Александр Фомин - 10 гениев науки
В 1593 году Галилео написал трактат «Механика», в котором изложил теорию простых механизмов. Эта работа, по сути, была выполнена как учебное пособие для студентов. На основе общих принципов, изложенных в трактате, Галилей сделал следующий важный вывод: машина не может обмануть природу; когда механизм позволяет двигать тот же груз с меньшей приложенной силой, груз движется медленней. Этот вывод позднее получил название «золотое правило механики» и стал одним из вариантов закона сохранения энергии. Трактат «Механика» стал довольно известен и был переведен на французский язык.
Галилей занимался и более утилитарными вопросами. В том же 1593 году он написал работу о военных укреплениях. В 1594-м изобрел приспособление для подъема воды с помощью животных и получил патент на использование этого устройства в Венеции. В 1597 году Галилей сконструировал пропорциональный циркуль, используемый при различных расчетах и построениях. Написал небольшое практическое пособие для работы с этим циркулем. С последним изобретением связан очень интересный эпизод. Пропорциональный циркуль получил такое распространение, что вокруг него возник спор о приоритете. Падуанский астроном Балтасар Капра перевел пособие Галилея на латынь, дополнил его несколькими авторскими кусками и выдал за собственное произведение. Но Капра не знал, что покусился на дело рук человека, в студенчестве носившего кличку «задира». Для того чтобы доказать свой приоритет, Галилей в 1606 году издал собственное пособие, написанное на итальянском. Так он доказал, что работа Валтасара Капры — всего лишь плагиат. Кроме того, Галилей обрушился на Капру с памфлетом, в котором защищал свои права. К слову сказать, один из немногих сохранившихся экземпляров этого памфлета в 2005 году был продан с аукциона. Начальная цена составила 500 тысяч евро.
Примерно к 1606 году относится и еще одно изобретение. Галилей создал первый прибор, способный фиксировать температуру, — термоскоп. Фактически этот прибор стал прообразом современного термометра.
Ну и, естественно, мы не можем не сказать об астрономических исследованиях Галилея. В 1609 году ученого надолго отвлекла от физических исследований информация об изобретении зрительной трубы. Созданием этого прибора занималось сразу несколько ученых, и вопрос о приоритете в его создании до сих пор не решен. Наш герой не пытался выдать зрительную трубу за собственное изобретение, но собрал ее самостоятельно. Обратимся к самому Галилею:
«Месяцев десять тому назад стало ясно, что некий фламандец построил перспективу, при помощи которой видимые предметы, далеко расположенные от глаз, становятся отчетливо различимы, как будто бы они находятся вблизи. Сообщалось об опытах с этим удивительным прибором, одни их подтверждали, другие отрицали. Несколько дней спустя мне это подтвердил в письме из Парижа французский дворянин Якобо Бальдоваре. Это и было причиной, по которой я обратился к изысканию оснований и сред для изобретения сходного инструмента. Вскоре после этого, опираясь на учение о преломлении, я постиг суть дела и сначала изготовил свинцовую трубу, на концах которой я поместил два оптических стекла, оба плоских с одной стороны, с другой стороны одно стекло выпукло-сферическое, другое вогнутое. Поместив глаз у вогнутого стекла, я видел предметы достаточно большими и близкими, казавшимися в три раза ближе и в десять раз больше, чем при взгляде простым глазом. После этого я разработал более точную трубу, которая представляла предметы увеличенными больше, чем в шестьдесят раз».
Интересен и ход рассуждений Галилея, который он излагает в другой работе:
«Рассуждал я следующим образом. Изделие это [напомним, что Галилей знал о создании работающей зрительной трубы] содержит одно или более чем одно стекло. Одного стекла недостаточно, потому что форма стекла может быть либо выпуклой, то есть более толстой в середине, либо вогнутой, то есть более тонкой в середине, либо ограниченной параллельными поверхностями, но плоское стекло совсем не изменяет видимых предметов, вогнутое их уменьшает, а выпуклое значительно их увеличивает, но представляет очень неотчетливыми и искаженными, поэтому для получения эффекта одного стекла недостаточно. Перейдя затем к двум стеклам и зная, что стекло с параллельными поверхностями, как было сказано, ничего не изменяет, я заключил, что сочетание его с каким-нибудь из двух остальных не даст эффекта. Поэтому мне оставалось испытать, что получится из соединения двух остальных, то есть выпуклого и вогнутого, и здесь я обнаружил то, к чему стремился.»
