Гений плюс высокомерие минус скромность (1)
Новая истина в науке одерживает победу не потому, что ее оппоненты «прозревают», а просто потому, что все они в конце концов умирают, а новому поколению известна только новая система.
- Макс Планк
Да, так вот, Галилей. Что уж нам рассказывали о нем в школе, о столкновении прогрессивной науки и отсталой католической церкви?
…инквизиция давно точила зуб на Галилея, но ему удавалось, благодаря своей знаменитости, отвертеться. Наконец, инквизиция до него добралась. На судилище ученого заставили отречься от защищаемой им гелиоцентрической модели мира и признать фактическую верность геоцентрической, с Землей в центре мира. После этого его отправили в пожизненную ссылку. Отправляясь в ссылку, Галилей, как известно, сказал: «И все-таки она вертится!»…
Если глядеть на историю с высоты страусиного полета, то можно сказать, что в целом так все и было. Дьявол, как водится, в деталях. И я вовсе не имею в виду спор о том, пробормотал ли Галилей себе под нос ту самую фразу или нет. Впрочем, пойдем по порядку.
Гелиоцентрическая система Коперника отнюдь не побила систему Птолемея своей простотой. Почему, удивитесь вы? Все дело в том, что она не была проще Птолемеевой - она была сложнее! В системе Коперника круговых траекторий разных точек было почти вдвое больше, чем в системе Птолемея. Более того, она не была, строго говоря, даже гелиоцентрической: центр орбиты у каждой планеты был свой. Система Коперника, однако, отказалась от птолемеевых эквантов.
Эквант - точка, относительно которой угловая скорость движения планеты постоянна. В средневековой астрономии экванты рассматривались как некий дефект птолемеевой системы, нарушение аристотелева принципа небесного совершенства. В системе Коперника планеты движутся не просто по кругам, но движутся они еще и равномерно, с постоянной угловой скоростью. Общее число сфер, правда, увеличилось, но зато все эти идеальные сферы стали крутиться идеально ровно.
Теория Коперника не решила большинства проблем, присущих Птолемеевой космологии. Упомянем для примера проблему яркости Венеры. И Птолемей, и Коперник предсказывают изменение яркости (в предположении, что Венера излучает свой собственный свет!), не имеющие ничего общего с реальностью. Другой большой проблемой было то, что Коперник не проводил своих наблюдений, а пользовался существующими, многократно перепубликованными данными, полными ошибок. В конечном счете, таблицы, построенные по Копернику, были изданы, и были астрономы, предпочитавшие их. Но революции в части упрощения теоретической структуры Солнечной системы не произошло.
Церковь, кстати, не запрещала публикации труда Коперника - напротив, друзья и коллеги о. Коперника кардинал фон Шонберг и епископ Гиз, прочитавшие рукопись, уговаривали ее опубликовать. Коперник воздерживался от публикации оттого, что он уже был неоднократно высмеян за свою систему. По словам Флинна, «Возрождение заменило силлогизм [как инструмент дискуссии] едким выпадом». Естественным условием, проговоренным явно или нет, было изложение гелиоцентризма как математической диковины, гипотезы, если можно так сказать: если бы Коперник настаивал на истинности гелиоцентризма, это, пожалуй, было бы сочтено ересью. Неизвестно, верил ли сам отец в истинность своей системы. Явное указание на то, что гелиоцентризм лишь умственное упражнение, содержится в анонимном предисловии к опубликованной книге, но Коперник к моменту ее выхода был уже при смерти и, вероятно, в коме - во всяком случае, комментарии его по этому поводу нам не известны.
Тихо взял за основу систему Коперника и математически «вывернул» ее, поместив Землю в центр мира. Теперь Луна и Солнце стали обращаться вокруг Земли, а планеты вокруг Солнца (вернее, вокруг центров, не совпадающих с Солнцем - все проблемы Коперника сохранились и в системе Тихо). Причин, по которым Тихо поместил Землю в центр, можно углядеть несколько. Прежде всего, это его религиозные воззрения. За ними следует здравый смысл: Тихо говорит, что невозможно представить себе движение вмороженной в третью сферу каменной Земли, такое же быстрое, какое возможно для эфирных огней. Невесомым огням Солнца, Луны и планет ничего не стоит крутиться в небесных шестеренках, а Земля, с ее тяжестью, таких па с легкостью проделать не может.
Следующий аргумент связан с размером звезд. Тихо полагал, что разглядел диски звезд, но не обнаружил годичного параллакса - видимого смещения звезд из-за того, что Земля смещается на целый диаметр орбиты за полгода. Предположив, в контексте гелиоцентризма, что параллакс близок к предельной точности приборов (то есть, что мы его едва не обнаруживаем), Тихо получает размер звезд, сопоставимый с диаметром земной орбиты. Если же параллакс еще меньше, то размер звезд оказывается еще больше. Тихо не верил в звезды такого размера, хотя его оппоненты и говорили, что, если богу угодно создать звезды такими здоровенными, то почему бы их такими и не создать? Примечательно, что Тихо учел даже эффект атмосферной аберрации, увеличивающей видимый размер диска, и уменьшил наблюдаемые «диски» на определенную величину, но недооценил ее. Забегая вперед, заметим, что даже в лучшие современные оптические телескопы диски даже крупнейших и ближайших звезд не разрешаются в диски, а годичный параллакс далеких звезд оказывается значительно меньше точности, доступной в то время Тихо - лучшему из астрономов-наблюдателей того времени.
