Число колокольчиков на единицу времени
2-я группа
3-я группа
РИС
. 7.
При помощи колокольчиков Галилей измерял скорость дви-
жения шарика по наклонной плоскости
В истории нередки случайные совпадения. Так, Ньютон —
один из величайших ученых, которому предстояло продолжить
и развить научную традицию Галилея — родился в год его смер-
ти. (На одном из своих семинаров Стивен Хокинг порадовался
тому, что сам он родился ровно три века спустя.) Ученые нашего
времени, в каком бы году им ни довелось родиться, продолжают
галилееву традицию: разрабатывают реальные или мысленные
эксперименты, анализируют их ограничения и интерпретируют
полученные данные. Конечно, эксперименты в наши дни гораздо
сложнее, да и техника используется гораздо более изощренная,
но мысль о том, что для подтверждения или опровержения сде-
ланных на базе новой научной гипотезы предсказаний следует по-
56 МАСШТАБИРОВАНИЕ
РЕАЛЬНОСТИ
строить установку и провести эксперимент, и сегодня определяет
природу науки и ее методов.
Но эксперименты — искусственные ситуации, создаваемые
для проверки гипотез, — не единственное новшество, которое Га-
лилей внес в науку. Помимо этого он, возможно, первым понял,
что наблюдать окружающий мир — Вселенную — следует, при-
меняя технические новшества. Эксперименты помогли ему вый-
ти за рамки чистых рассуждений, а технические приспособления
многократно расширили поле непосредственных наблюдений.
До Галилея наука полагалась прежде всего на прямые непо-
средственные наблюдения: человек воспринимал объекты при по-
мощи органов чувств — видел их или, к примеру, трогал — без ка-
ких бы то ни было устройств, которые в какой-то мере изменяли
образ исследуемого объекта. Тихо Браге, открывший, помимо
прочего, сверхновую звезду и точно измеривший положения пла-
нет, работал раньше Галилея; последние из его знаменитых астро-
номических наблюдений сделаны до того, как Галилей появился
на научной сцене. Браге пользовался точными измерительными
инструментами, такими как большие квадранты, секстанты и ар-
миллярные сферы. Мало того, он разработал и оплатил изготовле-
ние самых точных на тот момент инструментов; именно они по-
зволили астроному провести измерения, на базе которых Кеплер
смог прийти к выводу об эллиптических орбитах. Тем не менее
все измерения Браге проводил, наблюдая небо невооруженным
глазом, без каких бы то ни было линз или других устройств.
Следует отметить, что Галилей обладал тренированным глазом
художника и абсолютным музыкальным слухом — он был сыном
музыканта. Тем не менее он понял, что при помощи технических
приспособлений можно многократно увеличить и без того непло-
хие наблюдательные возможности. Галилей считал, что непрямые
наблюдения, сделанные при помощи специальных инструментов
и на больших расстояниях, дадут ему гораздо больше, чем просто
взгляд невооруженным глазом.
Сегодня всем известно, что Галилей первым взглянул на звез-
ды через телескоп. Этот инструмент изменил подход человечества
к науке, изменил наш взгляд на Вселенную и на самих себя. Но Га-
РАСКРЫВАЯ
СЕКРЕТЫ 57
лилей вовсе не был изобретателем телескопа. Это устройство при-
думал в 1608 г. в Нидерландах Ханс Липперсгей, но голландец поль-
зовался им для наблюдения за людьми (отсюда и второе название
подзорной трубы:
spyglass
— «шпионское стекло»). Тем не менее
именно Галилей одним из первых понял, что это устройство может
стать мощным инструментом для наблюдения космоса: ведь с его
помощью можно проводить наблюдения, недоступные невоору-
женному глазу. Он усовершенствовал голландскую подзорную тру-
бу и изготовил телескоп, способный увеличивать в 20 раз. Через
год после того, как ему подарили такую игрушку, он превратил ее
в научный прибор.
Тот факт, что Галилей начал наблюдать небо через специаль-
ные устройства, представлял собой радикальный отход от преж-
них методов измерения и решительный шаг вперед, очень важ-
ный для формирования современной науки. Первоначально люди
с подозрением отнеслись к таким опосредованным наблюдениям.
Даже сегодня найдутся скептики, готовые усомниться в реально-
сти наблюдений, сделанных при помощи больших протонных
коллайдеров, или данных, записанных компьютерами на косми-
ческих аппаратах или телескопах. Но цифровые данные, регистри-
руемые этими устройствами, не менее реальны, а нередко и куда
более точны, чем все, что мы можем наблюдать непосредственно.
В конце концов, наш слух — это воздействие колебаний воздуха
на барабанные перепонки в ушах, а зрение — действие электро-
магнитных волн на сетчатку глаза; в том и другом случае полу-
ченные данные обрабатываются мозгом. Это означает, что и сами
мы — тоже своего рода приборы, притом не слишком надежные;
это может подтвердить любой, кто сталкивался с оптическими
иллюзиями (рис. 8). Прелесть научных измерений в том и состо-
ит, что по их данным — к примеру, по экспериментам, которые
физики сегодня проводят с использованием больших и точных
детекторов — мы можем безошибочно судить о различных аспек-
тах физической реальности, в том числе о природе элементарных
частиц и их свойствах.
