«Послание к Инголи» содержит не только изложение астрономических идей Галилея, но и их обоснования. Как мы уже писали, в этой работе Галилей изложил и подробно проиллюстрировал свой принцип относительности движения. Описать этот принцип и продемонстрировать ход рассуждений Галилея легче всего с помощью мысленного эксперимента, который поставил сам ученый: «В большой каюте под палубой какого-либо крупного корабля запритесь с кем-либо из ваших друзей, устройте так, чтобы в ней были мухи, бабочки и другие летающие насекомые, возьмите также большой сосуд с водой и рыбок внутри его, приладьте еще какой-либо сосуд повыше, из которого вода падала бы по каплям в другой нижний сосуд с узкой шейкой, и пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте внимательно, как эти насекомые будут с одинаковой скоростью летать по каюте в любом направлении, вы увидите, как рыбки начнут двигаться безразлично в направлении какой угодно части сосуда, все капли, падая, будут попадать в сосуд, подставленный снизу, и вы сами, бросая какой-либо предмет вашему другу, не должны будете кидать его с большим усилием в одну сторону, чем в другую, если только расстояния одинаковы <…>. Когда вы хорошо заметите себе все эти явления, дайте движение кораблю, и притом с какой угодно скоростью, тогда (если только движение его будет равномерным, а не колеблющимся туда-сюда) вы не заметите ни малейшей разницы во всем, что было описано, и ни по одному из этих явлений, ни по чему-либо, что станет происходить с вами самими, вы не сможете удостовериться, движется ли корабль или стоит неподвижно…»
Любому современному человеку описанные Галилеем явления не только вполне понятны, но и очевидны. Да и во времена Галилея человек, которому предложили бы подумать над описанной ситуацией, вряд ли смог возразить. Тем не менее, именно Галилей первым сформулировал принцип относительности движения. Из, казалось бы, обычных и несложных наблюдений он сделал выводы, перевернувшие научное мировоззрение его времени. Принцип относительности движения позволил сделать еще несколько важных выводов. Для того чтобы понять его важность, нам нужно на время вернуться к мировоззрению Аристотеля. Мы помним, что античный гений отвергал идею о подвижности Земли, приводя следующие доводы: если бы Земля была подвижна, то подброшенный вертикально вверх камень падал бы не в то место, из которого его подбросили, а в другое. До Галилея этот пример считался вполне убедительным доказательством неподвижности Земли.
Теперь вертикальное падение тел можно было объяснить и в рамках идеи о подвижности Земли. Земля превращалась в точку отсчета. Камень движется вертикально только относительно ее поверхности. Конечно же, Галилей не смог математически описать падения тел, как мы знаем, эту работу сделал Ньютон. Он же распространил свойства взаимного притяжения на все тела. Но и Галилей сделал очень серьезный шаг в этом направлении. Он пишет: «Ошибка, общая у вас с Аристотелем, следующая: когда вы говорите: "у твердых тел имеется их собственное естественное устремление — двигаться к центру", то под центром вы понимаете либо точку в середине данного тяжелого тела, либо центр всего сферического мира; в первом случае я утверждаю, что Луна, Солнце и все прочие шарообразные светила во Вселенной являются не менее тяжелыми, чем Земля, и что все их части содействуют образованию их собственных сфер, так что, если когда-либо от них отделяется часть, она возвращается к своему целому, точно так же, как это происходит с частями Земли, и никогда вы не убедите меня в противном, но если же вы под центром признаете центр мира, то я скажу вам, что и Земля отнюдь не обладает никакой тяжестью и не стремится к центру Вселенной, а находится на своем месте, как и Луна на своем».
Используя принцип относительности и рассуждения о тяготении, Галилей приходит к выводу, который, правда, излагает до примера с кораблем, отводя последнему лишь пояснительную функцию: «Я говорю вам, что когда вода, земля и воздух, ее окружающий, согласованно выполняют одно и то же, то есть либо совместно движутся, либо совместно покоятся, то мы должны представить себе те же самые явления одинаковыми ad unguem[42] как в одном, так и в другом случае, я говорю, при этом обо всем, что касается упомянутых уже движений падающих тел или тел, брошенных кверху или в сторону в том или ином направлении.»
Как видим, в «Послании к Инголи» Галилей-физик помог Галилею-астроному обосновать возможность движения Земли. В дальнейшем эта работа стала основой известнейшей книги ученого «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой».
Между тем семейные дела вновь отвлекали Галилея от работы. Его брат Микеланджело так и не смог разбогатеть и прославиться на музыкальном поприще, что не помешало ему обзавестись семьей и детьми. Он попросил Галилея о помощи. В конце концов жена Микеланджело с детьми и нянькой даже поселились в его доме, что вряд ли способствовало душевному спокойствию и плодотворной работе Галилея. Доставил беспокойство ему и племянник, который поехал учиться в Рим, но вскоре, бросив обучение, поселился в доме дядюшки. В 1628 году в доме Галилея обосновался и его сын Винченцо. Он стал часто навещать своих сестер в монастыре. Очень скоро выяснилось, что причиной его посещений стала монашенка, на которой Винченцо в конце концов женился. Кроме того, в 1628 году Галилей перенес тяжелую болезнь (ученый вообще часто болел в это время). Но в этом же году произошло и радостное событие: Галилей вошел в Совет двухсот и стал наконец гражданином Венецианской республики.