В 1596 г. Кеплер публикует свой труд Mysterium Cosmographicum, где формулирует теорию устройства Солнечной Системы: в центре находится Солнце, а орбиты шести планет лежат на сферах, размеры которых заданы пятью платоновыми телами, так что каждая сфера оказывается описанной вокруг одного многогранника и вписанной в следующий. Кеплер послал экземпляр книги Галилею (это было первое письмо Кеплера Галилею); в своем ответе тот пишет:Из книги твоей не прочитал ничего пока, кроме введения, и получил лишь представление о твоей цели - и мне приятно узнать, что у меня есть товарищ в изучении Истины, кто вместе со мною есть друг Истины. К сожалению, мало тех, кто, преследуя Истину, не переворачивает философской мысли с ног на голову. Но ладно, здесь не место для сожалений о нравах нашего времени; хочу поздравить тебя с тем прекраснейшим доказательством Истины, что ты нашел… С тех пор, как много лет назад я принял учение Коперника, с его точки зрения я могу объяснить причины таким наблюдаемым явлениям, какие не могут быть объяснены общепринятыми гипотезами. Я написал множество аргументов за него и возражений противоположным мнениям, однако, до сего дня не решаюсь вынести их на публику, опасаясь той же участи, что постигла Коперника, нашего учителя, которого, хоть и достигшего бессмертной славы среди одних, другие (а дураков много) отвергают и осыпают насмешками. Я бы несомненно опубликовал мой труд, если бы было побольше людей вроде тебя, но, коль уж их мало, я пока воздержусь.
Галилею здесь 33 года. Уже много лет он убежденный последователь Коперника. Он не опасается Инквизиции или запретов церкви. Единственное, что, по его словам, удерживает его от публикации книги - боязнь насмешек, каким подвергался Коперник. Насмешек со стороны прежде всего ученой публики, собственных коллег - профессоров Пизы и Падуи, почитавших Аристотеля и Птолемея абсолютными авторитетами. Хоть Галилей и говорит о своей приверженности Истине не менее четырех раз в двух предложениях подряд, тем не менее он собирается Истину сокрыть, что он и делает на протяжении следующих ни много ни мало 16 лет. В течение этого времени, он продолжает преподавать Птолемееву систему. Сохранилась рукописная копия его «методички» 1606 г., где он приводит те самые аргументы, которые он, по его собственным словам, разбил: что вращающаяся Земля развалилась бы, брошенный вверх камень падал бы не в ту же точку, а к востоку, облака отставали бы от вращения Земли, и весь их прочий стандартный набор.
В ответном длинном и полном энтузиазма письме Кеплер убеждал Галилея опубликовать результаты, и предложил эксперименты по измерению параллакса далеких звезд, которые подтвердили бы движение Земли вокруг Солнца. Галилей не ответил, и переписка его с Кеплером прервалась на долгое время.
Кеплер получает должность ассистента Тихо. В первую голову, он работает над уточнением орбиты Марса, используя данные измерений Тихо. Однако, полного доступа к данным он не получает до самой смерти Тихо в 1601 г., когда данные передаются ему другим помощником Тихо Лонгомонтаном. Кеплер замещает должность Тихо при дворе Рудольфа, фактически становясь первым математиком и астрономом Европы.
Орбитальное движение Марса так и не укладывается в модель Коперника-Тихо. Никакими ухищрениями Кеплеру не удается вписать Марс в равномерно крутящеся эпициклы: даже в лучшей модели набегает ошибка в 3⁰ от наблюдаемого положения. Кеплер понимает, что кругами он не обойдется. Можно сказать, что Кеплер был одним из первых наблюдателей, уступивших фактам: вместо заколачивания фактов в модель, он меняет модель - а он ведь неоплатоник, и отступление от идеальных кругов для него трудно вдвойне! В письме Фабрицию, в 1604 г., Кеплер сожалеет, что не знает геометрии достаточно, чтобы оперировать эллипсами. Здесь сразу на ум приходит параллель с жалобой работавшего над общей теорией относительности Эйнштейна на то, как трудно ему даются тензоры. Возможно, физики частенько оказываются на пределе доступного им математического аппарата.
Восемь лет спустя, в 1609 г., Кеплер публикует «Новую астрономию», где формулирует первые два из трех знаменитых законов, получащих впоследствии его имя. Никаких больше эпициклов или эквантов: Марс обращается по эллипсам, Солнце находится в одном из его фокусов, а радиус-вектор планеты отрезает равные площади за равные промежутки времени. Данные измерений Марса, полученные Тихо, вписались в новую теорию самым точным образом. Забегая вперед, отметим, что Кеплер распространил эллиптическую модель и на все остальные планеты к 1615 г.
Галилей наотрез отказывается принимать эллипсы, и даже не читает «Новую астрономию», невзирая на настоятельные увещевания его друга и основателя Академии деи Линчеи графа Федерико Чези. Впрочем, Декарт тоже отказался их принять.
Труд Кеплера не получает особого распространения, не только из-за сложного изложения (Кеплер впоследствии сетовал, что, не будь «Астрономия» его книгой, он не смог бы ее понять), но и из-за технических трудностей вычисления в его модели. Закон угловой скорости требует интегрирования, а оно пока еще неизвестно. Ученый мир не готов к прикладному применению теории Кеплера.
Галилей получает пожизненный профессорский пост в университете Падуи и работает над совершенствованием телескопа. В первых месяцах 1610 г. он публикует знаменитый «Звездный вестник». В книге, написанной сухим, фактическим языком, без свойственных тому времени украшений и философствования, изложены наблюденные Галилеем факты, и факты эти производят изрядное потрясение в рядах ученой публики.
На луне обнаружены горы. Говоря собственными же словами Галилея, это показывает единую природу земной и лунной материи, и показывает несостоятельность философов-аристотеликов, утверждающих совершенную сферичность небесных тел. Иные усматривали в этом даже богохульство.
Звезд оказалось в десять раз больше, чем видно невооруженным глазом. В Плеядах, кроме 7 видимых глазом звезд, Галилей описал еще 36, а Млечный путь распался на бессчетное число отдельных звезд. Это поставило крест на идее того, что звезды были созданы для созерцания человеком и его наслаждения. Здесь тоже можно заметить противоречие с буквальным прочтением Писания. Хоть «Вестник» и не вызвал никаких действий со стороны церкви, но взрывоопасными идеями он все же был начинен.
Но самое главное открытие в «Вестнике», конечно, - это спутники Юпитера. Наблюдения Галилея несомненно показывают, что четыре небесных тела обращаются вокруг Юпитера. Дальновидный Галилей называет новые спутники в честь четырех братьев Медичи, а книгу посвящает герцогу Козимо Медичи, своему бывшему ученику, - и через эту лесть получает пост профессора в Пизе.
