Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

Галилею потребовался почти целый год тщательных и целенаправленных наблюдений, прежде чем он мог выступить во всеоружии доказательств,— год, чтобы превратить совокупность проблематичных наблюдений в глубоко теоретизированный факт. «Ааблюдения. на Солнце,— пишет Вольвиль,— представляли собой нечто совершенно новое, уклоняющееся от ранее известного и противоречащее господствующим представлениям в гораздо большей мере, чем спутники Юпитера и горы на Луне, а поэтому и истолкование этого нового более, чем для всех предыдущих открытий, нуждалось в самом тщательном исключении многообразных возможностей понимания и объяснения, чтобы искушенный исследователь решился предложить свое объяснение в качестве самого обоснованного» 21 . 1610—1611 годы научили Галилея необходимости до времени скрывать и замалчивать результаты своих непосредственных наблюдений. В этом был и объективный смысл. Новое могло выступить только будучи со всех сторон защищено, а это значит — включено в систему теоретических, а следовательно, и фактических связей, которые ускользали от простого наблюдения, и теперь могли быть указаны.

В своем первом ответе Вельзеру Галилей пишет: «Эти новые открытия, как я надеюсь, должны наилучшим образом помочь мне настроить одну трубу в огромном расстроенном органе нашей философии» 22 . Его цель — показать несопоставимость и внутреннюю противоречивость наблюдений Шайнера и установить «истинную» схему явления, для чего он использует все теоретические предпосылки, имеющиеся у него в руках.

Галилей рассчитывает периоды обращения пятен. Он, далее, различает перспективное. сокращение размеров пятен и относительное замедление скорости их движения у краев солнечного диска. Он определяет из этого, что диаметр сферы, которой принадлежат пятна, не может превосходить диаметр Солнца более чем на сотую часть.

Поэтому сферу пятен можно интерпретировать как солнечную атмосферу, в которой как бы образуются облака. Вместе с тем из одних только этих наблюдений нельзя было решить, принадлежит ли вращательное движение «атмосферы» также и самому телу Солнца.

Галилей рассматривал эти наблюдения в качестве одного из важнейших аргументов в пользу изменчивости неба. Процессы возникновения и уничтожения тел происходят в «атмосфере» Солнца точно так же, как в ближайшем окружении Земли и на ее поверхности. Центральным звеном этого рассуждения была мысль, что Солнце и его «атмосфера» движутся одним движением. Если бы движение принадлежало первоначально одной «атмосфере», то — как понимает Галилей — оно должно было бы передаться самому Солнцу и наоборот. Поскольку же поведение пятен свидетельствует о том, что они принадлежат тонкой и текучей субстанции, которая сама по себе не могла бы иметь столь упорядоченное движение, оно должно изначально принадлежать самому Солнцу, которое и увлекает с собой свою «атмосферу». Но ведь как раз и стоит под вопросом принадлежность пятен сфере Солнца. Ведь теория передачи и сохранения движения представляет собой такую мысль, вся неочевидность которой была ясна и самому Галилею.

Патер Шайнер не менее усердно и прилежно наблюдал и описывал поведение пятен, их превращения, изменения их формы 23 . Для него все это было фактом. Но фактом, свидетельствующим о том, что они не могут принадлежать Солнцу, что, как бы близка ни была к Солнцу сфера пятен, эта «оболочка» не имеет с Солнцем естественной связи. Тем более, что по мере удаления пятен от солнечного экватора изменяется и форма их траектории и длительность продвижения вдоль солнечного диска.

Суть возражения Галилея не сводится только к тому, что он оспаривает некоторые результаты наблюдений Шайнера. Основное преимущество Галилея — в его конструктивном воображении. Он исполняет за Шайнера его собственную работу и строит ту геометрическую модель движения «сферы пятен», которой удовлетворяют результаты Шайнера, впервые, собственно говоря, делая наблюдения Шайнера действительно доказательными.

Сам же Галилей с самого начала рассматривал солнечные пятна в качестве свидетельств вращения Солнца в полной аналогии с вращением Земли. Облака, переносимые правильным движением Земли и хаотическими движениями ветров, служили ему моделями солнечных пятен (I, 440).

Полного триумфа Галилей достиг, когда ему удалось разработать схему, в которой движения пятен во всем их, по видимости, случайном разнообразии укладывались в строго закономерное движение, превращавшееся просто в видимое движение Солнца. Сальвиати очень живо рассказывает о том, как Академику пришла мысль о прецессионном движении оси собственного вращения Солнца вокруг оси эклиптики и как он немедленно выводит все необходимо следующее из этого явления (I, 441—442).

Б. Наблюдение и исследование

Пожалуй, наиболее ярким примером теоретического отношения к наблюдаемым фактам у Галилея в противоположность догматическому эмпиризму является критика, которой Галилей подвергает расчеты положения новых звезд (1572 и 1604 гг.). Здесь именно Галилей выступает критиком наблюдений. Используя некоторые элементарные геометрические соображения, он дает такую теорию астрономических наблюдений, которая немедленно отсеивает ложные «наблюдения» и указывает наиболее близкие к истине.

Собеседники разбирают книгу Кьярамонти, который обработал результаты тринадцати наблюдений звезды 1572 г., с тем чтобы доказать, что она принадлежит «сфере стихий». Существенное значение имеет изменение — в зависимости от положения наблюдателя — в приросте меридиональной высоты звезды по отношению к соответствующему приросту полюса. Составив 12 пар из этих 13 наблюдений, Кьярамонти получил 12 показаний за то, что звезда относится к подлунной сфере. Сальвиати начинает с того, что производит отбор наблюдений, отбрасывая явно ошибочные, невозможные, например, те пары, которые дают расходящееся направление лучей от наблюдателя к звезде. Затем отбираются те пары, которые максимально близко совпадают в определении положения звезды. Поскольку же и здесь остаются расхождения, следует «внести поправки и исправления, наименьшие, какие только возможно, для того, чтобы свести наблюдения из области невозможного в область возможного» (I, 387). При этом снова имеет смысл вернуться к «невозможным» наблюдениям, если только незначительная поправка делает их возможными (мысль, недоступная наивному эмпиризму) (I, 388). Тут-то и оказывается, что при больших удалениях уже ничтожная поправка переводит звезду из невозможного в возможное положение, тогда как для небольших удалений нужны очень большие поправки, чтобы переместить звезду в более вероятное положение. Поэтому «те наблюдения должны называться более точными и менее ошибочными, которые путем прибавления или отнятия немногих минут возвращают звезду в возможное место, а среди возможных мест истинное местонахождение, надо думать, будет то, вокруг которого группируется наибольшее число расстояний, вычисленных на основе наиболее точных наблюдений» (I, 390—391).