математик) у 1564 році в Пізі. Як ви вже знаєте, він є автором визначних астрономічних відкриттів. Але його прихильність до геліоцентричну систему світу призвела до серйозних конфліктів із католицькою церквою, що дуже ускладнювало його життя.

Народився він у дворянській родині, його батько був відомим музикантом та теоретиком музики. Захоплення мистецтвом передалося і синові: Галілео займався музикою та малюванням, а також мав літературний талант.

Освіта

Початкову освіту він здобув у найближчому від будинку монастирі, навчався все життя з великим полюванням – у Пізанському університеті вивчав медицину, одночасно захоплювався геометрією. В університеті він провчився лише близько 3 років – батько не міг більше оплачувати навчання сина, але звістка про талановитого юнака дійшла до вищих осіб, йому опікувалися маркіз дель Монте та тосканський герцог Фердинанд I Медічі.

Наукова діяльність

Пізніше Галілео викладав у Пізанському університеті, а потім у престижнішому Падуанському університеті, де почалися найбільш плідні роки його наукової діяльності. Тут він активно займається астрономією – винаходить перший власний телескоп. Виявлені ним чотири супутники Юпітера він назвав іменами синів свого покровителя Медічі (зараз їх називають галілеєвими супутниками). Перші відкриття з телескопом Галілей описав у творі «Зоряний вісник», ця книга стала справжнім бестселером свого часу, а жителі Європи спішно купували собі телескопи. Галілей стає найзнаменитішим вченим Європи, на його честь складаються оди, де він порівнюється з Колумбом.

У ці роки Галілей вступає у громадянський шлюб, у якому у нього народжуються син та дві дочки.

Звичайно, у таких людей, крім прихильників, завжди достатньо недоброзичливців, не уникнув цього й Галілей. Особливо недоброзичливців обурювала його пропагандагеліоцентричної системи світи, адже докладне обґрунтування концепції нерухомості Землі та спростування гіпотез про її обертання містилося в трактаті Аристотеля «Про небо» та в «Альмагесті» Птолемея.

У 1611 р. Галілей вирішив вирушити до Риму, щоб переконати Папу Павла V, що ідеї Коперника цілком сумісні з католицизмом. Його прийняли добре, він продемонстрував їм свій телескоп, даючи обережні та обачні пояснення. Кардинали створили комісію для з'ясування питання, чи не грішно дивитися на небо в трубу, але дійшли висновку, що це можна. Римські астрономи відкрито обговорювали питання, чи рухається Венера навколо Землі чи навколо Сонця (зміна фаз Венери ясно говорила на користь другого варіанта).

Але почалися доноси до інквізиції. А коли Галілей у 1613 р. Галілей випустив книгу «Листи про сонячні плями», в якій відкрито висловився на користь системи Коперника, римська інквізиція розпочала першу справу проти Галілея за звинуваченням у єресі. Останньою помилкою Галілея став заклик до Риму висловити остаточне ставлення до вчення Коперника. Тоді католицька церква вирішила заборонити його вчення з поясненням, що « церква не заперечує проти трактування коперниканства як зручного математичного прийому, але прийняття його як реальності означало б визнання того, що колишнє традиційне тлумачення біблійного тексту було помилковим».

5 березня 1616 р. Рим офіційно визначає геліоцентризм як небезпечну брехню.Книгу Коперника було заборонено.

Церковна заборона геліоцентризму, в істинності якого Галілей був переконаний, була неприйнятною для вченого. Він почав міркувати, як формально не порушуючи заборони, продовжувати захист істини. І вирішив видати книгу, яка містить нейтральне обговорення різних точок зору. Він писав цю книгу 16 років, збираючи матеріали, відточуючи аргументи та вичікуючи сприятливого моменту. Нарешті (1630 р.) вона була закінчена, ця книга - «Діалог про дві найголовніші системи світу - птолемеєву і коперникову» , але вийшла лише у 1632 р. Книга написана у формі діалогу між трьома любителями науки: коперніканцем, нейтральним учасником та прихильником Аристотеля та Птолемея. Хоча у книзі немає авторських висновків, сила аргументів на користь системи Коперника каже сама за себе. Але в нейтральному учаснику Папа римський впізнав себе і свої аргументи і розлютився. Вже за кілька місяців книга була заборонена та вилучена з продажу, а Галілея викликали до Риму на суд Інквізиції за підозрою в єресі. Після першого допиту його узяли під арешт. Існує думка, що до нього застосовувалися тортури, що Галілею загрожували смертю, його допитували в залі тортур, де перед очима в'язня були розкладені страшні гармати: шкіряні воронки, через які в шлунок людини вливали величезну кількість води, залізні чоботи (в них загвинчувалися). ноги пробуваного), кліщі, якими ламали кістки.

У всякому разі, він був поставлений перед вибором: або він покається і зречеться своїх «помилок», або його спіткає доля Джордано Бруно. Він не виніс погроз і зрікся свого твору.

Але Галілей залишився в'язнем інквізиції аж до смерті. Йому суворо заборонили розмовляти з будь-ким про рух Землі. І все-таки Галілей таємно працював над твором, де стверджував істину про Землю та небесні світила. Після винесення вироку Галілея поселили на одній із вілл Медічі, а через п'ять місяців йому було дозволено вирушити на батьківщину, і він оселився в Арчетрі, поряд із монастирем, де знаходилися його дочки. Тут він провів решту життя під домашнім арештом та під постійним наглядом інквізиції.

Через деякий час, після смерті коханої дочки, Галілей повністю втратив зір, але продовжував наукові дослідження, спираючись на вірних учнів, серед яких був Торрічеллі. Лише один раз, незадовго до смерті, інквізиція дозволила сліпому і тяжко хворому Галілею залишити Арчетрі та оселитися у Флоренції на лікування. При цьому йому під страхом в'язниці було заборонено виходити з дому і обговорювати прокляту думку про рух Землі.

Галілео Галілей помер 8 січня 1642 року, на 78-му році життя, у своєму ліжку. Поховали його в Арчетрі без почестей, ставити пам'ятник Папа також не дозволив.

Пізніше єдиний онук Галілея теж постригся в ченці і спалив безцінні рукописи вченого, що зберігалися в нього, як богопротивні. Він був останнім представником роду Галілеїв.

Післямова

У 1737 р. прах Галілея, як і просив, був перенесений у базиліку Санта Кроче, де 17 березня він був урочисто похований поруч із Мікеланджело.

У 1835 р. книги, що захищали геліоцентризм, були викреслені зі списку заборонених.

З 1979 по 1981 роки з ініціативи Римського Папи Івана Павла II працювала комісія з реабілітації Галілея, і 31 жовтня 1992 року Папа Іван Павло II офіційно визнав, що інквізиція в 1633 році зробила помилку, силою змусивши вченого відречь.

Великий астроном, математик і механік Галілео Галілей не тільки створив концепцію Всесвіту, яка наблизила Європу до сучасної цивілізації. Він ще й зробив революційні ідеї надбанням освічених людей свого часу, що саме по собі було науковим подвигом. Блискучий розум і вміння набувати впливових друзів відкривали Галілею шлях у політику та підприємництво. Але Галілей залишився вірним своєму покликанню – природничим наукам. Він був настільки захоплений дослідженнями, що навіть не спромігся укласти церковний шлюб і прожив все життя з коханою дружиною Мариною Гамба поза «священними узами». Однак його стосунки з нею, їхнім сином та двома дочками були пронизані щирістю та теплотою.

Попередник Галілея Микола Коперник, побоюючись інквізиції, ризикнув опублікувати свої відкриття лише перед смертю. Сучасник Галілея Джордано Бруно зійшов на багаття, обстоюючи наукові істини. Галілей обрав інший шлях: він вважав за краще залишитися живими заради істини, а не померти за неї. Адже довголіття дослідника дозволяє науці виграти час у суспільства – воно переймається новими ідеями повільно, поступово. Та й хто може засудити Галілея за спрагу життя? Тим більше, що відібрати в нього свободу думки Ватикану було не під силу. Живучи останні дев'ять років під домашнім арештом, він вивчав закони світобудови. Він завжди поводився так, ніби не сумнівався в неминучому торжестві своїх поглядів. Так і вийшло: у 1992 році папа римський Іоанн Павло II приніс офіційні вибачення на адресу Галілео Галілея, погодившись із його правотою. Що таке три з половиною сторіччя перед вічним Всесвітом, закони якого вивчав Галілей?

Його дати

  • 15 лютого 1564 року: народився в Пізі, в сім'ї збіднілих аристократів.
  • 1581: вивчав у Пізанському університеті медицину.
  • 1586: перша праця Галілея "Маленькі гідростатичні ваги"
  • 1592: отримав кафедру математики в Падуї
  • 1610: опублікував відкриття зроблені за допомогою телескопа з 32-кратним збільшенням. Переїхав до Флоренції.
  • 23 березня 1611: вирушив до Риму, щоб донести нові наукові дані до Римської колегії.
  • 25 лютого 1615: офіційно звинувачений у єресі
  • 1632: опубліковано головну працю Галілея «Діалоги про дві найважливіші системи світу – Птолемеєвої та Коперникової», що заперечує біблійні уявлення.
  • 22 червня 1633: Галілей публічно зрікся своїх відкриттів і був укладений під домашній арешт; пізніше осліп.
  • 8 січня 1642: помер у своєму маєтку Арчетрі поблизу Флоренції.
  • 1737: відповідно до останньої волі Галілея його прах перенесений до церкви Св. Хреста у Флоренції і похований поряд з Мікеланджело.

Ключі до розуміння

Зрозуміти пристрій

Справжнє завдання науки Галілей бачив у поясненні устрою речей, чи то небесні світила чи рукотворні механізми. Будь-яку істину він перевіряв самостійно, не покладаючись на авторитети. Так, до Галілея всі вважали Чумацький Шлях небесною дорогою чи річкою. Галілей виявив, що Чумацький Шлях складається з безлічі окремих зірок.

Галілею приписують фразу «А таки вона крутиться!», яку він нібито сказав після свого вимушеного зречення. Головне слово тут – «крутиться». «Сам я вважаю Землю особливо благородною та гідною подиву за ті багато і дуже різні зміни, перетворення, виникнення… які безперервно на ній відбуваються», - зізнавався Галілей. Не випадково саме він став відкривачем законів інерції та вільного падіння руху тіла по похилій площині та тіла, кинутого під кутом до горизонту. Він стоїть біля витоків нашої ери швидкостей та нескінченних змін.

Говорити ясно

«ПРИРОДА СПОЧАТКУ СТВОРИЛА РЕЧІ ЗА СВОЄМУ ПОГЛЯДУ, А ПОТЕМ РОЗУМИ ЛЮДСЬКІ, СПОСІБНІ СПОСОБИВАТИ... ДЕЩО В ЇЇ ТАЄМНИЦЯХ».

Галілей вірив, що можна змінити стан умів, терпляче долучаючи супротивників до свого бачення світу. При цьому він поставив за мету довести неочевидне і лякаюче: Земля обертається навколо своєї осі та навколо Сонця. Але найскладніші міркування він одягнув форму бесіди трьох персонажів. Серйозний трактат досі читається як детектив про мир. Поєднувати свідомість та емоції, надавати складному прозору ясність та логічність – кредо Галілея.

Впливати на уми

Принцип особистого піару у Галілея простий: познайомити зі своїм інтелектуальним продуктом якнайбільше людей і молитися, щоб серед них знайшлися прихильники. Математик маркіз дель Монте, перший читач першої праці Галілея, став першим покровителем молодого вченого. Другим покровителем став герцог Козімо II Медічі, на честь синів якого Галілей назвав відкриті їм супутники Юпітера. Дружба з татом Урбаном VIII допомогла Галілею публікувати свої революційні наукові погляди. Він розсилав телескопи впливовим синьйорам і зухвало запропонував єпископам і самому папі римському подивитися в телескоп. Комісія при Ватикані не змогла встояти перед спокусою помилуватися чудесами Всесвіту. Заборонялися праці Коперника та Галілея, але телескопи продовжували множитися в Європі, а астрономія стала модною. Так Галілей допоміг людству переступити із Середньовіччя у Новий час.