«Вестник» положил начало не только новому стандарту научного изложения наблюденных явлений, но и переходу астрономии из философско-математической дисциплины к физической, наблюдательной. Планеты после «Вестника» перестали быть сгустками небесного огня на сферах из чистой квинтэссенции (вспомним, что именно так писал еще сам Тихо!), а перешли в разряд физических объектов, знания о которых получаются наблюдением, а не философским рассуждением. Впрочем, до окончательного укоренения этой мысли в умах сменится не одно поколение.
Вернемся, к спутникам. Вращение их вокруг Юпитера противоречит Птолемеевой модели, где все вращения возможны только вокруг Земли. Но доказывает ли это справедливость модели Коперника? Отнюдь нет. В модели Тихо уже есть вращения и вокруг другого тела - Солнца, так что обращение спутников вокруг Юпитера не будет не укладывающимся в нее фактом. Вспомним, что основные таблицы того времени построены на основе модели Тихо, а Кеплер работает над их уточнением. Можно сказать, что модель Коперника в чистом виде уже устаревает.
Тем не менее, Галилей совершенно убежден в ее справедливости и в том, что наблюдения из «Звездного вестника» подтверждают ее. Он пишет: «Кроме этого, мы имеем великолепный и наияснейший довод для устранения сомнений у тех, которые спокойно относятся к вращению в коперниковской системе планет вокруг Солнца, но настолько смущаются движением одной Луны вокруг Земли, в то время как обе они совместно описывают вокруг Солнца годичный круг, что даже считают необходимым отвергнуть такое строение Вселенной, как невозможное» (Галилей, 1964). Это «соломенное чучело»: вряд ли вообще кто-либо отвергал систему Коперника из-за того, что в ней Луна вращается вокруг Земли. В одном из писем любимому ученику Кастелли, Галилей поносит книжных философов, охочих только до восхваления толпой, которые, понятно, не принимают системы Коперника. Еще один едкий выпад там, где силлогизм - или, в данном случае, эмпирическое наблюдение - не строится…
После публикации «Вестника» Галилей стал знаменитостью - и нажил множество врагов своим вздорным характером. И это, и многие другие события, происходившие вокруг Галилея, будут непонятны, если не оглянуться на его человеческие качества. Кратко и ясно сформулировал Кёстлер: «Отец Коперник был скорее невидимым человеком всю свою жизнь; никто из тех, кто встречался с обезоруживающим Кеплером, лицом к лицу или по переписке, не мог всерьез испытывать к нему неприязнь. Но Галилей обладал редким даром разжигать вражду; не то немое восхищение, сменяющееся яростью, что вызывал Тихо, но холодную, неутихающую враждебность, какую гений плюс высокомерие минус скромность вызывает среди посредственностей».
Галилеевы телескопы, хоть и были самыми совершенными на тот момент приборами, были крайне сложны в обращении. Крошечная линза при длинном фокусном расстоянии означает чрезвычайно малый угол зрения; некто остроумно заметил, что более удивительным, чем наблюдение спутников Юпитера, было то, что Галилей вообще сумел навести свою трубу на Юпитер. Неудивительно, что многие даже из тех, кому Галилей позволил воспользоваться своим телескопом во время публичной демонстрации, сообщали, что спутников не видели (спасибо скверному характеру Галилея, они не особо и напрягали зрение).
Кеплер - теперь уже не безвестный ученый, 13 лет назад приславший свою книгу на рецензию профессору Галилею, а первый астроном Европы - вступился за Галилея публикацией 8-страничного памфлета-рецензии «Разговор с вестником», не имея на руках ни наблюдательных данных Галилея, ни независимого подтверждения. А к концу лета 1610 г. вокруг наблюдений Галилея разразился уже настоящий скандал, когда противники его настаивали, что наблюдения Галилея были не более чем оптическими дефектами телескопа и атмосферными явлениями. Кеплер пишет Галилею с просьбой прислать ему телескоп, а то «лучший из инструментов здесь увеличивает лишь вдесятеро, а остальные вообще только втрое». И затем:Не скрою от тебя, что до Праги добрались письма нескольких итальянцев, отрицающих, что [спутники] видны в твой телескоп.
Не могу понять, как возможно, чтобы столькие отрицали [спутники], даже те, у кого есть телескоп. Прошу тебя, дорогой Галилей, представь мне свидетельства [независимого наблюдателя] как можно скорее. Из твоих сообщений третьим лицам я знаю, что у тебя нет недостатка в таких свидетельствах, но у меня нет ничьих заявлений, кроме твоих.
В письме от 19 августа 1610 г. Галилей, как и 13 лет назад, выражает симпатии Кеплеру, как единомышленнику по коперницианству («посмеемся вместе с тобой над глупостью толпы»), вновь витиевато ругает интеллектуальных противников («Юпитеру безразличны и гиганты, и пигмеи; Юпитер висит в небе, сколько бы эти лизоблюды на него ни тявкали»), сообщает, что все телескопы он раздал высокородным покровителям, но, как только будут изготовлены новые - в неопределенном будущем, - он непременно пришлет один Кеплеру. Касаясь же доказательств наблюдения, Галилей не называет ни одного астронома, а в свидетели призывает тех самых Медичи, в честь которых он назвал спутники (как будто они теперь откажутся!), и себя, любимого:Далее, следующим моим свидетелем буду я сам, единственно награжденный нашим университетом пожизненным содержанием в тысячу флоринов, какого не полагалось еще ни одному математику, и которое я буду получать, даже если Юпитер вместе со спутниками вздумает обмануть нас и исчезнет [с небес].
Это письмо было вторым после 13-летнего перерыва, и последним от Галилея Кеплеру (просьбу об отзыве на «Вестник», с которым Кеплер оказался втянут в скандал, Галилей передал Кеплеру через тосканского посла в Праге). От Галилея телескопа Кеплер тоже так никогда и не получил: свои собственные наблюдения он провел в начале августа 1610 г. с телескопом Галилея, подаренным тем герцогу Эрнесту Баварскому, позволившему, в свою очередь, Кеплеру воспользоваться инструментом.
