Наука Ренессанса. Триумфальные открытия и достижения естествознания времен Парацельса и Галилея. 1450–1630
Шрифт:
На самом деле во многих отношениях Кеплер был менее готов принять математическую метафизику, чем большинство его современников; его идеи о гармонии имели мало сходства с идеями большинства коперниканцев, таких как Диггес и Ди. Под влиянием Тихо Браге Кеплер полностью отверг существование твердых сфер, кроме той, что окружает и создает границы Вселенной, делает ее единым целым. Под влиянием информации Тихо Браге Кеплер ниспроверг проверенную временем концепцию необходимости идеального кругового движения, концепцию, в соответствии с которой производились физические расчеты планетарных орбит со времен Платона. Таким образом, Вселенная Кеплера была странной, намного более оторванной от традиционной астрономии, чем Вселенная Коперника. В ее центре было Солнце, фиксированное на месте, но вращающееся вокруг своей оси, испускающее свет и магнетизм; на ее периферии находился регион фиксированных звезд, неподвижных, ограниченных сферой. В промежутках располагались планеты, удерживаемые на своих местах не материальным сферами, а неким балансом движущих сил и магнитного притяжения и непрерывно вращающиеся вокруг Солнца по эллиптическим (что за странная форма?) орбитам. Их скорости описываются математическими
Но прошло некоторое время, и стало понято: в своем мистицизме и дерзости Кеплер стоял в стороне от главного потока научной эволюции, уже начинающей считать рационализм своим руководящим принципом. Современные Кеплеру ученые мало читали его труды. Его высоко ценили короли, принцы и государственные чиновники за опыт в астрологических предсказаниях, отсюда его посты придворных математиков при дворах и сенатах и предложения от иностранных принцев, как, например, то, которым сэр Генри Уоттон попытался заманить Кеплера в Англию. Астрономы Местлин и Галилей хвалили его, но, судя по всему, его идеи никто не принимал всерьез. Первое настоящее обсуждение законов Кеплера произошло только в 1645 году, когда французский астроном Исмаэль Буйо (1605–1694) в своем труде Astronomia Philolaica рассмотрел два первых закона, но принял только первый. Известная астрономическая энциклопедия Ж.Б. Риччиоли (1598–1671) Almagestum Novum (1651) упомянула первый закон, но тут же отвергла его как не имеющий достаточных доказательств.
В Англии дела обстояли ничуть не лучше. Гариот поощрял своих учеников читать «Новую астрономию» и думать над возможностью существования эллиптических орбит. Но только среди его учеников почти не было астрономов, и после смерти ученого в 1621 году об астрономии больше никто не вспоминал. Однако через двадцать лет Джереми (Иеремия) Хоррокс (1619–1641) написал трактат в защиту двух законов Кеплера. Он не произвел немедленного эффекта, поскольку был напечатан лишь тремя десятилетиями позже. Сет Уорд, в 1649 году профессор астрономии Оксфордского университета, в 1653 году выступил против Буйо, раскритиковав его геометрию. Как и его противник, он принял только первый закон. Третий закон был известен еще меньше. Дж. А. Борелли (1608–1679), пытаясь создать систему мира, основанную на тяготении (Theoricae Mediceorum Planetarum, 1666), не принял того, что могло ему помочь. К счастью, не все игнорировали лучшие работы Кеплера; отдельные его идеи достигли ушей молодого Ньютона. Это произошло в 1665 году, в то время, когда он впервые формулировал свою систему. После 1665 года законы Кеплера уже были хорошо известны и приняты лучшими астрономами-математиками, хотя только успех использовавшего их Ньютона наконец придал открытиям Кеплера статус законов.
Глава 11
Дебаты среди звезд
Галилей… который создал другие миры, звезды, чтобы те приблизились к нему и рассказали о себе [192] .
