Roger Orrit - Природа описывается формулами. Галилей. Научный метод.

При помощи Сарпи Галилей попытался устроить демонстрацию венецианскому сенату, для которого это изобретение было важным, поскольку позволяло обнаруживать с берега врагов. После показа, прошедшего с большим успехом, Галилей проявил все свое хитроумие. Он передал права на производство прибора Венецианской Республике в обмен на существенное повышение своей заработной платы, поднятой до 1000 флоринов, и более престижное место в университете, где ему предоставили пожизненную кафедру. Но на самом деле Венеция не могла помешать другим конструировать телескопы, и производители линз для монокуляров заработали по всей Европе. После того как Галилей улучшил свое материальное положение, он продолжил совершенствовать прибор. Постепенно ученый перешел к модели, увеличивающей в 20 раз (и это помогло ему сделать несколько потрясающих открытий, в результате которых Земля стала считаться такой же планетой, как и другие), а в конце концов ему удалось создать телескоп с 30-кратным увеличением.

Честь впервые наблюдать Луну из телескопа выпала английскому астроному Томасу Хэрриоту (1560-1621). В 1609 году он провел множество наблюдений, по результатам которых сделал рисунки, как и Галилей несколько месяцев спустя. Из- за растущей среди астрономов конкуренции ученому для сохранения первенства в открытиях приходилось прибегать к особой стратегии.

Галилей изучал Луну систематически, во всех ее фазах. Больше всего его занимало то, что лунная поверхность с горами и долинами похожа на земную, а не на гладкий шар, как считали перипатетики. Это означало, что, по всей вероятности, она состоит из вещества, похожего на земное (но в любом случае не из неразрушимой субстанции).

В подробных рисунках Луны, сделанных Галилеем, на некоторых теневых областях заметны блестящие точки. Галилей считал, что это горные вершины, на которые падают солнечные лучи. Он даже попытался установить высоту этих гор (сейчас мы знаем, что горы на Луне примерно такой же высоты, как и на Земле). Существование гор подтверждается и неровностью линии терминатора (светораздела, разграничивающего освещенную и темную части Луны).

Иоганн Кеплер всегда старался идти вслед за Галилеем, а тот, в свою очередь, по мере возможности сообщал ему о своих открытиях, правда соблюдая осторожность, поскольку считал Кеплера своим прямым конкурентом.

Немецкий астроном, опираясь на те немногие данные, которые были в его распоряжении, создал множество теорий о Луне. Например, округлые формы на ее поверхности могли означать, что планета состояла из пористого материала. Возможно, поэтому она была легче и, соответственно, Земля могла увлекать ее за собой. Кеплер считал вполне вероятным, что на Луне существует жизнь. Он даже предположил, что некоторые формы, видимые на ней, были делом рук разумных существ, а именно конструкциями, созданными для защиты от Солнца: «Поскольку их день длится 15 наших земных суток, то днем они страдают от невыносимой жары [...] и строят на свой особый лад: выкапывают обширные котлованы, а вынутый грунт насыпают в виде кольцеобразных валов и разбрасывают [...] Они могут построить даже своего рода подземный город: вырыть в круглом цоколе множество нор, а возделанные поля и пастбища расположить в центре...»

Еще один вопрос, которым задавался Галилей, был связан со вторичным светом. Одна часть растущей Луны светится, поскольку на нее падают прямые солнечные лучи, а остальная часть излучает слабое сияние, благодаря которому виден ее контур. Ученый отбросил гипотезы о том, что этот свет идет от самой Луны или от звезд, и впоследствии отстаивал более убедительную теорию, согласно которой это отраженный свет Земли. То же происходит и в обратном направлении: блеск полной Луны заставляет Землю ночью сиять.

Когда Галилей обратил внимание на звезды, первой неожиданностью стало то, что в телескопе они казались еще меньше. Сегодня нам хорошо известно, что слой атмосферы визуально увеличивает размер звезд, а при наблюдении в телескоп это явление исчезает.

И хотя, в отличие от планет, звезды в телескоп нельзя рассмотреть подробнее, а напротив, прибор уменьшает их размер, зато он увеличивает их количество. В созвездии Ориона Галилей обнаружил сотни звезд, невидимых невооруженным глазом. То, что Птолемею казалось туманностями, открылось Галилею как совокупность многих тысяч звезд.

Было бы логично предположить, что количество звезд, видных в телескоп, и масштабы Вселенной привели Галилея к тем же выводам, что и Бруно. Располагались ли звезды на одном и том же расстоянии? Или были разбросаны по бескрайнему небосводу? Одним из доводов астрономов против гипотезы о движении Земли было то, что звезды никогда не меняют своего положения относительно созерцающего их, то есть не наблюдается параллакс. Этот аргумент был основным, но его можно было бы отклонить, доказав, что звезды удалены на достаточное расстояние, чтобы этот эффект не проявлялся. И тем не менее, возможно, из-за трагического оборота, который приняли исследования Бруно, или по какой-то еще причине Галилей был очень осторожен с заявлениями о бесконечности Вселенной.

Одним из главных открытий Галилея стали спутники Юпитера. Он написал о них в «Звездном вестнике», труде, который ученый публиковал второпях, чтобы успеть рассказать о своих открытиях раньше всех. Как описывает Галилей, в январе 1610 года он направил свой новый телескоп на Юпитер и обнаружил, что рядом с ним находятся три звезды. В последующие дни он с удивлением заметил, что звезды двигаются, а очень скоро нашел еще и четвертую.

Спутники Юпитера, открытые Галилеем, также называют галилеевыми спутниками. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — все названия взяты из греческой мифологии. Галилей же назвал их Юпитер I, Юпитер II, Юпитер III и Юпитер IV. Окончательные названия дал Симон Марий (1573- 1624), немецкий астроном и современник Галилея (хотя официально они стали использоваться только во второй половине XX века). Это четыре самых крупных спутника из 64, вращающихся вокруг гигантского Юпитера. Ганимед является крупнейшим спутником во всей Солнечной системе. Ближе всего к Юпитеру находится Ио, на ее поверхности наблюдается значительная вулканическая активность: здесь обнаружено около 400 действующих вулканов. Европа покрыта слоем льда, внутри которого находится водяной океан, и это одно из мест, где, по мнению астробиологов, может существовать жизнь. Считается, что у Ганимеда могут быть тектонические плиты и металлическое ядро. На поверхности Ганимеда есть огромная темная зона овальной формы, названная Областью Галилея. Каллисто состоит из камня и льдов и усеяна кратерами. По мнению астрономов, это одно из лучших мест для строительства в будущем космической базы. Все эти сведения были получены благодаря экспедициям НАСА, таким как «Пионер-10», «Пионер-11» и «Вояджер-2». Последним аппаратом, который долетел до Юпитера и даже проник в его атмосферу, стал «Галилео» в 1990 году.

Расположение четырех галилеевых спутников (слева направо): Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

Они то появлялись, то исчезали, их количество и расположение менялись, но это всегда были те же самые четыре объекта. Как можно интерпретировать эти наблюдения? Необходимо было провести целое расследование, и, возможно, Галилей рассуждал так же, как Шерлок Холмс: «После того как отброшено невозможное, все, что остается, каким бы невероятным оно ни казалось, и есть решение». А самое правдоподобное объяснение заключалось в следующем: эти звезды были спутниками Юпитера, что и было доказано после множества наблюдений.

Маленькие звезды, увиденные Галилеем (спутниками их позже назвал Кеплер), были потрясающим открытием. Впервые обнаружены спутники у еще одной планеты, кроме Земли, что стало важным доказательством в пользу гелиоцентризма. Сторонники геоцентризма всегда утверждали, что только вокруг Земли вращалась еще одна планета, Луна. Доказательство того, что и другие планеты имеют спутники, делало эти замечания несостоятельными, а гелиоцентрическую модель — логичной.

Галилей всегда старался найти практическое применение своим открытиям. Он подумал, что спутники Юпитера могли бы помочь разрешить важную проблему моряков и торговцев — определение географической долготы. К тому времени это стало государственной задачей. Во время длительных плаваний корабли терялись, с ними гибли люди и пропадали ценные грузы. Правильное определение долготы было насущной и животрепещущей проблемой. Король Испании Филипп III даже назначил большое вознаграждение тому, кто нашел бы ее решение.