Непосредственно за опровержениями аргументов противников суточного движения Земли Сальвиати сообщает читателям об открытых Галилеем законах падения. Доказательство здесь не приводится, а просто говорится, что правило возрастания скорости в равноускоренном движении «до нашего времени оставалось неизвестным для всех философов и впервые было найдено и доказано трудами Академика, нашего общего друга, который в некоторых своих сочинениях, еще не обнародованных, но доверительно показанных мне и некоторым другим его друзьям, доказывает, что ускорение прямолинейного движения тяжелых тел совершается соответственно ряду нечетных чисел, начиная с единицы... иначе говоря, что пройденные пространства относятся друг к другу как квадраты времен» [16, I, с. 322].
Другое важное замечание относительно характера равноускоренного движения состоит в том, что впервые ускорение рассматривается как непрерывный процесс. Это обстоятельство, важность которого часто ускользала от внимания историков науки, было особенно существенным для современников Галилея. Дело в том, что, как указывалось выше, в эпоху позднего Средневековья и Возрождения ускорение мыслилось многими учеными как скачкообразный процесс — тело приобретало определенный «градус скорости», затем в течение некоторого времени двигалось равномерно с этим градусом скорости, затем приобретало новый градус скорости, с которым вновь двигалось равномерно некоторое время, и т. д. Не избежал влияния такого представления и Галилей, что можно увидеть в его рукописях, относящихся к раннему периоду творчества, но вот в «Диалоге» он вносит полную ясность в представление о процессе. Он говорит: «Ускорение движения свободно падающего тела растет постоянно с мгновения на мгновение» — и поясняет далее, очевидно имея в виду идеи своих предшественников: «В самом деле, если приращение скорости в ускоренном движении идет непрерывно, то нельзя разбить его на какое-то определенное число постоянно возрастающих степеней скорости, потому что, изменяясь каждое мгновение, они бесчисленны» [16, I, с. 328].
Здесь же Галилей дает геометрическое доказательство того факта, что тело, движущееся равноускоренно, проходит за некоторое время путь, вдвое меньший, чем путь, пройденный тем же телом, движущимся равномерно, за то же время, но со скоростью, равной конечной скорости равноускоренного движения. Этот результат, эквивалентный известному мертоновскому правилу, позднее им был предсказан в «Беседах».
Наконец, во Втором дне «Диалога» находит свое отражение еще один результат, полученный Галилеем еще в юности, а именно изохронизм движения маятника: «Колебания одного и того же маятника происходят одинаково часто, велики эти колебания или малы» [16, I, с. 330].
Третий день «Диалога» посвящен проблеме годового движения Земли. Главное возражение против такого движения заключается в том, что если бы Земля двигалась вокруг Солнца, то должно было бы наблюдаться изменение положения неподвижных звезд, чего на самом деле не наблюдается. Галилей так отвечает на этот аргумент: смещения неподвижных звезд неощутимы из-за огромного расстояния между ними и Землей, расстояния, которое в невообразимо большое число раз превышает размер земной орбиты. В продолжение дискуссии о величинах межзвездных расстояний он выдвигает также предположение о бесконечности Вселенной, которое, впрочем, не получает дальнейшего развития.
Третий день в большей степени, чем любая другая глава в «Диалоге», связан непосредственно с защитой коперниканского учения, этот день венчает все предыдущие рассуждения, и Галилей, суммируя полученные результаты, показывает, каким образом предположение о суточном и годовом вращении Земли дает наиболее простое объяснение всех явлений на небе, включая и открытия, сделанные с помощью телескопа. На вопрос Симпличио, каким же образом в системе Коперника устраняются несоответствия геоцентрической системы, Сальвиати дает следующий замечательный ответ (который является одним из немногих в «Диалоге» мест, где обсуждается кинематическая схема Птолемея):
«У Птолемея мы находим болезни, а у Коперника — лекарство от них. Во-первых, разве не назовут все философские школы великой несообразностью то, что тело, естественно движущееся по кругу, движется неравномерно вокруг собственного центра и равномерно вокруг другой точки? И все же такие уродливые движения существуют в построениях Птолемея; у Коперника же все тела движутся равномерно вокруг собственного центра. У Птолемея небесным телам нужно приписывать противоположные движения и заставлять их всех двигаться с востока на запад и вместе с тем с запада на восток, в то время как у Коперника все небесные обращения совершаются в одном направлении от захода к восходу. И что скажем мы о видимом движении планет, столь уродливом, что они не только движутся то быстро, то медленнее, но иногда совсем останавливаются и даже возвращаются далеко назад? Чтобы объяснить такое явление, Птолемей ввел множество эпициклов, назначив их один за другим для каждой планеты с особыми правилами несогласованных движений; все они устраняются одним чрезвычайно простым движением Земли. И не назовете ли вы, синьор Симпличио, величайшим абсурдом то, что в построении Птолемея, где для каждой планеты намечены собственные орбиты, одна выше другой, слишком часто приходится отмечать, как Марс, помещенный над сферой Солнца, падает настолько, что, прорывая солнечную орбиту, опускается ниже нее и приближается к Земле больше, чем солнечное тело, и немного спустя опять поднимается чрезмерно высоко? А эта и другие несообразности чрезвычайно легко устраняются годовым движением Земли» [16, I, с. 437].
