Научно-популярный журнал, издается с 1926 года

Первый астрофизик во Вселенной

Первый астрофизик во Вселенной

Послав Галилею в 1609 году свою «Новую астрономию», Кеплер не успел обидеться на молчание итальянского коллеги. Весной 1610 года он узнал сногсшибательную новость: «Пришла в Германию весть, что ты, мой Галилей, вместо чтения чужой книги занялся собственной и невероятнейшего содержания– о четырех до сих пор неизвестных планетах, найденных при помощи двух очковых линз, что книга эта уже в печати и придет со следующими гонцами. Новость так изумила меня, что я еле успокоился. Ведь в моей книге «Космографическая тайна», изданной тринадцать лет тому назад, пять правильных многогранников допускают не более шести планет вокруг Солнца. Но если вокруг Земли вращается Луна, не входящая в эти шесть, то почему не может быть лун вокруг Юпитера? И если четыре планеты скрывались до сих пор, то значит, можно ожидать открытий множества новых?» Окончание. Начало – в №4 за этот год.

Рождение экспериментальной астрофизики

Весной 1610 года еще не было термина «спутник», да в нем и надобности не было, пока Луна была единственной в своем роде. В книжке «Звездный вестник», изданной в марте, Галилей открытые им «планеты»  назвал просто звездами, какими они и увиделись его глазу, вооруженному двумя очковыми линзами, поставленными не обычным образом.

Получив эту книжку, Кеплер узнал, что Галилей за считанные недели, помимо четырех спутников Юпитера, обнаружил еще несколько изумляющих фактов. На самом близком астрономическом объекте – Луне – он обнаружил горы и впадины, а самых дальних – «неподвижных»  – звезд оказалось много больше, чем считалось. Некоторые астрономические объекты, наоборот, исчезли, точнее – преобразились: туманности, включая самую большую – Млечный Путь, предстали огромными совокупностями звезд.

Все эти открытия стали первыми результатами экспериментальной астрофизики – астрономическими фактами, добытыми с помощью физического прибора – подзорной трубы.

Для Галилея то был подарок судьбы, или счастливая случайность, или дар свыше – в зависимости от того, как глядеть на мир. Главное, что подарок вполне заслуженный – за усердный труд по созданию современной физики.

Подзорную трубу изобрели в Голландии очковых дел мастера, посмотрев – по неизвестной причине или от нечего делать – через две линзы, поставленные не так, как полагается, а одна за другой – выпуклая за вогнутой. При этом увидели, что далекие объекты заметно приблизились.

Услышав об этом изобретении в самых общих чертах, Галилей сделал несколько собственных труб, доведя увеличение до тридцатикратного, и направил прибор в небо, где находились объекты самые далекие, но очень близкие его мыслям. Так возник телескоп.

Ему повезло заметить новые маленькие звездочки рядом с Юпитером, а следующей ночью обнаружить, что положение этих звездочек изменилось. Для такого везения, конечно, требовалось знать звездное небо как свои пять пальцев, а также нужна была пристальность. В результате Галилей обнаружил повторяемость в движении четырех звездочек, которые все время оставались вблизи «блуждающей звезды» Юпитера. Это было похоже на движение Луны вокруг Земли. Галилей понял, что открыл четыре «луны»  Юпитера, и завершил свое открытие, измерив их периоды обращения.

Так появился новый и наглядный довод в поддержку основной идеи Коперника: вокруг большого небесного тела вращаются малые, как в Солнечной системе и как в системе Земля-Луна. У Галилея и Кеплера и без этого хватало уверенности в правоте Коперника, но для многих астрономов и тем более для не-астрономов наглядность перевешивала систему доводов. Надо было, правда, посмотреть открытыми глазами.

