Галилей – ученый и философ

    Эти открытия Галилея, кроме всего прочего, позволили ему опровергнуть многие доводы противников гелиоцентрической системы мира, утверждавших, что движение Земли заметно сказалось бы на явлениях, происходящих на её поверхности. 

    Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от его амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд). Галилей также обнаружил, что периоды колебаний маятника соотносятся как квадратные корни из его длины. Результаты Галилея привлекли внимание Гюйгенса, который изобрёл часы с маятниковым регулятором (1657); с этого момента появилась возможность точных измерений в экспериментальной физике. 

Астрономия. 

    В 1609 году Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. 

    Ряд телескопических открытий Галилея способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира, которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея. 

    7 января 1610 года Галилей первый направил зрительную трубу на небо. Наблюдения в телескоп показали, что Луна покрыта горами и кратерами и тем самым является телом, подобным Земле. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил как результат попадания на наш естественный спутник солнечного света, отражённого Землёй. Все это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила. Галилей обнаружил также либрацию Луны. 

    У Юпитера обнаружились собственные луны — четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдений позволили Галилею оценить период обращения этих спутников (1612), хотя приемлемая точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема была закрыта. 

    Галилей открыл также (независимо от Иоганна Фабрициуса) солнечные пятна. Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира»). По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца. 

    Галилей установил, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны, порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем Солнце, и «полновенерие» было невозможно. 

    Галилей показал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в таком соотношении, какое следует из теории Коперника. Однако диаметр звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы. 

    Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, распался на отдельные звёзды (что подтвердило догадку Демокрита), и стало видно громадное количество неизвестных ранее звёзд. 

    Галилей разъяснил причину предварения равноденствий, для объяснения которого Коперник ввёл «третье движение» Земли. Галилей показал на опыте, что ось свободно движущегося волчка сохраняет своё направление сама собой. Вместе с тем, Галилей сделал серьёзную ошибку, полагая, что явление приливов доказывает вращение Земли вокруг оси и обращение вокруг Солнца. 

    Будучи пламенным сторонником Коперника, Галилей, однако, отверг систему Кеплера с эллиптическими орбитами планет. 

Математика. 

    К теории вероятности относится его исследование об исходах при бросании игральных костей. В его «Рассуждении об игре в кости», (время написания неизвестно, опубликовано в 1718 году) проведён довольно полный анализ этой задачи. 

    Он сформулировал «парадокс Галилея»: натуральных чисел столько же, сколько их квадратов, хотя большая часть чисел не являются квадратами. Это подтолкнуло в дальнейшем к исследованию природы бесконечных множеств и их классификации; завершился процесс созданием теории множеств. 

Другие  достижения. 

    Галилей изобрёл:

- гидростатические весы для определения удельного веса твёрдых тел.

- пропорциональный циркуль, используемый в чертёжном деле.

- первый термометр, ещё без шкалы.

- усовершенствованный компас для применения в артиллерии.

- микроскоп, плохого качества (1612); с его помощью Галилей изучал

  насекомых. 

    Занимался также оптикой, акустикой, теорией цвета и магнетизма, гидростатикой, сопротивлением материалов. Определил удельный вес воздуха. Провёл эксперимент по измерению скорости света, которую считал конечной (без успеха). 

ГАЛИЛЕЙ КАК ФИЛОСОФ. 

    В качестве философа Галилей, как и многие философы Средневековья, исповедует теорию двух истин. По Галилею, есть две истины: истина, изложенная в Св. Писании, и истина, изложенная в книге природы. Они не противоречат друг другу, поскольку Св. Писание является книгой Божественного откровения, а книга природы — книгой Божественного творения. Но познавать эти две книги мы можем разными способами. Оба они самостоятельны: познавая Св. Писание путем откровения, путем веры, или познавая книгу природы путем разума, мы приходим в конце концов к одним и тем же положениям. Св. Писание, по мысли Галилея, безошибочно, ошибаются его толкования. Здесь Галилей занимает антисхоластическую позицию. Библию не следует понимать буквально; главное в понимании Библии — аллегорическое ее исследование. Но когда человек изучает природу, он должен изучать именно природу, а не смотреть на Библию, иначе происходит подмена методов и пользы от такого исследования не будет.  

    Из других философских положений, кроме теории «двух книг», следует выделить учение о первичных и вторичных качествах (учение, впервые изложенное античными атомистами Левкиппом и Демокритом): материальные тела содержат в себе объективно первичные качества (протяженность, размеры, вес и плотность) и вторичные, которые самим вещам не присущи, а являются лишь отражением этих качеств в человеческом уме.  

    Галилей глубоко знал античную и современную ему философию. Но и она не удовлетворяет учёного, поскольку в отличие от науки не основывает свои выводы на опыте, эксперименте. Характерно в связи с этим отношение Галилея к центральной в творчестве Бруно идее бесконечности Вселенной. С философской точки зрения она, несомненно, привлекает учёного. И тем не менее в своих исследованиях он обходит эту проблему. Ведь средствами, которыми располагает современная Галилею наука, идею бесконечности Вселенной нельзя экспериментально подтвердить или математически обосновать. В основном своём произведении «Диалоге о двух главнейших системах мира Птолемеевой и Коперниковой» устами одного из героев – Сальвиати – он говорит, обращаясь к своим оппонентам: «Хотя я и мог бы на вполне разумных основаниях поднять спор о том, существует ли в природе такой центр ( Вселенной), так как ни вы, ни кто-либо другой не доказали, что мир конечен и имеет определённую форму, а не бесконечен и неограничен, я уступаю вам пока, допуская, что он конечен и ограничен сферической поверхностью, а потому должен иметь свой центр». 

