Марио ЛивиоГалилей и отрицатели науки
Посвящается Софи
Предисловие
Будучи астрофизиком, я всегда восхищался Галилеем. В конце концов, он не только основатель современной астрономии и астрофизики человек, превративший древнее занятие в окно, распахивающееся навстречу тайнам и чудесам Вселенной, но и символ борьбы за свободу мысли.
С помощью простой конструкции из линз, закрепленных в двух торцах полого цилиндра, Галилей сумел совершить переворот в человеческом понимании космоса и нашего места в нем. Четыре столетия спустя мы создаем прапраправнука телескопа Галилея космический телескоп Хаббл.
В течение нескольких десятилетий моей научной работы с Хабблом (вплоть до 2015 г.) меня часто спрашивали, что обусловило культовый статус этого телескопа, одного из самых узнаваемых проектов в истории науки. Я выделил по меньшей мере шесть причин популярности Хаббла.
1. Потрясающие изображения, полученные космическим телескопом, по словам одного журналиста, это Сикстинская капелла эры науки.
2. Реальные научные достижения, в которые Хаббл внес существенный вклад: от определения состава атмосферы экзопланет до открытия ускорения расширения космического пространства.
3. Драматическая история телескопа: превращение, казалось бы, катастрофического провала дефекта зеркала телескопа, обнаруженного через несколько недель после его вывода на орбиту, в колоссальный успех.
4. Талант ученых и инженеров в сочетании с бесстрашием астронавтов, позволившие преодолеть трудности ремонтов и усовершенствований телескопа на высоте в сотни километров над Землей.
5. Долгожительство телескопа: он был запущен в 1990 г. и еще в 2019-м прекрасно работал.
6. Чрезвычайно эффективная информационно-просветительская программа, доносящая открытия ученых до общественности и преподавательских кругов увлекательно и доступно.
Удивительно, что после внимательного изучения жизни Галилея мне пришли на ум те же слова, что и при описании преимуществ Хаббла: изображения, открытия, драматизм, изобретательность, бесстрашие, долгожительство и распространение информации.
Во-первых, Галилей по результатам своих наблюдений создал потрясающие изображения лунной поверхности. Во-вторых, хотя его открытия в связи с Солнечной системой и Млечным Путем не стали решающим доказательством коперниканской картины мира, согласно которой Земля вращается вокруг Солнца, они пошатнули основы геоцентрической Птолемеевой Вселенной.
Наконец, драматичная жизнь Галилея, оригинальность мышления, проявленная в его экспериментах в области механики, бесстрашие, с которым он отстаивал свои взгляды, успех в популяризации научных результатов, а также то, что его идеи стали фундаментом всего здания современной науки, это главные характеристики, обессмертившие имя и судьбу Галилея.
Возможно, вы задаетесь вопросом, почему я счел необходимым написать очередную книгу о Галилее, когда уже издано несколько блестящих биографий и исследований его трудов. Мое решение имело три основные причины. Во-первых, я понял, что очень немногие из известных биографий написаны ученым-исследователем, астрономом или астрофизиком. Надеюсь, что человек, занимающийся астрофизическими исследованиями, способен предложить новый взгляд на, казалось бы, изученную вдоль и поперек тему. В частности, я постарался в этой книге поместить открытия Галилея в контекст современного знания, идей и интеллектуальной среды.
Во-вторых, и это самое важное, я убежден, что современные читатели будут поражены, увидев, насколько актуальна история Галилея для сегодняшнего дня. В мире антинаучных установок властей, отрицания науки на самом верху, конфликтов науки и религии и ширящегося раскола между гуманитарным и точным знанием история Галилея служит прежде всего мощным напоминанием о важности свободы мысли. В то же время сложная личность Галилея, плоти от плоти Флоренции эпохи Позднего Возрождения, является идеальным примером того, что любые достижения человеческого ума являются частью лишь одной культуры.