А это было не так легко, как видно из письма Галилея полгода спустя после публикации «Звездного вестника»:

«Посмеемся, мой Кеплер, над великой глупостью людской. Здешние ученые мужи, несмотря на мои тысячекратные приглашения, так и не взглянули ни на планеты, ни на Луну, ни на телескоп. Для них физика – это некая книга, где и надо искать истину – не в природе, а сравнивая тексты. Как бы Вы смеялись, слушая первого здешнего философа, который старался изо всех сил логическими доводами, как магическими заклинаниями, убрать с неба новые планеты!..»

Вот какие доводы, например, приводились тогда неким астрономом:

«В голове животного устроено семь окон, через которые воздух допускается к телесному микрокосму, чтобы его просвещать, согревать и питать: две ноздри, два глаза, два уха и рот. Так же и в небесном макрокосме имеются две благоприятные звезды, две неблагоприятные, два светила, и Меркурий – неопределенный и безразличный. Отсюда и из многих других подобных устроений природы, таких как семь металлов и т.д., что утомительно перечислять, мы понимаем, что планет необходимо именно семь. Более того, эти спутники Юпитера невидимы невооруженному глазу и, следовательно, не могут оказывать влияние на земле, потому бесполезны, а значит и не существуют. Кроме того, евреи и другие древние народы, как и современные европейцы, разделяют неделю на семь дней, названных в соответствии с именами семи планет. Так что, если мы увеличим число планет, вся эта целостная и прекрасная система рухнет».

На такое Галилею сказать было нечего. И не до смеху ему было среди подобных астрономов, которые, видя неубедительность своей «логики»  и не желая расставаться с выученным в юности, искали теологические дефекты в новой картине мира. Кто ищет, тот всегда найдет. И нашли строчки в Библии, которые, если понимать их буквально, говорили о неподвижности Земли. Это стало грозным оружием в руках не желающих искать истину в природе. Обвиняя Галилея и Коперника в противоречии Священному писанию, ученые мужи обращались к церковным властям.

Галилей решил опередить противников и в 1611 году сам направился в Рим, со своей подзорной трубой. У него были основания верить в силу своих доводов и убедительность астрономических открытий: спустя несколько месяцев после публикации «Звездного вестника»  он получил почетный и высокооплачиваемый пост главного ученого при дворе герцога Медичи – правителя Флоренции.

В Риме его чествовала «Академия Рысьеглазых»  – одно из первых научных обществ, созданное за несколько лет до того энтузиастами и покровителями науки. Галилей принял приглашение вступить в это общество, и впоследствии писал свои книги, ориентируясь на читателей, подобных членам этой Академии, – не претендующих на звание профессионалов в астрономии или физике, но открытыми глазами и с большим интересом глядящих на новые научные идеи и факты.

Не меньший успех ожидал Галилея при дворе Папы Римского. То был период особого внимания к астрономии со стороны католической церкви, по инициативе которой западный мир незадолго до того перешел на новый – григорианский – календарь. Разработку календарной реформы возглавлял астроном и математик Клавиус, принадлежавший к Ордену иезуитов вместе с другими весьма квалифицированными астрономами. Главной миссией этого Ордена, учрежденного незадолго до того, было просвещение и образование. Календарная реформа опиралась на новую астроматематику Коперника. А Галилей дал новейший – и наглядный – довод в пользу системы Коперника, когда в своих телескопических наблюдениях обнаружил фазы Венеры, подобные фазам Луны. В отличие от Луны, Венера виделась маленьким диском, когда была далеко, и крупным серпом – когда была близко. Это доказывало вращение Венеры вокруг Солнца, а не Земли.

Парадоксальный контраст: университетские профессора-астрономы, держась за привычные тексты древних авторитетов, отрицают и телескоп, и наблюдательные открытия Галилея, а папские астрономы одобряют то и другое?! Главное отличие здесь не в близости к папскому престолу, а в практическом деле, которым в календарной реформе занимались папские астрономы, когда университетские профессора трактовали старые тексты.