  • Галілео Галілей Вибрані праці, тт. 1-2, Наука, 1964.
  • Галілео Галілей "Пробірних справ майстер", Наука, 1987.
  • Борис Кузнєцов "Розвиток фізичних ідей від Галілея до Ейнштейна у світлі сучасної науки", Ліброком, 2010.

Глава 7 Галілео Галілей та його послідовники

Галілео Галілей народився в Пізі, у дворянській родині. Його батько Вінченцо викладав музику (і розробляв її математичну теорію), а також допомагав сім'ї дружини у їхньому невеликому бізнесі. Він бажав своєму синові кращого, ніж їхнє скромне, якщо не сказати бідне, життя. Але замість того, щоб робити кар'єру в бізнесі, як радив йому батько, 17-річний Галілео вступив до Пізанського університету, збираючись вивчати медицину. Через чотири роки він залишив університет без диплома, але з багажем знань з математики та фізики Арістотеля. Повернувшись додому до батьків, які тоді жили у Флоренції, Галілео почав писати роботи з математики, давати приватні уроки і читати публічні лекції. Він допомагав своєму батькові в музичних дослідах зі струнами різної довжини, товщини та натягу. Цікаво, що засновник експериментальної фізики займався дослідами, схожими на перші відомі кількісні досліди ранніх піфагорійців, які виявили, що при цілісному відношенні довжин струн у ліри підвищується її благозвучність.

Галілей познайомився з працями Архімеда, перекладеними латинською мовою в XVI столітті. Це спонукало його до вивчення розділів статистичної механіки, наприклад, питання про центр тяжкості тіла. Завдяки невеликій роботі, написаній на цю тему, він був тимчасово призначений на посаду професора математики в університеті Піза. Через три роки у віці 28 років він переїхав до Падуї для викладання математики та астрономії. Галілей прожив там 18 років, зробивши більшість своїх знаменитих робіт з вивчення руху тіл (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Галілео Галілей (1564-1642), засновник експериментальної фізики та перший спостерігач небесних об'єктів за допомогою телескопа.

Спостереження та експеримент.

Книги Галілея демонструють сучасний підхід до вивчення природи. У давнину дуже цінувалися спостереження, але з виникало ідеї проведення експерименту з метою. Згадаймо розділ 2: Аристотель стверджував, що ми розуміємо явище лише тому випадку, якщо знаємо його особливу причину, остаточну мету. Тільки знаючи «мотивацію», ми можемо сказати чому це сталося. Наприклад, камінь падає, тому що його мета – наблизитися до свого природного стану, до центру Всесвіту. На думку Аристотеля, спостереження випадкових, а чи не спеціально створених процесів важливе їхнього розуміння.

Сучасна наука, навпаки, вважає, що коли відомо початковий стан системи та всі діючі сили, можна зрозуміти, яким буде наступне стан, не припускаючи якогось природного кінця. Цей причинний зв'язок робить експеримент ефективним засобом вивчення природи. Змінюючи в експерименті початковий стан, можна вивчити закони, що пов'язують причину результату. Найважливішим завданням експерименту є перевірка теорії, яка намагається пояснити явище. Експеримент і теорія йдуть пліч-о-пліч у тому сенсі, що хороша теорія має практичного значення, оскільки здатна передбачати хід природних явищ у різних ситуаціях. Якщо говорити про прикладне значення, то взяти хоча б телевізор: ми підтверджуємо теорію, що лежить в його основі, щоразу, коли натискаємо кнопку «Увімк.».

Основні результати дослідів Галілея у сфері динаміки можна сформулювати як кількох законів.

1. Вільний горизонтальний рух відбувається із постійною швидкістю, без зміни напряму.

У нашому повсякденному житті на Землі тертя завжди зупиняє рух будь-якого тіла, наприклад кулі, що котиться по рівній поверхні. Але завдяки своїм експериментам та інтуїції Галілей дійшов висновку, що куля ніколи б не зупинилася, якби тертя можна було повністю усунути, тобто якби рух був «вільним».

2. Тіло, що вільно падає, відчуває постійне прискорення.

Прискоренням називають зміну швидкості тіла за одиницю часу. У тіла, що рівномірно прискорюється, яке спочатку було нерухомим, через деякий час швидкість і стає рівною прискоренню а, помноженому на час t (v = at). Для тіла, що падає біля Землі, прискорення дорівнює 9,8 м/с 2 . Через 1 секунду швидкість тіла дорівнюватиме 9,8 м/с, через 2 секунди - 19,6 м/с, і т. д. В результаті досліджень у коледжі Мертон (Оксфорд) ще в XIV столітті виникло припущення, що відстань s, пройдене рівномірно прискореним тілом за час t дорівнює половині добутку прискорення на квадрат часу (s = 1/2 at 2). Галілео показав, що ця формула вірна, вивчаючи рух кулі, що котиться з малим прискоренням вниз по похилій площині. Екстраполюючи цей досвід на випадок вертикального руху, він дійшов висновку, що тіло, що вільно падає, підпорядковується цьому ж закону, тобто має постійне (але більше) прискорення. Повернемося до прискорення 9,8 м/с2. Через 1 секунду тіло впаде на 4,4 м. Через 2 секунди воно вже пройде відстань 17,6 м, вчетверо більше, ніж за першу секунду, і т.д.

3. Усі тіла падають однаково швидко.

Результат, який зазвичай приписується досвіду Галілея, який кидав предмети з похилої Пізанської вежі, насправді був отриманий раніше датсько-бельгійським математиком Симоном Стевіном. В 1586 він заявив, що тіла з різними масами падають з однаковим прискоренням. Галілей був згоден з цією думкою і міг спробувати провести подібний експеримент з двома щільними тілами різної маси. Звичайно, якби можна було забрати повітря, то молоток і перо падали б з однаковою швидкістю і водночас упали б на землю. Астронавти з експедиції «Аполлон» на безповітряній поверхні Місяця довели, що це справді так.

4. Принцип відносності Галілея. Траєкторія та швидкість руху тіла залежать від системи відліку, в якій вони спостерігаються.

Одним з аргументів, які приводилися проти обертання Землі, було твердження, що якби Земля оберталася, то тіло, кинуте з вершини вежі, не мало б впасти прямо до підніжжя, оскільки поверхня Землі, що обертається, повинна трохи пересунутися за час падіння. Обґрунтованість цього аргументу можна перевірити в аналогічній ситуації, кинувши камінь з верхівки щогли корабля, що пливе. Чи відхилиться траєкторія каменю до корми корабля? Французький філософ П'єр Гассенді (1592–1655) зробив такий досвід і виявив, що камінь завжди падає на палубу поряд з підставою щогли і ніякого відхилення немає! Навіть падаючи, об'єкт переміщається разом із кораблем. Галілей зробив висновок, що спостерігач, який бере участь у рівномірному русі, не може виявити цей рух в експерименті з вільним падінням. Цікаво, що, з погляду спостерігача, що стоїть на березі, камінь, що падає, рухається параболічною траєкторією. Яка з цих траєкторій «справжня» - пряма вертикальна лінія чи крива парабола? Галілей говорив, що обидві траєкторії правильні, оскільки вони залежать від системи звіту, яку можна пов'язати або з берегом, або з кораблем, що рівномірно рухається, в залежності від положення спостерігача.

За часів Галілея важливість цих законів руху визначалася двома обставинами. По-перше, вони чітко заперечували старі погляди, засновані на фізиці Арістотеля. По-друге, вони допомагали зрозуміти, що Земля може бути рухомою без будь-яких драматичних наслідків, крім щоденних сходів і заходів Сонця та інших небесних світил. Атмосфера може рухатися разом із Землею, не роблячи сильного вітру і не відлітаючи в космос.

Перші кроки у глибокий космос.

Вже то було чудово, що Галілей показав, як можна використовувати експерименти для перевірки філософських ідей про матерію та рух і як вони можуть відкривати нові закони природи на Землі. Але це було не все. Він зміг глянути на небо за допомогою нового інструменту, можливості якого набагато перевищили здатність неозброєного ока та дозволили виявити нові явища у Всесвіті.

Галілео почув, що в Нідерландах шліфувальник лінз побудував прилад, що наближає далекі об'єкти. Влітку 1609 року він сам зробив такий самий інструмент, який ми тепер називаємо телескопом. В першу чергу Галілей думав про те, що прилад може бути використаний моряками і продаж телескопів міг би поліпшити його матеріальне становище. Він показав свій інструмент правителям Венеції, які з подивом виявили, що можна побачити далекий корабель у Венеціанській затоці і ще до його наближення розпізнати, чи це один ворог. Галілео представив свій телескоп верховному правителю Венеції – дожу. Той був настільки вражений, що продаж Галілея збільшився вдвічі, а його тимчасова посада професора стала довічною. Два телескопи, виготовлені Галілеєм, демонструються у Музеї історії науки (Institute e Museo di Storia della Scienza) у Флоренції. Лінзи їх об'єктивів мають діаметри 16 та 26 мм. За сучасними стандартами телескоп Галілея був, звичайно, не найкращим. Але він радикально посилив можливості людського ока під час спостереження невеликих, тьмяних та далеких об'єктів. Направивши телескоп у небо, Галілей зробив несподівані відкриття. У книзі «Зоряний вісник», опублікованій у 1610 році, Галілей розповів про свої нові космічні відкриття.

Місяць, який видається рівною сферою, насправді має нерівну поверхню з горами, ямами та долинами, поряд з великими плоскими районами.

Багато нових зірок, невидимі неозброєним оком, з'являються на небі при спостереженні в телескоп, особливо Чумацький Шлях - величезна хмара тьмяних зірок.

У Юпітера чотири супутника, що обертаються навколо нього.

Пізніше, 1610 року, Галілей зробив нові відкриття.

Венера має фази на кшталт Місяця.

На Сонці є плями, рух яких диском відображає його обертання з періодом близько місяця (можливо, це відкриття незалежно зробили й інші астрономи).

Все це було настільки новим і радикальним, що багато хто не зміг відразу прийняти і погодитися, тим більше що крім слів самого Галілея жодних інших доказів не було. А спостереження в телескоп не дуже допомагало: розмазане тремтяче зображення перших телескопів не скористалося довірою. Сучасний маленький бінокль дає краще зображення. Можливо, вам захочеться за допомогою бінокля знайти на небі Юпітер і помітити один із його чотирьох великих супутників. Зрештою вам, ймовірно, вдасться побачити один або навіть кілька супутників, але для цього знадобиться міцний і стійкий сучасний штатив, на кшталт тих, що мають фотоапарати.

Відкриття Галілео стали сенсацією, яке книга - бестселером. Без перших 550 екземплярів виявилися швидко розпродані. Слава автора не обмежилася Європою: через чотири роки книга була видана в Китаї священиком-єзуїтом, який описує нові небесні явища, відкриті у далекій екзотичній Італії.

Рис. 7.2. Фази Венери ясно показують, що вона справді звертається навколо Сонця, а чи не блукає туди-сюди між Землею та Сонцем, як стверджувалося у давній системі світу. Малюнок: NASA.

Відкриття Галілея, зроблені телескопом, підтримали ідею Коперника. Її опоненти стверджували, що якби Земля зверталася навколо Сонця, то Місяць мав би відстати. Тепер стало видно, що супутники Юпітера звертаються навколо нього і не відстають під час руху Юпітера по орбіті. Венера, як і Місяць, змінює фази, і це означає, що вона під час руху навколо Сонця виходить із-за Сонця і виявляється між Землею та Сонцем (рис. 7.2). Нарешті, кратери на Місяці та сонячні плями вказують, що ці тіла складаються з речовини, схожої на речовину «недосконалої» Землі (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Галілей був одним із перших, хто помітив плями на Сонці. Це сучасне фото показує групу величезних плям, що спостерігалися на Сонці у 2001 році. Сонячні плями – це тимчасові утворення: одні плями з часом зникають, інші з'являються. Тепер ми знаємо, що причиною появи плям є сильні магнітні поля, що виходять із внутрішніх областей Сонця. Плями здаються темними, тому що вони трохи холодніші за навколишню поверхню.