В-третьих, многие академически написанные биографии включают части, трудные для понимания или слишком подробные даже для образованного читателя-неспециалиста. Моей целью было дать точное, но относительно краткое и доступное описание жизни и работы этой поразительной личности. В определенном смысле я стараюсь смиренно следовать в этом по стопам самого Галилея. Он настаивал на опубликовании многих своих научных открытий на итальянском языке, вместо латыни, в интересах любого образованного человека, а не кучки элитариев. Я надеюсь сделать то же в отношении судьбы Галилея и его жизненно важного послания.
Глава 1Бунтарь с причиной
За завтраком во дворце Медичи в Пизе, в декабре 1613 г., Бенедетто Кастелли, бывшего студента Галилея, попросили объяснить смысл открытий, сделанных Галилеем с помощью телескопа. В ходе последующего обсуждения великая герцогиня Кристина Лотарингская стала расспрашивать Кастелли о противоречиях, которые усматривала между некоторыми местами из Библии и коперниканским представлением о Земле, вращающейся вокруг Солнца. В частности, она процитировала описание из Книги Иисуса Навина, в котором по требованию пророка Господь повелевает Солнцу (а не Земле) стоять неподвижно над древним ханаанским городом Гаваоном, а Луне остановиться на своем пути над долиной Аиалонской. Кастелли описал все происходящее в письме Галилею от 14 декабря 1613 г., утверждая, что изображал теолога с такими уверенностью и достоинством, что Галилей был бы доволен. В общем, подытожил Кастелли, он выдержал все это, как рыцарь.
Галилео, очевидно, не был убежден, что его ученику удалось пролить свет на этот вопрос, поскольку в длинном письме к Кастелли, отправленном 21 декабря, подробно разъяснил собственные взгляды на неправомочность использования Писания в научных диспутах: Я полагаю, что авторитет Священного Писания преследует единственную цель убедить людей в предположениях, которые, будучи необходимыми для нашего спасения, не могут быть подтверждены средствами никакой другой науки. В стиле, характерном для большей части им написанного, он сразу выразил саркастическое сомнение в том, что тот самый Бог, что дал нам наши органы восприятия, мышление и разум, пожелал, чтобы мы отказались ими пользоваться. Попросту говоря, Галилей утверждал, что при наличии очевидного противоречия между Писанием и тем, что опыт и наблюдения сообщают нам о природе, Писание следует интерпретировать иным образом. Особенно, отметил он, в вопросах, о которых лишь немногое можно прочесть в Писании, например в отношении астрономии, о которой [в Библии] сказано так мало, что даже не названы планеты.
Этот аргумент был не нов Аврелий Августин (Блаженный Августин) еще в V в. писал, что авторы священных текстов не ставили своей целью учить науке, поскольку подобное знание бесполезно в целях Спасения, однако смелые заявления Галилея вскоре поведут его к столкновению с католической церковью. Письмо к Бенедетто Кастелли ознаменовало самое начало пути, который навлечет на Галилея сильнейшие подозрения в ереси, о чем будет объявлено 22 июня 1633 г. В общем, если представить хронику жизни Галилея как график, он будет иметь форму перевернутой буквы U с выраженным пиком вскоре после его многочисленных астрономических открытий, за которым последовал довольно крутой спад. По иронии судьбы параболические траектории летящих предметов, впервые определенные именно Галилеем, представляют собой аналогичную кривую.
Как покажет история, трагический финал Галилея лишь способствовал его превращению в одну из грандиозных героических фигур нашей интеллектуальной истории. В конце концов, немного найдется ученых, о жизни и достижениях которых написаны целые пьесы (например, незабываемая Жизнь Галилея Бертольда Брехта, впервые поставленная в 1942 г.), десятки стихов и даже опера. Достаточно отметить, что поиск Google по запросу Галилео Галилей дает 36 млн результатов, что также демонстрирует масштаб его личности, которому позавидовали бы многие сегодняшние ученые.
