ИСТОРИЯ СРЕДНИХ ВЕКОВ (В двух томах. Под общей редакцией С.ДСказкина). Том 2 - Сергей Сказкин

Наблюдения Галилея показали несостоятельность некоторых распространенных ранее астрономических и физических представлений, препятствовавших признанию системы Коперника. Сходство Луны с Землей (например, горы на ее поверхности) опровергало господствовавшее до тех пор мнение о коренном отличии небесных тел от Земли, мешавшее принять мысль Коперника, что Земля является планетой. Спутники Юпитера доказывали необоснованность одного из основных возражений против теории о движении Земли вокруг Солнца (возражение основывалось на том, что вокруг нее обращается другое небесное тело – Луна), ибо, как оказалось, Юпитер имел даже четыре «луны», хотя сам совершал такое же круговое движение, какое, согласно Копернику, совершала и Земля. Фазы Венеры ясно указывали на ее движение вокруг Солнца.

После этих открытий учение Коперника стало распространяться гораздо быстрее; Галилей и его многочисленные последователи умело использовали их для опровержения геоцентрической теории. Католическая церковь попыталась пресечь распространение взглядов Коперника. В 1616 г . мысль о Солнце как центре мира и о движении Земли была признана еретической, а сочинение Коперника внесено в список запрещенных книг. Однако Галилей продолжал собирать доказательства правильности системы Коперника. В 1632 г . он опубликовал книгу «Диалог о двух главнейших системах мира» (Птолемеевой и Коперниковой), где собрал и в блестящей форме изложил все существовавшие тогда доводы в пользу гелиоцентрической теории, использовав при этом открытые им законы механики. Памятуя о запрете учения Коперника, Галилей рассматривал его как одну из возможных гипотез, но содержание книги не оставляло сомнения в том, на каких позициях он в действительности стоял.

Книга нанесла решающий удар геоцентрической теории. Однако чем убедительнее были аргументы, приводимые Галилеем, тем большую ненависть вызывал он у сторонников старых воззрений. В 1633 г . Галилей предстал перед судом инквизиции в Риме. Несмотря на отречение, вырванное у него угрозой сурового наказания, он был признан виновным в том, что поддерживал доктрины, ложные и противные Священному писанию, и осужден на тюремное заключение, замененное позднее ссылкой. До самой смерти в 1642 г . Галилей оставался под надзором инквизиции и был лишен права печатать свои труды. Но он продолжал научную работу; в 1638 г . ему удалось напечатать в Голландии книгу «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению», в которой были подведены итоги его многолетних исследований по механике.

Другим ученым, сыгравшим крупную роль в развитии гелиоцентрической теории, был немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571– 1630). Кеплер учился в Тюбингенском университете, затем жил в Граце, Праге (где получил должность придворного математика при дворе Рудольфа II), Линце. Кеплер переезжал с места на место из-за религиозных преследований (он был протестантом) и материальной нужды. В 1615 г . мать Кеплера была обвинена в колдовстве, и ему с большим трудом удалось добиться прекращения ее дела. Умер Кеплер в Регенсбурге, куда прибыл в тщетной надежде получить жалованье, не выплаченное ему из императорской казны. Несмотря на обрушившиеся на него несчастья, Кеплер с удивительным упорством продолжал занятия астрономией, главной целью которых было выяснение законов обращения планет вокруг Солнца. Интересно отметить, что, хотя Кеплер неоднократно высказывал скептическое отношение к астрологии, он все же не освободился от ее влияния, делал на основе наблюдений над положением небесных тел предсказания и составлял гороскопы (известны гороскопы, составленные им для Валленштейна).

Заслуга Кеплера перед наукой состоит в том, что он выяснил истинные формы планетных орбит и установил факт неравномерности движения планет. Заложив фундамент гелиоцентрической системы, Коперник продолжал придерживаться некоторых господствовавших в его время неправильных представлений. В частности, он считал, следуя за Аристотелем, что в сфере небесных явлений существует наиболее «совершенное» круговое и равномерное движение. Поэтому он ошибочно полагал, что движение планет также слагается из круговых движений. Для согласования этого взгляда с данными астрономических наблюдений он принужден был отчасти сохранить искусственные геометрические построения системы Птолемея.

