© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

В историю науки Галилео Галилей вошел как выдающийся итальянский физик, механик и астроном. Значение его научной деятельности оказалось настолько существенным, что он стал объективно одним из крупнейших ученых эпохи Возрождения.

Галилео Галилей
(1564-1642)

Галилей родился 15 февраля 1564 года в городе Пизе (итальянская провинция Тоскана) в знатной, но обедневшей семье. Отец его, Винченцо Галилей, был музыкове́дом и композитором. Музыкальные занятия однако не могли обеспечить необходимого дохода для семьи поэтому отец будущего ученого занимался также торговлей сукном.

Путь Галилея в науку не был простым и прямым. Он мог бы стать монахом, и тогда никто не узнал бы его имени. Дело в том, что до одиннадцати лет семья Галилеев жила в Пизе, и Галилео учился в обычной городской школе. Но в 1575 году семья переехала во Флоренцию, и Галилео послали учиться в школу при монастыре бенедиктинцев, где кроме богословия он изучал грамматику, арифметику, риторику и диалектику. Отец своевременно спохватился и забрал сына из монастыря, т.к. желал, чтобы Галилео стал врачом, а не священником.

В семнадцать лет Галилей поступил в Пизанский университет и, по совету отца, стал изучать медицину. Но лекции по сему предмету он слушал без особого интереса и нередко пропускал занятия. Его больше стала интересовать механика и математика. Он знакомится с трудами древних ученых Архимеда, Евклида и Аристотеля. Позже он назвал Архимеда своим учителем. Кончилось всё тем, что после четырех лет учебы он оставил Пизанский университет и возвратился во Флоренцию. Одной из причин было то, что отцу Галилея в тот период нечем было платить за учебу сына.

Дальше события разворачиваются по всем законам диалектики: здесь и его величество случай и ее высочество причина, ибо не существует ничего, что было бы беспричинным. Во Флоренции для Галилея нашелся хороший учитель математики по имени Остилио Риччи, на занятиях у которого он углубил свои знания по математике и ее приложениям. Интерес Галилео к физике и математике постепенно определяет его дальнейшую жизнь. В 1586 г. Галилей написал свою первую научную работу чисто практического плана. Называлась эта работа «Маленькие гидростатические весы» и содержала описание применения метода гидростатического взвешивания для определения плотности металлов и драгоценных камней. Сам этот метод, как известно, был открыт ещё Архимедом. Свою работу Галилей при помощи нескольких рукописных копий довел до сведения некоторых флорентийских ученых. Результат этого поступка оказался счастливым для Галилея и, можно сказать, определил всю его дальнейшую судьбу как ученого. Представьте себе только такую ситуацию: работа Галилея «Маленькие гидростатические весы» («La bilancetta») попала в руки известного тогда математика маркиза Гвидо Убальдо дель Монте, автора учебника по механике. Дель Монте сразу увидел в Галилее талантливого механика и будущего ученого. Прошло немного времени после их знакомства, и вот в 1589 году по рекомендации Монте двадцатипятилетний Галилей становится профессором математики в Пизанском университете, в своей, так сказать, Alma mater, которую он так и не закончил из-за материальных трудностей. Не удивительно: кроме Галилео в семье отца было ещё шестеро детей. Маркиз дель Монте, оказавший Галилею такую большую для его дальнейшей жизни и деятельности услугу, был не просто ученым-математиком, но ещё и крупным военным чиновником при дворе герцога Тосканского, занимая должность генерал-инспектора всех гарнизонов великого герцогства в крепостях и укреплениях.