Альберт Эйнштейн писал о Галилее, что он отец современной физики да и всей современной науки. В этом он созвучен философу и математику Бертрану Расселлу, также называвшему Галилея величайшим из основателей современной науки. Эйнштейн добавил, что открытие и использование научного мышления Галилеем явилось одним из самых важных достижений в истории человеческой мысли. Эти два мыслителя не были склонны к беспочвенным восхвалениям, и для их восхищения имелись веские основания. Благодаря убеждению, что книга природы написана на языке математики, и успешному слиянию экспериментирования, идеализации и вычислений Галилей буквально преобразовал естественную историю. Он превратил ее из не более чем собрания неопределенных устных описаний, расцвеченных метафорами, в великолепный труд, охватывающий (насколько позволяло современное ему знание) строгие математические теории. В рамках этих теорий наблюдение, эксперимент и логическое мышление стали единственными приемлемыми методами открытия фактических знаний о мире и поиска новых взаимосвязей в природе. Как сформулировал Макс Борн, лауреат Нобелевской премии по физике 1954 г.: Научный подход и методы экспериментального и теоретического исследования являются неизменными на протяжении столетий после Галилея и такими останутся.
Однако у нас не должно сложиться впечатление, что Галилей был легким человеком или добряком, да хотя бы и вольным мыслителем-идеалистом, искателем, случайно оказавшимся в оппозиции теологии. Действительно, отзывчивый и заботливый по отношению к членам своей семьи, он мог проявлять ярую нетерпимость, когда направлял острие своего пера на ученых, не согласных с ним. Многие называли Галилея фанатиком, хотя и расходились в том, какую именно идею он фанатично отстаивает. Одни указывали коперниканство представление о том, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца, другие утверждали, что он фанатик собственной непогрешимости. Третьи считали даже, что Галилей сражается за католическую церковь, стремясь удержать ее от непоправимой ошибки осуждения научной теории, описывающей космос, которая, по его убеждению, будет признана правильной. В общем, трудно ожидать меньшего от человека, вознамерившегося не только изменить существовавшую столетиями картину мира, но и предложить совершенно новые подходы к научному знанию.
Без сомнения, своей научной славой Галилей в значительной мере обязан открытиям, совершенным с помощью телескопа, и чрезвычайно эффективному распространению информации о них. Направив новое устройство в небеса, вместо того чтобы наблюдать за кораблями в море или за соседями, он сумел увидеть настоящие чудеса и узнать, что на поверхности Луны есть горы, Юпитер имеет четыре спутника, у Венеры меняются фазы наподобие лунных, а Млечный Путь состоит из огромного множества звезд. Однако и эти хрестоматийно известные выдающиеся достижения не объясняют колоссальной популярности Галилея вплоть до наших дней и того факта, что он, более чем любой другой ученый (пожалуй, кроме сэра Исаака Ньютона и Эйнштейна), стал вечным символом научного поиска и смелости. Однако того, что Галилей первым убедительно обосновал законы падения тел и создал принципиально важное понятие динамики в физике, недостаточно, чтобы сделать его героем научной революции. Главным, что отличало Галилея от современников, было не то, во что он верил, а причины этой веры и то, каким путем он пришел к ней.
Галилей основывал свои убеждения на данных экспериментов (иногда реальных, иногда мысленных в виде обдумывания следствий гипотезы) и теоретизировании, а не на авторитете. Ученый был готов признать, что предмет многовековой веры людей может быть ошибочным. Также он настаивал на том, что дорога к научной истине вымощена терпеливым экспериментированием, ведущим к формулировке математических законов, которые соединяют все наблюдаемые факты в целостную картину. Поэтому Галилея можно считать одним из первооткрывателей того, что мы сегодня называем научным методом: последовательность шагов, которые нужно мысленно (хотя изредка и в реальности) проделать для создания новой теории или получения более глубокого знания. Шотландский философ-эмпирик Дэвид Юм в 1759 г. привел собственное сравнение Галилея с другим знаменитым эмпириком, английским философом и государственным деятелем Фрэнсисом Бэконом: Бэкон издали указал дорогу к подлинной философии; Галилей не только показал ее другим, но и сам существенно по ней продвинулся. Англичанин был несведущ в геометрии; флорентинец вдохнул новую жизнь в эту науку, достиг в ней совершенства и первым применил ее, наряду с экспериментом, к натурфилософии.