Галилей занимался другим практическим делом – расследовал фундаментальную физику реальной Вселенной. Одобрение папскими астрономами его астрономических открытий имело важное «но». Для них система Коперника была правильной математикой, раз ее результаты соответствовали наблюдениям, но принимали эту систему они в гео-гелиоцентрической версии Тихо Браге, в которой Земля неподвижна – в полном соответствии со всеми известными тогда наблюдениями. Ведь для земных астрономических расчетов важно лишь то, как небесные тела движутся относительно Земли. Для папских астрономов система Коперника означала лишь другую схему промежуточных вычислений.

Галилей и Кеплер были уверены, что Земля вращается вокруг Солнца подобно другим планетам, но прямых свидетельств этого тогда еще не было, только косвенные, гипотетические. Поэтому Кеплер не мог убедить Тихо Браге, с которым сотрудничал, хотя обоих считали первыми астрономами своего времени. А Галилей не мог убедить папских астрономов, высоко ценивших его астрономические открытия. Для первоклассных астрономов-наблюдателей реальный гелиоцентризм был гипотезой не только сомнительной, но и бесполезной: все равно расчеты надо было приводить к точке зрения земного наблюдателя – к геоцентрической картине. Такие астрономы, твердо стоящие на земле, внимательно слушали Галилея, ожидая узнать о наблюдаемых проявлениях движения Земли, но получали только доводы об устройстве Вселенной (то бишь Солнечной системе), основанные на объяснениях, почему вращение Земли столь незаметно, а также на сомнительных аналогиях и представлениях о стройности Мироздания.

Так ли уж убедительна аналогия между Землей под ногами и далекими «блуждающими звездочками», о которых ничего не известно, кроме их движения по небосводу? И горы, обнаруженные на близкородной Луне, разве доказывают, что далекие планеты устроены так же? Зачем же так далеко ходить за обоснованием, почему не удостоверить земное вращение прямо на Земле? Ведь вращаясь на карусели, ощущаешь вращение даже с закрытыми глазами?! Конечно, если карусель делает один оборот в сутки или в год, заметить вращение трудно, но и спутники Юпитера были незаметны до изобретения телескопа. Так что надо найти какой-то способ прямо засвидетельствовать это вращение, если оно и правда существует. А иначе гелиоцентризм останется удачной математической гипотезой, полезной для расчетов, но не больше.

Нечто в этом роде мог сказать Галилею астроном, твердо стоящий на Земле. И, надо признать, в начале XVII века на это нечем было ответить. Наглядные прямые свидетельства вращения Земли (вокруг своей оси и вокруг Солнца) появились лишь два века спустя: маятник Фуко, закон Бэра (согласно которому река подмывает свой правый берег в Северном полушарии); измеренное смещение «неподвижных»  звезд вследствие перемещения Земли. Однако уже задолго до того у физиков и астрономов в таких доказательствах не было особой нужды – с конца XVII века, когда Ньютон завершил работу, начатую Галилеем, – сформулировал фундаментальные законы физики, управляющие всеми движениями в Солнечной системе. Следствие этих законов – движение Земли вокруг Солнца. Другое следствие – малость проявлений этого движения на самой Земле, всего доли процента.

Вера и знание

Почему же Галилей уже в конце XVI века уверился в движении Земли? Почему он так доверился косвенным доводам и своим общим представлениям об устройстве Вселенной и почему не придавал значения трезвым возражениям астрономов-реалистов? На эти вопросы у историков нет ясного ответа, ясно лишь, что гениальные предрассудки Галилея – вера в фундаментальную закономерность Вселенной и в способность человека познать эту закономерность – помогли ему изобрести фундаментальную физику.

В середине XX века поэт-публицист попытался ответить за историков:

Твердили пастыри, что вреден и неразумен Галилей,
Но, как показывает время: кто неразумен, тот умней.
Ученый, сверстник Галилея, был Галилея не глупее.
Он знал, что вертится Земля, но у него была семья.

Рифмованный ответ, увы, противоречит реальной истории. Во-первых, ученые сверстники Галилея, за малым исключением, твердо знали, что Земля неподвижна. Во-вторых, архипастыри католической церкви, зная о его взглядах, долгие годы вполне благожелательно относились к нему. Пока речь шла лишь о научных гипотезах, их разрешалось обсуждать.