Осенью 1610 г. Галилей открывает фазы Венеры и делает вывод, что Венера проходит за Солнцем. На астрономии Птолемея этим поставлен крест. Однако, никаких доказательств истинности системы Коперника (с неподвижным Солнцем), а не математически эквивалентной системы Тихо (с неподвижной Землей) у Галилея так и нет. Тем не менее, Галилей полагает свое новое открытие еще одним подтверждением модели Коперника - настолько он уверен в ее истинности.
Кроме недругов, нужно сказать несколько слов и о друзьях и покровителях Галилея (многие из них впоследствии отвернутся от него из-за его непримиримости и вспыльчивости). Как уже говорилось, Галилей стал с публикацией «Вестника» знаменитостью. Осенью 1610 г. он получает пост Главного математика и философа при дворе Медичи, а весну следующего года проводит с триумфом в Риме. Там его избирают в академию деи Линчеи, где в его честь устраивается банкет; он получает аудиенцию у папы Павла V, известного своей нелюбовью к науке; Колледж иезуитов проводит в его честь пышнейший прием с банкетом, продолжавшийся целый день. Иезуиты, вначале осторожно отнесшиеся к открытию спутников, теперь безоговорочно принимают его, как и фазы Венеры и тройственность Сатурна. Глава Колледжа, кардинал Беллармино (с которым мы встретимся позже - он был также главным советником Инквизиции) спрашивает мнения об открытиях Галилея у ведущих математиков и астрономов Колледжа, включая о. Клавиуса, автора григорианской реформы календаря, и получает только положительные отзывы.
Галилей получает поддержку и восхищение, от сдержанного до несдержанного, от кардиналов - Барберини, дель Монте, Дини, Конти. Беллармино, считавшийся главным теологом современности, хоть его часто и называют главным оппонентом Галилея, всегда придерживался сдержанной консервативной позиции, но был открыт разумным аргументам. Возможно, благодаря его сдерживающей силе Галилей не угодил в худшие передряги еще раньше.
Первое столкновение Галилея с церковью произошло в 1615 г. из-за брошюры в форме открытого письма, изданной полутора годами ранее. Началась эта история с того, что ученик Галилея отец Кастелли, профессор математики в Пизе, был приглашен к обеду у герцога Козимо II, патрона Галилея, где, в числе прочих, присутствовала мать герцога, герцогиня Кристина Лотарингская. За обедом речь зашла о спутниках Юпитера, а там и о теории Коперника. Кастелли подтвердил реальность спутников, и привел некие теологические рассуждения, касающиеся Библии и Коперниковой теории. Узнав от Кастелли об этом разговоре, Галилей разразился открытым «Письмом Великой герцогине Кристине».
Повторимся, что церковь в то время пересматривала библейские интерпретации в той части, в какой они противоречили наблюдениям, только после того, как эти наблюдения подтверждались неоспоримо. Можно было бы, наверное, сравнить тогдашнюю скрупулезность в этом вопросе с сегодняшним присуждением Нобелевской премии по физике: пока не утихнут все споры и не улягутся разумные сомнения, Нобелевская премия обычно не присуждается - а католическая теологическая доктрина не пересматривается. Рассмотрение противоречащих теологической догме гипотез позволялось, но ересью полагалось учение о том, будто гипотезы эти истинны, что они описывают реально положение вещей.
«Письмо» Галилея, по словам Кёстлера, было «настоящей ядерной бомбой, радиоактивные осадки от которой ощутимы и сегодня». Брошюра эта - настоящий манифест свободомыслия, независимости естественно-философского мышления от теологии. Дотоле молчавший о своей приверженности коперницианству из страха быть осмеянным коллегами, Галилей, став знаменитым, открыто встал на защиту учения Коперника - не как гипотезы, а как факта. К сожалению, никаких доказательств верности гелиоцентризма у него не было - ничего кроме горячего убеждения в его истинности (убеждения, заметим, ложного, поскольку верил он в идеально круговые орбиты Коперника и отвергал эллипсы Кеплера).Думаю, что теологи, сведущие и в других науках, не присудят теологии титула царицы [всего знания]. Никто из них, полагаю, не скажет, что геометрия, астрономия, музыка или медицина лучше описывается в Библии, чем в трудах Аристотеля, Птолемея, Боэция или Галена. Следовательно, царский титул дается теологии в [ином] смысле, [а именно] по той причине, что ее предмет, чудесное сообщение, через божественное откровение, истин, которые не могут быть получены человеком никаким иным путем, связан единственно с достижением вечной благодати.
Пусть теология занимается высшим божественным созерцанием и занимает царский трон [среди наук] по достоинству. Но, получив таким образом высший авторитет, она не опускается до низших спекуляций подчиненных наук, поскольку они не ищут благодати; так и ее профессора не должны вмешиваться в области, которых они никогда ни изучали, и в которых не практиковали. Иначе теология уподобится абсолютному деспоту, который, не будучи ни врачом, ни архитектором, но желая командовать, берется лечить людей и строить здания по своим прихотям - и жизни его пациентов подвергаются смертельной опасности, а здания рушатся…
Пусть царица царствует, но не правит! После этой нападки на авторитет церковных теологов, Галилей, опираясь на Августина, приходит к мысли о том, что бремя доказательства ложности теории, противоречащей доктрине, лежит на церковных отцах, буквально: «чтобы физическое предположение было осуждено [церковью], требуется строгое доказательство его ложности». Теперь не Галилей должен доказывать истинность теории Коперника, а церковь должна доказывать ее ложность! Нужно сказать, что, хоть и на грани ереси, Галилей был достаточно осторожен в формулировках, чтобы не перешагнуть этой тонкой грани.
Брошюра Галилеля быстро разошлась среди ученой публики; долго ли коротко ли, но добралась она к 1615 г. и до Святой Палаты. Дважды инквизиция рассматривала заявления каноников о ереси Галилея, сначала доминиканского о. Лорини, а затем интригана о. Каччини. В обоих заявлениях, как нам теперь известно, слова Галилея были намеренно искажены; показания Каччини полны противоречий. Благодаря поддержке могущественного кардинала Маффео Барберини, покровительствовавшего Галилею, оба дела были быстро закрыты без обвинений. Галилей мог спокойно работать, не опасаясь инквизиции. Труды Коперника тоже не попали в число запретных. Но Галилей не был бы Галилеем, если бы на этом успокоился.
