Галилей и отрицатели науки - Марио Ливио

Галилей завершил обзор своих открытий, связанных с Луной, решительным заявлением:

Хотя Галилей не рассмотрел все следствия своих лунных открытий в “Звездном вестнике” – эта задача была оставлена для “Диалога”, – возможные выводы из них были очевидны. Прежде всего, согласно аристотелевской космологии (которая за столетия тесно переплелась с христианским вероучением), проводилось четкое различие между делами земными и небесными. Если все на Земле подвержено повреждению, изменяемо, может разрушаться, распадаться и даже умирать, небеса считались совершенными, чистыми, вечными и неизменными. В отличие от четырех классических элементов, предположительно составлявших все земное, – земли, воды, воздуха и огня, – небесные тела мыслились состоящими из другой, безупречной, пятой субстанции, называемой “квинтэссенцией”, т. е. пятой сущностью. Наблюдения же Галилея показали, что на Луне имеются горы и кратеры и что, отражая солнечный свет, Земля действует во многом так же, как любое небесное тело. На этом этапе не давалось никаких доказательств вращения Земли, но заявление Галилея, что “она подвижна”, красноречиво свидетельствовало в пользу коперниканства. Если Луна в действительности твердое тело, очень похожее на Землю и движущееся по орбите вокруг Земли, почему Земля, подобная Луне, не может двигаться вокруг Солнца?

По понятным причинам новая картина лунной поверхности вызвала яростные возражения. В конце концов, она резко противоречила фантастическому описанию из Книги Откровения: “И явилось на небе великое знамение: жена, облеченная в солнце; под ногами ее луна, и на главе ее венец из двенадцати звезд”[87]. Традиционно в художественных изображениях этой библейской сцены Луна представлялась идеально гладким, без малейших изъянов, сияющим объектом, символизирующим совершенство и чистоту Девы и продолжающим древнегреческую и древнеримскую мифологическую традицию персонификации Луны как богини. Однако отход Галилея от господствующих убеждений относительно Луны был лишь началом. Другие его открытия, сделанные с помощью телескопа, скоро нанесут смертельный удар старой космологии.

После Луны Галилей направил свой телескоп на другие источники света, ярко сияющие на ночном небе, – звезды, и здесь его также ждало несколько сюрпризов. Во-первых, в отличие от Луны (и позднее планет), звезды в телескоп не стали казаться сколько-нибудь больше, чем представляются невооруженному глазу, хотя их яркость словно бы усилилась. Из одного лишь этого факта Галилей сделал правильный вывод, что видимые размеры звезд, если смотреть на них невооруженным глазом, нереальны, что это лишь визуальное искажение. Он, однако, не знал, что видимые размеры в действительности обусловлены рассеянием и рефракцией света звезд в земной атмосфере, а не каким-либо свойством самих звезд. Соответственно, он считал, что телескоп убрал “добавочное и не присущее им сияние”. Тем не менее поскольку Галилей не мог с помощью телескопа рассмотреть звезды, то заключил, что звезды намного дальше от нас, чем планеты.

Во-вторых, Галилей обнаружил множество бледных звезд, которые без телескопа совершенно не видны. Например, вплотную к созвездию Ориона он насчитал ни много ни мало пять сотен звезд, а вблизи шести самых ярких звезд Плеяд – еще десятки. Еще более значимым для будущего астрофизики стало открытие Галилея, что звезды имеют огромные различия яркости: одни в несколько сот раз ярче других. Около трех столетий спустя астрономы составят схемы, в которых светимость звезд сопоставляется с их цветом, и паттерны, наблюдаемые в этих схемах, привели к осознанию того, что сами звезды эволюционируют. Они рождаются из облаков газа и пыли, проводят жизнь, вырабатывая энергию в ходе ядерных реакций, и умирают, иногда во взрыве, исчерпав источники энергии. В каком-то смысле это открытие можно считать последним гвоздем, забитым в крышку гроба аристотелевского представления о неизменных небесах. Тем не менее самый удивительный результат из наблюдения звезд был получен, когда Галилей нацелил телескоп на Млечный Путь. Казалось бы, однородная, светоносная таинственная полоса, тянущаяся через небо, распалась на бесчисленные бледные звезды, собранные в плотные скопления[88].

Эти результаты имели важные последствия для споров между последователями Коперника и Птолемея. Несколькими годами раньше знаменитый голландский астроном Тихо Браге отметил то, что считал серьезной проблемой гелиоцентрической теории. Если бы Земля действительно вращалась вокруг Солнца, полагал он, то, проведя наблюдения с шестимесячным интервалом (когда Земля находилась бы в диаметрально противоположных точках своей орбиты), мы увидели бы обнаруживаемое смещение положения звезд – параллакс – относительно фона, как деревья, если смотреть на них в окно движущегося поезда, словно двигаются относительно горизонта. Поскольку такой сдвиг не обнаруживается, рассуждал Браге, необходимо, чтобы звезды находились на очень большом отдалении. Однако тогда можно прикинуть, какого размера должны быть звезды, чтобы быть видными невооруженным глазом, – оказалось, что даже больше всей Солнечной системы, что представлялось совершенно невероятным. Соответственно, Браге заключил, что Земля не может обращаться вокруг Солнца. Вместо этого он предложил обновленную гибридную гео-гелиоцентрическую систему, в которой все планеты, кроме Земли, вращаются вокруг Солнца, но само Солнце – вокруг Земли.

У Галилея нашлось намного более простое объяснение отсутствия параллаксов. Как мы уже видели, он сделал вывод, что видимые величины звезд при наблюдении невооруженным глазом не отражают их реальные физические размеры – это всего лишь оптическая иллюзия. Звезды в действительности находятся так далеко, заявил он, что сдвиг их положения невозможно зарегистрировать даже с помощью существующих тогда телескопов. Галилей был прав: для обнаружения параллаксов пришлось ждать создания телескопов с бо́льшим разрешением. Звездный параллакс впервые наблюдался только в 1806 г. итальянским астрономом Джузеппе Каландрелли. Первые успешные измерения параллакса выполнил немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель в 1838 г. К 2019 г. космическая обсерватория Европейского космического агентства (ЕКА), запущенная в 2013 г., определила параллаксы более чем миллиарда звезд Млечного Пути и ближних галактик.

Галилей также отверг предложенную Браге “компромиссную” модель Солнечной системы по двум главным причинам. Во-первых, модель показалась ему крайне надуманной – как принято сегодня говорить, она имела “слишком много движущихся частей”. Во-вторых, в последующие годы Галилей опирался на модель с движущейся Землей для объяснения явления морских приливов (см. главу 7). Соответственно, он уже не мог соглашаться со сценарием, согласно которому Земля должна была быть неподвижной. Его интуитивное неприятие гибридной модели оказалось верным.