« Диалог о двух главных системах мира » ( Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo ) — книга Галилео Галилея на итальянском языке, в которой система Коперника сравнивается с традиционной системой Птолемея . В 1635 году она была переведена на латынь Маттиасом Бернеггером под названием Systema cosmicum [1] ( Космическая система ) . [2] Книга была посвящена покровителю Галилея Фердинандо II Медичи, великому герцогу Тосканскому , который получил первый печатный экземпляр 22 февраля 1632 года. [3]
В системе Коперника Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца, в то время как в системе Птолемея все во Вселенной вращается вокруг Земли. Диалог был опубликован во Флоренции по официальной лицензии инквизиции . В 1633 году Галилей был признан «сильно подозреваемым в ереси » на основе книги, которая затем была помещена в Индекс запрещенных книг , из которого она не была удалена до 1835 года (после того, как теории, которые в ней обсуждались, были разрешены к печати в 1822 году). [4] В действии, которое не было объявлено в то время, публикация всего, что он написал или когда-либо мог написать, также была запрещена в католических странах. [5]
Во время написания книги Галилей называл ее « Диалог о приливах» , а когда рукопись отправилась на одобрение в инквизицию, название было «Диалог о приливах и отливах моря» . Ему было приказано удалить все упоминания о приливах из названия и изменить предисловие, поскольку одобрение такого названия выглядело бы как одобрение его теории приливов, использующей движение Земли в качестве доказательства. В результате формальное название на титульном листе — «Диалог» , за которым следует имя Галилея, академические должности и длинный подзаголовок. Название, под которым сейчас известна работа, было извлечено печатником из описания на титульном листе, когда было дано разрешение на ее перепечатку с одобренным предисловием католического теолога в 1744 году. [6] Это следует иметь в виду при обсуждении мотивов Галилея для написания книги. Хотя формально книга представлена как рассмотрение обеих систем (как это и требовалось для того, чтобы ее вообще опубликовали), нет никаких сомнений в том, что сторона Коперника одерживает верх в этом споре. [7]
Книга представляет собой серию дискуссий, продолжавшихся четыре дня, между двумя философами и мирянином:
Обсуждение не ограничивается узко астрономическими темами, а охватывает большую часть современной науки. Часть этого показывает, что Галилей считал хорошей наукой, например, обсуждение работы Уильяма Гилберта о магнетизме. Другие части важны для дебатов, отвечая на ошибочные аргументы против движения Земли.
Классический аргумент против движения Земли — отсутствие ощущений скорости поверхности Земли, хотя она движется, благодаря вращению Земли, со скоростью около 1700 км/ч на экваторе. В этой категории есть мысленный эксперимент , в котором человек находится под палубой корабля и не может сказать, пришвартован ли корабль или плавно движется по воде: он наблюдает, как вода капает из бутылки, как рыбы плавают в аквариуме, как бабочки летают и т. д.; и их поведение одинаково независимо от того, движется корабль или нет. Это классическое изложение инерциальной системы отсчета , опровергающее возражение о том, что если бы мы двигались со скоростью сотни километров в час по мере вращения Земли, то все, что мы уронили, быстро отстало бы и дрейфовало на запад.
Основную часть аргументов Галилея можно разделить на три класса:
В целом, эти аргументы хорошо держались с точки зрения знаний следующих четырех столетий. Насколько убедительными они должны были быть для беспристрастного читателя в 1632 году, остается спорным вопросом. Галилей попытался применить четвертый класс аргументов:
Как объяснение причин приливов или доказательство движения Земли, это провал. Основной аргумент внутренне противоречив и фактически приводит к выводу, что приливов не существует. Но Галилей любил этот аргумент и посвятил ему «Четвертый день» обсуждения. Степень его провала — как и почти все, что связано с Галилеем — является предметом споров. С одной стороны, все это недавно было описано в печати как «чушь». [12] С другой стороны, Эйнштейн использовал совсем другое описание:
Именно тоска Галилея по механическому доказательству движения Земли привела его к формулировке неверной теории приливов. Увлекательные аргументы в последнем разговоре вряд ли были бы приняты Галилеем в качестве доказательства, если бы его темперамент не взял над ним верх. [Выделено мной] [13] [14]
В «Диалоге» не рассматривается система Тихона , которая стала предпочтительной системой многих астрономов на момент публикации и которая в конечном итоге оказалась неверной. Система Тихона — это неподвижная земная система, но не система Птолемея; это гибридная система моделей Коперника и Птолемея. Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца (как в системе Коперника) по малым кругам, в то время как Солнце, в свою очередь, вращается вокруг неподвижной Земли; Марс, Юпитер и Сатурн вращаются вокруг Солнца по гораздо большим кругам, что означает, что они также вращаются вокруг Земли. Система Тихона математически эквивалентна системе Коперника, за исключением того, что система Коперника предсказывает звездный параллакс , в то время как система Тихона не предсказывает его. Звездный параллакс не поддавался измерению вплоть до XIX века, и поэтому в то время не существовало ни обоснованного опровержения системы Тихо на эмпирических основаниях, ни каких-либо убедительных наблюдательных доказательств в пользу системы Коперника.