    Научно аргументированным для Галилея представляется лишь вывод, обоснованный в опыте, эксперименте, подтверждённый практикой. Почву для собственных обобщений он ищет не в авторитетных высказываниях древних мыслителей и поэтов, не в общефилософских рассуждениях, которые вдохновлялись верой в идеал свободного человека, призванного построить счастливую жизнь на земле. Источник, питающий его научные изыскания, - это практика, опыт.   

    Но главная заслуга Галилея в том, что именно он стал основоположником современного научного естествознания. В чем состоит та революция, которую он совершил?

    Обычно смысл ее сводится к нескольким положениям. В частности, утверждается, что новая физика, новая наука отошла от умозрительных принципов средневековой науки и стала больше опираться на эксперимент и опыт. Это положение верно и одновременно ошибочно. Иногда говорят, что наука стала деятельной, перешла от созерцания к деятельности. В этом несколько больше истины, но не намного. Утверждают также иногда, что наука Нового времени стала отдавать приоритет физическим способам исследования перед другими. Это также не совсем верное наблюдение, поскольку основное отличие науки Нового времени от науки средневековой и античной состоит в другом.  

    Современная наука возникла именно в 17 веке трудами Галилея и многих его последователей. Это факт, не подлежащий сомнению, и особый феномен человеческого знания: науки в современном смысле не было ни в Средневековье, ни в античности. Переворот, который совершил Галилей, конечно, был сделан не в одиночку. Во многом его положения существовали уже в работах Пико делла Мирандолы и Николая Кузанского.

Одно из главных  положений современной науки  состоит в утверждении однородности пространства, однородности всего мира. Античная и средневековая культура всегда рассматривали мир иерархически. Предметы мира отличаются не только количественно, но и качественно. Скажем, по Аристотелю и томистской физике, есть сфера эфира, сфера звезд, где возможно совершенное движение (на земле движение несовершенно). Галилей и до него Джордано Бруно полностью отвергают такую точку зрения, утверждая, что все части мира подчиняются одним и тем же законам. Одно из следствий этого античного и средневекового принципа было представление о естественных и неестественных местах. Как объяснял Аристотель и вслед за ним средневековые физики падение тела? Тело движется вниз, поскольку низ является естественным местом тела. Почему огонь поднимается вверх? Потому что верх является естественным местом огня, там же находится эфир (огнеподобная сущность, квинтэссенция, пятая субстанция).

     Естественного места не существует. Галилей полностью отвергает какое-либо качественное рассмотрение мира. В мире существуют только количественные принципы. И еще один принцип, показывающий, что Галилей полностью отрицает средневековое мировоззрение, и античное в том числе. Галилей произносит фразу, впоследствии ставшую афористичной: «Книга природы написана языком математики».

Вся средневековая  физика вслед за Аристотелем утверждала, что математическое познание не имеет  никакого отношения к природе. Мы помним аристотелевскую классификацию  наук: кроме философии есть еще  физика и математика; физика изучает  подвижные сущности, существующие самостоятельно, а математика изучает неподвижные сущности, существующие несамостоятельно. Поэтому математика и физика разделены по своим предметам. Как может неподвижное число относиться к подвижным предметам? Математика к природе не имеет никакого отношения.  

    Галилей исходит из другой концепции — пифагорейско-платоновской. Ведь он родился во Флоренции, а традиции флорентийско-платоновской академии оставались в этом городе на долгие годы, и Галилей изучал труды и Платона, и флорентийских платоников. Эти идеи (в частности Пико делла Мирандолы) Галилей сформулировал таким образом, что человек познает мир посредством числа.

    Вспомним платоновский диалог «Тимей», в котором говорится, что мир состоит из куба, октаэдра, додекаэдра и других правильных геометрических фигур. Казалось бы, странное положение. Однако если вспомнить, что античная математика не знала другой математики, кроме арифметики и геометрии, то как еще Платон мог выразить ту мысль, что в основе мира лежит число? Не какие-то демокритовские атомы, а именно число, которое человек может познавать, а познавая его, человек познает природу. Поэтому Галилей формулирует принцип, согласно которому книга природы написана языком математики. Именно от Галилея и берет свое начало современное математическое естествознание. До Галилея само понятие формулы, тем более формулы, описывающей движение, было просто бессмыслицей. Если число и может что-то выразить, то лишь некую статику, сосчитать неподвижные предметы, но описать движение — это противоречило определению, согласно аристотелевской физике.  

    Сама по себе аристотелевская физика, конечно, была замечательной вещью. Она исходила из опоры на чувственное познание. Аристотель отошел от Платона в том, что его не устраивала теория идей и он стремился вернуться к миру реальному. Вся средневековая физика вслед за Аристотелем была также физикой, ориентированной на чувственное познание.