Галилей родился в 1564 году в итальянском городе Пиза в семье родовитого, но обедневшего дворянина Винченцо Галилея, видного теоретика музыки и лютниста. В семье Винченцо Галилея и Джулии Амманнати было шестеро детей, но выжить удалось четверым: Галилео (старшему из детей), дочерям Вирджинии, Ливии и младшему сыну Микеланджело. В 1572 году Винченцо переехал во Флоренцию, столицу Тосканского герцогства. Правящая там династия Медичи оказывала постоянное покровительство искусству и наукам. Начальное образование Галилей получил в монастыре, как тогда было принято. В учебе продемонстрировал большие успехи и подумывал о карьере священника, но отец хотел пустить его по медицинской линии, и по настоянию отца 17-летний Галилео оказался на медицинском факультете Пизанского университета, где проучился три года, но завершить обучение не смог, так как у отца начались финансовые проблемы и он не смог больше платить за обучение. Тем не менее эти три года были очень значимы для юноши – он впервые познакомился с математикой, основательно изучил труды античных философов и элементы астрономии. Тогда же он познакомился с гелиоцентрической теорией Коперника. Как это все совмещалось с изучением медицинских предметов – непонятно. Во всяком случае пизанские профессора не дали ему бесплатную стипендию для продолжения обучения, и диплома врача он не получил. Тем не менее через пять лет, в 1589 году, Галилей вернулся в Пизанский университет, но уже не студентом, а профессором и стал преподавать астрономию, механику и математику! (Ему оказал протекцию сам тосканский герцог Фердинанд Медичи. Правда, жалованье ему назначили минимальное: 60 скудо в год, тогда как профессор медицины получал 2000 скудо). В 1591 году умер отец, и ответственность за семью перешла к Галилео (в первую очередь он должен был позаботиться о воспитании младшего брата и о приданом двух незамужних сестёр).
В 1592 году Галилей переехал в Падую (Венецианская республика), где продолжил преподавать в местном (весьма престижном) университете. К этому времени он стал уже известным профессором, «… справедливо признаваемым за самого сведущего в математических науках». Годы пребывания в Падуе (1592–1610) были вершиной популярности Галилея. Студенты толпами сбегались на его лекции, правительство поручало разработку технических устройств, с ним активно переписывались молодой Кеплер, Браге и другие научные авторитеты того времени. Пик популярности приносит изобретение телескопа, который он изготовил в 1609 году, узнав об изобретении зрительной трубы в Голландии. Используя свой телескоп, Галилей открывает горы на Луне, показывает, что Млечный Путь состоит из отдельных звёзд, но особенно поразили современников обнаруженные им четыре спутника Юпитера (1610). В честь четырёх сыновей своего покойного покровителя Фердинанда Медичи Галилей назвал эти спутники «Медичийскими звёздами». Популярность зашкаливает, наблюдения в телескоп становятся модным. Наступает всеобщее признание. Галилей становится самым знаменитым учёным Европы, в его честь сочиняются оды, где он сравнивается с Колумбом. Свои первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звёздный вестник» (1610). Книга имела сенсационный успех по всей Европе, даже коронованные особы спешили заказать себе телескоп (французский король Генрих IV просит Галилея «… открыть и для него какую-нибудь звездочку»).
В эти годы Галилей наконец выдает замуж своих сестер (залезая в огромные долги), вступает в гражданский брак с венецианкой Мариной Гамба, становится отцом (сын и две дочери). Общеевропейская слава и нужда в деньгах толкнули Галилея на неосмотрительный, как позже оказалось, шаг: в 1610 году он покидает Венецию, где он был недоступен для инквизиции и перебирается во Флоренцию. Герцог Козимо II Медичи, сын Фердинанда, обещал Галилею почётное и доходное место советника при тосканском дворе. Обещание он сдержал, что позволило Галилею решить проблему долгов, но лишило его защиты от нападок Святой инквизиции. Доносы в инквизицию поступали на Галилея и раньше, но хода им не давали покровители. Галилей переоценил свое влияние на Папу Римского Урбана VIII и решил дать бой устаревшей системе Птолемея, чтобы освободить дорогу гелиоцентрической системе, которую он развивал в течение 30 лет. Для этого он опубликовал книгу «Диалог о двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой» (1632), которую для маскировки снабдил предисловием, где объявлял себя сторонником птолемеевой системы. Однако столь наивная уловка не сработала, и давние враги Галилея – монахи-иезуиты – убедили Урбана, что под одним из действующих героев «Диалогов» простаком-Симпличио выведен сам Урбан (Книга была написана в форме диалога между тремя любителями науки: коперниканцем Сальвиати, нейтральным участником Сагредо и Симпличио, приверженцем Птолемея). Книга была написана не на латыни, как тогда было принято для научных публикаций, а на «народном» итальянском языке, то есть предназначалась для широкой публики. Аргументы Сальвиати (Галилея) были неотразимы, а сам текст был превосходен, так как Галилей обладал несомненным литературным талантом (даже сейчас чтение «Диалогов» доставляет большое удовольствие). Упрямый и самовлюбленный Урбан впал в ярость – книга была запрещена и изъята, а сам Галилей был вызван в Рим на суд Святой инквизиции по обвинению в ереси. Несмотря на заступничество герцога Фердинанда, Галилея пытали (а чем Италия лучше Китая?) и заставили подписать отречение от своих коперниканских убеждений. Легенда говорит, что после произнесения слов отречения, Галилей тихо добавил: «И все-таки она вертится!». Галилей сравнительно легко отделался – его объявили не еретиком, а «сильно заподозренным в ереси», что спасало от костра. Вскоре Галилею было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри, рядом с монастырём, где находились его дочери. Здесь он провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции. Церковь реабилитировала Галилея только в 1992 году (божьи жернова работают медленно, но верно).
