Галилео Галилей

Галилей родился 15 февраля 1564 Г. в Пизе (Италия) в обедневшей дворянской семье. Благодаря родителям он получил начальное классическое образование. В 1575 г. Галилео отдали в монастырскую школу. Мальчик увлекся риторикой, музыкой и рисованием и захотел стать живописцем, музыкантом или монахом. Родители желали видеть сына врачом и отправили его в университет.

Галилео Галилей
Галилео Галилей

В сентябре 1581 г. Галилео стал студентом университета в Пизе. Отец оплачивал лекции по медицине, но медицина Галилея не интересовала. Правда, с тех пор у него осталась привычка использовать удары пульса для измерения времени в своих опытах. В 1582 г. Галилей обнаружил, что период небольших колебаний маятника зависит только от длины нити и не зависит от массы и размаха колебаний. На втором курсе Галилео увлекся математикой и очень жалел, что не может бросить медицину. Он изучал труды Евклида и Архимеда и, узнав о законе Архимеда, сконструировал гидростатические весы. В 1585 г. отец не смог оплатить обучение сына, поэтому Галилей покинул университет. В 1586 г. он написал две работы о гидростатических весах и об определении центра тяжести тел, которые заинтересовали инспектора военных укреплений Гвидобальдо дель Монте. В 1589 г. он помог Галилею получить должность профессора математики в университете Пизы. В 1592 г. он перебирается в более известный в то время университет в Падуе на аналогичную должность, где работает следующие 18 лет.

5 марта 1616 г. вышел декрет папы Павла V, запрещающий учение Коперника. А в 1623 г. издается научно-популярная книга Галилея «Пробирных дел мастер», которую он посвятил новому папе Урбану VIII. В конце 1629 г. Галилей завершил «Диалог о двух главнейших системах мира — Птолемеевой и Коперниковой» на итальянском языке. В начале 1632 г. появились первые экземпляры этой книги. «Диалог» длится четыре дня, его ведут три собеседника — Сальвиати, Сагредо и схоласт Симпличио (uтал. «простак»). В первый день обсуждается сходство земного и лунного миров. Тема второго дня — вращение Земли вокруг оси. Сальвиати утверждает, что вращение Земли неощутимо для ее обитателей, потому что тела имеют «неистребимо запечатленное движение» (инерцию). На третий день говорят об обращении Земли вокруг Солнца.

Телескоп Галилея
Телескоп Галилея, с помощью которого он наблюдал Луну и планеты. Он хранится в Музее истории науки во Флоренции

По мнению Сальвиати, из-за обращения Земли у звезд должны быть малые годичные колебания. Их можно обнаружить, если следить за относительным перемещением двух близких звезд, различающихся по яркости. Он описывает метод дифференциальных параллаксов, который стали использовать в XIX в. Сальвиати полагает, что звезды находятся на разных расстояниях от Солнца и небесной сферы не существует. В течение четвертого дня обсуждаются морские приливы. Враги Галилея убедили папу Урбана, что в лице простака Симпличио изображен именно он.

В августе 1632 г. была запрещена продажа «Диалога», а в сентябре Священная коллегия вызвала Галилея в Рим. 70-летний старец прибыл в Рим 13 февраля 1633 г. Процесс начался в апреле. Под угрозой пыток Галилей был допрошен инквизицией и «как сильно подозреваемый в ереси» признан виновным в нарушении церковных запретов и приговорен к пожизненному тюремному заключению. Папа заменил тюремное заключение ссылкой: Галилею было разрешено жить на его вилле Арчетри (близ Флоренции) без права выезда.

Ему предписывалось под страхом наказания не рассуждать более письменно или устно каким-либо образом о движении Земли и о неподвижности Солнца.

Вид на Пьяцца деи Кавальери
Вид на Пьяцца деи Кавальери, или Площадь Рыцарей, где расположены Пизанский университет и церковь Ордена рыцарей святого Стефана

Галилей болел и постепенно терял зрение, но продолжал заниматься наукой. В Арчетри Галилей написал книгу «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук, механики и законов падения». Он передал рукопись французскому послу в Риме графу де Ноэлю, своему бывшему студенту. В «Беседах» герои «Диалога» обсуждают падение тел, качание маятника, равноускоренное движение, прочность механизмов, вычисляют площади и объемы тел, применяют закон рычага. «Беседы» были изданы в Голландии в 1638 г.

8 января 1642 г. Галилей умер. Папа Урбан VIII велел похоронить его без почестей. Через 85 лет власти Флоренции перенесли прах Галилея в усыпальницу собора Санта-Кроче. Через 340 лет папа Иоанн Павел II снял обвинения с Галилея.

