Галилей о свободном падении тел
Галилео Галилей был хорошо знаком с учением древнегреческого философа Аристотеля. Но, так как оно основывалось лишь на созерцании и размышлении, то Галилей считал, что все происходящее в природе необходимо подтверждать опытами. Это утверждал Галилей о свободном падении тел.
Галилей не прекращал научных занятий
Дома Галилео Галилей не прекращал научных занятий, стараясь чтением восполнить пробел в знаниях, на который его обрекла нужда. В эти годы он издал небольшое сочинение о законах плавания тел и способе определения их плотности с помощью весов особого устройства.
Это сочинение Галилея, написанное на живом итальянском языке, а не на мертвом латинском, на котором обычно писали свои книги ученые того времени, привлекло всеобщее внимание.
Люди, читавшие его сочинение, поняли, что недоучившийся студент стоит наравне с крупнейшими учеными.
Галилей - профессор математики
По протекции одного знатного господина Гвидо Убельди маркиза дель Монто, молодого Галилея пригласили Пизанский университет - тот самый, в котором он некогда учился, - на должность профессора математики сроком на три года и с окладом шестьдесят флоринов в год.
Галилеей сделался профессором математики и стал пересказывать Аристотеля, как это требовалось по программе. Молодой ученый не против древнегреческого философа; он только иногда делал небольшие поправки и дополнения к его рассуждениям. Галилей готовился к длительным сражениям со сторонниками, последователями Аристотеля, которых и тогда называли перипатетиками.
Первая атака Галилея
Первой атаке Галилея подверглось утверждение Аристотеля о том, что тяжелые предметы будто бы падают быстрее легких. Его студенческие опыты с маятниками разного веса показали, что тяжелые предметы, подвешенные на нитках, раскачиваются точно так же, как легкие. Длительность одного качания зависела только от длины нитки, но не от веса маятника.
Уже это одно наводило на мысль, что скорость падения не зависит от веса падающего предмета. Однако привести этот пример Галилей не решился - сторонники Аристотеля могли сказать, что одно дело качание, а другое - падение. Галилей решил бороться с аристотелевцами их же оружием - рассуждением. Перипатетики больше всего любили рассуждать. Галилей говорил им так:
- Аристотель утверждает, что камень весом в десять фунтов падает в десять раз быстрее, чем камень весом в один фунт. Хорошо, согласимся с ним. Но скажите, что произойдет, если мы свяжем оба эти камня вместе. С какой скоростью они будут падать?.. Допустим, - продолжал Галилей, - мы запряжем в одну повозку рысака и старую клячу, еле передвигающую ноги. С какой скоростью поедет эта повозка? Безусловно, вы скажете, что старая кляча лишь помешает рысаку. Так и маленький камень, способный падать в десять раз медленнее большого, будет тормозить его падение, мешать ему, и потому два таких камня, связанных вместе, будут падать медленнее, чем один большой камень. Не так ли, господа?
- Да, конечно!
- отвечали перипатетики, не замечая подвоха.
- Вы согласны со мной? Но, посудите сами, ведь мы связали оба камня вместе так, что из них получился один предмет весом в одиннадцать фунтов. И этот одиннадцатифунтовый предмет тяжелее десятифунтового, и поэтому, согласно Аристотелю, он должен падать не медленнее, а быстрее десятифунтового камня! Не так ли, господа?
Перипатетики молчали, не зная, что возразить Галилею. Ведь, если поверить Аристотелю, действительно получается, что два камня, связанных вместе, должны падать с какой-то неопределенной скоростью - с одной стороны, быстрее, а с другой - как будто медленнее... Галилей тут же пояснял:
Аристотель ошибся. Скорость падения не зависит от веса падающих предметов. Все предметы независимо от их веса падают одинаково быстро.
Галилей смеялся над смущением и растерянностью своих противников и говорил:
- Свяжите два камня одинакового веса и уроните их с одной и той же высоты. Если верить вам, то в связанном виде они будут падать вдвое быстрее, чем поодиночке. Словом, если одна лошадь пробегает расстояние между двумя городами за два часа, то вы, наверно, скажете, что две такие лошади, запряженные в повозку, пробегут это же расстояние за один час. Сеньоры, где вы видели таких удивительных лошадей?