Кеплер і Галілей були зовсім різними людьми, і це позначилося на їхньому підході до науки. Кеплер був тихим, глибоким теоретиком, з тендітним здоров'ям та слабким тілом. Галілей, великий і здоровий, мав гарячу вдачу, ясний розум і гостру мову. Тому часто конфліктував з іншими вченими. Хоча Галілей не прийняв кеплерівську теорію руху планет (він розглядав кругові рухи як природні), їх роботи доповнювали один одного протягом усього часу, доки містилася дорога до нової фізики Землі та небесних об'єктів.

Боротьба на два фронти.

У 1616 році католицька церква оголосила вчення про рух Землі абсурдним та єретичним. Цьому передував складний ланцюг подій. Певну роль відіграли заздрість малограмотних професорів, суперечки між запальним Галілеєм та начальством університету, а також бажання втягнути Галілея у суперечку про систему миру та положення Біблії. В результаті книга Коперника та ряд інших книг були «затримані, доки не будуть виправлені». Ну, наприклад, книга Фоскаріні була взагалі заборонена - чернець ордену кармелітів намагався довести, що рух Землі не суперечить Біблії. У 1620 році були заборонені і «всі інші книги, що стверджують те саме». І так було аж до видання «Індексу заборонених книг» 1835, після якого ідеї Коперника більше не переслідувалися.

Один із вагомих аргументів на користь заборони - як з боку релігії, так і з боку науки - полягав у тому, що рух Землі досі не було доведено. Ця надзвичайно смілива теорія змушена була вести боротьбу на двох взаємозалежних фронтах - у науці та суспільстві. У 1632-1633 роках перед трибуналом інквізиції у Римі відбувся суд над Галілеєм. Причиною судового розгляду стала книга «Діалог про дві найголовніші системи світу». Папа Урбан VIII, який виявляв інтерес до космології, вмовив свого друга Галілея написати нову книгу. Але він сказав Галілею, що система Коперника має бути представлена ​​лише як гіпотеза (це дозволяв Декрет 1616), і Галілей погодився. Але коли книжку було видано, виявилося, що в ній Галілей намагається довести, що Земля рухається. Становище посилилося ще й тим, що не дуже розумний персонаж книги – Сімплічіо, прихильник геоцентричної картини світу, був явною карикатурою на тата. Вердикт суду змусив Галілея публічно оголосити, що земля нерухома. На щастя, під час суду із 70-річним ученим зверталися добре, його не помістили до камери та не катували.

Поневіряння Галілея, подібно до страт Сократа і Бруно, стали символом боротьби за свободу думки. Але було б надто просто вважати це зіткненням науки та релігії. Революціонери в науці - Коперник, Кеплер і Галілей, а потім і Ньютон - вірили в Бога, як і більшість їхніх сучасників у Європі, і не стверджували, що Біблія суперечить науці. Нові ідеї вороже зустріли релігійні лідери, які пристосували систему Птолемея для своїх догм, що пізніше назвали «незаконним шлюбом науки і релігії».

Картезіанська фізика

Суд над Галілеєм став частиною коперніканської революції та змусив учений. них шукати додаткові докази на користь нової системи світу. Проте історія з Галілеєм змусила на якийсь час припинити відкриті дискусії на цю тему. Одним з тих, кого 1633 року стривожили новини з Риму, був Рене Декарт (1596–1650), французький філософ і математик, який щойно закінчив роботу «Мир». У цій книзі він представив свою фізичну систему світу, що включає геліоцентризм. Декарт вирішив відкласти рукопис, і він був опублікований лише після його смерті.

Втім, Декарт зробив і багато іншого, що вплинуло на філософію, фізику та математику ще за його життя. Відправною точкою "картезіанської фізики" був закон інерції. Він обговорювався Галілеєм, але тільки Декарт сформулював його для ідеальної частки у нескінченному просторі. Якщо частка не стикається з іншою частинкою, то вона зберігатиме початковий стан спокою, або рухатиметься з постійною швидкістю по прямій. Закон Декарта про рух вільної частки за інерцією дуже схожий перший закон руху Ньютона, який ми обговоримо пізніше. Проте, на відміну гравітаційного тяжіння крізь порожній простір, у фізиці Декарта нічого не відбувається, поки частка не відхилиться при зіткненні з іншою частинкою; інакше кажучи - зміни у світі викликаються зіткненнями. Немає загадкової взаємодії з відривом; всі тіла постійно перебувають у контакті коїться з іншими тілами. Навіть простір між зірками не порожній, а заповнений частинками ефіру.

Виходячи з цих припущень, Декарт пояснював різні явища, включаючи рух планет: замість гравітації їхній рух викликаний частинками ефіру, що рояться навколо Сонця. Подібні вихори існують і навколо інших зірок. Сонячний вихор зміг захопити мертві зірки, що опинилися поблизу, так з'явилися планети, в тому числі і Земля.

Описуючи рух планет, картезіанська фізика змогла запропонувати лише якісне, туманне пояснення цього явища. Ньютон за допомогою своїх нових законів руху, включаючи гравітаційне тяжіння крізь порожній простір, зміг побудувати кількісну математичну фізику, яка замінила декартівську фізику. Проте дослідницька позиція Декарта впливала на наукове мислення протягом усього періоду коперніканської революції. Декарт часто називають батьком сучасної математики. Він об'єднав геометрію з алгеброю, створивши аналітичну геометрію, в якій положення точки на математичній площині визначається двома координатами - xі у. Говорили, що коріння цієї ідеї сягає його дитинства, коли він спостерігав за мухою, що повзала по стелі над його ліжком. Як описати шлях мухи? Це можна зробити, якщо кожну точку стелі описати парою чисел (x:, у). Як приклад можна навести прямокутну систему координат. У ній відстань між будь-якими двома точками можна визначити просто з різниці координат: (відстань) 2 = (відстань по x) 2 + (відстань по y) 2 .

Введення точного часу.

Час у сучасному значенні ввів у науку Галілей. У своїх дослідах з кулею, що котиться вниз по похилій площині, він замість годинника використовував биття власного серця. Крім того, він вимірював час, зважуючи воду, що витекла через отвір у посудині, але потім зрозумів, що для цієї мети можна використовувати маятник. Розповідають, що у віці 20 років, коли він опинився на месі у кафедральному соборі, його увагу привернули люстри, що звисають зі стелі на довгих ланцюгах. Від протягу вони велично розгойдувалися. Люстри були підвішені на ланцюгах однакової довжини, але мали різну вагу. Однак розгойдувалися вони з однаковою частотою. Це підштовхнуло Галілея до досвіду, який засвідчив, що насправді період коливання залежить не від ваги вантажу біля маятника, а від його довжини. Галілею прийшла ідея, що можна зібрати годинниковий механізм, використовуючи постійні коливання маятника, якщо примудритися підтримувати ці коливання та механічно вважати їхню кількість. Зі зменшенням довжини маятника період стає коротшим, тому можна точно вимірювати короткі інтервали часу.

Ідею маятникового годинника реалізував голландський фізик Христиан Гюйгенс (1625–1695). У його маятниковому годиннику була вирішена проблема підтримки коливань, а вимір часу відбувався з помилкою близько 10 секунд на добу, на відміну від механічних годинників, що існували до цього, що давали помилку близько 15 хвилин на добу.

Повертаючись до питання про рух Землі та маючи на увазі пізніші роботи Ньютона з гравітації, зазначимо, що саме Гюйгенс у 1659 році визначив, яким має бути прискорення до центру, щоб тіло рухалося круговою орбітою. Він показав, як обчислити прискорення до центру: треба розділити квадрат кругової швидкості на радіус кола. Наприклад, на екваторі Землі швидкість дорівнює 464 м/с, а радіус Землі дорівнює 6,380 x 10 6 м. Таким чином, доцентрове прискорення, необхідне для того, щоб утримати повітря біля поверхні Землі, дорівнює (464 х 464)/6 380 000 = 0,0337 м/с 2 . З іншого боку, тяжіння Землі надає тілу доцентрового прискорення 9,8 м/с 2 , що набагато більше необхідного значення. Насамперед боялися, що обертання Землі може стати причиною вітру та здути повітря у космічний простір. Наведені вище обчислення показують, що прискорення, викликане гравітацією, набагато більше, ніж потрібно для утримання повітря біля Землі, що обертається. Тому немає жодного ризику, що повітря відлетить у космос.

Еволюція телескопа

Перші астрономічні спостереження Галілея показали, наскільки навіть маленький телескоп збільшує можливості людського ока. Телескоп збирає набагато більше світла, ніж очі. Це дає можливість побачити набагато тьмяніші об'єкти, ніж доступні неозброєному оку. Наприклад, в області Плеяд Галілей побачив 36 зірок замість 6. На фотографіях, отриманих за допомогою сучасних телескопів, у цій групі видно сотні зірок. Великий об'єктив значно покращує дозвіл. Це означає, що дві близькі зірки, що зливаються для неозброєного ока в одну цятку, можна побачити окремо в телескоп. Здатність збирати більше світла, ніж око, і висока роздільна здатність дають можливість побачити більше структур і тьмяних об'єктів на зоряному небі. Висока роздільна здатність дозволяє більш точно визначати положення (координати) зірок. А це дуже важливо при вимірі відстаней до зірок, про що ми розповімо в наступному розділі.

Конструкцію телескопа Галілея невдовзі покращив Кеплер, запропонувавши оптичну схему, яка використовується до цього дня. У «кеплерівському» телескопі об'єктивна велика лінза дає зображення небесного об'єкта на великій відстані від об'єктива. Деталі цього зображення розглядають за допомогою опуклої окулярної лінзи, що збільшує.

Якість зображення перших телескопів була поганою. Прості лінзи обтяжені кольоровими помилками (хроматична аберація), викликаними тим, що світлові промені різного кольору не фокусуються в одній точці, тому зображення зірки виходить розмитим цяткою, оточеною кольоровими розлученнями. Певною мірою лінза діє як призма. Винахід ахроматичних об'єктивів у XVIII столітті значно покращив зображення. Насамперед для цього були змушені споруджувати дуже довгі телескопи. Коли відношення діаметра об'єктивної лінзи та її фокусної відстані мало, промені світла лише злегка заломлюються, колірна похибка менша, а зображення різкіше. На рис. 7.4 показано такі довгі телескопи Паризької обсерваторії.

Рис. 7.4. Повітряні телескопи Паризької обсерваторії XVII століття. Навіть при тому, що вони були дуже незручними у роботі, з їх допомогою було зроблено відкриття.

Християн Гюйгенс теж будував телескопи, найбільший з яких мав у довжину 37 м. Неможливо було зробити таку гігантську суцільну трубу, тому об'єктивна лінза встановлювалася на верхівці жердини або на ковзані покрівлі, а керували її положенням за допомогою довгої мотузки, стоячи на землі та утримуючи окуляр перед оком. Судячи з усього, дуже незручно було працювати з таким інструментом, стежачи за зоряним небом, що обертається. Проте за допомогою цих інструментів отримували цікаві дані. Наприклад, Гюйгенс виявив, що дивні відростки Сатурна, помічені Галілеєм, насправді є тонким плоским диском навколо планети в її екваторіальній площині.

Іншим знаменитим спостерігачем епохи довгих телескопів був поляк Ян Гевелій (1611–1687), який мав власну обсерваторію у Гданську. Це була перша у світі обсерваторія, обладнана телескопом. Спостереженнями займалася його дружина Єлизавета. Інструмент Гевелія мав 45 м завдовжки! Його складна система канатів і рейок нагадувала оснащення вітрильного судна і для управління безперечно потребувала вправності моряка. За допомогою цього телескопа Гевелій досліджував поверхню Місяця і склав її гарні карти. Коли ми говоримо про місячні «морі», слід пам'ятати, що так їх назвав Гевелій. Тепер ми знаємо, що це низини, сповнені застиглої лави.