В августе 1609 года ученый уже демонстрировал свой прибор сенату Венеции, а одну из лучших труб передал дожу[39], за что был пожизненно утвержден в должности профессора, а его жалованье было увеличено втрое.
Конечно же, Галилея изначально интересовали принципы действия построенного им прибора. Он собирался изучать закономерности его работы и проводить новые эксперименты с различными линзами. Но в начале 1610 года ученый навел зрительную трубу на небо, и. технические подробности отошли на второй план, а современная Галилею наука временно потеряла физика и приобрела астронома.
Использование зрительной трубы для наблюдения за небесными телами осуществило настоящий прорыв в астрономии. Первые же астрономические наблюдения, которые сделал Галилей с помощью телескопа, привели к открытиям. В телескоп он увидел, что на Луне есть горы и кратеры и в целом поверхность спутника напоминает земную. Это открытие было интересно не только само по себе, но и противоречило аристотелевым представлениям о мире (как мы помним, Аристотель противопоставлял небесные тела и Землю). Наблюдением гор Галилей не ограничился. Вскоре, изучая их тени, он примерно определил приблизительную высоту гор. По его вычислениям максимальная высота была примерно равна 4 итальянским милям, что довольно близко к современным данным.
За первым открытием последовал целый ряд других. С помощью своего телескопа 7 января 1610 года Галилей открыл три спутника Юпитера. 13 января он обнаружил и четвертый спутник. Сначала ученый принял увиденные им тела за звезды, но несколько дней наблюдений убедили его, что это планеты, вращающиеся вокруг Юпитера. Эти спутники он назвал «светилами Медичи» в честь Козимо II Медичи, недавно ставшего великим герцогом Тосканы, и его семейства.
По мнению исследователей, описывая характер движения спутников Юпитера, Галилей завуалированно и осторожно высказывается в пользу учения Коперника. Он пишет: «Но наибольшим из всех чудес представляется то, что я открыл четыре новые планеты и наблюдал свойственные им их собственные движения и различия в их движении относительно других звезд. Эти новые планеты движутся вокруг другой очень большой звезды таким же образом, как Венера и Меркурий, возможно, другие известные планеты движутся вокруг Солнца».
Скорее всего, под «другими планетами» Галилей подразумевал в том числе и Землю.
В изучении характера движения спутников Юпитера Галилей видел и практический смысл. Он считал, что на основании положения этих тел можно определять долготу, на которой находится наблюдатель. Дело в том, что развитие морской торговли и военных действий на море привело к тому, что метод определения долготы местоположения корабля стал просто необходим. Правительства морских держав обещали за разработку соответствующего способа баснословные премии. Таким образом, эта задача была очень насущной, а ее решение обещало ученому не только громкую славу, но и богатство. До конца своих дней Галилей пытался разработать методику определения географического положения на основе наблюдений спутников. Однако ему это не удалось, а таблицы движения спутников Юпитера для указанной цели стали применять только в XVIII веке.
Изучая звездное небо, Галилей также увидел, что Млечный Путь представляет собой не цельный объект, а громадное скопление звезд.
Весной 1610 года он опубликовал результаты своих наблюдений в «Звездном вестнике», который тоже был посвящен герцогу Козимо II. Тираж этой книги по нашим временам смехотворен — 550 экземпляров. Но во времена Галилея эта цифра считалась очень солидной.
Слава ученого к тому моменту была уже настолько громкой, что весь тираж разошелся в считанные дни.
Кроме того, Галилей выполнял и просветительские функции. Он приглашал не только студентов, но и многих других сограждан на демонстрации, во время которых показывал в телескоп те или иные небесные объекты. Ученый дарил собранные им телескопы многим европейским правителям, что способствовало распространению инструментальной астрономии и популяризации астрономических наблюдений.
Описывая наших героев, мы не пытаемся идеализировать их. Наоборот, наша задача — создание как можно более реалистичных портретов ученых. Галилей не был бескорыстным слугой науки, радевшим исключительно о ее развитии. Ему не было чуждо и тщеславие, пожалуй, даже чрезмерное, и острое чувство научной конкуренции. Так, отсылая ко дворам монархов свои телескопы, Галилей под неким благовидным предлогом отказал в просьбе Кеплеру, просившему прислать такой инструмент и ему. Он явно опасался, что астрономических открытий, которые можно сделать с помощью зрительной трубы, на двоих не хватит. В результате Кеплеру пришлось одалживать телескоп у императора Рудольфа, своего покровителя, которому Галилей ранее выслал экземпляр телескопа.