Ситуация изменилась, когда научные противники Галилея, исчерпав земные доводы, взялись за Священное писание. Там, конечно, нет никакой астрономии, никаких планет, ни слова о том, плоска ли Земля или шарообразна. Но, забыв о сюжетной линии библейского рассказа, можно найти фразы, выражающие обыденные представления о том, что солнце движется – всходит и заходит, а земная твердь покоится. Соответствующими цитатами и вооружились противники Галилея, держа Библию в качестве щита. Если бы он не обращал внимания на таких оппонентов, мог бы спокойно заниматься своей наукой. Так ему советовали и его доброжелатели среди «пастырей».

Однако Галилей не последовал этому совету. Он не только свободно мыслил, но и свободно верил в Бога. Библия говорила о человеке, сотворенном по образу и подобию Божью, она была его внутренней опорой, но не источником знаний о внешнем мире, – кроме того, что мир этот сотворен для человека и доступен познанию. Поэтому, был уверен Галилей, Библия не может противоречить результатам научного исследования и, в частности, движению Земли. Он пришел к этому выводу, опираясь на собственный разум точно так же, как и в своих физических исследованиях.

Такое понимание Библии, надо сказать, присутствовало и в церковной традиции. Галилей цитировал одного кардинала, с которым беседовал: «Библия учит тому, как попасть на небо, а не тому, как небеса движутся». Библия также учит: «Не лжесвидетельствуй», и Галилей не внял советам доброжелателей, честно излагая свое понимание Библии и свою уверенность в том, что Земля движется. Уверенности добавили его астрономические открытия и последовавшая за этим слава.

Что позволено сказать о Библии кардиналу в частной беседе, то не дозволено мирянину, даже если этот мирянин – прославленный астроном. Тем более когда бдительно правоверные шлют доносы. В 1616 году эксперты инквизиции определили, что утверждение о движении Земли «абсурдно в научном отношении и противоречит Священному писанию». Официальное постановление звучало мягче, но три книги были запрещены, начиная с книги Коперника, за 70 лет до того ушедшего в историю. Однако Галилей в этом постановлении не упоминался, – почтение к нему было столь велико, что архипастыри ограничились лишь устным увещеванием. Позже сам Папа Римский пояснил ему, что хотя нельзя утверждать движение Земли как истину, системы Птолемея и Коперника можно обсуждать и сравнивать как математические гипотезы. И книгу Коперника запретили лишь на время, пока ее исправят, подчеркнув, что система Коперника – это лишь математическая гипотеза.

Изобретательный Галилей придумал, как остаться честным и не нарушить церковное предостережение. Раз ему разрешили обсуждать и сравнивать гипотезы Птолемея и Коперника, он напишет книгу в форме беседы между тремя персонажами, двое представят позиции Коперника и Птолемея, а третий – непредвзятый здравый смысл. И пусть читатель решит, кто прав.

Книгу «Диалог о двух главнейших системах мира» Галилей завершил полтора десятилетия спустя. Не без трудностей, но получил одобрение церковной цензуры, и в 1632 году первые экземпляры книги вышли из типографии. Вскоре, однако, в историю науки вмешалась католическая церковь – ее решением книги конфисковали, а Галилея вызвали на суд инквизиции. Знаменито-бесславный суд длился несколько месяцев. Галилея обвинили в том, что он нарушил церковное указание 1616 года трактовать систему Коперника лишь как гипотезу: из его книги слишком ясно было, какая гипотеза верна. Суд книгу запретил, а Галилея приговорил к пожизненному тюремному заключению.