Після винаходу у XVIII столітті ахроматичних лінзових телескопів, у зображенні яких кольорові розлучення сильно ослаблені, ера довгих лінзових телескопів завершилася. До кінця XIX століття ще будували великі лінзові телескопи з об'єктивами діаметром до 1 метра, але вже були розроблені телескопи іншого типу, які поступово стали основними інструментами сучасних досліджень. 1671 року Ісаак Ньютон побудував перший рефлектор, де не лінза, як у рефракторі, а увігнуте дзеркало збирало світло. Досліди із заломленням променів у скляній призмі привели Ньютона до висновку, що колірні помилки телескопів-рефракторів повністю усунути неможливо. Це змусило його звернутися до альтернативного способу фокусування світлових променів шляхом відображення, кут якого залежить від кольору. Зображення, сформоване у фокусі дзеркала, немає кольорових розлучень. Якщо поверхня увігнутого дзеркала параболічна, то всі промені, відбиті як від центральної частини дзеркала, так і від країв, будуть збиратися в один фокус. Зберігся телескоп, власноруч виготовлений Ньютоном. Його металеве дзеркало має діаметр 3,5 см. Ньютон використовував маленьке плоске дзеркало для відхилення променів убік, в дірочку на трубі телескопа, де розташований окуляр, що збільшує.

Великі сучасні телескопи-рефлектори часто мають отвір у центрі головного дзеркала, крізь який промені, відбиті від вторинного дзеркала, потрапляють на детектор випромінювання. Сьогодні зображення реєструють уже не оком чи фотопластинкою, а високочутливою ПЗЗ-камерою чи спектрографом. Телескоп описаного типу називається касегренівським рефлектором, оскільки його винайшов француз Г. Кассегрен (про який дуже мало відомо) невдовзі після створення рефлектора Ньютона. Втім, телескоп Кассегрена насправді був удосконаленою версією телескопа, запропонованого Джеймсом Грегорі ще до Ньютона. Але Грегорі не збудував свій телескоп. У телескопі Кассегрена як вторинний використовують опукле дзеркало; це призводить до зменшення довжини телескопа.

Важлива перевага телескопа-рефлектора полягає в тому, що розмір головного дзеркала можна зробити набагато більшим, ніж у лінзи рефрактора. При цьому збирається більше світла і можна спостерігати більш тьмяні та далекі об'єкти. Дзеркало можна підтримувати ззаду по всій поверхні, тоді як лінзу можна тримати лише з обох боків. Після розробки методів нанесення срібла, а потім і алюмінію, замість металу, що використовувався Ньютоном, стали застосовувати скло, якому навіть не потрібно бути прозорим. Взагалі вільний від хроматичної аберації рефлектор великого діаметра можна побудувати за гроші, як і рефрактор меншого розміру.

Хоча рефлектори в астрономії почали успішно конкурувати з рефракторами ще в XIX столітті, залишалося багато завдань, при вирішенні яких віддавалася перевага рефракторам. Наприклад, їх використовували для точного визначення положень зірок. Великі проблеми створювало наявність хроматичної аберації, але зрештою її вдалося усунути. Це дозволило здійснити мрію про вимірювання відстаней до зірок.

Сьогодні телескопи ускладнились ще більше. Поряд із роботою у візуальній області, вони можуть працювати в рентгенівському, ультрафіолетовому, радіо- та інфрачервоному діапазонах, недоступних людському оку. Деякі телескопи працюють у космосі, і їм не заважає атмосфера, що розмиває оптичне зображення та поглинає випромінювання на багатьох довжинах хвиль (виключаючи візуальне світло та радіохвилі). На рис. 7.5 представлене велике дзеркало призначене для космічного телескопа. Для радіотелескопів замість дзеркала використовують увігнуту тарілку, а радіоприймач встановлюють у фокусі цієї тарілки. Велика довжина радіохвиль робить їх роздільну здатність нижчою, ніж у оптичного телескопа того ж розміру, тому тарілка радіотелескопа дуже велика. Бувають тарілки діаметром 100 м і навіть більше, тоді як діаметр дзеркала сучасного оптичного телескопа не перевищує 10 м. Радіоастрономи навчилися об'єднувати сигнали з різних тарілок, імітуючи одну тарілку порівнянну з розміром Землі. Це називається інтерферометрією. Рівень сучасної електроніки дозволяє зробити те саме і в оптичному діапазоні, використовуючи кілька телескопів однієї обсерваторії.

Рис. 7.5. Дзеркало діаметром 3,5 м створене фінською оптичною фірмою Opteon для європейського космічного телескопа «Гершель». Нині це найбільший космічний телескоп. Поверхня дзеркала так відполірована, що нерівності на ній не перевищують кількох тисяч часток міліметра. Фото: Opteon.

Нарешті, деякі сучасні телескопи стали важковідомими. Розроблено прилади, здатні реєструвати субатомне нейтринне випромінювання Сонця та наднових зірок. Створено детектори гравітаційних хвиль для виявлення змін полів при орбітальному русі чорних дірок або їх народжень у наднових.

Дослідницький дух дуже сильний в астрономії. Велике бажання просуватися все глибше і глибше у прірву Всесвіту, щоб побачити те, чого ніхто ніколи раніше не бачив. Для виявлення та подальшого дослідження всіх цих несподіваних небесних тіл та явищ потрібні телескопи все більшого та більшого розміру.

Багато століть у науці про Всесвіт панувало вчення Птолемея. Воно приймалося і підтримувалося церквою і здавалося істинним і незаперечним. Але йшов час, росли міста, розвивалися ремесла та торгівля, європейці впізнавали нові країни та народи. Відкриття мореплавців Португалії та Іспанії у XIV-XVI ст. змінили географічну карту Люди зрозуміли, наскільки величезний світ, в якому вони живуть, а навколосвітня подорож Ф. Магеллана остаточно довела кулястість нашої планети.

Система світу за Миколою Коперником

Людиною, якій вдалося створити нову модель Всесвіту, став польський астроном Микола Коперник (1473-1543). Спостереження за зірками і планетами, вивчення праць давніх мислителів та своїх сучасників, складні математичні розрахунки дозволили йому зробити висновок про те, що Земля звертається навколо Сонця. Центром світу, на переконання Коперника, є Сонце, довкола якого рухаються всі планети, обертаючись одночасно навколо своїх осей. Зірки, за Коперником, нерухомі і знаходяться на величезних відстанях від Землі та Сонця. Їхнє обертання навколо Землі здається, і пов'язане воно з тим, що наша планета сама обертається навколо своєї осі, здійснюючи один оборот за 24 години. Зірки утворюють сферу, яка обмежує Всесвіт.

Уявлення про Всесвіт Джордано Бруно

Вчення Коперника відразу знайшло прибічників серед вчених XVI в. Вони розповсюджували ідеї великого астронома у своїх країнах, розширювали та поглиблювали їх. Так, італійський вчений Джордано Бруно (1548-1600) вважав, що Всесвіт нескінченний, він не має і не може мати єдиного центру. Сонце – центр Сонячної системи. Але саме воно – одна з безлічі зірок, навколо яких обертаються планети. Можливо, вважав Дж. Бруно, ними теж є життя. Та й Сонячна система поки що повністю не вивчена, не виключено, що в ній існують ще не відкриті планети. Як стало зрозуміло пізніше, багато хто з цих здогадів Дж. Бруно були вірними.

Вивчення Всесвіту Галілео Галілеєм

Багато зробив для розвитку вчення Коперника та інший італійський учений – Галілео Галілей (1564–1642). У своїх спостереженнях за небесними тілами він уперше використав телескоп, який виготовив самостійно (хто був винахідником цього приладу, зараз важко сказати). Кращий телескоп Галілея давав збільшення лише у 30 разів. Але й цього було достатньо, щоб побачити нерівності на поверхні Місяця та темні плями на Сонці. Сонячні плями не залишалися нерухомими, вони переміщалися на його поверхні, але завжди в один бік. Напрошувався висновок, що Сонце обертається довкола власної осі. Найбільше вразило сучасників відкриття Галілеєм супутників Юпітера. Це доводило, що не лише довкола Землі можуть звертатися небесні тіла.

Знайомлячи сучасників зі своїми відкриттями, Галілей вказував на правильність вчення М. Коперника. Це вчення повільно, у жорстокій боротьбі зі старими забобонами завойовував нових і нових прихильників.

Сучасні уявлення про будову Всесвіту

З того часу минуло багато часу. Щоб створити сучасну модель Всесвіту, працювало не одне покоління вчених. Потрібні були нові прилади та інструменти, нові методи дослідження, польоти людини в космічний простір.

Сучасна наука передбачає таку модель Всесвіту. Наша Земля входить до складу Сонячної системи, яка є частиною галактики (гігантського скупчення зірок). Наша та інші галактики, у свою чергу, утворюють скупчення галактик, а вони – надскупчення. Світ Всесвіту дуже різноманітний і містить незліченну кількість небесних тіл та їх систем.

Вчені, які перевернули світ

Микола Коперникнародився у польському місті Торунь. Освіту здобув у Кракові, а потім в Італії. Коперник вивчав як астрономію, а й право, медицину, філософію. Це була всебічно освічена людина. Ідеї ​​Коперника про будову Всесвіту викладено у його книзі «Про звернення небесних сфер», що вийшла 1543 р., незадовго до смерті вченого. На створення свого вчення М. Коперник витратив 30 років наполегливої ​​праці.

Джордано Брунонародився Півдні Італії. Присвятивши своє життя поширенню та розвитку вчення М. Коперника, він змушений був залишити батьківщину, блукати багатьма країнами Європи. Його переслідувала церква, оскільки вчення Коперника нею було заборонено. Тоді церква жорстоко карала тих, чиї погляди суперечили її установленням. Дж. Бруно був схоплений і після кількох болісних років в'язниці спалено в Римі 17 лютого 1600 р. Він загинув, але не відмовився від своїх переконань.

Галілео Галілейнародився в італійському місті Піза. Він здобув різнобічну освіту (вивчав медицину, математику). Галілей зробив багато наукових відкриттів і був широко відомий. У 1632 р. він видав книгу «Діалог про дві найголовніші системи світу», в якій відстоював вчення Коперника і спростовував систему Птолемея. За цю книгу він був залучений церквою до суду, на якому його, тоді вже стару людину, змусили зректися своїх переконань.

Вільям Гершельнародився у Ганновері. Мав великі музичні здібності і в чотирнадцять років вступив музикантом до полкового оркестру. Поряд із заняттями теорією музики цікавився математикою, оптикою, астрономією. Займався виготовленням телескопів. У 1789 р. Гершель виготовив найбільший телескоп свого часу. Головні роботи Гершеля належать до зоряної астрономії: він зробив висновок про існування зоряних систем, спостерігав туманності та комети, вивчав структуру Чумацького Шляху. Прославився відкриттям планети Уран та двох її супутників, а також двох супутників планети Сатурн та інфрачервоного випромінювання.

  1. Чим система світу, створена Коперником, відрізнялася від системи світу за Птолемеєм?
  2. Які заслуги Дж. Бруно у розвитку поглядів про Всесвіт?
  3. Який внесок Галілей зробив вивчення будови Всесвіту?
  4. Яку модель Всесвіту пропонує сучасна наука?
  5. Що таке галактика?

Довгий час у науці панувало вчення Птолемея про Всесвіт. Великий польський астроном Микола Коперник створив нову модель Всесвіту, згідно з якою центром світу є Сонце, а довкола нього звертаються Земля та інші планети. Погляди Коперника поширювали та розвивали Джордано Бруно та Галілео Галілей. Згідно з сучасними уявленнями, Земля входить до складу Сонячної системи, яка є частиною гігантського скупчення зірок – галактики. Галактики утворюють надскоплення - метагалактики. Всесвіт становить величезну кількість галактик.

Буду вдячний, якщо Ви поділитеся цією статтею у соціальних мережах:


Пошук по сайту.

«Про філософії написано у найбільшій книзі всесвіту, яка завжди відкрита нашому погляду ... Написано вона мовою математики» ГАЛІЛЕО ГАЛІЛЕЙ

Італія епохи Відродження була низка незалежних держав, що значно відрізняються один від одного за формою управління. Одне могло бути демократичною республікою, інше – спадковим володінням герцогів. Подібне розмаїття показувало, що немає якоїсь однієї оптимальної форми правління. Існувало дуже багато думок з економічних та соціальних питань. У цьому відносно відкритому суспільстві, готовому до сприйняття нових думок, розпочав свою освіту Галілео Галілей.