В течение полувека и даже больше после публикации De Revolutionibus теория Коперника основывалась не на свидетельствах, а на соображениях, касающихся гармонии и вероятности в природе. Последователи Коперника не были эффективными астрономами-наблюдателями. Никто, кроме разве что Тихо Браге, не собрал новой информации, которая могла бы так или иначе помочь окончательно урегулировать вопрос с движением Земли. Самые интересные наблюдения Тихо Браге – новая звезда в 1572 году и кометы – явились сильными антиаристотелевскими доводами, но не были особенно благоприятны делу Коперника. Уничтожение Тихо Браге кристаллических сфер могло быть применено к гелиоцентрической системе, но не сделало ее более правдоподобной. С другой стороны, собственная система движения небесных тел Тихо Браге требовала ликвидации этих сфер. К 1610 году система Тихо Браге стала мощным конкурентом коперниковской системе, по крайней мере среди ученых (хотя Галилей впоследствии ее проигнорировал). Ее инновации, относящиеся скорее к аристотелевской физической картине Вселенной, чем к проблеме движения Земли, не столько подготовили путь для более серьезных инноваций
192
John Donne. Ignatius his Conclave (1610).
Коперника, сколько предложили новую современную альтернативу гелиоцентрической доктрине. Даже Кеплер в 1609 году признавал, что два новых правила планетарного движения, которые он получил из наблюдений Тихо Браге, могли быть применены и к системе Браге, и к системе Коперника, хотя истинной он считал систему Коперника. В любом случае его открытия, выглядевшие крайне подозрительно, поскольку были чисто математическими, были проигнорированы адептами обеих сторон с одинаковой безучастностью.
К 1610 году старые доводы утратили новизну. Даже литераторы знали их наизусть, и великий спор начал угасать, как не подпитываемый дровами костер. Его возродить могли только новые свидетельства. Только новый автор, вступив в полемику, мог дать новые темы для обсуждения. Галилей обеспечил и то и другое. Новые свидетельства явились результатом использования им телескопа, новые доводы – перенесением дебатов из области математики в область физики. Сделав это, он сформулировал новый спорный принцип: право ученого-астронома строить предположения и допущения и свободно ими обмениваться. Если в конце концов он утратил это право сам (быть первым всегда трудно), то сохранил его для последователей.
В 1609 году в возрасте сорока пяти лет Галилей был не слишком успешным преподавателем математики в Падуе, имевшим стаж семнадцать лет. У него не было ни одной публикации, кроме небольшого памфлета об усовершенствовании математического инструмента. Годом позже, после появления Sidereal Messenger, он приобрел мировую известность и мог претендовать на возвращение в родную Тоскану на самых почетных условиях. Слава редко приходит так внезапно – и так поздно – в жизнь великого ученого. Его корни почти не отличались от корней Кеплера. Отец Галилея был выходцем из обедневшей патрицианской тосканской семьи. В 1564 году, когда родился его старший сын, он был небогатым пизанским торговцем. Винченцо Галилей не умел делать деньги, однако он был образованным человеком и неплохим музыкантом. Математические способности сын, вероятнее всего, унаследовал от отца. Как и Кеплер, Галилей был отправлен в университет, где ему предстояло изучать не теологию, не математику, а медицину. (Легенда гласит, что отец запретил Галилею изучать математику, чтобы тот не слишком удалился от медицины.) Галилей был даже более непокорным, чем Кеплер, и, как Кеплер, покинул университет в Пизе, не получив степени, зато отличившись в чистой и прикладной математике, которой теперь посвятил себя полностью. Математические способности не сделали Галилея богатым, зато помогли создать свое первое изобретение – новые гидростатические весы. У него появились частные ученики. Всю работу по нахождению центров тяжести тел он вел, пользуясь покровительством Гвидобальдо дель Монте, крупного авторитета в области механики.