Окончание здесь
- Макс Планк
Да, так вот, Галилей. Что уж нам рассказывали о нем в школе, о столкновении прогрессивной науки и отсталой католической церкви?
…инквизиция давно точила зуб на Галилея, но ему удавалось, благодаря своей знаменитости, отвертеться. Наконец, инквизиция до него добралась. На судилище ученого заставили отречься от защищаемой им гелиоцентрической модели мира и признать фактическую верность геоцентрической, с Землей в центре мира. После этого его отправили в пожизненную ссылку. Отправляясь в ссылку, Галилей, как известно, сказал: «И все-таки она вертится!»…
Если глядеть на историю с высоты страусиного полета, то можно сказать, что в целом так все и было. Дьявол, как водится, в деталях. И я вовсе не имею в виду спор о том, пробормотал ли Галилей себе под нос ту самую фразу или нет. Впрочем, пойдем по порядку.
Гелиоцентрическая система Коперника отнюдь не побила систему Птолемея своей простотой. Почему, удивитесь вы? Все дело в том, что она не была проще Птолемеевой - она была сложнее! В системе Коперника круговых траекторий разных точек было почти вдвое больше, чем в системе Птолемея. Более того, она не была, строго говоря, даже гелиоцентрической: центр орбиты у каждой планеты был свой. Система Коперника, однако, отказалась от птолемеевых эквантов.
Эквант - точка, относительно которой угловая скорость движения планеты постоянна. В средневековой астрономии экванты рассматривались как некий дефект птолемеевой системы, нарушение аристотелева принципа небесного совершенства. В системе Коперника планеты движутся не просто по кругам, но движутся они еще и равномерно, с постоянной угловой скоростью. Общее число сфер, правда, увеличилось, но зато все эти идеальные сферы стали крутиться идеально ровно.
Теория Коперника не решила большинства проблем, присущих Птолемеевой космологии. Упомянем для примера проблему яркости Венеры. И Птолемей, и Коперник предсказывают изменение яркости (в предположении, что Венера излучает свой собственный свет!), не имеющие ничего общего с реальностью. Другой большой проблемой было то, что Коперник не проводил своих наблюдений, а пользовался существующими, многократно перепубликованными данными, полными ошибок. В конечном счете, таблицы, построенные по Копернику, были изданы, и были астрономы, предпочитавшие их. Но революции в части упрощения теоретической структуры Солнечной системы не произошло.
Церковь, кстати, не запрещала публикации труда Коперника - напротив, друзья и коллеги о. Коперника кардинал фон Шонберг и епископ Гиз, прочитавшие рукопись, уговаривали ее опубликовать. Коперник воздерживался от публикации оттого, что он уже был неоднократно высмеян за свою систему. По словам Флинна, «Возрождение заменило силлогизм [как инструмент дискуссии] едким выпадом». Естественным условием, проговоренным явно или нет, было изложение гелиоцентризма как математической диковины, гипотезы, если можно так сказать: если бы Коперник настаивал на истинности гелиоцентризма, это, пожалуй, было бы сочтено ересью. Неизвестно, верил ли сам отец в истинность своей системы. Явное указание на то, что гелиоцентризм лишь умственное упражнение, содержится в анонимном предисловии к опубликованной книге, но Коперник к моменту ее выхода был уже при смерти и, вероятно, в коме - во всяком случае, комментарии его по этому поводу нам не известны.
Тихо взял за основу систему Коперника и математически «вывернул» ее, поместив Землю в центр мира. Теперь Луна и Солнце стали обращаться вокруг Земли, а планеты вокруг Солнца (вернее, вокруг центров, не совпадающих с Солнцем - все проблемы Коперника сохранились и в системе Тихо). Причин, по которым Тихо поместил Землю в центр, можно углядеть несколько. Прежде всего, это его религиозные воззрения. За ними следует здравый смысл: Тихо говорит, что невозможно представить себе движение вмороженной в третью сферу каменной Земли, такое же быстрое, какое возможно для эфирных огней. Невесомым огням Солнца, Луны и планет ничего не стоит крутиться в небесных шестеренках, а Земля, с ее тяжестью, таких па с легкостью проделать не может.
Следующий аргумент связан с размером звезд. Тихо полагал, что разглядел диски звезд, но не обнаружил годичного параллакса - видимого смещения звезд из-за того, что Земля смещается на целый диаметр орбиты за полгода. Предположив, в контексте гелиоцентризма, что параллакс близок к предельной точности приборов (то есть, что мы его едва не обнаруживаем), Тихо получает размер звезд, сопоставимый с диаметром земной орбиты. Если же параллакс еще меньше, то размер звезд оказывается еще больше. Тихо не верил в звезды такого размера, хотя его оппоненты и говорили, что, если богу угодно создать звезды такими здоровенными, то почему бы их такими и не создать? Примечательно, что Тихо учел даже эффект атмосферной аберрации, увеличивающей видимый размер диска, и уменьшил наблюдаемые «диски» на определенную величину, но недооценил ее. Забегая вперед, заметим, что даже в лучшие современные оптические телескопы диски даже крупнейших и ближайших звезд не разрешаются в диски, а годичный параллакс далеких звезд оказывается значительно меньше точности, доступной в то время Тихо - лучшему из астрономов-наблюдателей того времени.
В 1596 г. Кеплер публикует свой труд Mysterium Cosmographicum, где формулирует теорию устройства Солнечной Системы: в центре находится Солнце, а орбиты шести планет лежат на сферах, размеры которых заданы пятью платоновыми телами, так что каждая сфера оказывается описанной вокруг одного многогранника и вписанной в следующий. Кеплер послал экземпляр книги Галилею (это было первое письмо Кеплера Галилею); в своем ответе тот пишет:Из книги твоей не прочитал ничего пока, кроме введения, и получил лишь представление о твоей цели - и мне приятно узнать, что у меня есть товарищ в изучении Истины, кто вместе со мною есть друг Истины. К сожалению, мало тех, кто, преследуя Истину, не переворачивает философской мысли с ног на голову. Но ладно, здесь не место для сожалений о нравах нашего времени; хочу поздравить тебя с тем прекраснейшим доказательством Истины, что ты нашел… С тех пор, как много лет назад я принял учение Коперника, с его точки зрения я могу объяснить причины таким наблюдаемым явлениям, какие не могут быть объяснены общепринятыми гипотезами. Я написал множество аргументов за него и возражений противоположным мнениям, однако, до сего дня не решаюсь вынести их на публику, опасаясь той же участи, что постигла Коперника, нашего учителя, которого, хоть и достигшего бессмертной славы среди одних, другие (а дураков много) отвергают и осыпают насмешками. Я бы несомненно опубликовал мой труд, если бы было побольше людей вроде тебя, но, коль уж их мало, я пока воздержусь.