Але існувало дві сфери, де не могло бути й мови про «плюралізм думок». Монополією на релігійне життя володіла Римська католицька церква, а університетах царювала філософія Аристотеля. Тим не менш, за часів Галілея церкві та науці довелося перейти в оборону: набирала сили Реформація, давались взнаки початки вільнодумства, народженого Ренесансом.

Реформація та Ренесанс не могли не вплинути на життя та працю Галілея, цієї парадоксальної особистості – того, кого так часто називають батьком сучасної науки. Навряд чи якісь інші події з історії науки обговорювалися ширше, ніж засудження церквою теорії Коперника у 1616 році та суд над Галілеєм у 1633 році. Ці два факти спливають щоразу, коли заходить мова про протиріччя між наукою та релігією.

Галілео був людиною середнього зросту, щільної статури, запальною, але відхідливою; характер мав палкий і сильний, завжди стаючи центром уваги в класі або на науковому диспуті. Талант та гострий розум допомогли йому придбати чимало найцікавіших друзів в університеті, при дворі та серед духовенства. Його друзями були художники, музиканти, ремісники. Але своїми отруйними глузуваннями з наукових противників він нажив собі ряд впливових ворогів. Галілео любив сперечатися, вступати в інтелектуальні та словесні бої, бо знав: теорію треба довести, а людей переконати. Життя Галілея-вченого проходило у спостереженнях і обчисленнях, а й у дебатах, оскільки він прагнув і розвинути новий науковий світогляд, і популяризувати його.

Творче життя Галілея можна розбити на три основні періоди. Перший (1564-1610 рр.) включає студентські роки, роботу в Пізанському і Падуанському університетах. Друга (1610-1632 рр.) триває від повернення до Флоренції до видання «Діалогу». Останній (1633-1643 рр.) починається судовим процесом та охоплює десятиліття, проведене під домашнім арештом. У цьому розділі ми поговоримо про перший період його життя, наукові відкриття, зроблені аж до засудження церквою системи Коперника в 1616 році. У розділі 5 ми розповімо про богословські погляди Галілея у другому періоді творчості, про суд над вченим та останнє десятиліття життя.

Ранні роки

Галілео - виходець із знатного, але збіднілого флорентійського роду. Його батько Вінченцо ді Мікеланджело Галілей був музикантом, який чудово грав на лютні, що займався теорією музики. Найбільше його цікавили проблеми звучання окремих інструментів: проводячи експерименти із спеціально створеними ним однострунними інструментами, він виявив математичний закон, який спростовує фундаментальні засади традиційної музичної теорії. Цьому він присвятив книгу «Діалог про стару та нову музику».

У Вінченцо виникли великі протиріччя з Джозеффо Зарліно, визнаним музичним авторитетом, разом з яким він навчався два роки у Венеції. Після жвавого листування Вінченцо написав свій «Діалог», але Зарліно не дав опублікувати книгу у Венеції, і тоді Галілей-старший видав її у Флоренції. Він завжди вважав, що навіть дотепна та авторитетна теорія не може замінити вухо музиканта. Його експериментальний підхід і полемічний запал, мабуть, справили враження на сина, який згодом так само, як батько, обходився зі своїми противниками.

В 1562 Вінченцо одружився з Джулії Амманнаті ді Пеша, розумній і освіченій жінці з Пізи, де він тоді влаштувався. Галілео був старшим із семи дітей, він народився 15 лютого 1564 року, у тому ж році, що й Шекспір. Він ріс у творчій атмосфері, багато чому навчався у батька, від якого успадкував любов до музики та математики. Молодий Галілей непогано грав на лютні, був добрим органістом. Можливо, знання музики допомогло йому у наукових дослідженнях. Він любив поезію, живопис. Від батька йому передалася потяг до експериментів; йому, як і Ньютону в ранньому віці, подобалося робити будь-які механічні пристрої. Здібності до механіки стали в нагоді Галілею: вже ставши вченим, він сам виготовляв прилади для перевірки своїх теорій та наукових досліджень.

1574 року сім'я перебралася до Флоренції. Галілео вступив до школи при знаменитому бенедиктинському монастирі Валламброза, де вивчав поезію, музику, малювання, практичну механіку — усі ті дисципліни, які привнесла в освіту епоха Ренесансу, — і богословські предмети Галілео ледь не став ченцем — лише батько . Проте хлопчик провчився у монастирі до 1581 року.

У віці сімнадцяти років Галілео, щоб вивчати медицину, вступив до університету в Пізі. У ті роки Італія була одним із центрів університетської освіти — в ній налічувалося тринадцять університетів (порівняйте: в Англії та Шотландії в ті роки було лише три університети). Але незважаючи на всі відкриття та нововведення, які дала світові епоха Відродження, стиль навчання в університетах мало змінився; як і раніше, не заохочувалася свобода мислення, а до всього нового ставилися з явною ворожістю. У філософії та науці продовжував панувати підхід Аристотеля: повертатися знову і знову до досягнень золотого століття Греції не вважалося соромним - соромним було перевершити їх. Навчання вели латинською мовою, причому студенти і поза заняттями говорили лише латиною. Навчання було перейняте античними традиціями — але на порозі вже стояв новий світ.

Поки що єдиними доступними книгами для студентів були рукописи, університети ще могли якось утримувати монополію на знання (2) . Але після 1500 року ситуація докорінно змінилася. У багатьох містах з'явилися книжкові видавництва. Чим більшим тиражем виходили книжки — тим легше було видавцям повернути витрачені кошти на обладнання, а тому вони випускали недорогі книги, здатні зацікавити широке коло читачів. Користувалися попитом і книжки нових письменників. Таким чином, з'явилися нові засоби передачі практичної інформації, і наукові знання вийшли за межі університетських міст.

Від напливу дешевих книг найменше виграли університети. Оскільки протягом багатьох століть текстів не вистачало, то основними методами навчання були лекції та дебати. Підручники містили лише основні праці, а завдання натурфілософів обмежувалися усною передачею знань студентам. Тут було не до експериментів та нововведень. В результаті найважливіші наукові відкриття XVI століття (за винятком відкриттів у медицині) відбулися поза університетськими стінами. Нова астрономія Коперника та Тихо Браге, розробки в галузі механіки та фізики так і не потрапили до університетських курсів. Багато в чому університетська наука відстала навіть від того рівня, на якому була два століття тому, і все тому, що не хотіла визнавати змін.

У такій обстановці молодий Галілей знайомився з працями римського лікаря I століття Галена та ще давнішою філософією Аристотеля. Але вже в студентські роки в нього розвинулася незалежність суджень, схильність до дискусій, чим, мабуть, він і заслужив прізвисько «задира». Його суперечки з прихильниками філософії Аристотеля тривали близько півстоліття.

Тим часом інтерес Галілея до медицини постійно зменшувався. Гроші закінчилися, і в 1585 він залишив Пизанський університет, так і не отримавши наукового ступеня. Вирішивши зосередитися на фізиці та математиці, Галілей продовжив вивчення праць Евкліда та Архімеда під керівництвом друга свого батька Остілло Річчі. За рік йому вдалося спорудити вдосконалені гідростатичні ваги, які привернули до нього увагу флорентійської знаті. Його перші теореми про центр тяжкості твердих тіл принесли йому популярність і за кордоном. Постановка завдань та методи їх вирішення показують, що Галілей перебував під впливом Архімеда, до робіт якого часто звертався (3). Не можна сказати, що роботи Архімеда були невідомі в середні віки, але до XVI століття їм не приділяли належної уваги. В цей же час у Галілея виявилася любов до класичної та сучасної літератури.

Професор у Пізі та Падуї

Після кількох років успішних наукових досліджень Галілей у 1589 році повертається до Пізи, де отримує на три роки посаду професора математики. Вивчаючи явища природи, він зрозумів всю значущість механіки - науки про рух, яка в натурфілософії Аристотеля вважалася найпростішим типом зміни матерії. Але Галілею важливо було розібратися в точних причинах руху: це, на його думку, було першим і основним знанням про матеріальний всесвіт. Математики під впливом Евкліда та Архімеда пояснювали природні явища виходячи зі знання геометричних постатей та законів математики. Але така наука вважалася набагато нижче натурфілософії, покликаної дати пояснення сутності матеріального світу. Ці прихильники Аристотеля були готові впустити у свою фізику якогось простого математика і дозволити йому висувати нові концепції руху.

Незабаром Галілей розпочав роботу над трактатом, який не мав назви, але тепер відомий як "De motu" ("Про рух"); він не був опублікований і поширювався в рукописи (4) . У цій роботі Галілей заперечує думку Аристотеля про існування двох типів руху. природного(наприклад, падіння предметів на землю) та вимушеного(Політ снаряда). Галілей дає визначення "нейтрального" руху. Далі ця думка підведе його до відкриття інерції. Геній Галілея дозволив йому ставити «думки», під час яких він уявляв собі рух в ідеальних умовах, наприклад, за відсутності тертя.

У роботі «Про рух» вчений постарався спростувати два припущення Аристотеля, що стосуються падаючих тіл: швидкість падіння тіла прямо пропорційна вазі цього тіла; 2) швидкість падіння тіла обернено пропорційна щільності середовища. Він показав умови рівноваги предметів на похилих площинах, але тоді не зміг зрозуміти значущість прискорення вільного падіння. В результаті йому тоді так і не вдалося пов'язати свої спостереження зі своїми теоріями руху. (Розповідь про експеримент Галілея, під час якого він кидав велике і мале ядра з похилої Пізанської вежі, описаний його біографами, мабуть, не має під собою реального ґрунту, хоча пізніше він обріс науковими подробицями, покликаними показати істинність цього найвідомішого з усіх наукових експериментів») (008).

На жаль, Галілей був не дуже комунікабельною людиною. Його відкриті виступи проти університетських порядків забезпечили йому багато ворогів. Він навіть написав віршовану сатиру, висміюючи правило, що наказує всім професорам завждиносити мантії («Навіть у спальні?» — питав він). Цей віршований знущання було написано не латиною, а розмовною італійською мовою. Потім Галілей неодноразово вдавався саме до цієї мови для написання низки праць. Але в останній рік його перебування в Пізі колегам довелося стільки винести від Галілея, що на помсту вони стали ходити на всі лекції професора і освистувати ті висловлювання, з якими були незгодні.

Коли в 1592 закінчився термін його роботи, Галілей зрозумів, що подавати прохання про відновлення контракту марно. Тому за допомогою кількох впливових друзів він почав домагатися місця професора математики в Падуанському університеті, неподалік Венеції. Перевага була віддана саме йому, а не перипатетику (прихильнику Аристотеля) Джованні Мажині, у якого добігав кінця термін роботи в Болонському університеті. З того часу Мажині затаїв злобу на Галілея. Вільнодумство Падуанського університету приваблювало до нього найталановитіших студентів з усієї Європи, багато з яких приїжджали спеціально для того, щоб навчатися у Галілео. Він викладав у Падуї 18 років.

Продовжував Галілей і свої заняття з математики, експериментальної фізики, не забував про практичні винаходи (5) . У 1595 році він вигадав механічне пояснення припливів і відливів, засноване на двох типах обертання Землі, про які говорив Коперник. Хоча його теорія виявилася невірною, вона порушила в Галілеї інтерес до астрономії. Через два роки один німецький мандрівник передав йому першу книгу Кеплера «Космографічна таємниця». У листі подяки автору Галілей стверджує, що вже давно став прихильником нової астрономії.

Досліджуючи методи вимірювання температури повітря, Галілей придумав термоскоп — попередник термометра. Для досліджень він завів майстерню і сам розробляв для неї обладнання. Додаток до платні давали приватні лекції, які він читав дворянським дітям, які вивчали будівництво укріплень, балістику та інші технічні дисципліни. Саме Галілей винайшов «геометричний, або військовий компас», який був дуже корисний для мореплавців, балістів і для спорудження сонячного годинника. У 1599 році він найняв ремісників, які виготовляли розроблені ним прилади та механізми для продажу.

Після смерті батька на плечі Галілея лягли турботи про сім'ю — матір, брата та сестер. Побічні доходи від лекцій і майстерні служили гарним доповненням до його скромної професорської платні і дали можливість виділити сестрі щедрий посаг, коли вона в 1601 виходила заміж. У Падуї у нього була коханка-венеціанка Марина Гамба, яка народила йому двох дочок та сина. Обидві дочки надійшли до монастиря, де старша Вірджинія прийняла ім'я Марія Челесте. Вона була особливо близька до батька. Син Вінченцо багато допомагав батькові в останні роки його життя. Але після від'їзду Галілея до Флоренції Марина Гамба повернулася до Венеції і пізніше вийшла там заміж.