Кеплер некоторое время был помощником датского астронома Тихо Браге (1546-1601), проведшего в Праге последние годы жизни. Тихо Браге славился искусством производить точные астрономические наблюдения. Оставленные им данные о движении планет отличались необычной для того времени полнотой и точностью. Изучая наблюдения Тихо Браге над движением Марса, Кеплер после многих лет упорной работы пришел к выводу, что планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце (первый закон Кеплера), и что скорость движения планет увеличивается с приближением к Солнцу (второй закон, согласно которому радиусы-векторы, связывающие планету с Солнцем, в равные промежутки времени описывают равные площади).

Кеплер опубликовал свои открытия в 1609 г . под названием «Новая астрономия, или Небесная физика, изложенная в исследованиях о движении звезды Марс». В работе «Гармония Мира» (1619) он сформулировал третий закон, устанавливающий связь между периодами обращения планет и их расстояниями от Солнца. Открытые Кеплером законы позволили составить значительно более точные таблицы движения планет. Эти таблицы были изданы Кеплером в 1627 г . и названы с честь императора Рудольфа «Рудольфовы таблицы».

После работ Галилея и Кеплера научное превосходство гелиоцентрической системы стало настолько очевидным, что со второй половины XVII в. астрономы, стоявшие на уровне научных требований своего времени, в большинстве случаев уже признавали ее правильность, хотя обычно излагали как одну из возможных гипотез наравне с системой Птолемея.

Развитие физики

В развитии физики перелом наступил позже, чем в астрономии. В XVI в. происходила своеобразная подготовка к созданию новой физики. В связи с гуманистическим движением и пересмотром господствовавших ранее взглядов некоторые мыслители предприняли попытки создать новые натурфилософские концепции, в которых были подвергнуты критике различные аспекты аристотелевской физики, усвоенной средневековой схоластикой.

Одновременно началась основанная на самостоятельных наблюдениях разработка отдельных вопросов физики. Значительные успехи были достигнуты в статике и гидростатике. Благодаря более полному ознакомлению с трудами античных ученых были освоены достижения Архимеда в области статики и появились новые важные открытия. Наиболее крупным исследованием была работа «Принципы равновесия», принадлежавшая перу голландца Стевина (1548-1620), удачно совмещавшего в одном лице ученого-теоретика и инженерапрактика (он был военным инженером и главным инспектором гидротехнических сооружений в Голландии). Стевин сформулировал важнейшие теоремы гидростатики, в частности, он знал о так называемом гидростатическом парадоксе, который объясняет действие гидравлического пресса. Стевину приписывается также изобретение парусной повозки, приводимой в движение силой ветра.

Итальянский ученый Николо ТарталБЯ-{1500-1557) изучал под влиянием потребностей баллистики траекторию брошенного тела. Тарталья установил, что наибольшая дальность полета достигается при угле вылета в 45°. Английский ученый Вильям Гильберт (1540– 1603) з работе «О магните» на основе тщательных наблюдений и экспериментов дал подробное описание свойств магнита, а также всех известных в то время электрических явлений.

Много новых идей в области физики высказал Леонардо да Винчи, однако его записки не были опубликованы и остались неизвестны современникам.

В первой половине XVII в. происходит уже полный переворот в развитии физики. Этот переворот был связан с деятельностью Галилея, который решительно встал на путь создания науки, основанной на опыте и на применении точных математических методов при анализе и обобщении данных опыта. Новый дух, внесенный в науку Галилеем и другими учеными, виден на примере исследования вопроса о свободном падении тел. До Галилея преобладало ошибочное мнение Аристотеля, что скорость падения тел пропорциональна их двинул тезис, что скорость свободно падающего тела не зависит от веса. По рассказу биографа Галилея, для проверки правильности своих взглядов он сбрасывал шары различного веса с высокой башни. Затем, применяя, поскольку это можно было сделать на той стадии развития математики, точные математические методы для анализа процесса движений материальных тел, Галилей вывел уравнение равномерно ускоренного движения, изложил, хотя и не сформулировал в окончательном виде, закон инерции и принцип независимости действия сил, уточнил (или, правильнее, впервые создал) научные представления о скорости и ускорении, определял траекторию брошенного тела, начал изучение колебания маятника и , т. д. Он всегда стремился проверять свои выводы, сопоставляя их с наблюдениями, производил возможные эксперименты. Например, для проверки найденного им закона равномерно ускоренного движения Галилей скатывал бронзовые шарики по специально устроенному желобу, измеряя время, за которое они проходили различные расстояния (из-за отсутствия точных часов он измерял время скатывания шарика количеством воды, вытекающей через отверстие в дне сосуда). Эти труды Галилея явились основой для последующего развития кинематики и динамики.