Если интуиция подсказывает человеку, что наблюдения, сде-
ланные непосредственно глазами, — надежнее всего и что всевоз-
58 МАСШТАБИРОВАНИЕ
РЕАЛЬНОСТИ
можных абстракций следует опасаться, то наука учит преодолевать
эти предрассудки. Измерения, которые мы делаем при помощи
разработанных нами инструментов, более достоверны, чем сде-
ланные невооруженным глазом; кроме того, их результат можно
улучшить и перепроверить путем повторных измерений.
РИС
. 8.
Наши глаза не всегда можно считать самым надежным сред-
ством оценки внешнего мира. Перед вами две одинаковых шахмат-
ных доски, но из-за точек квадратики на правой доске выглядят со-
вершенно не так, как на левой
В 1611 г. даже церковь признала, что непрямые измерения
достоверны. Том Левенсон в книге «Мера за меру» (Measure for
Measure)* пишет, что ученое сообщество церкви должно было
решить, можно ли доверять увиденному в телескоп. Кардинал
Роберт Беллармин настаивал, что ученые мужи церкви должны
обязательно и срочно разрешить этот вопрос, и 24 марта 1611 г.
четверо ведущих церковных математиков объявили, что все от-
крытия Галилея достоверны: телескоп действительно позволяет
проводить точные и надежные наблюдения.
Еще одна памятная бронзовая медаль, которой поделились
со мной падуанцы, прекрасно символизирует главные достижения
Галилея. На одной стороне медали изображена сцена, где Галилей
в 1609 г. представляет телескоп Синьории Венецианской респуб-
лики и ее дожу Леонардо Дона. В надписи на другой стороне ме-
дали отмечается, что эта сцена «показывает истинное рождение
* Levenson T. Measure for Measure: A Musical History of Science. — Simon & Schuster,
1994.
РАСКРЫВАЯ
СЕКРЕТЫ 59
современного астрономического телескопа» и символизирует «ре-
волюцию в представлениях человека о мире за пределами планеты
Земля», что этот «исторический момент выходит за рамки астро-
номии и является одной из отправных точек современной Науки».
Наблюдательные преимущества, полученные Галилеем, вы-
звали настоящий взрыв новых открытий. Устремляя взгляд в кос-
мос, Галилей раз за разом находил в нем новые объекты, недо-
ступные невооруженному глазу. Он обнаружил звезды, которых
никто прежде не видел, — они были густо рассеяны среди более
ярких звезд, давно известных человечеству. Галилей опубликовал
свои открытия в знаменитой книге 1610 г. «Звездный вестник»
(Sidereus Nuncius), написанной всего за шесть недель. Пока пе-
чатник трудился над формами, Галилей спешно продолжал свои
исследования; он хотел произвести впечатление на Козимо II Ме-
дичи, великого герцога Тосканского, — члена одной из богатей-
ших семей Италии — и получить его поддержку, прежде чем те же
данные опубликует какой-нибудь другой обладатель телескопа.
Наблюдения Галилея породили взрывное развитие теоретиче-
ской науки. Галилей начал задавать необычные вопросы: он чаще
спрашивал «как?», чем «почему?». Точные измерения и открытия,
возможные только с применением телескопа, естественно, приве-
ли ученого к выводам, которые не могли не разгневать Ватикан.
Они подтверждали, что Коперник был прав. Получалось, что един-
ственная точка зрения, на базе которой можно непротиворечиво
объяснить все его наблюдения, неразрывно связана с учением
о том, что Солнце, а не Земля, является центром системы, вокруг
которого обращаются все планеты.
Одним из главных достижений Галилея было открытие спутни-
ков Юпитера. Галилей видел, как эти луны появляются и исчезают,
двигаясь по своим орбитам вокруг гигантской планеты. До этого
считалось, что только неподвижностью Земли можно объяснить
неизменность орбиты Луны. Наличие лун у Юпитера означало,
что и планета, несмотря на свое движение, может иметь спутни-
ки. Понятно, что это добавило достоверности предположению
о том, что и Земля может двигаться и даже обращаться вокруг
какого-то другого тела. Само по себе это явление получило объ-
60 МАСШТАБИРОВАНИЕ
РЕАЛЬНОСТИ
яснение позже, когда Ньютон разработал свою теорию тяготения
и сформулировал на ее основе предсказания о взаимном притя-
жении небесных тел.
Галилей назвал луны Юпитера медицейскими звездами в честь
Козимо II Медичи, продемонстрировав тем самым прекрасное
понимание важности финансирования — еще одного ключевого
аспекта современной науки. Представители семейства Медичи
действительно поддерживали исследования Галилея, однако поз-
же, когда Галилей получил пожизненную пенсию от города Фло-
ренции, четыре луны Юпитера в честь их первооткрывателя были
переименованы в галилеевы спутники.
Галилей также использовал свой телескоп для наблюдения гор
и долин на поверхности Луны. До его открытий считалось, что не-
беса неизменны и управляются с абсолютной регулярностью и по-
стоянством. В системе аристотелевых взглядов, преобладавшей
тогда, утверждалось, что, хотя все под луной несовершенно и не-
постоянно, небесные тела за пределами нашей планеты неизмен-
ны и имеют идеальную сферическую форму — в общем, состоят
из некой божественной субстанции. При этом кометы и метеоры
считались атмосферными, или погодными, явлениями — таки-
ми же, как ветры и облака, и современное слово
Достарыңызбен бөлісу: |