Галилею здесь 33 года. Уже много лет он убежденный последователь Коперника. Он не опасается Инквизиции или запретов церкви. Единственное, что, по его словам, удерживает его от публикации книги - боязнь насмешек, каким подвергался Коперник. Насмешек со стороны прежде всего ученой публики, собственных коллег - профессоров Пизы и Падуи, почитавших Аристотеля и Птолемея абсолютными авторитетами. Хоть Галилей и говорит о своей приверженности Истине не менее четырех раз в двух предложениях подряд, тем не менее он собирается Истину сокрыть, что он и делает на протяжении следующих ни много ни мало 16 лет. В течение этого времени, он продолжает преподавать Птолемееву систему. Сохранилась рукописная копия его «методички» 1606 г., где он приводит те самые аргументы, которые он, по его собственным словам, разбил: что вращающаяся Земля развалилась бы, брошенный вверх камень падал бы не в ту же точку, а к востоку, облака отставали бы от вращения Земли, и весь их прочий стандартный набор.
В ответном длинном и полном энтузиазма письме Кеплер убеждал Галилея опубликовать результаты, и предложил эксперименты по измерению параллакса далеких звезд, которые подтвердили бы движение Земли вокруг Солнца. Галилей не ответил, и переписка его с Кеплером прервалась на долгое время.
Кеплер получает должность ассистента Тихо. В первую голову, он работает над уточнением орбиты Марса, используя данные измерений Тихо. Однако, полного доступа к данным он не получает до самой смерти Тихо в 1601 г., когда данные передаются ему другим помощником Тихо Лонгомонтаном. Кеплер замещает должность Тихо при дворе Рудольфа, фактически становясь первым математиком и астрономом Европы.
Орбитальное движение Марса так и не укладывается в модель Коперника-Тихо. Никакими ухищрениями Кеплеру не удается вписать Марс в равномерно крутящеся эпициклы: даже в лучшей модели набегает ошибка в 3⁰ от наблюдаемого положения. Кеплер понимает, что кругами он не обойдется. Можно сказать, что Кеплер был одним из первых наблюдателей, уступивших фактам: вместо заколачивания фактов в модель, он меняет модель - а он ведь неоплатоник, и отступление от идеальных кругов для него трудно вдвойне! В письме Фабрицию, в 1604 г., Кеплер сожалеет, что не знает геометрии достаточно, чтобы оперировать эллипсами. Здесь сразу на ум приходит параллель с жалобой работавшего над общей теорией относительности Эйнштейна на то, как трудно ему даются тензоры. Возможно, физики частенько оказываются на пределе доступного им математического аппарата.
Восемь лет спустя, в 1609 г., Кеплер публикует «Новую астрономию», где формулирует первые два из трех знаменитых законов, получащих впоследствии его имя. Никаких больше эпициклов или эквантов: Марс обращается по эллипсам, Солнце находится в одном из его фокусов, а радиус-вектор планеты отрезает равные площади за равные промежутки времени. Данные измерений Марса, полученные Тихо, вписались в новую теорию самым точным образом. Забегая вперед, отметим, что Кеплер распространил эллиптическую модель и на все остальные планеты к 1615 г.
Галилей наотрез отказывается принимать эллипсы, и даже не читает «Новую астрономию», невзирая на настоятельные увещевания его друга и основателя Академии деи Линчеи графа Федерико Чези. Впрочем, Декарт тоже отказался их принять.
Труд Кеплера не получает особого распространения, не только из-за сложного изложения (Кеплер впоследствии сетовал, что, не будь «Астрономия» его книгой, он не смог бы ее понять), но и из-за технических трудностей вычисления в его модели. Закон угловой скорости требует интегрирования, а оно пока еще неизвестно. Ученый мир не готов к прикладному применению теории Кеплера.
Галилей получает пожизненный профессорский пост в университете Падуи и работает над совершенствованием телескопа. В первых месяцах 1610 г. он публикует знаменитый «Звездный вестник». В книге, написанной сухим, фактическим языком, без свойственных тому времени украшений и философствования, изложены наблюденные Галилеем факты, и факты эти производят изрядное потрясение в рядах ученой публики.
На луне обнаружены горы. Говоря собственными же словами Галилея, это показывает единую природу земной и лунной материи, и показывает несостоятельность философов-аристотеликов, утверждающих совершенную сферичность небесных тел. Иные усматривали в этом даже богохульство.
Звезд оказалось в десять раз больше, чем видно невооруженным глазом. В Плеядах, кроме 7 видимых глазом звезд, Галилей описал еще 36, а Млечный путь распался на бессчетное число отдельных звезд. Это поставило крест на идее того, что звезды были созданы для созерцания человеком и его наслаждения. Здесь тоже можно заметить противоречие с буквальным прочтением Писания. Хоть «Вестник» и не вызвал никаких действий со стороны церкви, но взрывоопасными идеями он все же был начинен.
Но самое главное открытие в «Вестнике», конечно, - это спутники Юпитера. Наблюдения Галилея несомненно показывают, что четыре небесных тела обращаются вокруг Юпитера. Дальновидный Галилей называет новые спутники в честь четырех братьев Медичи, а книгу посвящает герцогу Козимо Медичи, своему бывшему ученику, - и через эту лесть получает пост профессора в Пизе.