Час, проведений у Падуї, був насичений заняттями механікою. У 1602 році Галілей проводив дослідження рухів маятника та падіння тіл, що призвело до відкриття ним прискорення. Його початкові обчислення будувалися на помилковій думці, що швидкість падіння предмета прямо пропорційна пройденій їм відстані, але подальші дослідження руху маятників і руху тіл по похилій поверхні підвели його до відкриття закону прискорення вільного падіння: відстань, пройдена предметом прямо пропорційно квадрату часу падіння. Застосувавши математику до вирішення проблем динаміки, Галілей перевершив свого вчителя Архімеда, який досліджував лише статику.

1604 року, коли Галілей писав про закон падіння тіл, на вечірньому небі спалахнула нова зірка (6) . Порівнявши спостереження, проведені в інших містах, зі своїми і не виявивши паралаксу, Галілео дійшов висновку, що ця зірка знаходиться від Землі на великій відстані, десь у сфері нерухомих зірок. Але, за теорією Аристотеля, у «надмісячному» світі жодних змін відбуватися не могло! Намагаючись заробити науковий капітал на цій події, що розбурхала всю Європу, Галілей прочитав три публічні лекції, роз'яснюючи, як на підставі спостережень і ретельних вимірів було доведено, що даний об'єкт — справді нова зірка, а не просто «комета, що застрягла неподалік Місяця». Було зрозуміло: Аристотель помилявся.

Ця подія стала приводом до першомуз п'ятивеликих розбіжностей між науковцем та університетськими філософами. Цезар Кремоніні, професор філософії при Падуанському університеті, став на захист Арістотеля. Він не міг припустити, щоб якийсь математик довів мінливість «надмісячного світу», нехай навіть цей математик — його особистий та давній друг. Вступивши в полеміку, два професори під вигаданими іменами видавали листи один проти одного.

Галілео взяв на озброєння найпоширеніший літературний прийом, який став у його руках разючою полемічною зброєю. Щоб розбити аргументи Кремоніні, він написав діалог між двома селянами, написаний на простонародному падуанському діалекті. Один із селян міркував куди розумніше відомого професора. На аргумент про те, що земні мірки ніяк не підходять для виміру небес, селянин із сарказмом зазначив: «А чого взагалі філософи розуміють у мірках?».

Хоча арістотельова традиція визнавала важливість спостережень, перевагу вона віддавала якісним показникам.А ось Галілея насамперед цікавили кількісні.Коли надавалася можливість, він вимірював рух небесних тіл, показавши, скільки потрібно винахідливості та старання, щоб отримати осмислені результати (7).

Кремоніні виступав проти підходу Галілея і намагався спростувати ті його наукові докази, які вони часто обговорювали разом у Падуї. Через п'ять років, коли Галілей опублікував результати своїх астрономічних спостережень, Кремоніні навіть відмовився поглянути на небо через «зорову трубу». Отже, немає нічого дивного в тому, що саме він став прообразом перипатетика у знаменитому «Діалозі» Галілея.

Новий телескоп та астрономічні спостереження

Сам Галілей переконався, що Земля обертається навколо Сонця, але продовжував залишатися «таємним» послідовником Коперника до великого невдоволення Кеплера, який умовляв його відверто заявити про свої погляди (8) . Галілео відмовчувався, бо не міг поки уявити публіці переконливих доказів і тому боявся глузування. Але одне відкриття багато років переключило його інтерес в іншу сферу науки.

В середині 1609 Галілео дізнався, що голландський оптик Ліпперсгей за допомогою опуклої і увігнутої лінз зробив зорову трубу (9) . Розуміючи, наскільки морській Венеції важливо мати такий інструмент, він швидко виготовив пару лінз і зібрав власний телескоп. Після ряду експериментів у нього вийшла зорова труба, що дає дев'ятиразове збільшення (більше, ніж у деяких сучасних біноклів). Наприкінці серпня він продемонстрував телескоп венеціанській раді: з його допомогою корабель, що наближається, можна було помітити на дві години раніше, ніж неозброєним оком. На подяку венеціанський дож дарував Галілею довічне місце професора Падуанського університету, збільшивши йому платню вдвічі. Таких платень професора математики раніше не отримували!

Галілео відразу переобладнав свою майстерню, щоб у лей можна було виготовляти телескопи. Якість його телескопів залишалася неперевершеною. Він провів експерименти з десятками інструментів та зробив сотні спостережень. Відповідаючи своїм противникам, Галілей казав, що ніхто не сміє стверджувати, ніби він обманював людей, сам вигадуючи результати.

За допомогою телескопа, що дає двадцятикратне збільшення, він розглядав небеса і виявив безліч нових світів. Виявилося, що Чумацький шлях - це скупчення зірок. Вчення про нескінченність всесвіту, висунуте Коперником, переставало здаватися неймовірним! Ще більше його вразили тіла, не такі віддалені від Землі. Але ці відкриття повністю суперечили вченню Аристотеля: Галілей побачив, що Місяць — це зовсім не ідеальна куля, що сяє внутрішнім світлом. На ній є гори, долини, пагорби та западини. Спостерігаючи положення Місяця та довжину тіней, він зміг розрахувати висоту місячних гір. Але що ще дивніше, на Сонці з'явилися чорні плями, які з'являлися, то зникали. Навіть Сонце виявилося не таким, яким його описував Арістотель. Галілео дійшов висновку: або Сонце обертається навколо осі, або Земля обертається навколо Сонця.

Ще тривожнішим виявилося відкриття чотирьох тіл невеликого розміру, що рухаються неподалік Юпітера. Провівши ряд спостережень їх і обчисливши їх зміщення, Галілей дійшов висновку, що вони — супутники, тобто. Місяця Юпітера. А згідно з вченням Аристотеля, лише Земля — центр світу — могла мати Місяць. Тепер Юпітер з чотирма супутниками, що обертаються навколо нього, став «мінімоделіо» Сонячної системи Коперника: так і планети обертаються навколо Сонця.

Хоча теорія Коперника, здавалося б, суперечить здоровому глузду, ці свідчення видно будь-кому, хто спроможеться поглянути в телескоп. Споглядання небес через зорову трубу стало улюбленим післяобіднім проведенням часу знаті і вищого духовенства. Після 1609 року навіть не обізнані з математики люди могли побачити помилки Аристотеля: «Зорова труба не довела істинності системи Коперника. Але вона дала сильну зброю прихильникам його теорії. Це був не доказ, а наочна агітація… Ось яке значення астрономічних досліджень Галілея: він зміг популяризувати астрономію, причому коперниковську астрономію» (10) .

Незабаром і сам Галілей зрозумів усю значущість своїх відкриттів. До березня 1610 він опублікував невелику книжку під назвою «Зоряний вісник», де розповів читачеві про великі і дивовижні таємниці всесвіту (11) . Результати спостережень були описані ясним та доступним мовою. Проста металева трубка з двома лінзами по краях стала тією дубиною, якою тепер можна було бити перипатетиків і руйнувати їхній всесвіт. Але й у найпопулярнішому «Зоряному віснику» не було прямих запевнень у тому, що Галілей прийняв теорію Коперника!

Другевидання цієї книжки вийшло у Франкфурті через кілька місяців. У віці 45 років Галілей несподівано став європейською знаменитістю. У Празі тосканський посланець передав екземпляр книги Кеплеру з проханням Галілея написати про неї відгук. Брошура Кеплера «Міркування про зіркового вісника» стала ніби доповненням до роботи Галілея. В обох книгах йшлося про зорову трубу та астрономічні спостереження.

Незабаром, спостерігаючи за Венерою, Галілей зробив ще одне чудове відкриття. Коли він вперше зайнявся спостереженням за небесами, Венера була надто близько від Сонця. Але в другому півріччі 1610 року вченому вдалося розрізнити фази Венери, як і мало бути, якщо вірна теорія Коперника. Одним ударом відкриття фаз Венери зруйнувало систему Птолемея.

Друга публічна суперечка Галілея розгорілася з тим же Джузеппе Мажині, якому вісімнадцять років тому через Галілея було відмовлено у професорській кафедрі. Мажині став професором астрономії у Болоньї і після опублікування «Зоряного вісника» заявив, що обов'язково «зітре з неба» відкриті Галілеєм супутники. Протеже Мажині Мартін Горки видав книгу зі спростуванням відкриттів Галілея. До речі, більшість астрономів або сміялися з Галілея, або звинувачували його в брехні.

Мажині першим із вчених спробував втягнути у боротьбу з Галілеєм духовенство. Він підказав молодому фанатичному християнину Франко Сіці написати неймовірну книгу з напіврелігійними ідеями про те, що планет може бути лише сім, тому «місяця» Юпітера — це лише ілюзія. Книга Сіці була, звичайно ж, неодруженим пострілом, але показала, як далеко можуть зайти супротивники Галілея. Вчений вважав, що не варто відповідати на ці безпідставні звинувачення, але один із студентів таки дав відповідь від його імені.

Темрява згущується

У червні 1610 року Галілей ухвалив рішення, яке мало абсолютно непередбачувані наслідки. Він відмовився від довічного посту професора Падуанського університету та супутньої йому платні. (Піст був «подарований» йому венеціанським дожем на подяку за спорудження телескопа). Залишивши Венеціанську республіку з її політичною стабільністю, Галілео повернувся до Флоренції, ставши придворним філософом та математиком великого герцога. Нова посада давала Галілею офіційне визнання як філософа та можливість впливати на університетські навчальні програми. Звільнившись від професорських обов'язків, він міг більше часу приділяти експериментам і роботі над Двома новими книгами - «великий задум, що включає філософію, астрономію і геометрію» (12) . Після двадцяти років роздумів Галілей хотів, щоб ці праці, до яких увійшли дані про нові відкриття в астрономії та фізиці, остаточно затвердили систему Коперника.

У вересні Галілей перебрався до Флоренції, але йому і там не вдалося досягти «досконалого спокою розуму», якого він так потребував. Спочатку вчений думав, що багато його відкриттів, у тому числі відкриття фаз Венери, переконає впертих професорів — прихильників Аристотеля. Але деякі з них відмовилися навіть глянути через його тонку «оптичну тростинку», а інші глянули, але продовжували стверджувати, що нічого не бачили. Хтось припустив, що всі його «відкриття» — це лише бульбашки повітря у лінзах чи оптична ілюзія.

Галілео відчував наростаючу небезпеку, бо розумів, як далеко можуть зайти вчені, захищаючи свої традиції та праці класиків. Заздривши великою платню Галілея і прихильності до нього великого герцога, противники Галілея билися до того ж за свої професорські місця, відстоювали свій науковий авторитет, Галілео фізично відчував, як стягуються сили противника з його «альма-матер» — Пізанського університету, Падуї та Болоньї.

Тоді він зрозумів, що слід отримати підтвердження своїх відкриттів від незалежних спостерігачів. У квітні 1611 року Галілей вирушив до Риму, де поговорив з отцем Клавієм та іншими астрономами-єзуїтами з Римської колегії. Він захопив один зі своїх телескопів, показав, як він працює, і залишив єзуїтам, щоб вони самі могли перевірити ще раз його відкриття. Ніч за ніч спостерігаючи відкриті Галілеєм явища, астрономи переконалися у його правоті і стали гарячими прихильниками вченого. Навіть віра старого отця Клавія в систему Птолемея була похитнута. Визнаному авторитету єзуїтської астрономії було нелегко змінити свої погляди на те, що відбувається в небесах, але й він здався. У доповіді церковної комісії, яку очолює кардинал Белларміно, Клавій, щоправда, цілком справедливо зазначив, що зазначені спостереження не дають прямих підтверджень істинності теорії Коперника.

Під час перебування в Римі Галілей був обраний членом Academium Lincei (Академії рисьеоких, або Академії Лінчей) - наукового товариства, заснованого князем Федеріко Цесі (13). Наступне листування Галілея з членами наукового товариства дозволило йому постійно знати наукове життя Риму.