Галилей начал преподавать своим студентам математику и астрономию. В те времена официальной точкой зрения, поддерживаемой католической церковью, было признание правильности геоцентрической системы мира, выдвинутой Аристотелем и Птолемеем. Земля неподвижна, а Солнце и планеты вращаются вокруг Земли. Вот вкратце суть учения Аристотеля – Птолемея. Но ещё в древней Греции Аристарх Самосский утверждал, что Земля вращается вокруг Солнца. Ясно, что молодой профессор Галилей мог преподавать астрономию в Пизанском университете только в соответствии с учением Птолемея. Помимо преподавательской работы Галилей занимается опытами по изучению падения тел. Результатом этих опытов была его работа «О движении» («De Motu»), написанная в 1590 году, где Галилей делает выводы об ошибочности учения Аристотеля о падении тел. Аристотель считал, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Галилей установил, что это не так. В более поздней работе по физике Галилей показал, что путь, пройденный телом при падении, пропорционален квадрату времени падения. Он подверг критике утверждение Аристотеля о том, что в безвоздушном пространстве скорость падения тел бесконечно велика. Итак, первая схватка Галилея с «великими авторитетами» в науке состоялась. Ученый впервые показал твердость своих убеждений. В этой же работе («О движении») он писал: «Если разум и опыт в чем-либо совпадают, для меня не играет роли то, что это противоречит мнению большинства».

Кстати, опыты по изучению закона падения тел Галилей проводил на знаменитой Пизанской «падающей» башне, сооружении в высшей степени примечательном. Галилей «обязан» этой башне открытием Закона падения тел, и с нашей стороны вполне уместно сказать об этом сооружении несколько слов.

Пизанская башня

Пизанская башня - часть ансамбля городского собора Санта-Мария Маджоре в Пизе. Башня является колокольней собора и примыкает к его северо-восточному углу.

Трудно поверить, но строительство этой башни было начато в 1173 году (!) и продолжалось без малого двести лет с неоднократными перерывами из-за войн и нехватки денег иногда на несколько лет, а иногда на несколько десятилетий. Первыми её архитекторами были Боннано Пиза́но и Гулье́льмо из Инсбрука.

Конструктивно башня представляет собой двойной цилиндр, т.е. цилиндр в цилиндре. Конечно, Боннано и Гулье́льмо не проектировали её наклонной, всё дело в слабом гру́нте под нею. После возведения трех этажей колоннады строительство было прекращено́. Но в 1275 году уже под руководством Джованни ди Симоне работы были возобновлены. За следующие девять лет были добавлены еще три этажа. Колокольня стала 48-метро́вой, а отклонение достигло 90 см. И башню опять перестали строить. В следующий раз к ней вернулись в XIV веке. Томма́зо ди Андрео Пиза́но построил над имеющимися этажами галерею и звонницу. Башня возвысилась на 58 метров, а отклонение от вертикали стало равняться 1,43 м.

Постепенно величина наклона в сторону более тяжелой части башни возрастала медленно и неравномерно по годам. В последние 15-20 лет увеличение наклона составляет в среднем пять дуговых секунд в год, что даёт на верхушке колокольни отклонение величиной в 1,18 миллиметра, а вот в 1973 году это отклонение составило более пяти миллиметров. Общее отклонение оси́ башни от вертикали составляет в настоящее время 5°12'40''. Еще двадцать лет назад специалисты заявляли, что при таких темпах наклона Пизанская башня может простоять еще две тысячи лет. Однако их оптимизм быстро уба́вился, когда в городе Павия, в Ломбардии (север Италии), в 1990 году упала аналогичная, но не такая знаменитая башня, и при этом не обошлось без человеческих жертв. Власти города Пиза немедленно прекратили доступ туристов на верхушки «падающей» башни. В настоящее время осуществляется план спасения пизанской достопримечательности, предложенный английскими и итальянскими инженерами. Как видим, «падающая» башня послужила и науке.

Но вернемся к нашему повествованию. Итак, Галилей трудится с лета 1589 года руководителем кафедры математики в Пизанском университете, одновременно занимаясь научной работой по физике, точнее по её разделам механика и гидравлика. В частности, наблюдая в Пизанском соборе качание люстр и отмечая время… нет, не по секундомеру (в те времена такого прибора ещё не было), а по биению пульса на руке, Галилей установил изохронность малых колебаний маятника, т.е. независимость периода его колебаний от амплитуды. Ну как тут не согласиться с маркизом Гвидо дель Монте, который, высоко оценивая Галилея как механика, называл его «Архимедом нового времени».

Работа в Пизанском университете шла успешно, но критика Галилеем некоторых физических представлений Аристотеля не прошла бесследно. Сторонников этого древнегреческого ученого было тогда большинство среди европейских ученых, в том числе и среди тех, кто работал в Пизанском университете. Первые тучи на научном небосклоне Галилея начали сгущаться.