За кулисами следствия и в ходе суда действовали и личные мотивы и факторы церковной политики, но в основе тех событий можно разглядеть… мощный закон инерции. Галилей, открывший физический закон инерции, в полной мере испытал на себе и действие инерции историко-научной. Служители церкви, разумеется, не могли глубоко вникнуть в систему астрофизических доводов в пользу движения Земли и попросту – по инерции – держались представлений, освоенных в юности. Ведь и выдающиеся люди науки держались этих представлений, прежде всего, «король астрономов»  – Тихо Браге.

Можно было бы не осуждать церковных судей за их научную инерционность, если бы они не взяли на себя роль научных экспертов: в церковных постановлениях 1616-го и 1633 года движении Земли признано, во-первых, научно ложным и только во-вторых, противоречащим Библии. Тем самым, судьи-инквизиторы использовали свое служебное положение в личных целях – чтобы сохранить привычное представление. Дело было не в религии как таковой: среди учеников и горячих сторонников Галилея были люди духовного звания. И даже суд был не единогласен – приговор подписали семеро из десяти судей.

Исполнение приговора, как и высшая власть в церкви, были тогда в руках одного человека – Папы Урбана VIII. Будучи еще кардиналом, он восхищался астрономическими открытиями Галилея, и, став Папой, тоже проявлял к нему благосклонность, разрешив обсуждать систему Коперника наряду с системой Птолемея. Но у него был свой довод, почему обе системы навсегда останутся лишь гипотезами: Даже если какая-то гипотеза удовлетворительно объясняет некое явление, всемогущий Бог может произвести это явление совершенно иным образом, недоступным человеческому разуму, и нельзя ограничивать Его всемогущество возможностями человеческого понимания. Папа подарил этот довод Галилею, а тот что сделал?! Вложил этот довод в уста персонажа, который представлял отжившую философию Аристотеля и выглядел так, что это обидело Папу Урбана VIII.

Так что надо еще благодарить Его Святейшество за то, что тот заменил тюремное заключение на домашний арест. А историк науки может даже, забыв о приличиях, поблагодарить за то, что Галилей находился под постоянным наблюдением инквизиции, которая решала, с кем он мог встречаться. Кипучий темперамент физика имел единственный выход – работу над второй и самой главной книгой, в которой он обосновал закон свободного падения – первый фундаментальный закон физики.

Что касается папского довода, то Галилей употребил его не из вредности. Речь шла о сути фундаментальной науки. Довод очевидно опирался на библейскую фразу «Пути Господни неисповедимы», в современном переводе: «Непостижимы Его решения и неисследимы пути Его». Что мог на это возразить Галилей, с его несомненной верой в Бога и с полным доверием к Слову Божьему?

Он мог обратить внимание на контекст этой фразы (в Послании апостола Павла, Рим. 11:33). Там говорится не об устройстве Вселенной, а об отношении Бога к иудеям и язычникам, об отношении, которое определяется верой человека и обусловлено его свободой, – о внутреннем мире человека, где царствует единичность и неповторимость.

А внешний мир – Вселенная – уже звездным небом показывает человеку пример повторяемости и постоянства. Не зря же Бог наделил человека потребностью и способностью к познанию. Галилей чувствовал это по себе. И знал по своему опыту, что человек способен не только выдвигать правдоподобные гипотезы, но и проверять их, устанавливая их истинность, устанавливая их соответствие устройству Вселенной, созданной Творцом. Еще до собственного опыта Галилей знал, что в Библии ничего не написано о законе плавания, но Архимед сумел этот закон открыть. И в своем поиске фундаментальных законов природы Галилей опирался на веру в закономерность мироздания – в то, что, словами Эйнштейна: «Господь Бог изощрен, но не злонамерен».

Исследуя пути Господни в устройстве Вселенной и зная, как опыт и язык математики позволяют познавать это устройство, Галилей защищал Библию от чуждых ей задач и, соответственно, от противоречий с результатами научного познания.

Галилей, можно сказать, был лучшего мнения о Творце, чем Папа Урбан VIII, а в своем отношении к истине был святее Папы Римского.

Reset password

Recover your password
A password will be e-mailed to you.
Back to
Закрыть панель