«Вестник» положил начало не только новому стандарту научного изложения наблюденных явлений, но и переходу астрономии из философско-математической дисциплины к физической, наблюдательной. Планеты после «Вестника» перестали быть сгустками небесного огня на сферах из чистой квинтэссенции (вспомним, что именно так писал еще сам Тихо!), а перешли в разряд физических объектов, знания о которых получаются наблюдением, а не философским рассуждением. Впрочем, до окончательного укоренения этой мысли в умах сменится не одно поколение.
Вернемся, к спутникам. Вращение их вокруг Юпитера противоречит Птолемеевой модели, где все вращения возможны только вокруг Земли. Но доказывает ли это справедливость модели Коперника? Отнюдь нет. В модели Тихо уже есть вращения и вокруг другого тела - Солнца, так что обращение спутников вокруг Юпитера не будет не укладывающимся в нее фактом. Вспомним, что основные таблицы того времени построены на основе модели Тихо, а Кеплер работает над их уточнением. Можно сказать, что модель Коперника в чистом виде уже устаревает.
Тем не менее, Галилей совершенно убежден в ее справедливости и в том, что наблюдения из «Звездного вестника» подтверждают ее. Он пишет: «Кроме этого, мы имеем великолепный и наияснейший довод для устранения сомнений у тех, которые спокойно относятся к вращению в коперниковской системе планет вокруг Солнца, но настолько смущаются движением одной Луны вокруг Земли, в то время как обе они совместно описывают вокруг Солнца годичный круг, что даже считают необходимым отвергнуть такое строение Вселенной, как невозможное» (Галилей, 1964). Это «соломенное чучело»: вряд ли вообще кто-либо отвергал систему Коперника из-за того, что в ней Луна вращается вокруг Земли. В одном из писем любимому ученику Кастелли, Галилей поносит книжных философов, охочих только до восхваления толпой, которые, понятно, не принимают системы Коперника. Еще один едкий выпад там, где силлогизм - или, в данном случае, эмпирическое наблюдение - не строится…
После публикации «Вестника» Галилей стал знаменитостью - и нажил множество врагов своим вздорным характером. И это, и многие другие события, происходившие вокруг Галилея, будут непонятны, если не оглянуться на его человеческие качества. Кратко и ясно сформулировал Кёстлер: «Отец Коперник был скорее невидимым человеком всю свою жизнь; никто из тех, кто встречался с обезоруживающим Кеплером, лицом к лицу или по переписке, не мог всерьез испытывать к нему неприязнь. Но Галилей обладал редким даром разжигать вражду; не то немое восхищение, сменяющееся яростью, что вызывал Тихо, но холодную, неутихающую враждебность, какую гений плюс высокомерие минус скромность вызывает среди посредственностей».
Галилеевы телескопы, хоть и были самыми совершенными на тот момент приборами, были крайне сложны в обращении. Крошечная линза при длинном фокусном расстоянии означает чрезвычайно малый угол зрения; некто остроумно заметил, что более удивительным, чем наблюдение спутников Юпитера, было то, что Галилей вообще сумел навести свою трубу на Юпитер. Неудивительно, что многие даже из тех, кому Галилей позволил воспользоваться своим телескопом во время публичной демонстрации, сообщали, что спутников не видели (спасибо скверному характеру Галилея, они не особо и напрягали зрение).
Кеплер - теперь уже не безвестный ученый, 13 лет назад приславший свою книгу на рецензию профессору Галилею, а первый астроном Европы - вступился за Галилея публикацией 8-страничного памфлета-рецензии «Разговор с вестником», не имея на руках ни наблюдательных данных Галилея, ни независимого подтверждения. А к концу лета 1610 г. вокруг наблюдений Галилея разразился уже настоящий скандал, когда противники его настаивали, что наблюдения Галилея были не более чем оптическими дефектами телескопа и атмосферными явлениями. Кеплер пишет Галилею с просьбой прислать ему телескоп, а то «лучший из инструментов здесь увеличивает лишь вдесятеро, а остальные вообще только втрое». И затем:Не скрою от тебя, что до Праги добрались письма нескольких итальянцев, отрицающих, что [спутники] видны в твой телескоп.
Не могу понять, как возможно, чтобы столькие отрицали [спутники], даже те, у кого есть телескоп. Прошу тебя, дорогой Галилей, представь мне свидетельства [независимого наблюдателя] как можно скорее. Из твоих сообщений третьим лицам я знаю, что у тебя нет недостатка в таких свидетельствах, но у меня нет ничьих заявлений, кроме твоих.
В письме от 19 августа 1610 г. Галилей, как и 13 лет назад, выражает симпатии Кеплеру, как единомышленнику по коперницианству («посмеемся вместе с тобой над глупостью толпы»), вновь витиевато ругает интеллектуальных противников («Юпитеру безразличны и гиганты, и пигмеи; Юпитер висит в небе, сколько бы эти лизоблюды на него ни тявкали»), сообщает, что все телескопы он раздал высокородным покровителям, но, как только будут изготовлены новые - в неопределенном будущем, - он непременно пришлет один Кеплеру. Касаясь же доказательств наблюдения, Галилей не называет ни одного астронома, а в свидетели призывает тех самых Медичи, в честь которых он назвал спутники (как будто они теперь откажутся!), и себя, любимого:Далее, следующим моим свидетелем буду я сам, единственно награжденный нашим университетом пожизненным содержанием в тысячу флоринов, какого не полагалось еще ни одному математику, и которое я буду получать, даже если Юпитер вместе со спутниками вздумает обмануть нас и исчезнет [с небес].
Это письмо было вторым после 13-летнего перерыва, и последним от Галилея Кеплеру (просьбу об отзыве на «Вестник», с которым Кеплер оказался втянут в скандал, Галилей передал Кеплеру через тосканского посла в Праге). От Галилея телескопа Кеплер тоже так никогда и не получил: свои собственные наблюдения он провел в начале августа 1610 г. с телескопом Галилея, подаренным тем герцогу Эрнесту Баварскому, позволившему, в свою очередь, Кеплеру воспользоваться инструментом.
Осенью 1610 г. Галилей открывает фазы Венеры и делает вывод, что Венера проходит за Солнцем. На астрономии Птолемея этим поставлен крест. Однако, никаких доказательств истинности системы Коперника (с неподвижным Солнцем), а не математически эквивалентной системы Тихо (с неподвижной Землей) у Галилея так и нет. Тем не менее, Галилей полагает свое новое открытие еще одним подтверждением модели Коперника - настолько он уверен в ее истинности.