Фронтиспис и титульная страница «Диалога о двух главнейших системах мира»
Фронтиспис и титульная страница «Диалога о двух главнейших системах мира». На фронтисписе помещено изображение трех собеседников из произведения Галилея — Сагре до, Симпличио и Сальвиати

Научные достижения Галилео Галилея

Галилей читал лекции по геометрии, механике и астрономии. На лекциях по механике он ставил опыты. Например, демонстрировал движение шаров одинакового размера из дерева и металла по гладкому наклонному желобу. Опыт показывал, что ускорение шаров зависит только от угла наклона желоба и не зависит от массы. Это противоречило утверждению Аристотеля, что скорость падающего тела тем больше, чем больше его масса. Размышления о законах падения тел Галилей изложил в небольшом труде «О движении» (1590). Осенью 1592 г. Галилей получил кафедру математики в университете Падуи. Тексты его лекций были очень популярны не только в Италии, но и во всей Европе. Дома Галилей устроил мастерскую для изготовления различных приборов. Здесь он сконструировал термоскоп (термометр) и метроном.

Графическое изображение изменения фаз Венеры из научнофилософского трактата Галилея «Пробирных дел мастер» (Saggiatore; 1623)
Графическое изображение изменения фаз Венеры из научно-философского трактата Галилея «Пробирных дел мастер» (Saggiatore; 1623)

В 1597 г. Галилей познакомился с книгой И. Кеплера «Космографическая тайна».

В мае 1609 г. Галилей узнал о голландских зрительных трубах. В августе 1609 г. он сделал подобный инструмент c 8-кратным увеличением, а в конце ноября — с 20-кратным. В телескоп он увидел, что «поверхность Луны… неровная, шероховатая, покрытая впадинами и возвышенностями совершенно так же, как и поверхность Земли». Поняв, что яркие точки на неосвещенной части Луны около терминатора — это вершины гор, уже освещенные Солнцем, он определяет их высоту.

В конце 1609 г. Галилей обнаружил, что Млечный Путь состоит из далеких звезд. 7 января 1610 г. с помощью 30-кратного телескопа он увидел «звезды» около Юпитера. Открыв четыре спутника Юпитера (которые сегодня называют галилеевыми) сам Галилей полагал, что открыл четыре новые планеты, которые двигались вокруг другой очень большой звезды так же, как Венера, Меркурий, и, возможно, другие известные планеты движутся вокруг Солнца. Это открытие Галилей посвятил герцогу Тосканскому, который наградил Галилея титулом «первого математика и философа».

Феликс Парра Эрнандес. Галилей демонстрирует новые астрономические теории в Падуанском университете. XIX в.
Феликс Парра Эрнандес. Галилей демонстрирует новые астрономические теории в Падуанском университете. XIX в.

В марте 1610 г. вышла книга Галилея «Звездный вестник», в которой он описал свои открытия. Он послал книгу Кеплеру. Кеплер написал ответ — «Разговор со Звездным вестником», где выразил полное доверие наблюдениям Галилея. Поддержка Кеплера была очень важна для Галилея. Кеплер предложил для «звезд» Юпитера и для Луны название «спутник». Однако Галилей не смог понять законы Кеплера и не принял его догадку о связи морских приливов с Луной. Кеплер понимал, что Солнце притягивает планеты и поэтому их движение нельзя считать свободным — инерционным. Галилей же считал, что небесные тела не взаимодействуют, поэтому инерционное движение есть движение по окружности.

В июле 1610 г. Галилей увидел «звездообразные придатки» у Сатурна. В конце 1610 г. он открыл фазы Венеры, которые наблюдаются, только если Венера отражает солнечный свет и доказывающие, что она движется вокруг Солнца. Примерно тогда Галилей увидел на Солнце темные пятна и понял, что они находятся на вращающемся Солнце. Он обнаружил, что в центре пятно темнее, чем по краям, пятна появляются группами, чаще всего в пределах двух поясов по обеим сторонам от солнечного экватора, и никогда не видны вблизи полюсов. Весной 1611 г. Галилей выступил с докладом перед учеными-иезуитами Римского католического колледжа, в то время наиболее авторитетными специалистами по астрономии в Италии, и провел с ними совместные наблюдения. Они подтвердили реальность открытий Галилея.

Часы Галилея со спусковым механизмом (маятником)
Часы Галилея со спусковым механизмом (маятником). Сын ученого Винченцо не успел изготовить рабочий механизм при жизни отца. Первые часы с маятником в 1657 г. изготовил голландец Христиан Гюйгенс

Галилео Галилей считал, что Солнце ничем не отличается от остальных звезд, что все звезды похожи друг на друга, а раз окрестности Солнца велики, а звезд — бесчисленное множество, то и вся область неподвижных звезд гораздо больше, чем представляется. Он не считал, что компетентен судить о конечности или бесконечности мира, оставляя это суждение на усмотрение «более высоких наук».