Все озарения Галилея не были бы возможны в вакууме. Пожалуй, можно утверждать, что эпоха формирует индивидов больше, чем индивиды эпоху. Историк искусства Генрих Вёльфлин писал: Даже самый самобытный талант не может выйти за определенные пределы, поставленные для него датой его рождения. На каком же фоне творил Галилей?
Галилей родился в 1564 г., всего за несколько дней до смерти великого художника Микеланджело (и в том же году, который подарил миру драматурга Уильяма Шекспира), а умер в 1642 г., почти за год до рождения Ньютона. Незачем верить в посмертное переселение души человека в новое тело (да и кто в это поверит!), чтобы понять, что свет культуры, знания и творчества всегда передается от одного поколения к другому.
Галилей во многих отношениях был образцовым продуктом Позднего Ренессанса. По словам специалиста по Галилею Джорджо де Сантильяны, он воплощал классический тип гуманиста, пытавшегося раскрыть для своей культурной среды новые научные идеи. Последний ученик и первый биограф Галилея (или, скорее, агиограф) Винченцо Вивиани писал о своем учителе: Он хвалил то хорошее, что было написано в философии и геометрии, за то, что они просвещают и пробуждают ум к своему собственному образу мышления и даже, возможно, более того, однако он говорил, что главным входом в самую богатую сокровищницу материальной философии служат наблюдения и эксперименты, которые, используя органы чувств как ключи, способны добраться до самых возвышенных и пытливых умов. Те же мысли выразил универсальный гений Леонардо да Винчи примерно столетием раньше, возразив тем, кто высмеивал его за недостаточную начитанность: Изучающие древних вместо трудов Природы пасынки, а не сыновья Природы, матери всех достойных авторов. Далее Вивиани сообщает, что суждения Галилея о всевозможных произведениях искусства высоко ценили прославленные творцы, в частности художник и архитектор Чиголи (Людовико Карди), друг и временами соратник Галилея. В ответ на просьбу Чиголи Галилей написал трактат о превосходстве живописи над скульптурой. Даже знаменитая художница эпохи барокко Артемизия Джентилески обратилась к Галилею, когда сочла, что французский аристократ Карл Лотарингский, четвертый герцог де Гиз, недостаточно высоко оценил одно из ее полотен. Более того, в картине Юдифь, обезглавливающая Олоферна она изобразила брызнувшую кровь в соответствии с параболической траекторией движения свободно летящего тела, открытой Галилеем.
Панегирик Вивиани этим не ограничивается. В стиле, очень близком к стилю первого историка искусства Джорджо Вазари в его биографиях величайших художников, Вивиани пишет, что Галилей был прекрасный лютнист, игра которого превосходила красотой и изяществом даже игру его отца. Именно эта похвала оказалась в какой-то мере неуместной: действительно, отец Галилея, Винченцо Галилеи, был композитором, лютнистом и теоретиком музыки и сам Галилей неплохо играл на лютне, но истинным виртуозом являлся его младший брат Микеланджело.
Наконец, в довершение всего Вивиани сообщает, что Галилей мог наизусть цитировать пространные сочинения знаменитых итальянских поэтов Данте Алигьери, Лудовико Ариосто и Торквато Тассо. Это не преувеличенная лесть. Любимой поэмой ученого действительно был Неистовый Роланд Ариосто, великолепная рыцарская поэма, и Галилей посвятил серьезный литературный труд сравнению Ариосто и Тассо, в котором превозносил Ариосто и безжалостно громил Тассо. Однажды он сказал своему соседу (впоследствии биографу) Никколо Джерардини, что читать Тассо после Ариосто все равно что есть кислые лимоны после спелых дынь. Верный ренессансному духу, Галилей сохранил глубокий интерес к изобразительному искусству и поэзии на всю жизнь, и его сочинения, даже научной тематики, свидетельствуют о его литературной эрудиции и находятся под ее влиянием.