10 гениев науки

«Послание к Инголи» содержит не только изложение астрономических идей Галилея, но и их обоснования. Как мы уже писали, в этой работе Галилей изложил и подробно проиллюстрировал свой принцип относительности движения. Описать этот принцип и продемонстрировать ход рассуждений Галилея легче всего с помощью мысленного эксперимента, который поставил сам ученый: «В большой каюте под палубой какого-либо крупного корабля запритесь с кем-либо из ваших друзей, устройте так, чтобы в ней были мухи, бабочки и другие летающие насекомые, возьмите также большой сосуд с водой и рыбок внутри его, приладьте еще какой-либо сосуд повыше, из которого вода падала бы по каплям в другой нижний сосуд с узкой шейкой, и пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте внимательно, как эти насекомые будут с одинаковой скоростью летать по каюте в любом направлении, вы увидите, как рыбки начнут двигаться безразлично в направлении какой угодно части сосуда, все капли, падая, будут попадать в сосуд, подставленный снизу, и вы сами, бросая какой-либо предмет вашему другу, не должны будете кидать его с большим усилием в одну сторону, чем в другую, если только расстояния одинаковы <…>. Когда вы хорошо заметите себе все эти явления, дайте движение кораблю, и притом с какой угодно скоростью, тогда (если только движение его будет равномерным, а не колеблющимся туда-сюда) вы не заметите ни малейшей разницы во всем, что было описано, и ни по одному из этих явлений, ни по чему-либо, что станет происходить с вами самими, вы не сможете удостовериться, движется ли корабль или стоит неподвижно…»

Любому современному человеку описанные Галилеем явления не только вполне понятны, но и очевидны. Да и во времена Галилея человек, которому предложили бы подумать над описанной ситуацией, вряд ли смог возразить. Тем не менее, именно Галилей первым сформулировал принцип относительности движения. Из, казалось бы, обычных и несложных наблюдений он сделал выводы, перевернувшие научное мировоззрение его времени. Принцип относительности движения позволил сделать еще несколько важных выводов. Для того чтобы понять его важность, нам нужно на время вернуться к мировоззрению Аристотеля. Мы помним, что античный гений отвергал идею о подвижности Земли, приводя следующие доводы: если бы Земля была подвижна, то подброшенный вертикально вверх камень падал бы не в то место, из которого его подбросили, а в другое. До Галилея этот пример считался вполне убедительным доказательством неподвижности Земли.

Теперь вертикальное падение тел можно было объяснить и в рамках идеи о подвижности Земли. Земля превращалась в точку отсчета. Камень движется вертикально только относительно ее поверхности. Конечно же, Галилей не смог математически описать падения тел, как мы знаем, эту работу сделал Ньютон. Он же распространил свойства взаимного притяжения на все тела. Но и Галилей сделал очень серьезный шаг в этом направлении. Он пишет: «Ошибка, общая у вас с Аристотелем, следующая: когда вы говорите: "у твердых тел имеется их собственное естественное устремление — двигаться к центру", то под центром вы понимаете либо точку в середине данного тяжелого тела, либо центр всего сферического мира; в первом случае я утверждаю, что Луна, Солнце и все прочие шарообразные светила во Вселенной являются не менее тяжелыми, чем Земля, и что все их части содействуют образованию их собственных сфер, так что, если когда-либо от них отделяется часть, она возвращается к своему целому, точно так же, как это происходит с частями Земли, и никогда вы не убедите меня в противном, но если же вы под центром признаете центр мира, то я скажу вам, что и Земля отнюдь не обладает никакой тяжестью и не стремится к центру Вселенной, а находится на своем месте, как и Луна на своем».

Используя принцип относительности и рассуждения о тяготении, Галилей приходит к выводу, который, правда, излагает до примера с кораблем, отводя последнему лишь пояснительную функцию: «Я говорю вам, что когда вода, земля и воздух, ее окружающий, согласованно выполняют одно и то же, то есть либо совместно движутся, либо совместно покоятся, то мы должны представить себе те же самые явления одинаковыми ad unguem[42]

как в одном, так и в другом случае, я говорю, при этом обо всем, что касается упомянутых уже движений падающих тел или тел, брошенных кверху или в сторону в том или ином направлении.»

Как видим, в «Послании к Инголи» Галилей-физик помог Галилею-астроному обосновать возможность движения Земли. В дальнейшем эта работа стала основой известнейшей книги ученого «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой».