Падуанский период

Падуанский университет выгодно отличался от полупровинциального пизанского. Основанный в 1222 году, к описываемому времени он стал одним из самых крупных учебных и научных центров Европы. Кроме того, среди слушателей Падуанского университета было гораздо больше богатых молодых людей, чем в Пизе. Это давало больше возможностей заработать частными лекциями и уроками, а поскольку жалованье на новом месте было не намного выше, чем в Пизе, Галилей был очень заинтересован в дополнительных доходах.

Первое время молодой ученый жил у своего друга Пинелли. У того часто собирались гости, и Галилей нередко участвовал в застольных беседах и был удивлен свободой высказываемых взглядов. В доме имелась обширная библиотека, которую Галилей использовал, готовясь к вступительной лекции. Текст этой лекции не сохранился, но известно, что она произвела прекрасное впечатление. Вообще Галилей был прекрасным оратором и дидактиком.

На новом месте в обязанности Галилео входило преподавание геометрии, механики и астрономии. Последнюю дисциплину он должен был излагать в рамках птолемеевой системы мира и даже написал небольшое пособие по астрономии, основанное на идее геоцентризма. Но эта работа не соответствовала истинным мировоззрениям ученого на тот момент. Об этом свидетельствует, например, такой отрывок из его письма Кеплеру от 4 августа 1597 года:

«К мнению Коперника я пришел много лет назад и, исходя из него, нашел объяснения многим природным явлениям, несомненно необъяснимым на основе обычных представлений. На сей счет я многое еще не решился опубликовать, страшась судьбы самого Коперника, который, являясь нашим учителем, тем не менее безмерно многими осмеян и освистан. Я отважился бы выступить со своими рассуждениями перед обществом, если бы больше было людей Вашего образа мыслей. Коль скоро это все же не так, я воздерживаюсь».

Лекции Галилея пользовались большой популярностью среди студентов, в частности потому, что он часто читал их не на латыни, а на итальянском языке. Трактат о механике и записки по астрономии, составленные Галилео, быстро распространились и получили признание среди большинства прогрессивно настроенных ученых Европы. Имя Галилея быстро стало знаменитым.

Вскоре после прибытия в Падую молодой профессор снял скромную квартиру и пригласил свою сестру Вирджинию, с тем чтобы она вела домашнее хозяйство. Кроме жалованья, платы за частные лекции, Галилей получал доход и от маленькой мастерской, которую открыл в Падуе. Несмотря на то что доходы выросли, денег все равно катастрофически не хватало. Серьезным финансовым ударом, например, стала свадьба Вирджинии, которая вышла замуж за сына тосканского посла Беннедето Ландучи. Галилея буквально разорили расходы на подарки и свадебные церемонии. Обещанное приданое Беннедето ожидал так долго, что даже стал грозить Галилео судом, что в то время было вполне обычным делом.

Не успел Галилей рассчитаться с долгами, отдать деньги, которые он вынужден был взять взаймы после свадьбы Вирджинии, как пришлось думать о приданом для младшей сестры Ливии. Между тем младший брат Галилео Микеланджело довольно безответственно относился к тяжелому материальному положению своей семьи. Галилео подыскал для него хорошо оплачиваемое место музыканта у богатого польского аристократа. Однако Микеланджело не спешил помочь деньгами своим родственникам. Сохранилось одно из писем, написанных Галилео брату: «Хотя ты не ответил ни на одно из четырех писем, посланных мною за последние десять месяцев, я все же пишу и повторяю то, о чем писал раньше. И я бы предпочел считать, что все мои письма не дошли до тебя или что произошло еще что‑нибудь невероятное, чем думать, что ты не собираешься следовать своему долгу, обязывающему тебя не только отвечать на мои письма, но и выслать деньги, которые мы должны разным лицам и особенно нашему шурину синьору Таддео Галлети, за которого, как я уже много раз писал, я выдал нашу сестру Ливию с приданым в 1800 дукатов. Я уже уплатил 800, из которых 600 я вынужден был одолжить, рассчитывая на то, что ты вышлешь если не всю сумму, то по крайней мере значительную ее часть, и ожидая также, что ты будешь участвовать в погашении ежегодно, пока все не будет выплачено в соответствии с условиями контракта. Если бы я представлял, что дело обернется таким образом, я бы не отдал дитя замуж или дал бы ей такое приданое, какое смог бы оплатить сам без помощи, поскольку я обречен заботиться о каждом приданом один. Я прошу, чтобы ты безотлагательно составил обязательство, заверенное нотариусом, в котором было бы подтверждено твое совместное со мной участие в оплате упомянутого приданого синьору Таддео».

Даже через восемь лет после замужества младшей сестры Галилей еще не до конца рассчитался с долгами, связанными с приданым. Для того чтобы хоть как‑то заработать, он даже читал лекции по астрологии и составлял гороскопы. При этом ученый вряд ли сам верил в серьезность астрологии, так как не публиковал никаких трудов по этой науке. Как здесь не вспомнить слова Кеплера, коллеги и современника Галилея, которому, тоже для решения материальных проблем, приходилось заниматься астрологией: «Астрология – дочь астрономии, хоть и незаконная, и разве не естественно, чтобы дочь кормила свою мать, которая иначе могла бы умереть с голоду?»

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 году Марина родила дочь Вирджинию, Галилей переселил ее к себе. В гражданском браке, так можно назвать этот союз пользуясь современной терминологией, Галилео и Марина прожили около 10 лет. В 1601 году у них родилась вторая дочь, Ливия, а в 1606 году – сын Винченцо.

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 Балтасара 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 от глаз, становятся отчетливо различимы, как будто бы они находятся вблизи. Сообщалось об опытах с этим удивительным прибором, одни их подтверждали, другие отрицали. Несколько дней спустя мне это подтвердил в письме из Парижа французский дворянин Якобо Бальдоваре. Это и было причиной, по которой я обратился к изысканию оснований и сред для изобретения сходного инструмента. Вскоре после этого, опираясь на учение о преломлении, я постиг суть дела и сначала изготовил свинцовую трубу, на концах которой я поместил два оптических стекла, оба плоских с одной стороны, с другой стороны одно стекло выпукло‑сферическое, другое вогнутое. Поместив глаз у вогнутого стекла, я видел предметы достаточно большими и близкими, казавшимися в три раза ближе и в десять раз больше, чем при взгляде простым глазом. После этого я разработал более точную трубу, которая представляла предметы увеличенными больше, чем в шестьдесят раз».

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.

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.