Кроме недругов, нужно сказать несколько слов и о друзьях и покровителях Галилея (многие из них впоследствии отвернутся от него из-за его непримиримости и вспыльчивости). Как уже говорилось, Галилей стал с публикацией «Вестника» знаменитостью. Осенью 1610 г. он получает пост Главного математика и философа при дворе Медичи, а весну следующего года проводит с триумфом в Риме. Там его избирают в академию деи Линчеи, где в его честь устраивается банкет; он получает аудиенцию у папы Павла V, известного своей нелюбовью к науке; Колледж иезуитов проводит в его честь пышнейший прием с банкетом, продолжавшийся целый день. Иезуиты, вначале осторожно отнесшиеся к открытию спутников, теперь безоговорочно принимают его, как и фазы Венеры и тройственность Сатурна. Глава Колледжа, кардинал Беллармино (с которым мы встретимся позже - он был также главным советником Инквизиции) спрашивает мнения об открытиях Галилея у ведущих математиков и астрономов Колледжа, включая о. Клавиуса, автора григорианской реформы календаря, и получает только положительные отзывы.
Галилей получает поддержку и восхищение, от сдержанного до несдержанного, от кардиналов - Барберини, дель Монте, Дини, Конти. Беллармино, считавшийся главным теологом современности, хоть его часто и называют главным оппонентом Галилея, всегда придерживался сдержанной консервативной позиции, но был открыт разумным аргументам. Возможно, благодаря его сдерживающей силе Галилей не угодил в худшие передряги еще раньше.
Первое столкновение Галилея с церковью произошло в 1615 г. из-за брошюры в форме открытого письма, изданной полутора годами ранее. Началась эта история с того, что ученик Галилея отец Кастелли, профессор математики в Пизе, был приглашен к обеду у герцога Козимо II, патрона Галилея, где, в числе прочих, присутствовала мать герцога, герцогиня Кристина Лотарингская. За обедом речь зашла о спутниках Юпитера, а там и о теории Коперника. Кастелли подтвердил реальность спутников, и привел некие теологические рассуждения, касающиеся Библии и Коперниковой теории. Узнав от Кастелли об этом разговоре, Галилей разразился открытым «Письмом Великой герцогине Кристине».
Повторимся, что церковь в то время пересматривала библейские интерпретации в той части, в какой они противоречили наблюдениям, только после того, как эти наблюдения подтверждались неоспоримо. Можно было бы, наверное, сравнить тогдашнюю скрупулезность в этом вопросе с сегодняшним присуждением Нобелевской премии по физике: пока не утихнут все споры и не улягутся разумные сомнения, Нобелевская премия обычно не присуждается - а католическая теологическая доктрина не пересматривается. Рассмотрение противоречащих теологической догме гипотез позволялось, но ересью полагалось учение о том, будто гипотезы эти истинны, что они описывают реально положение вещей.
«Письмо» Галилея, по словам Кёстлера, было «настоящей ядерной бомбой, радиоактивные осадки от которой ощутимы и сегодня». Брошюра эта - настоящий манифест свободомыслия, независимости естественно-философского мышления от теологии. Дотоле молчавший о своей приверженности коперницианству из страха быть осмеянным коллегами, Галилей, став знаменитым, открыто встал на защиту учения Коперника - не как гипотезы, а как факта. К сожалению, никаких доказательств верности гелиоцентризма у него не было - ничего кроме горячего убеждения в его истинности (убеждения, заметим, ложного, поскольку верил он в идеально круговые орбиты Коперника и отвергал эллипсы Кеплера).Думаю, что теологи, сведущие и в других науках, не присудят теологии титула царицы [всего знания]. Никто из них, полагаю, не скажет, что геометрия, астрономия, музыка или медицина лучше описывается в Библии, чем в трудах Аристотеля, Птолемея, Боэция или Галена. Следовательно, царский титул дается теологии в [ином] смысле, [а именно] по той причине, что ее предмет, чудесное сообщение, через божественное откровение, истин, которые не могут быть получены человеком никаким иным путем, связан единственно с достижением вечной благодати.
Пусть теология занимается высшим божественным созерцанием и занимает царский трон [среди наук] по достоинству. Но, получив таким образом высший авторитет, она не опускается до низших спекуляций подчиненных наук, поскольку они не ищут благодати; так и ее профессора не должны вмешиваться в области, которых они никогда ни изучали, и в которых не практиковали. Иначе теология уподобится абсолютному деспоту, который, не будучи ни врачом, ни архитектором, но желая командовать, берется лечить людей и строить здания по своим прихотям - и жизни его пациентов подвергаются смертельной опасности, а здания рушатся…
Пусть царица царствует, но не правит! После этой нападки на авторитет церковных теологов, Галилей, опираясь на Августина, приходит к мысли о том, что бремя доказательства ложности теории, противоречащей доктрине, лежит на церковных отцах, буквально: «чтобы физическое предположение было осуждено [церковью], требуется строгое доказательство его ложности». Теперь не Галилей должен доказывать истинность теории Коперника, а церковь должна доказывать ее ложность! Нужно сказать, что, хоть и на грани ереси, Галилей был достаточно осторожен в формулировках, чтобы не перешагнуть этой тонкой грани.
Брошюра Галилеля быстро разошлась среди ученой публики; долго ли коротко ли, но добралась она к 1615 г. и до Святой Палаты. Дважды инквизиция рассматривала заявления каноников о ереси Галилея, сначала доминиканского о. Лорини, а затем интригана о. Каччини. В обоих заявлениях, как нам теперь известно, слова Галилея были намеренно искажены; показания Каччини полны противоречий. Благодаря поддержке могущественного кардинала Маффео Барберини, покровительствовавшего Галилею, оба дела были быстро закрыты без обвинений. Галилей мог спокойно работать, не опасаясь инквизиции. Труды Коперника тоже не попали в число запретных. Но Галилей не был бы Галилеем, если бы на этом успокоился.
Окончание здесь