Перипатетики расходились, рассерженные насмешками Галилея, а он на них не скупился. Они говорили между собой:
- Он осмеливается критиковать Аристотеля. Невежда! Мальчишка! Вот уже два тысячелетия все величайшие умы человечества почитают Аристотеля как мудрейшего из людей. Все сказанное Аристотелем - великая истина! И только безнадежный глупец осмелится это оспаривать!
Галилей пытался приводить новые доводы и примеры, но где уж там - его и слушать не хотели.
Смелый и решительный опыт
Двадцатипятилетний ученый понял, что рассуждениями и доводами перипатетиков не проймешь. Нужен был смелый и решительный опыт, чтобы они воочию убедились в своем заблуждении. На городской площади в Пизе и поныне стоит знаменитая наклонная башня-колокольня, построенная еще в 1174 году.
Ученик Галилея и его биограф - Вивиани рассказывает, что для своих опытов Галилей воспользовался этой башней. Она и в самом деле очень удобна - достаточно высока (пятьдесят семь с половиной метров, или, на флорентийские меры, сто локтей) и наклона.
Как сообщает Вивиани, Галилей взбирался на площадку седьмого этажа колокольни, ронял оттуда предметы различного веса: камни, куски железа и дерева - и смотрел, как они падают.
На площадку Пизанской башни затащили два железных ядра: одно весом в сто фунтов, а другое, маленькое, в один фунт. Эти ядра были выбраны не случайно: Аристотель в своих рассуждениях упоминал о предметах как раз такого веса.
У башни собрался народ, пришли профессора-перипатетики, стремившиеся подловить Галилея на какой-нибудь оплошности, собрались студенты, заинтересованные спором, и просто любопытные. Один старый профессор, в темной профессорской шапочке, ревностный сторонник Аристотеля, подошел почти вплотную к тому месту, куда должны были упасть ядра, и, задрав бороду, смотрел наверх, ожидая начала опыта. Галилей одним толчком сбросил ядра.
И все видели, как они одновременно скатились с площадки и полетели оба - и тяжелое и легкое - вместе, рядышком, словно связанные веревочкой. Профессор-перипатетик, злейший противник Галилея, придерживая седую бороду рукой, внимательно следил за полетом ядер.
В момент падения он присел на корточки, чуть не распластался по земле, - так хотелось ему не пропустить мгновения, когда ядра коснутся земли. Раздался глухой удар. Перипатетик вскочил и, забывая почтенный свой возраст и профессорское звание, закричал, как мальчишка:
- Отстало! Отстало!
- и показал два пальца. Действительно, фунтовое ядро отстало от своего более тяжелого спутника примерно на расстояние, равное толщине двух пальцев. Оно ударилось о землю не одновременно с большим ядром, а чуть позже его. Это видели многие! Сторонники Аристотеля свистели и улюлюкали. Зеваки, которые ровно ничего не поняли во всей этой истории, орали, радуясь случаю пошуметь.
Зато студенты, любившие смелые речи Галилея, кидали вверх свои шапочки и кричали «ура» - отставание фунтового ядра на каких-то два пальца показалось им сущим пустяком. Рассерженный Галилей вернулся домой. Проклятое маленькое ядро! Почему оно отстало? В стенах университета спор разгорелся с новой силой. Перипатетики перешли в наступление и с озлобленным упрямством твердили:
- А все-таки маленькое ядро отстало!
- и, встречаясь с Галилеем, вежливо приподнимали шляпы и показывали ему два пальца. Возмущенный насмешками, Галилей говорил своим противникам:
- Чему вы радуетесь! Ведь Аристотель утверждал, что стофунтовый предмет, падая с высоты в сто локтей, достигает земли в такое время, за которое маленькое ядро успеет пролететь только один локоть! Значит, расстояние между ними в этот момент должно было бы равняться девяноста девяти локтям. Вы же заметили, что большое ядро опередило маленькое не на девяносто девять локтей, а всего лишь на два пальца. И придираетесь к этому ничтожному расхождению, желая скрыть ошибку Аристотеля на девяносто девять локтей. Толкуя о моей ничтожнейшей ошибке, вы обходите молчанием величайшую ошибку Аристотеля!
Словесные стычки ни к чему не привели. За Галилеем укрепилась кличка «спорщик», и он на каждом шагу чувствовал скрытую враждебность всех университетских профессоров.