Страница 8 из 57
Если мы относимся к красоте серьезно, то эксперимент Эратосфена воистину прекрасен. Подобно другим объектам прекрасного, он одновременно является объектом эстетического наслаждения и источником новых, глубинных знаний о сущности Вселенной.
Рис. 4. «Падающая башня» в Пизе
Глава 2. Бросая мяч
Легенда о «Падающей башне»
Поверхность Луны, 2 августа 1971 года
Командир корабля Дэвид Р. Скотт: В левой руке у меня перышко, а в правой – молоток. Насколько мне известно, одним из тех, благодаря кому мы оказались сегодня здесь, был джентльмен по имени Галилей, живший давным-давно и сделавший очень важное открытие относительно падения тел в гравитационных полях. И мы решили: вряд ли найдется лучшее место, чтобы подтвердить правильность его открытий, чем Луна.
В объективе камеры руки Скотта, в одной из которых он действительно держит перышко, а в другой – молоток. Затем камера показывает нам всех участников экспедиции «Аполлон-15» – команду, известную под кодовым названием «Сокол».
Скотт: И мы подумали, что лучше всего попытаться повторить его здесь. Перышко у меня в руке, как вы понимаете, соколиное – в честь нашего «Сокола». Я брошу оба предмета в надежде, что они упадут на поверхность Луны одновременно.
Скотт бросает молоток и перо, они падают и примерно через секунду более или менее одновременно опускаются на лунную поверхность.
Скотт : Смотрите-ка! Галилей был совершенно прав25.
* * *
Согласно легенде, эксперимент на Пизанской башне впервые позволил убедительно установить, что предметы разного веса падают с одинаковой скоростью. Таким образом было опровергнуто авторитетное до той поры мнение Аристотеля. Упомянутая легенда связывает это событие с конкретным человеком (итальянским математиком, физиком и астрономом Галилео Галилеем) и конкретным местом («падающая» Пизанская башня), притом считается, что данное событие было однократным. Но насколько правдива эта легенда? Какие еще вопросы с ней связаны?
Галилей (1564–1642) родился в Пизе, в музыкальной семье. Его отец, Винченцо, был известным композитором и лютнистом, склонным к разнообразному экспериментированию. Он проводил опыты с музыкальным интонированием, интервалами, настройкой инструментов, всякий раз подчеркивая преимущество эмпирических данных над авторитетом древних мыслителей. Его сын унаследовал от отца сильную волю и настойчивость. Биограф Галилея Стиллман Дрейк называет две ключевые черты его личности, которые, по мнению Дрейка, стали основой его научного успеха. Во-первых, это был «бойцовский характер» Галилея, благодаря которому ученый не только не боялся каких бы то ни было конфликтов, но даже стремился к ним, чтобы «ниспровергнуть традицию и отстоять свою точку зрения». Во-вторых, личность Галилея как бы балансировала между двумя крайностями темперамента. С одной стороны, «он получал огромное удовольствие от наблюдения за вещами в окружающем мире, отмечал сходства и связи между ними, делал обобщения, не обращая особого внимания на явные исключения и аномалии». С другой же стороны, «его мучили любые необъясненные отклонения от правила, и он даже часто предпочитал полное отсутствие правила такому, которое не работало с идеальной математической точностью».
Обе эти черты характера очень важны в науке, и все ученые в той или иной мере обладают ими обеими, но в большинстве случаев какая-то одна из них преобладает. Особенность темперамента Галилея, по мнению Дрейка, как раз и состояла в том, что обе крайности имели над ним одинаковую власть26. Кроме того, большое значение для успешности научной деятельности Галилея имел литературный талант, которым он, несомненно, обладал и с помощью которого мог убеждать своих читателей и слушателей.
Галилей поступил в Пизанский университет, вероятно, осенью 1580 года с намерением изучать медицину, однако его сразу же увлекла математика. В 1589 году он получил должность преподавателя в университете и начал изучать особенности движения падающих тел. В Пизанском университете он преподавал три года. Эксперимент на Пизанской башне, скорее всего, имел место именно в этот период. В 1592 году Галилей перебрался в Падую, где прожил восемнадцать лет и сделал бо́льшую часть своих важнейших научных открытий, включая и постройку телескопа. С помощью изобретенного им телескопа он первым увидел спутники Юпитера. Именно эти наблюдения стали причиной горячей научной полемики, так как противоречили системе Птолемея (согласно которой Солнце вращается вокруг Земли), а также аристотелевской концепции движения и, напротив, подтверждали основные положения системы Коперника (согласно которой Земля вращается вокруг Солнца).
В Падуе Галилей также прославился своими впечатляющими демонстрациями физических законов. Он читал лекции перед аудиторией в две тысячи слушателей. В 1610 году Галилей переехал во Флоренцию ко двору великого герцога Тосканского. В 1616 году доктрина Коперника была признана еретической, и Галилей получил предупреждение никак ее «не поддерживать и не защищать», однако шестнадцать лет спустя, в 1632-м, опубликовал блестящую работу «Диалог о двух главнейших системах мира, Птолемеевой и Коперниковой», которая, несмотря на то что была одобрена флорентийской цензурой, воспринималась всеми как мощное доказательство правоты Коперника.
В 1633 году по приказанию папы Галилея вызвали в Рим, где он предстал перед церковным трибуналом и был вынужден заявить, что «отрекается и проклинает, возненавидев» свои ошибочные взгляды. Его приговорили к домашнему аресту, и свои последние годы Галилей провел в Арчетри, пригороде Флоренции. Незадолго до смерти Галилея у него появился верный ученик, многообещающий юный математик по имени Винченцо Вивиани, ставший также и усердным секретарем ученого, к тому времени уже совершенно ослепшего. Именно Вивиани Галилей доверял воспоминания и размышления своих последних лет. Вивиани, посвятивший свою жизнь сохранению памяти Галилея, написал первую биографию великого ученого.
Многие знаменитые легенды о жизни Галилея восходят к этой биографии, исполненной глубокого и искреннего чувства уважения к учителю. Одна из них – история о том, как Галилей, еще будучи студентом-медиком в 1581 году, измерял период качаний люстры в баптистерии Пизанского собора по ударам собственного пульса и обнаружил, что они остаются изохронными при затухании колебаний. Современные историки уточняют, что люстру, которая висит в соборе сегодня, повесили там лишь в 1587 году, однако ее предшественница, какой бы она ни была, без всякого сомнения, подчинялась тем же законам физики, что и нынешняя. Самая знаменитая легенда Вивиани повествует о том, как Галилей взобрался на самый верх Пизанской башни и «в присутствии других наставников, философов и всех студентов» с помощью «несколько раз повторенных экспериментов» продемонстрировал, что «скорость тел одинакового состава, но различного веса, движущихся в одной и той же среде, вовсе не прямо пропорциональна их весу, как утверждал Аристотель, а, напротив, одинакова»27.
В своих собственных трудах Галилей выдвигает аргументы разного плана с использованием логики, мысленных экспериментов, аналогий для доказательства того, что два предмета разного веса в вакууме будут падать с одинаковой скоростью. Он не упоминает о Пизанской башне, зато сообщает о проведении «испытания под открытым небом» с пушечным ядром и мушкетной пулей, в ходе которого выяснилось, что, как правило, оба снаряда приземляются практически одновременно. Вивиани в своих воспоминаниях вообще не упоминает об этом эксперименте, зато он единственный, кто рассказывает об эпизоде с Пизанской башней, и это заставляет многих историков науки усомниться, что эксперимент на башне вообще имел место.