10 гениев науки
Шрифт:
Со временем Галилей обзавелся большим собственным домом с садом. Однако этот дом свидетельствовал не о преодолении материальных трудностей, а скорее, наоборот, был попыткой разрешить их. Он сдавал комнаты с пансионом обеспеченным студентам. После замужества Вирджинии заботу о ведении домашнего хозяйства взяла на себя мать Галилея. Она и занималась обеспечением пансиона студентов. Впрочем, среди профессуры того времени это было распространенным способом заработка.
При этом и сам Галилео не был расчетливым и скупым экономом. Он любил совершать развлекательные поездки в Венецию. Во время одной из таких поездок, в 1599 году, Галилео познакомился с Мариной Гамба. Марина не имела знатного происхождения и к тому же была сиротой. Официально она не стала женой ученого. Галилей перевез девушку в Падую, где снял для нее небольшую квартиру. Когда же в 1600
Но не следует думать, что все свое время Галилей посвящал семье, попыткам заработать и разбирательствам с многочисленными кредиторами. 18 лет, проведенные в Падуе, стали самым плодотворным периодом жизни ученого. Сфера его научных интересов была очень широка. Первые несколько лет Галилей в основном занимался изучением механики: проанализировал и описал закономерности движения тел по наклонной плоскости и тел, брошенных под углом к горизонту, исследовал механические свойства различных материалов, изобрел новые методы исследований, конструировал разнообразные научные инструменты. Изучая свободное падение тел, Галилей вычислил, что пройденный падающим телом путь пропорционален квадрату времени падения. Считается, что к этому времени относится одно из важнейших достижений ученого в области физики — формулирование принципа относительности движения. Согласно этому принципу, движение относительно, то есть, говоря о движении, необходимо уточнять, относительно какой точки отсчета происходит это движение. Впоследствии этот закон лег в основу теории относительности Эйнштейна. Подробно принцип относительности движения Галилей изложил намного позже в работе «Послание к Инголи», поэтому мы еще вернемся к этому вопросу.
В 1593 году Галилео написал трактат «Механика», в котором изложил теорию простых механизмов. Эта работа, по сути, была выполнена как учебное пособие для студентов. На основе общих принципов, изложенных в трактате, Галилей сделал следующий важный вывод: машина не может обмануть природу; когда механизм позволяет двигать тот же груз с меньшей приложенной силой, груз движется медленней. Этот вывод позднее получил название «золотое правило механики» и стал одним из вариантов закона сохранения энергии. Трактат «Механика» стал довольно известен и был переведен на французский язык.
Галилей занимался и более утилитарными вопросами. В том же 1593 году он написал работу о военных укреплениях. В 1594-м изобрел приспособление для подъема воды с помощью животных и получил патент на использование этого устройства в Венеции. В 1597 году Галилей сконструировал пропорциональный циркуль, используемый при различных расчетах и построениях. Написал небольшое практическое пособие для работы с этим циркулем. С последним изобретением связан очень интересный эпизод. Пропорциональный циркуль получил такое распространение, что вокруг него возник спор о приоритете. Падуанский астроном Балтасар Капра перевел пособие Галилея на латынь, дополнил его несколькими авторскими кусками и выдал за собственное произведение. Но Капра не знал, что покусился на дело рук человека, в студенчестве носившего кличку «задира». Для того чтобы доказать свой приоритет, Галилей в 1606 году издал собственное пособие, написанное на итальянском. Так он доказал, что работа Валтасара Капры — всего лишь плагиат. Кроме того, Галилей обрушился на Капру с памфлетом, в котором защищал свои права. К слову сказать, один из немногих сохранившихся экземпляров этого памфлета в 2005 году был продан с аукциона. Начальная цена составила 500 тысяч евро.
Примерно к 1606 году относится и еще одно изобретение. Галилей создал первый прибор, способный фиксировать температуру, — термоскоп. Фактически этот прибор стал прообразом современного термометра.
Ну и, естественно, мы не можем не сказать об астрономических исследованиях Галилея. В 1609 году ученого надолго отвлекла от физических исследований информация об изобретении зрительной трубы. Созданием этого прибора занималось сразу несколько ученых, и вопрос о приоритете в его создании до сих пор не решен. Наш герой не пытался выдать зрительную трубу за собственное изобретение, но собрал ее самостоятельно. Обратимся к самому Галилею:
«Месяцев десять тому назад стало ясно, что некий фламандец построил перспективу, при помощи которой видимые предметы, далеко расположенные
Интересен и ход рассуждений Галилея, который он излагает в другой работе:
«Рассуждал я следующим образом. Изделие это [напомним, что Галилей знал о создании работающей зрительной трубы] содержит одно или более чем одно стекло. Одного стекла недостаточно, потому что форма стекла может быть либо выпуклой, то есть более толстой в середине, либо вогнутой, то есть более тонкой в середине, либо ограниченной параллельными поверхностями, но плоское стекло совсем не изменяет видимых предметов, вогнутое их уменьшает, а выпуклое значительно их увеличивает, но представляет очень неотчетливыми и искаженными, поэтому для получения эффекта одного стекла недостаточно. Перейдя затем к двум стеклам и зная, что стекло с параллельными поверхностями, как было сказано, ничего не изменяет, я заключил, что сочетание его с каким-нибудь из двух остальных не даст эффекта. Поэтому мне оставалось испытать, что получится из соединения двух остальных, то есть выпуклого и вогнутого, и здесь я обнаружил то, к чему стремился.»
В августе 1609 года ученый уже демонстрировал свой прибор сенату Венеции, а одну из лучших труб передал дожу [39] , за что был пожизненно утвержден в должности профессора, а его жалованье было увеличено втрое.
Конечно же, Галилея изначально интересовали принципы действия построенного им прибора. Он собирался изучать закономерности его работы и проводить новые эксперименты с различными линзами. Но в начале 1610 года ученый навел зрительную трубу на небо, и. технические подробности отошли на второй план, а современная Галилею наука временно потеряла физика и приобрела астронома.
39
Доле — глава Венецианской республики.
Использование зрительной трубы для наблюдения за небесными телами осуществило настоящий прорыв в астрономии. Первые же астрономические наблюдения, которые сделал Галилей с помощью телескопа, привели к открытиям. В телескоп он увидел, что на Луне есть горы и кратеры и в целом поверхность спутника напоминает земную. Это открытие было интересно не только само по себе, но и противоречило аристотелевым представлениям о мире (как мы помним, Аристотель противопоставлял небесные тела и Землю). Наблюдением гор Галилей не ограничился. Вскоре, изучая их тени, он примерно определил приблизительную высоту гор. По его вычислениям максимальная высота была примерно равна 4 итальянским милям, что довольно близко к современным данным.
За первым открытием последовал целый ряд других. С помощью своего телескопа 7 января 1610 года Галилей открыл три спутника Юпитера. 13 января он обнаружил и четвертый спутник. Сначала ученый принял увиденные им тела за звезды, но несколько дней наблюдений убедили его, что это планеты, вращающиеся вокруг Юпитера. Эти спутники он назвал «светилами Медичи» в честь Козимо II Медичи, недавно ставшего великим герцогом Тосканы, и его семейства.
По мнению исследователей, описывая характер движения спутников Юпитера, Галилей завуалированно и осторожно высказывается в пользу учения Коперника. Он пишет: «Но наибольшим из всех чудес представляется то, что я открыл четыре новые планеты и наблюдал свойственные им их собственные движения и различия в их движении относительно других звезд. Эти новые планеты движутся вокруг другой очень большой звезды таким же образом, как Венера и Меркурий, возможно, другие известные планеты движутся вокруг Солнца».