Тоді ж він отримав аудієнцію у Папи Павла V, котрий приємно здивував його. Відвідав вчений і кардинала Маттео Барберіні, математика, вихідця з почесного флорентійського роду, який згодом став Папою Урбаном VIII. Здавалося, що Барберіні прихильно поставився до відкриттів, і Галілей сподівався, що у майбутньому він зможе відкрито прийняти нову теорію.

Окрилений успіхом, Галілей повертається додому в повній впевненості, що його подорож пройшла вдало. Адже підтвердили вищі астрономічні авторитети країни його відкриття! Більше того, тепер він потоваришував із кардиналом Белларміно та князем Цесі. Чого боятися, якщо на твоєму боці церква знати? На відповідь не довелося довго чекати.

Присоромлені професори Пізанського університету об'єдналися із незадоволеними флорентійцями та організували секретний рух опору, названий «Лігою» (14) . Головною фігурою його був флорентійський філософ Людовіко делла Коломб. В 1611 він опублікував італійською мовою роботу, яка починалася традиційними аргументами проти руху Землі і закінчувалася цитатами з Біблії, які показували, що дана теорія суперечить Святому Письму. Якщо не можна було перемогти Галілея за допомогою суто наукових аргументів, то вирішила Ліга, потрібно перенести «поле бою» на богословські землі. Прозвані «голубами» (коломбі)на ім'я свого ватажка вчені склали змову, про яку часто говорив Галілей.

Астрономічні погляди Галілея ставали дедалі популярнішими, і Ліга вирішила битися з астрономом з питань фізики у Флоренції, де він мав найменше прибічників. Потрібно було залучити його до публічного диспуту, в якому він напевно буде розбитий. Місцем зустрічі обрали віллу друга Галілея Філіппо Сальвіаті, де часто збиралися вчені та професори, щоб відпочити від міського життя. Застільні розмови про плаваючі тіла та їхні форми стали набувати цікавого ракурсу. Коломб запропонував експериментально довести неправоту свого суперника. (Він уже причаїв на Галілея злість за те, що той розкритикував його книгу про нову зірку, що вийшла 1604 року). Вони обмінялися листами та провели публічні експерименти на підтримку своїх позицій. Великий герцог запропонував Галілею обговорити цю проблему з пизанським професором філософії під час обіду, який збирався на честь двох гостей-кардиналів. Позицію Галілея підтримав кардинал Маттео Барберіні. Перемога Галілея була абсолютною.

Третійпублічний диспут призвів до написання книги «Розмова про тіла, що у воді», яка відразу набула популярності і витримала два перевидання 1612 року. Інтерес широкої публіки до книги пояснювався тим, що в ній можна було знайти опис безлічі кумедних експериментів, для проведення яких не потрібно спеціального обладнання. Знову Галілей завдав удару науковій спільноті. Він зазначив, що Архімед (його улюблений давньогрецький натурфілософ) має невеликий авторитетом,ніж Арістотель. Але Архімед мав рацію лише тому, що його припущення були підтверджені експериментально. Під час дебатів Галілей звинуватив Коломба в словоблудії, що він намагається говорити про питання, в яких нічого не розуміє. Жага помсти професора була задоволена трохи пізніше, коли він схопився з Галілеєм уже не на науковому ґрунті.

Тим часом Галілей був втягнутий у четвертийгромадський диспут, який мав дуже неприємні наслідки для нього. Те, що на перший погляд здавалося лише суперечкою з астрономічних питань, виявилося «ящиком із подвійним дном». Батько Крістофер Шайнер - астроном-єзуїт, що працював при Інгольштадтському університеті в Баварії, - спорудив телескопи, засновані на конструкції Кеплера, і в квітні 1611 почав спостерігати за Сонцем. Через сім місяців він виявив плями на поверхні світила. Шайнер вирішив, що плями — це або вади на Сонці, або невеликі тіла, що обертаються навколо нього. Він схилявся на користь другого припущення тому, що не міг повірити, щоб на такій яскравій поверхні були плями. Шайнер прагнув, щоб його теорія плям не викликала сумнівів у вченні Аристотеля, який говорив, що всі небесні тіла досконалі та незмінні.

Коли Галілей прочитав у 1612 році звіти Шайнера, він виставив свою незгоду з ним. Галілею подобалася теорія плям, тому що вона показувала: Сонце так само, як і Земля, недосконале, це звичайне тіло небесне. На підставі малюнків Шайнера та своїх спостережень він зміг показати, що сонячні плями змінюють форму. Це величезні хмари над поверхнею Сонця!

1613 року вийшла книга Галілея «Історія та демонстрація сонячних плям». Надрукувала її Академія Лінч. Це був перший відкритий виступ Галілея на захист нової астрономії. У додатку він наводив переконливі докази на користь теорії Коперника: писав про затемнення місяців Юпітера і найпростіші методи їхнього передбачення.

Аристотель вчив, що небесні явища якісно відрізняються від явищ земних, тож і пояснювати їх треба, з інших законів. На противагу йому Галілей пояснював небесні явища за аналогією із земними. З «Історії» зрозуміли, що Галілей як противник Аристотеля, а й затятий послідовник Коперника: лише з нової теорії можна пояснити результати астрономічних спостережень, зроблених з допомогою телескопа. У вступі Галілей заявив, що першим виявив плями на Сонці, і це дуже розлютило Шайнера. Образилися й багато інших єзуїтів, прийнявши в цій довгій усобиці бік Шайнера.

У тому ж році колишнього учня Галілея Бенедетто Кастеллі був призначений професором на кафедру математики Пізанського університету. Із самого початку місцеві професори поставилися до нього вороже. Університетська влада попередила нового професора, що в університеті заборонено викладати теорію Коперника, на що Кастеллі відповів: Галілео Галілей його про це вже проінформував.

Флангова атака

Не в змозі розбити Галілея в лобовій атаці на фронтах фізики та астрономії, Ліга змінила стратегію. Військові дії тепер розгорнулися при палаці: вороги вирішили обговорити астрономічні відкриття Галілея із суто богословських позицій. В 1613 на званому обіді, даному великим герцогом Косимо II (патроном Галілея), завели розмову про нову астрономію. Оскільки сам Галілей на обіді не був присутнім, на захист його поглядів виступив Кастеллі. Під час цієї бесіди професор Бостаглі оголосив, що рух Землі взагалі неможливий, тому що це суперечить Святому Письму. Після обіду велика герцогиня Христина багато розпитувала Кастеллі про це питання (15). Під час їхньої розмови Бостаглі мовчав.

Кастеллі написав Галілею повний звіт про суперечку: обговорювати при дворі питання натурфілософії було звичною справою. Занепокоївшись, як би його вороги не направили обговорення наукових питань у небезпечне богословське русло, Галілей вирішив, що настав час зустрітися з ворогом у відкритому бою.

У «Листі до Кастеллі», написаному перед Різдвом 1613, Галілео ретельно зобразив свої позиції вченого і католика. Він підтвердив, що залишається вірним істині та Біблії, а потім порушив питання про тлумачення Святого Письма. Очевидно, що в Біблії є місця, написані образною мовою, а є зовсім ясні місця, зрозумілі кожному читачеві. Галілей висловив занепокоєння тим, що «Писання мають намір винести на диспут, присвячений суто науковим питанням». Бог же дав нам дві книги – книгу Природи та книгу Одкровення. «І Писання, і Природа походять від Слова Божого, перше у вигляді Слова Духа, а друге — як видиме виконання Божих Слов» (16) . Він зазначив, що ці дві істини не можуть суперечити одна одній, хоча й виражені різними мовами і є предметами вивчення різних дисциплін: Писанням займаються релігія та етика, а природою — фізика.

Чому тоді за допомогою Біблії намагаються захистити позиції одних філософів у суперечці з іншими?

Рукописні копії цього листа передавалися з рук в руки вчені і богослови поступово розбивалися на два табори. Метою Галілея було показати всю нелогічність заперечень проти системи Коперника, але його вороги намагалися подати слова Галілея як блюзнірство. Інтригам та пліткам не було кінця. У 1614 році вченого неодноразово звинувачували в тому, що він намагався підірвати довіру людей до Святого Письма, втручався у богословські питання.

П'ятийвеликий конфлікт Галілея з вченим світом набув широкого розголосу. 20 грудня 1614 року отець Томмазо Каччіні, який співчуває перипатетикам домініканський фріар, прочитав з кафедри головної флорентійської церкви проповідь про те, як Бог затримав Сонце на небі при Ісусі Навині. Ідею рух Землі він назвав єрессю, а всіх математиків охрестив слугами диявола, яких слід відлучити від церкви. Це було серйозне звинувачення. Для обивателя математик — отже, астролог, а до них тоді починали ставитись усе з великою недовірою.

Галілео написав римським друзям, що його дуже стурбувала недільна проповідь, центром якої він став. Те, що домініканець потім приніс йому формальні вибачення, вченого не заспокоїло. Він знав, що багато владних людей з симпатією ставляться до нових відкриттів — проповідь Каччіні згуртувала противників Галілея.

Незабаром після атаки Каччіні священик Ніколо Лоріні прочитав копію «Листа до Кастеллі». Якщо вчений розмірковує про природу — це природно, але інша справа, коли мирянин пише про те, як тлумачити Біблію, щоб підігнати тлумачення під свої теорії. Можливо, Лоріні скрізь бачив примари протестантизму — протестантської герменевтики та можливості тлумачення Святого Письма кожним християнином. І ось 7 лютого 1615 року він направив копію «Листа Кастеллі» кардиналу-секретарю римської інквізиції, висловивши тривогу тим, що послідовники Галілея «вважають себе вправі тлумачити Святе Письмо у світлі своїх особистих поглядів… Вони намагаються зруйнувати всю філософію… всі прихильники Галілея - люди порядні і добрі християни, але зайве мудрують у своїх судженнях »(17).

Коли Галілей дізнався, що його листа передано до Священної колегії, він відразу ж направив його копію до Риму своєму другові архієпископу П'єро Діні і попросив показати його кардиналу Белларміно. Галілео зазначив, що накидав листа поспіхом і тепер хоче докладніше висвітлити ряд положень, що містяться в ньому. У червні 1615 року він написав «Лист великої герцогині-матері Христині Лотарінгській». Його теж переписували і передавали з рук до рук (воно було опубліковано лише 1636 року у Страсбурзі).

Про наслідки цього кроку, що призвели до остаточного засудження теорії Коперника в 1616, ми поговоримо в наступному розділі. А поки що варто зупинитися на особливостях наукового методу Галілея.

Науковий метод Галілея

Щоб оцінити внесок Галілея у розвиток західноєвропейської думки, потрібно зрозуміти, яким же був його науковий метод. Але при цьому слід врахувати, що існували «Галілей-символ» та «Галілей-вчений». Галілей став легендою ще за життя. Для багатьох він символ революції, боротьби вільної думки і розуму проти забобонів і хибних авторитетів, ясних наукових ідей проти розмитих догм середньовічного богослов'я.

Перші історики науки - французькі енциклопедисти кінця XVIII століття - розглядали його праці як "вододіл" між новою і старою наукою, повний розрив з минулим. Їх учений був символом. Вони зробили з Галілея «святого мученика» та «покровителя» боротьби за інтелектуальні свободи проти релігійних авторитетів. Аж до початку XX століття ніхто не міг гідно оцінити натурфілософію пізнього середньовіччя та Ренесансу. Лише нещодавно вчені раптом виявили, що ще в XIV столітті існувала неаристотельова математична механіка. І тут усі впали в іншу крайність: почало здаватися, що Галілей просто намагався врятувати від забуття відкриття минулого і лише дав їм точні формулювання.

Насправді істина, мабуть, лежить десь посередині, але й питання, які отримали відповіді. Наскільки оригінальними були методи Галілея? У чому вони полягали? Як результати його роботи допомогли становленню нової науки?

Ми вже окреслили ту атмосферу, в якій розвивалася натурфілософія Аристотеля і в рамках якої Галілей почав проводити дослідження в математиці та механіці. Ми вже говорили, з яких питань він розходився з вченими свого часу та як почав відходити від традиційної науки. Галілео не працював у вакуумі, і можна знайти джерела, з яких він черпав наукове натхнення. Чотирьма головними джерелами є: читання; експериментаторство; роздуми та уявні експерименти; коперниканство (18) .

