Законы движения
Шрифт:
Винченцо Галилей посоветовал сыну, прежде чем оспаривать Аристотеля, прочитать сочинения двух древнегреческих ученых: Евклида, заложившего основы современной геометрии, и Архимеда, замечательного математика, механика и изобретателя. Он даже сам подарил ему эти книги. Так все старания старого музыканта и ученого уберечь сына от физических наук и математики пошли прахом.
Галилео углубился в чтение. Подарок отца решил его судьбу. Он увлекся естественными науками: механикой, астрономией, математикой, оптикой. Но одно оставалось ему непонятным: почему же все-таки в течение двух тысячелетий люди так слепо, так беспрекословно верили Аристотелю? Винченцо Галилей на этот вопрос ответить не мог, да и никто другой в то время, вероятно,
Ответ на вопрос
Общественный строй, который установился в Европе после распада рабовладельческого общества, называется феодальным. Вся земля — пашни, луга и леса — была поделена между феодалами. В России они назывались князьями, боярами, а в более позднее время — дворянами-помещиками.
Крестьяне, жившие на земле, присвоенной феодалом, считались его подданными-крепостными и были обязаны работать на своего господина или служить в его дружине. От рабов крепостные отличались только тем, что имели небольшое собственное хозяйство, которое создавало у них некоторую видимость свободы, но по существу они тоже были рабами. Когда умирал феодал, его владения переходили к сыну или родственнику, а крепостные крестьяне передавались по наследству так же, как всякое имущество, как скот.
Такой общественный строй просуществовал много сотен лет. В эту эпоху в Западной Европе большой властью обладала католическая церковь. Священники, монахи и прочие священнослужители непрестанно внушали народу, что существующий порядок установлен самим богом на веки вечные и изменить его нельзя. Как феодалы поработили людей, так и религия и ее служители поработили человеческую мысль. Это удалось церковникам потому, что они сумели подчинить себе науку.
Владыки церкви понимали, что древнегреческий врач Гиппократ был прав, когда говорил: «знание рождает науку, а незнание — веру». И они ненавидели знание, рождающее науку, и с удовольствием уничтожали бы всех ученых, но это было свыше их сил. Без науки о природе, без ученых невозможно было бы строить корабли и здания, прокладывать дороги, вести счет годам и следить за календарем. Кто-то должен был учить людей отыскивать в горах ценные руды и выплавлять из них металлы. Кто-то должен был помогать ориентироваться морякам в открытом море, вдали от родных берегов. Наука стала необходима людям, и церковь постаралась превратить ее в свою служанку, постаралась придумать свою собственную науку— послушную и покорную.
Церковники утверждали, что «священная книга» — библия — содержит все, что должен знать человек. Библия заменяла людям учебники истории, философии, морали, и все написанное в этой книге считалось нерушимо верным, мудрым, неизменным и непоколебимым. Однако церковники понимали, что и без науки о природе нельзя обойтись. Они хотели найти такую книгу, которая бы стала библией науки, чтобы все написанное в ней тоже считалось верным, мудрым, неизменным и незыблемым.
Среди сочинений древних ученых самыми подходящими оказались труды Аристотеля. Из его учения выбросили то, что было в нем живого, и, дав трудам Аристотеля свое толкование, сделали их основой мертвой, застойной науки феодализма.
На протяжении многих сотен лет безраздельное владычество церкви создало Аристотелю непререкаемый авторитет. Было запрещено даже сомневаться в непогрешимости греческого философа. Его объявили «предшественником Христа на земле по делам природы», а книги Аристотеля стали считаться второй библией.
Однако религия и церковные учреждения не были всесильны. Они сумели затормозить развитие науки, но не смогли остановить рост и развитие техники, промышленности, мореплавания. Среди феодальных поместий выросли города с многочисленным и свободным населением: ремесленниками, мастеровыми и подмастерьями, корабельщиками-моряками и купцами, людьми предприимчивыми и смелыми.
Поперек речек и ручьев легли плотины, возле которых зашумели лесопилки и мельницы. В кузницах раздавались удары тяжелых молотов. Быстро развивалась металлургия. В портовых городах строили сложные землечерпательные машины, углубляющие дно природных гаваней. Корабли, управляясь по компасу и движению звезд, уже не жались к берегам, а смело выходили в открытое море. Изобретатели подумывали об устройстве летательных машин. Промышленность и мореплавание не могли больше мириться со старой, обветшалой и застойной наукой, она стала тесна, как курточка на быстро растущем мальчугане.
Галилео Галилей родился как раз в ту эпоху, когда против тяжелого гнета церкви, против канонизированного ею учения Аристотеля восставала сама жизнь.
Первое открытие
Галилей вернулся в университет, но уже не на медицинский факультет, а на философский, где преподавали математику и физику. В те времена эти науки еще не отделялись от философии. На философском факультете Галилей решил терпеливо изучить Аристотеля.
Всем студентам, по университетским правилам, полагалось посещать церковь. Галилео, будучи верующим человеком, унаследовал от отца равнодушие к церковным обрядам, и ревностным молельщиком назвать его было нельзя. Как сообщает его ученик Вивиани, в 1583 году Галилей, находясь во время богослужения в Пизанском соборе, обратил внимание на люстру, подвешенную к потолку на тонких цепочках. Служители, зажигавшие свечи в люстрах, видимо, толкнули ее, и тяжелая люстра медленно раскачивалась.
Галилей стал наблюдать за ней: размахи люстры постепенно укорачивались, ослабевали, но Галилею показалось, что, хотя размахи люстры уменьшаются и затихают, время одного качания остается неизменным.
Галилей наблюдает качание люстры.
Чтобы проверить эту догадку, нужны были точные часы, а часов Галилей не имел — их тогда еще не изобрели. Юноша догадался использовать вместо секундомера биение своего сердца. Нащупав на руке пульсирующую жилку, Галилей считал удары пульса и одновременно качание люстры. Догадка как будто подтверждалась, но люстра, к сожалению, перестала качаться, а подтолкнуть ее во время богослужения Галилей не решился.
Вернувшись домой, Галилей привязал на нитки и стал раскачивать разные предметы, попавшиеся ему под руку: ключ от двери, камешки, пустую чернильницу и другие грузики. Эти самодельные маятники он подвесил к потолку и смотрел, как они качаются. Отсчет времени он по-прежнему вел по ударам пульса.
Прежде всего Галилей убедился, что легкие предметы качаются так же часто, как и тяжелые, если они висят на нитках одинаковой длины. А зависят качания только от длины нити: чем нитка длиннее, тем реже качается маятник, а чем короче, тем качания чаще. Частота качаний зависит только от длины маятника, но отнюдь не от его веса.
Галилей укоротил нитку, на которой висела пустая чернильница; сделал так, чтобы она качалась в такт биению пульса и на каждый удар сердца приходилось одно качание маятника. Затем он подтолкнул чернильницу, а сам уселся в кресло и стал считать пульс, наблюдая за маятником.
Сначала чернильница, раскачиваясь, делала довольно широкие размахи и быстро летала из стороны в сторону, а потом ее размахи становились все меньше, а движение медленнее; таким образом время одного качания заметным образом не изменялось. И большие и малые размахи маятника все равно совпадали с ударами пульса. Но тут Галилей заметил, что от волнения его «секундомер» — сердце — начал биться быстрее и мешать опыту. Тогда он стал повторять свой опыт много раз подряд, чтобы успокоить сердце.