Относительно короткий Четвертый день отводится для обсуждения приливов и отливов. Галилей предполагал, что объяснение этих явлений, выдвинутое им, послужит наилучшим доказательством движения Земли, никак не связанным с астрономическими наблюдениями, и потому наиболее веским доводом в пользу коперниканской теории. Он никак не склонен был приписывать причину приливов действию Луны, так как считал такое действие мистическим качеством, которому не место в научных объяснениях. Его объяснение является чисто механическим: Галилей считает, что вследствие участия Земли в двух движениях части земной поверхности испытывают попеременные ускорения и замедления (в течение половины суток некоторая часть земной поверхности будет в результате вращения вокруг своей оси обладать движением, направленным в ту же сторону, что и годовое движение Земли, а в следующую половину суток эти направления будут противоположны). Эти ускорения и замедления и будут являться причиной соответственно отливов и приливов точно так же, как это имеет место в лодке, которая перевозит воду и внезапно натыкается на препятствие; в таком случае вода, находящаяся в лодке, устремляется к носу, а если: лодка внезапно ускоряется, то вода откатывается к корме [16, I, с. 517-518].
Четвертый день «Диалога» весьма показателен для характеристики стиля мышления Галилея (что англичане называют scientific personality). Его приверженность механистическому объяснению более сильна, определенна и бескомпромиссна, чем у последующих создателей механистической философии, включая Ньютона. Именно поэтому правильное объяснение явления приливов на основе притяжения Луны (что позднее неопровержима было доказано Ньютоном) было для Галилея неприемлемым — действия на расстоянии вошли как составная часть в механицизм значительно позднее,— а в то же время неправильное объяснение приливов на основе суммарного эффекта суточного и годового движений Земли имеет в его глазах столь высокую убедительность именно потому, что оно чисто механическое (несмотря на то что оно не соответствовало фактам наблюдений: из теории Галилея получалось, что приливы и отливы достигают максимальной величины во время солнцестояний, а не равноденствий, а в действительности правильно обратное).
Итак, повторим еще раз, что в процессе защиты коперниканства Галилей оказался вовлеченным в построение новой науки о движении. Но это и неудивительно. Ведь чтобы опровергнуть возражения против движения Земли (а некоторые из них казались весьма убедительными), ему было необходимо создать по крайней мере интуитивно, новую механику, с помощью которой можно было бы проанализировать следствия, вытекающие из наличия такого движения. Галилей не создал цельной системы; может быть, он к этому и не стремился, если вспомнить его отношение к попыткам решения глобальных проблем, но интуитивно он должен был основываться на каких-то общих принципах, лежащих в основе всего теоретизирования.
Помимо методологических принципов, вроде критерия простоты, в «Диалоге» можно выделить три основных принципа, лежащих в основе того, что профессор Макмаллин назвал «механикой „Диалога"». Это принцип независимости движений, принцип относительности и закон инерции. Первые два принципа в значительной степени основываются на эксперименте, и даже там, где Галилей утверждает, что логика его доказательства столь безупречна, что не нуждается в реальном подтверждении опытом, как нам теперь известно, действительный эксперимент давно был проведен Галилеем, но он об этом умалчивает из полемических соображений.
6
Обсуждение приливов и их роли в утверждении теории Коперника играли важнейшую, если не самую важную, роль в истории написания «Диалога». Сейчас достоверно известно, что первоначально книга имела название «Диалог об отливах и приливах на море»: рукопись именно с таким заголовком Галилей привез в Рим в 1630 г. Свидетельство этому можно найти в сохранившемся письме Никколо Риккарди, доверенного лица папы к главному инквизитору Флоренции [20, 19, с. 327]. Очевидно, по требованию церковных властей (а вполне вероятно, что рукопись Галилея подверглась переработке по прямому указанию самого Урбана VIII) следовало изменить вступление, а также порядок повествования, не говоря уже о том, что необходимо было поправить и исключить множество мелких несоответствий первоначального замысла с окончательным текстом. Тем не менее одно из таких несоответствий осталось незамеченным, и сам этот факт говорит в пользу того, что первоначальный замысел был иным. Суть неувязки заключается в следующем. В конце вступления, адресованного «благоразумному читателю», говорится, что три высокоученых синьора «приняли мудрое решение собраться как-нибудь вместе и, отрешившись от всяких других дел, заняться более последовательно рассмотрением чудес творца на небе и на земле» [16, I, с. 103]. Но поразительно, что свою первую беседу в Первый день Сальвиати начинает словами, идущими вразрез с только что процитированным высказыванием: «В заключение вчерашней нашей беседы мы решили, что нам следует сегодня рассмотреть, насколько возможно тщательнее и подробнее, существо и действительность тех естественных оснований, которые до сего времени приводились, с одной стороны, защитниками позиции Аристотеля и Птолемея, а с другой — последователями коперниковой системы» [16, I, с. 105].