Ще в Пізі Галілей намагався вивести закони руху і тоді, напевно, читав написане до нього, особливе представниками школи «impetus». Будучи викладачем у Падуї, він не міг не знати основних робіт з теорії руху Аристотеля, написаних його попередниками, а також з найскладнішої математики, створеної школою Мертона. Що ж до експериментів, то Галілей, безсумнівно, умів їх ставити, хоч і займався цим занадто часто. Він неодноразово писав значення експериментаторства. «Коли математичні пояснення супроводжують якесь природне явище.., то принципи (закони), відкриті під час проведення грамотно поставлених експериментів, лягають основою всього наукового будинку» (19) .

Щодо третього джерела, то Галілей дуже часто ставив «мисленні експерименти». Так простіше було розібратися у всіх тонкощах гіпотези та показати її логічність. Це багато говорить про його розумові здібності. Іноді він давав нове тлумачення добре відомим фактам. А ось переконаність Галілея в істинності коперниківської системи світу спрямовувала його дослідження в абсолютно конкретне русло і спонукала на працю всього його життя - роботу над законами механіки.

Дослідники життя і творчості Галілея приписують вирішальну роль то одному, то іншому з цих факторів, але треба сказати, що кожен з них позначився на формуванні мислення та світогляду великого вченого. Говорячи про науковий метод Галілея, не потрібно шукати простих пояснень. На відміну від Кеплера, він не інформував широку публіку про свої погляди на той чи інший предмет, а в падуанський період життя (1597-1610 рр.) практично нічого не написав для друку, хоча саме тоді у нього сформувалися нові уявлення про механіку. Галілей у відсутності чіткої програми видання своїх наукових праць і життя знаходився у пошуку. Як багато вчених-практиків, він писав саме про ті наукові проблеми, над якими працював, не намагаючись підвести під них філософське обґрунтування. Оскільки Галілею «трава по обидва боки паркану здавалася зеленою», то низку філософських шкіл заперечували право «власності» нею. Але ми утримаємося від обговорення цієї проблеми, наголосивши лише на основних елементах наукового методу вченого.

Ключем до відкриття таємниць всесвіту для нього була математика.

«Цю велику книгу неможливо зрозуміти, якщо не навчитися спочатку її мови, не впізнати алфавіту, яким вона написана. Вона написана мовою математики, її літери — це трикутники, кола та інші геометричні фігури, без знання яких неможливо зрозуміти у ній жодного слова. Без цих знань читання буде подібним до блукання темним лабіринтом» (20) .

У міру перетворення математика на фізика Галілей знаходив розуміння матеріального світу, пізнаючи і його геометричну структуру. Він вірив, що «допитати» природу можна лише мовою математики, але водночас вірив у те, що відповідати вона буде те, як захоче. Іншими словами, математичний аналіз та теорія мають ґрунтуватися на експериментальних фактах. Для Галілея наукові факти — це спостереження та виміру «основних» властивостей предмета (кількість, форма, розмір, рух), а не «вторинних» (колір, звук і запах), які займали таке важливе місце в натурфілософії Аристотеля. Природа відповідає питанням, задані мовою математики, оскільки вона — царство міри й порядку.

Про місце експерименту в науковому методі Галілея багато говорили та сперечалися. Більшість експериментів, які йому приписували і які він описував сам, так і не було поставлено: він великий тлумач, а не збирач фактів. Ряд його експериментів становили «думки»: він уявляв собі конкретну ситуацію і розмірковував, які наслідки може мати в даній ситуації ту чи іншу дію. Але в нього була головна якість експериментатора: він завжди намагався підтвердити свої теорії конкретними експериментами, бо знав, що теорії, на яких будується гіпотеза, потрібно перевіряти експериментально. Хороші наукові теорії повинні цілком природно вписуватись у дійсність (21). Не можна назвати підхід Галілея суто математичним, швидше він фізико-математичний:йому реальність — це втілення математики.

Як же слід ставити експерименти? Експеримент – це більше, ніж просте накопичення даних. Для Галілея лабораторія — це місце, де створюють нове, а місце, де перевіряють теорії. Фізичні чи уявні експерименти дають результат лише тоді, коли їх ставлять для перевірки конкретної гіпотези. Лише при цій умові зібрані дані можна піддати математичному аналізу: факти не заговорять, якщо їх ні про що не питати, відповіді залежать від постановки питання. Самі собою експерименти не дають підстави для побудови нових теорій, а лише доводять, підтверджують або спростовують існуючу теорію. Крім того, експеримент може підказати шляхи удосконалення теорії.

Один із найбільших вкладів Галілея у розвиток наукового методу досліджень – це його звичка ідеалізуватипроблему. Він умів звести її до головного та основного, виключити ті фактори, які не безпосередньо впливали на те чи інше явище. Він зумів відкрити закони, які не описували рух реального тіла, а скоріше, показували, як воно поводитиметься, якщо обмежити або взагалі прибрати вплив на нього зовнішнього середовища. Наприклад, в ідеальному варіанті поверхня землі – рівна. Проведені до неї перпендикуляри утворюють паралельні лінії. В ідеалі тіло падає, не відчуваючи тертя та опору середовища. В ідеалі існує точка, до якої тяжіє маса тіла. Галілео вмів розрізнити «головні та другорядні сторони філософії Аристотеля і зосередився на вивченні перших. Він не став зупинятися на складній проблемі причин,а відразу перейшов до пошуку математичних доказів.Звичка «ідеалізувати» проблему дозволила йому відразу досягати суті та будувати логічні математичні теорії» (22).

Три основні елементи наукового підходу Галілея – це інтуїція, докази та експерименти. По-перше, він уявляв собі завдання в ідеальному вигляді, щоб чітко її сформулювати, виділити основні елементи та вивести гіпотезу чи модель. По-друге, він дедуктивним методом розробляв математичну модель і вигадував, як можна експериментально перевірити свої викладки. По-третє, він ставив експерименти - реальні чи уявні - і аналізував їх результати. Галілео зазначав, що цей метод починається з дій органів чуття, але часом призводить до висновків, які суперечать даним, отриманим органами чуття. Наприклад, у коперниківській астрономії математичні висновки (Земля обертається навколо Сонця) суперечать відчуттям органів чуття (ми бачимо, що рухається саме Сонце).

Нова наука?

Виступивши проти повного «безпліддя» аристотелевої науки XVI століття, піонери, подібні до Френсіса Бекона і Декарта, претендували на відкриття абсолютно нового методу наукових досліджень. Але чи не про це говорив Галілей, коли писав у «Розмові» про «цілком нову науку, яка вивчає дуже старі матерії»? У якому сенсі він вважав свою науку «цілком новою»? Він говорив не про новий метод і не про нову концепцію науки, а про ті аспекти руху, які «не були раніше помічені та пояснені» (23).

Галілей успадкував і підтвердив аристотелеву концепцію науки, як «знання», які можна «показати» чи «змоделювати», тобто. довести, пояснити та подати (24) . Щоб називатися повністю «науковими», знання мають бути спрямовані на досягнення всіх трьох цілей і мати докази і пояснення. Аристотель виділяв два типи наукових знань: Що? і навіщо?" - Наслідок і причину. Один тип знання займається пошуком фактів (наприклад, поведінка кулі, що котиться по похилій площині), а інший пояснює, звідки ці факти взялися (дає математичне пояснення). Галілей розвінчав фізику Аристотеля, але в «Діалозі» він не засуджує арістотельову концепцію науки: він не погоджувався з грецьким філософом щодо «нових явищ і спостережень», але сказав, що якби Аристотель був живий, то, «безперечно», змінив б свою думку.

Галілео підтримував і «науковий реалізм» Арістотеля — думку про те, що існує справжня фізична теорія, яку можна сформулювати на підставі роздумів та спостережень, та альтернативні хибні наукові теорії. Він вірив, що відмінна риса наук про природу — це можливість зробити «справжні та однозначні» висновки, а справжнього знання причин можна досягти, створюючи математичні моделі явищ. У «Розмові» багато разів зустрічаються такі слова, як жорсткий доказі пояснення.

Тим не менш, він не був згоден з Аристотелем щодо природи матеріальної дійсності. Він говорив, що за своєю формою вона — математична, отже, математична теорія має визначати структуру експериментальних досліджень. Тільки з допомогою математики можна дати однозначний у відповідь питання, тобто. ідеальна наука - та, яка дає математичне пояснення всім видимим явищам. У цьому Галілей дотримувався вчення улюбленого ним Архімеда.

На жаль, телескоп відкрив нові загадкові світи, де неможливо було створити справжню і однозначну модель. Для вивчення небесних тіл потрібна була інша наука, нові непрямі методи доказів, оскільки ці тіла були далекі і не вивчені: висновки в такій ситуації важко перевірити, тому що неможливо поставити реальний експеримент. Галілео розумів, що наука, побудована на наочному експерименті, не зможе відповісти на такі питання, як природа комет (як не змогла вона увійти і в області надмалого світу атомів). У результаті всі висновки Галілея, наприклад, про характер поверхні Місяця ґрунтувалися на аналогіях, порівняннях та ретродукції (коли на підставі слідства роблять висновки про причину, а потім знову повертаються до слідства, щоб, перевіривши прогноз, зробити висновки про істинність гіпотези – див. розділ 9).

Неспроможність наочної науки Галілей побачив, зіткнувшись із коперниківською системою світу. Він використав метод, який радив йому Кеплер: виключати всі гіпотези, доки не знайдеться справжня. Тому він і виступав проти фізики Аристотеля та астрономії Птолемея. Щоб показати, наскільки простіше припущення про обертання Землі, ніж про обертання зірок, він навів сім аргументів, але відразу визнав, що це не доказ, а просто свідчення про високий ступінь ймовірності цієї гіпотези. Ці аргументи не були наочним доказом обертання Землі, тому він і звернувся до проблеми припливів і відливів, про що ми докладніше поговоримо в наступному розділі.

Отже, у працях Галілея злилися дві різні концепції науки. Від грецької він успадкував ідеал «наочності», якого завжди дотримувався і не залишив до самої смерті, хоча стосовно вивчення всесвіту його важко було використати. Друга концепція – ретродуктивний метод.

Він проявляється у роздумах Галілея про явища, чиї причини знаходяться поза сферою нашої досяжності (комети, сонячні плями), які є надто загадковими (рух Землі) або невидимими (атоми). Він майстерно опанував цей метод, але істинною наукою продовжував вважати лише те, що можна було довести досвідченим шляхом (25).

Поки велися розмови про нові методи науки, Галілею вдалося виявити наочну науку про рух. Він був ученим, а чи не філософом. Він не займався розробкою теорії «нової науки», а створював нову науку, заклавши основу сучасної математичної фізики, і при цьому відкрив шлях, який зрештою призвів до виникнення нових уявлень про наукові дослідження.

(008) "Перші люди на Місяці" - американські астронавти - поставили на честь знаменитого вченого так званий "експеримент Галілея". Вони взяли молоток і легеньку пір'їну, підняли їх вище і разом відпустили — обидва предмети впали на місячний ґрунт одночасно — прим. перев.



Останні матеріали розділу:

Список відомих масонів Закордонні знамениті масони
Список відомих масонів Закордонні знамениті масони

Присвячується пам'яті митрополита Санкт-Петербурзького та Ладозького Іоанна (Сничева), який благословив мою працю з вивчення підривної антиросійської...

Що таке технікум - визначення, особливості вступу, види та відгуки Чим відрізняється інститут від університету
Що таке технікум - визначення, особливості вступу, види та відгуки Чим відрізняється інститут від університету

25 Московських коледжів увійшли до рейтингу "Топ-100" найкращих освітніх організацій Росії. Дослідження проводилося міжнародною організацією...

Чому чоловіки не стримують своїх обіцянок Невміння говорити «ні»
Чому чоловіки не стримують своїх обіцянок Невміння говорити «ні»

Вже довгий час серед чоловіків ходить закон: якщо назвати його таким можна, цього не може знати ніхто, чому ж вони не стримують свої обіцянки. По...