Тем не менее многократно переработанный и дополненный трактат был готов к марту 1630 года. Теперь необходимо было добиться разрешения на его публикацию. Вновь перед ученым стала необходимость ехать в Рим. В Вечном городе все складывалось относительно благополучно. Несмотря на то что Папа был всецело поглощен политическими делами — шла Тридцатилетняя война, он принял ученого. О ходе аудиенции неизвестно, но, по-видимому, она прошла успешно. В то время цензором Папской области был некий Николо Риккарди. Он обещал ознакомиться с рукописью в самом ближайшем времени. Однако дело затягивалось.
Галилею предложили изменить название трактата. Первоначально ученый хотел назвать книгу «О приливах и отливах». Эти явления, по его мнению, объяснялись движением Земли и были его доказательством. Далее требовалось указать, что данная книга содержит только условную защиту гелиоцентрической теории и аргументы в ее пользу высказываются в виде диспута — очень распространенной тогда формы научных работ. В диспуте в уста одного из его участников можно было вложить мнение, которое не принималось официальной католической наукой. В данном случае, запрещалось открыто высказываться за теорию Коперника, но при этом была разрешена форма диалога-диспута на данную тему. Также в предисловии появились парадоксальные слова о том, что цель книги — продемонстрировать научную компетентность лиц, принявших решение о декрете 1616 года. Ну и, наконец, Папа хотел, чтобы книга содержала заключение о всемогуществе Бога и о невозможности для человека постичь истинное устройство мира. Как тут не вспомнить некоторых чиновников от образования советских времен, которые через 350 лет после смерти Галилея требовали наличия в каждом уроке физики пропаганды атеистических идей.
Получив эти и некоторые другие инструкции, Галилей отправился во Флоренцию, чтобы подготовить книгу к печати. Он договорился с князем Чези о том, что перешлет ему переработанный текст. Князь в свою очередь должен был показать текст Риккардо, цензор хотел прочесть окончательный вариант и организовать печать книги как издания «академии рысеглазых». Но политическая обстановка, эпидемия чумы в Тоскане, смерть князя Чези — все это задерживало долгожданную печать и приводило к все новым и новым переговорам с Римом. Наконец в начале 1632 года книга вышла под названием:
Интересно, что диалоги ведутся не на латыни, а на итальянском языке, что уже являлось новаторством и должно было способствовать популярности трактата, как в свое время были популярны лекции Галилея, читаемые на итальянском. «Диалог» написан очень живо и с известной долей юмора.
В трактат вошло много выдержек из прежних работ Галилея. Как видно из заглавия, книга составлена в виде изложения четырехдневного обсуждения. В первый день обсуждается общий вопрос о возможности вращения Земли, во второй — суточные движения, в третий — годовые, наконец, в четвертый день герои обсуждают вопрос о приливах и отливах. Участникам диалогов Галилей дал не случайные имена. Сагредо и Сальвиати, сторонники системы Коперника, названы в честь умерших друзей Галилея. Сторонник птолемеевой системы получил имя Симпличио — в честь Сиплициуса, философа, комментатора Аристотеля III века нашей эры. Кроме того, «симпличио» в переводе с итальянского означает «простак».
В рамках данной статьи мы не можем пересказать содержание «Диалога». В нем были изложены те доводы в пользу гелиоцентрической системы, о которых мы уже писали выше. Но нужно уделить несколько слов галилеевой концепции приливов и отливов. Интересно, что описание четвертого дня начинается с того, что перипатетик Симпличио опаздывает. Дело происходит в Венеции. Его гондола села на мель в одном из неглубоких боковых каналов, и стороннику Птолемея пришлось ждать прилива. В ходе дискуссии четвертого дня излагается причина этого явления. Согласно Галилею, приливы и отливы связаны с суточным и годовым движением Земли. В первой половине дня вращение Земли перемещает находящиеся на ней тела в сторону годового ее движения, а во вторую — в противоположную. Приливы объясняются возникающим при этом ускорением. Галилей иллюстрирует это объяснение с помощью актуального для Венеции примера: пресную воду в город возили на барках: «Представим себе такую барку, плывущую с умеренной скоростью по лагуне и спокойно везущую воду, которой она наполнена, пусть затем она испытывает значительное замедление, вследствие ли посадки на мель или встречи какого-либо иного препятствия, при этом содержащаяся в барке вода не потеряет приобретенного ранее импульса, так, как теряет барка, но, сохраняя его, устремится вперед к носу, где заметно поднимется, опустившись у кормы. Если теперь, наоборот, той же барке при спокойном ее движении сообщить новую скорость со значительным приращением, то содержащаяся в ней вода не сразу к ней приспособится, но, сохраняя свою медленность, будет отставать и собираться, поднимаясь у кормы и опускаясь к носу».