Галилей и отрицатели науки - Марио Ливио

Трактат “О движении” знаменует собой начало серьезной критики Аристотеля и закладывает основу последующих экспериментов Галилея с шарами, скатывающимися по наклонным плоскостям[48]. Он также свидетельствует, что наука иногда продвигается вперед мелкими шажками, а не революционными скачками. Хотя идеи Галилея о свободно падающих телах существенно отклонялись от представлений его предшественников – натурфилософов, на начальных стадиях они тем не менее не вполне совпадали с результатами экспериментов ученого. Концепции, унаследованные от Аристотеля, предполагают, что тела падают с постоянной скоростью, зависящей от веса тела и сопротивления среды. Для многих людей одного того, что это сказал Аристотель, было достаточно, чтобы считать это истиной. В трактате “О движении” Галилей исходил из того, что падающие тела ускоряются (разгоняются) лишь поначалу, а затем приобретают нужную постоянную скорость, определяемую относительными плотностями тела и среды. То есть он предположил, что свинцовый шар движется быстрее (по словам Галилея, “далеко впереди”), чем деревянный, но что два свинцовых шара падают с одной скоростью независимо от того, сколько они весят. Это был шаг в верном направлении, но не вполне правильный. Например, Галилей понимал, что данное описание не согласуется с фактом, что свободное падение выглядит движением с равномерным ускорением, но считал, что само ускорение, вероятно, постепенно уменьшается и в конце концов скорость становится постоянной.

Только в своей позднейшей книге “Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки”, изданной в 1638 г., Галилей пришел к верной теории свободного падения, согласно которой в вакууме все тела, независимо от веса или плотности, равным образом ускоряются совершенно одинаково. Галилей вложил это объяснение в уста Сальвиати, своего альтер эго в вымышленном диалоге “Бесед”: “Аристотель говорит: «Железный шар, весом сто фунтов, падая с высоты ста локтей, упадет на землю, в то время как другой, весом в один фунт, пройдет пространство в один локоть». Я утверждаю, что оба упадут одновременно”[49]. Этот принципиально важный вывод Галилея – результат самоотверженной работы экспериментатора – стал необходимым условием появления теории тяготения Ньютона [см. комментарий научного редактора № 1].

В наше время, в 1971 г., астронавт “Аполлона-15” Дэвид Скотт уронил с одной высоты молоток весом 1,318 кг и перо весом 0,029 кг на Луне (где практически отсутствует сопротивление воздуха), и два предмета ударились о лунную поверхность одновременно, именно так, как заключил Галилей за несколько столетий до этого[50].

Еще одна проблема с трактатом “О движении” заключалась в том, что ранние измерения Галилея, особенно измерения времени, были недостаточно точными для окончательных выводов. Тем не менее он предусмотрительно сделал оговорку:

В позднейшие годы такие вопросы, как “Что есть истина?” и “Как доказать истину?” (особенно в научных теориях), станут принципиально важными в жизни Галилея. Те же вопросы становятся, пожалуй, еще более значимыми сегодня, когда даже неопровержимые факты иногда получают ярлык “фейков”. Бесспорная правда, что в начале своего пути науки не были застрахованы от ложных убеждений, поскольку иногда были связаны с областями фиктивного знания, например алхимией и астрологией. Отчасти этим объяснялось последующее решение Галилея опереться на математику, как оказалось обеспечивающую более надежный фундамент. С развитием методов, позволяющих повторение экспериментов (одним из пионеров в этом был Галилей), научные допущения неуклонно становились все более обоснованными. В принципе, чтобы научная теория была принята хотя бы в порядке рабочей гипотезы, она должна не только соответствовать всем известным экспериментальным и наблюдаемым фактам, но и быть способной давать прогнозы, которые затем можно верифицировать последующими наблюдениями или экспериментами. Не принимать выводы исследований, прошедшие все жесткие проверки, при условии четкой формулировки сопутствующих неопределенностей (как, например, в моделях изменения климата) – это как играть с огнем, что буквально продемонстрировали экстремальные погодные факторы, наблюдающиеся в настоящее время по всему земному шару и вызывающие масштабные пожары.

Колоссальные усилия Галилея по исследованию движения и написанию трактата “О движении” могут создать впечатление, что он отказался от своей исходной универсальности и посвятил всего себя исключительно математическим или экспериментальным задачам. Это, безусловно, не так. Хотя Галилей проводил бо́льшую часть времени в Пизе за эмпирическими исследованиями, его интерес к философии и любовь к поэзии не ослабли[52]. В своих текстах Галилей демонстрирует исключительный уровень освоения учения Аристотеля, несмотря на то что иногда обращает собственные экспертные знания против выводов древнегреческого ученого, например утверждая: “Ясна как божий день вся смехотворность этого мнения, что будто бы если два камня, один в два раза больше другого, были отпущены с высокой башни одновременно, то, когда меньший будет на полпути к подножию башни, больший уже достигнет земли!” Очевидно, что Галилей не впитал знание и глубокое понимание учения Аристотеля просто из “пизанской воды” – ему пришлось упорно трудиться, чтобы его приобрести. Действительно, и за 16 месяцев до своей смерти Галилей утверждал, что неуклонно придерживался логического метода Аристотеля. Однако в собственной философии он многократно подчеркивал центральную роль математики. Для него подлинная философия должна была быть рациональным соотношением наблюдения, логического мышления и математических расчетов.

В Пизе произошел еще один примечательный случай, в котором Галилей продемонстрировал, с одной стороны, свое восхищение поэтом XVI в. Лудовико Ариосто (а также духом парадоксальности, отличавшим поэта Франческо Берни), с другой стороны, глубокое отвращение к давлению авторитета и помпезному формализму. Все началось с распоряжения ректора университета, чтобы все профессора носили академические мантии при любом появлении на публике. Помимо неудобства, создаваемого нелепым приказом, Галилея раздражало еще и то, что его неоднократно штрафовали за нарушение этого распоряжения. Он выразил свое неприятие в сатирической поэме из 301 строки, озаглавленной “Против ношения тоги” (Capitolo Contro Il Portar la Toga). В этом довольно рискованном сочинении Галилей впервые демонстрирует свои презрение к правилам и склонность к провокации, а также изобретательный юмор – качества, которыми будет многократно пользоваться в последующих текстах[53]. В нескольких строфах поэмы он даже защищает право людей ходить голыми, что позволило бы им лучше оценить достоинства друг друга. Очень может быть, что Галилей возражал не просто против тоги как таковой. Скорее, он использовал распоряжение касательно тоги как символа догматического принятия авторитета Аристотеля многими учеными своего времени. Увы, сардонический настрой Галилея едва ли расположил к нему коллег по Пизанскому университету! Вот несколько строк этой скандальной поэмы [подробный комментарий научного редактора № 2][54].