Несмотря на варварское обращение со светилом мировой науки, решение Урбана оказалось полезным для развития физики. Изолировав Галилея от пропаганды идей гелиоцентризма, оно позволило последнему сосредоточиться на обдумывании идей, положивших начало двум новым физическим наукам. Несмотря на полную потерю зрения в 1635 году, он продолжал научные исследования, опираясь на верных учеников: Кастелли, Торричелли и Вивиани. Галилей, понимавший необходимость точного измерения времени за год до смерти предложил идею маятниковых часов, реализованную через 15 лет Гюйгенсом (маятниковые часы на 300 лет стали наиболее точным прибором для измерения времени). Еще один физический прибор – термометр – Галилей изобрел и изготовил сам. Даже в живший в 19-веке Майер в восторге писал про него: «Термометр – могущественный инструмент в титанической борьбе между истиной и заблуждением». Последней книгой Галилея стали «Беседы и математические доказательства двух новых наук» (1638), где излагаются основы кинематики и сопротивления материалов. Этот труд стал настольной книгой Гюйгенса и Ньютона, завершивших начатое Галилеем построение оснований механики.
Если, используя библейские термины, уподобить Галилея Иоанну Предтече от механики, то Ньютону будет соответствовать Иисус Христос! Сами англичане берут даже выше и отождествляют его с Саваофом – создателем Мира. Как сказано в книге Бытия,
В начале сотворил Бог небо и землю.
Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною,
и Дух Божий носился над водою.
И сказал Бог: да будет свет. И стал свет.
Известная эпиграмма А. Поупа из 18 века, копируя Библию, вещала:
Был этот мир кромешной тьмой окутан;
Да будет свет! – и вот явился Ньютон.
Роль Ньютона в выходе Механики на прочную научную основу действительно была определяющей. После него Механика стала надежным научным инструментом изучения Мироздания. Это не только небесная механика, положившая конец спекулятивным построениям теории эпициклов и обеспечившая построение надежных, применяющихся даже в наши дни математических методов расчета движения планет, комет и прочих небесных тел. Механика Ньютона стала фундаментом инженерного подхода к конструированию самых различных машин и механизмов. Опираясь на законы Кеплера, Ньютон вывел закон всемирного тяготения, что вместе с четкой формулировкой законов классической механики позволило построить модель Солнечной системы и исследовать её эволюцию со временем. Правда, сам Ньютон отрицал возможность какой-либо эволюции Солнечной системы: после того как Бог её сотворил и дал планетам касательный «первотолчок», она оставалась неизменной, но для устранения накапливающихся возмущений время от времени требовалось божественное вмешательство (что-то типа коррекции часового механизма).
Успех механики был настолько ошеломляющим, что привел к возникновению нового философского течения, получившего название «Механицизм» (Мир – это механизм, и все сложные явления в нем можно свести к механике). Так считали как современники Ньютона, так и физики жившие много позже.
Механистическая картина мира была основана на следующих положениях:
• Мир строится на едином фундаменте – на законах механики Ньютона.
• Все наблюдаемые в природе превращения, а также тепловые явления на уровне микроявлений сводятся к механике атомов и подчиняются закону сохранения и превращения энергии.
• Все причинно-следственные связи однозначны, господствует жесткий детерминизм. В таком Мире существуют точность и возможность однозначного предсказания будущего.
Роль Ньютона в становлении физики столь важна, что и сегодня его идеи и он сам как личность интересны не только историкам науки, но и современным физикам, поэтому приведем краткий биографический очерк его жизненного пути.
Исаак Ньютон – английский математик, механик, оптик, философ. Один из создателей математического анализа, открывшего новую эпоху в количественном описании природных явлений. Разработал основы классической механики и физической оптики. Один из «родителей» физической науки. Считается самым знаменитым физиком Англии за всю её историю.