Первая должность Галилея – профессора математики в Пизе, которую он получил в 1589 году, – не была ни прибыльной, ни приятной, поскольку он находился в состоянии войны со всем факультетом. Поэтому он с радостью получил при поддержке Гвидобальдо аналогичную должность в Падуе, где плата была выше, обязанности – легче, а частные ученики умнее. Там он проработал восемнадцать лет, пользовался уважением, но славы не имел, обзаводился незаконнорожденными детьми, постоянно жаловался на низкую плату, необходимость приводить в дом учеников и необходимость жить далеко от Флоренции, куда он возвращался каждое лето. Результатом его интересов в физике (или, как он говорил, философии) и прикладной математике стал только один памфлет 1606 года «Геометрический и военный компас» (Geometrical and Military Compass), который не принес ему славы. И все же первое письмо Галилея Кеплеру, написанное в 1597 году, показывает, что он много и упорно размышлял об астрономии, считая ее нормальной частью математического образования, и стал последователем Коперника. Страх перед насмешками (так он сам говорил) удерживал его от обнародования своих убеждений. Как и любой другой профессор математики, Галилей в 1604 году прочитал восприимчивой публике лекцию о знаменитой новой звезде. Он воспользовался случаем для блестящей антиаристотелевской экзегезы, которая восхитила его друзей. Однако астрономических аргументов у него пока не было. Показательно, что физическая проблема привела его пятью годами позже в область, снискавшую ему мировую славу.
Направление работы Галилея несколько изменилось после того, как он прочитал сообщение об изобретении в Голландии нового оптического прибора, который приближает предметы, находящиеся вдалеке.
«Примерно десять месяцев назад до меня дошла весть о том, что некий Флеминг изобрел подзорную трубу, с помощью которой видимые объекты, находящиеся на большом отдалении от глаза наблюдателя, становятся четко видны, как вблизи. Существует несколько сообщений об этом поистине замечательном эффекте; некоторые люди верят им, а другие отвергают. Через несколько дней это сообщение было подтверждено письмом… что побудило меня всецело предаться изучению средств и способов изобретения такого инструмента. Вскоре мне удалось сделать это исходя из принципа рефракции. Сначала я изготовил свинцовую трубку, на концах которой поместил два очковых стекла, оба плоские с одной стороны, с другой – одно было выпукло сферическим, другое вогнутым. Помещая глаз у вогнутого стекла, я видел предметы достаточно большими и близкими. Именно они казались в три раза ближе и в десять раз больше, чем при рассмотрении естественным глазом. После этого я разработал более точную трубу, которая представляла предметы увеличенными более чем в шестьдесят раз. За этим, не жалея никакого труда и никаких средств, я достиг того, что построил инструмент настолько превосходный, что вещи казались через него при взгляде в тысячу раз крупнее и более чем в тридцать раз приближенными, чем при рассмотрении невооруженным глазом» [193] .
193
Sidereal Messenger. P. 29. Первый изобретатель телескопа точно не установлен. В 1634 г. Исаак Бекман записал в своем дневнике следующее: по утверждению сына одного из претендентов, его отец скопировал инструмент, сделанный задолго до него в Италии. Но других свидетельств нет, и можно утверждать лишь то, что телескоп не был известен в Венеции в 1609 г. У Гариота в 1590 г. было перспективное стекло, но точный характер и предназначение его не установлены. Возможно, он использовал его для наблюдения за небесными телами, но определенно не сообщал ни о каких открытиях.
Его первое заключение было следующим: подзорная труба (occhiale, слово telescope появилось только в 1611 г.) может использоваться в военных целях и на море – не слишком оригинальная идея, поскольку голландцы ее уже использовали. Но вскоре Галилей сделал свою occhiale намного более мощной, чем все, созданные ранее в Голландии, и взглянул через нее на ночное небо. Такое простое действие – но именно оно положило начало революции в астрономии. По мере усовершенствования подзорной трубы были открыты новые факты, и стало очевидно, насколько неэффективны наблюдения невооруженным глазом.