Роберт Криз - Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Но соответствует ли подобным требованиям эксперимент Эратосфена?

Этот эксперимент можно рассматривать абстрактно, как версию глобальной локационной системы, этакий GPS III века до н. э., как вариант решения проблемы квантования или просто как интеллектуальное упражнение. Именно так и рассматривали его большинство моих одноклассников на уроках в средней школе, и именно так и представлял нам его наш учитель. Но чтобы воспринимать его таким образом, надо прежде всего удушить собственное воображение с помощью всеподчиняющего желания во что бы то ни стало найти правильный ответ, с помощью традиционной скучнейшей методики преподавания естественных наук и с помощью нашей привычки к фотографиям, сделанным со спутника. Чаще всего мы не обращаем внимания на тени, эти эпифеномены света, или, отметив их краем глаза и мимолетно подумав: «Как мило!», проходим мимо. Однако эксперимент Эратосфена показывает нам, что каждая тень на залитой солнцем земле связана со всеми другими тенями в некое постоянно меняющееся целое. Размышление над экспериментом Эратосфена должно стимулировать, а не угнетать наше воображение и, нарушая привычное восприятие мира, заставлять нас останавливаться и задумываться над тем, какое место во Вселенной мы занимаем. Эксперимент Эратосфена должен вернуть нам способность удивляться тому, как чудесно устроен наш мир.

Если мы относимся к красоте серьезно, то эксперимент Эратосфена воистину прекрасен. Подобно другим объектам прекрасного, он одновременно является объектом эстетического наслаждения и источником новых, глубинных знаний о сущности Вселенной.

Рис. 4.«Падающая башня» в Пизе

Поверхность Луны, 2 августа 1971 года

Командир корабля Дэвид Р. Скотт: В левой руке у меня перышко, а в правой – молоток. Насколько мне известно, одним из тех, благодаря кому мы оказались сегодня здесь, был джентльмен по имени Галилей, живший давным-давно и сделавший очень важное открытие относительно падения тел в гравитационных полях. И мы решили: вряд ли найдется лучшее место, чтобы подтвердить правильность его открытий, чем Луна.

В объективе камеры руки Скотта, в одной из которых он действительно держит перышко, а в другой – молоток. Затем камера показывает нам всех участников экспедиции «Аполлон-15» – команду, известную под кодовым названием «Сокол».

Скотт: И мы подумали, что лучше всего попытаться повторить его здесь. Перышко у меня в руке, как вы понимаете, соколиное – в честь нашего «Сокола». Я брошу оба предмета в надежде, что они упадут на поверхность Луны одновременно.

Скотт бросает молоток и перо, они падают и примерно через секунду более или менее одновременно опускаются на лунную поверхность.

Скотт : Смотрите-ка! Галилей был совершенно прав 25.

Согласно легенде, эксперимент на Пизанской башне впервые позволил убедительно установить, что предметы разного веса падают с одинаковой скоростью. Таким образом было опровергнуто авторитетное до той поры мнение Аристотеля. Упомянутая легенда связывает это событие с конкретным человеком (итальянским математиком, физиком и астрономом Галилео Галилеем) и конкретным местом («падающая» Пизанская башня), притом считается, что данное событие было однократным. Но насколько правдива эта легенда? Какие еще вопросы с ней связаны?

Галилей (1564–1642) родился в Пизе, в музыкальной семье. Его отец, Винченцо, был известным композитором и лютнистом, склонным к разнообразному экспериментированию. Он проводил опыты с музыкальным интонированием, интервалами, настройкой инструментов, всякий раз подчеркивая преимущество эмпирических данных над авторитетом древних мыслителей. Его сын унаследовал от отца сильную волю и настойчивость. Биограф Галилея Стиллман Дрейк называет две ключевые черты его личности, которые, по мнению Дрейка, стали основой его научного успеха. Во-первых, это был «бойцовский характер» Галилея, благодаря которому ученый не только не боялся каких бы то ни было конфликтов, но даже стремился к ним, чтобы «ниспровергнуть традицию и отстоять свою точку зрения». Во-вторых, личность Галилея как бы балансировала между двумя крайностями темперамента. С одной стороны, «он получал огромное удовольствие от наблюдения за вещами в окружающем мире, отмечал сходства и связи между ними, делал обобщения, не обращая особого внимания на явные исключения и аномалии». С другой же стороны, «его мучили любые необъясненные отклонения от правила, и он даже часто предпочитал полное отсутствие правила такому, которое не работало с идеальной математической точностью».

Обе эти черты характера очень важны в науке, и все ученые в той или иной мере обладают ими обеими, но в большинстве случаев какая-то одна из них преобладает. Особенность темперамента Галилея, по мнению Дрейка, как раз и состояла в том, что обе крайности имели над ним одинаковую власть 26. Кроме того, большое значение для успешности научной деятельности Галилея имел литературный талант, которым он, несомненно, обладал и с помощью которого мог убеждать своих читателей и слушателей.

Галилей поступил в Пизанский университет, вероятно, осенью 1580 года с намерением изучать медицину, однако его сразу же увлекла математика. В 1589 году он получил должность преподавателя в университете и начал изучать особенности движения падающих тел. В Пизанском университете он преподавал три года. Эксперимент на Пизанской башне, скорее всего, имел место именно в этот период. В 1592 году Галилей перебрался в Падую, где прожил восемнадцать лет и сделал бо́льшую часть своих важнейших научных открытий, включая и постройку телескопа. С помощью изобретенного им телескопа он первым увидел спутники Юпитера. Именно эти наблюдения стали причиной горячей научной полемики, так как противоречили системе Птолемея (согласно которой Солнце вращается вокруг Земли), а также аристотелевской концепции движения и, напротив, подтверждали основные положения системы Коперника (согласно которой Земля вращается вокруг Солнца).

В Падуе Галилей также прославился своими впечатляющими демонстрациями физических законов. Он читал лекции перед аудиторией в две тысячи слушателей. В 1610 году Галилей переехал во Флоренцию ко двору великого герцога Тосканского. В 1616 году доктрина Коперника была признана еретической, и Галилей получил предупреждение никак ее «не поддерживать и не защищать», однако шестнадцать лет спустя, в 1632-м, опубликовал блестящую работу «Диалог о двух главнейших системах мира, Птолемеевой и Коперниковой», которая, несмотря на то что была одобрена флорентийской цензурой, воспринималась всеми как мощное доказательство правоты Коперника.