Галилей никогда не воспринимал систему Тихо всерьез, как это видно из его переписки, считая ее неадекватным и физически неудовлетворительным компромиссом. Причину отсутствия системы Тихо (несмотря на многочисленные ссылки на Тихо и его работу в книге) можно искать в теории приливов Галилея, которая дала первоначальное название и организующий принцип «Диалога» . Хотя геометрически системы Коперника и Тихо эквивалентны, динамически они совершенно различны. Приливная теория Галилея подразумевала фактическое физическое движение Земли; то есть, если она верна, она предоставила бы своего рода доказательство, которое маятник Фуко, по-видимому, предоставил два столетия спустя. Без ссылки на приливную теорию Галилея не было бы никакой разницы между системами Коперника и Тихо.
Галилей не обсуждает возможность некруговых орбит, хотя Иоганн Кеплер послал ему копию своей книги 1609 года Astronomia nova , в которой он предлагает эллиптические орбиты — правильно вычисляя орбиту Марса. [15] В письме принца Федерико Чези Галилею от 1612 года два закона движения планет , представленные в книге, рассматривались как общеизвестные; [16] [17] Третий закон Кеплера был опубликован в 1619 году. Спустя четыре с половиной десятилетия после смерти Галилея Исаак Ньютон опубликовал свои законы движения и тяготения , из которых выводится гелиоцентрическая система с планетами на приблизительно эллиптических орбитах.
« Предисловие: к проницательному читателю » ссылается на запрет «пифагорейского мнения о том, что Земля движется» и говорит, что автор «принимает сторону Коперника с чисто математической гипотезой». Он представляет друзей Сагредо и Сальвиати, с которыми у него были дискуссии, а также перипатетического философа Симпличио .
Он начинает с доказательства Аристотелем полноты и совершенства мира (т. е. вселенной) из-за его трех измерений. Симпличио указывает, что пифагорейцы отдавали предпочтение числу три, тогда как Сальвиати не может понять, почему три ноги лучше, чем две или четыре. Он предполагает, что числа были «пустяками, которые позже распространились среди простолюдинов», и что их определения, такие как определения прямых линий и прямых углов, были более полезны для установления измерений. Ответ Симпличио состоял в том, что Аристотель считал, что в физических вопросах математическая демонстрация не всегда нужна.
Сальвиати критикует определение Аристотелем небес как неподкупных и неизменных, в то время как только лунная зона показывает изменения. Он указывает на изменения, наблюдаемые в небе: новые звезды 1572 и 1604 годов и солнечные пятна , наблюдаемые через новый телескоп . Существует дискуссия об использовании Аристотелем априорных аргументов. Сальвиати предполагает, что Аристотель использует личный опыт Аристотеля, чтобы выбрать подходящий аргумент для доказательства, как это делают другие, и что Аристотель изменил бы свое мнение в нынешних обстоятельствах.
Симпличио утверждает, что солнечные пятна могут быть просто небольшими непрозрачными объектами, проходящими перед Солнцем, но Сальвиати указывает, что некоторые из них появляются или исчезают случайным образом, а те, что находятся на краю, сплющены, в отличие от отдельных тел. Поэтому «лучше в аристотелевской философии сказать: «Небо изменчиво, потому что так говорят мне мои чувства», чем: «Небо неизменяемо, потому что Аристотель был так убежден рассуждениями». Эксперименты с зеркалом используются для того, чтобы показать, что поверхность Луны должна быть непрозрачной, а не идеальной кристаллической сферой, как считает Симпличио. Он отказывается признавать, что горы на Луне вызывают тени или что отраженный свет от Земли ответственен за слабые очертания полумесяца.
Сагредо считает, что Земля благородна из-за изменений в ней, тогда как Симпличио говорит, что изменения на Луне или звездах были бы бесполезны, потому что они не приносят пользы человеку. Сальвиати указывает, что дни на Луне длятся месяц, и, несмотря на разнообразный ландшафт, который открыл телескоп, он не мог бы поддерживать жизнь. Люди постигают математические истины медленно и нерешительно, тогда как Бог интуитивно познает всю их бесконечность. И когда смотришь на чудесные вещи, которые люди поняли и придумали, то становится ясно, что человеческий разум — одно из самых превосходных творений Бога.
Второй день начинается с повторения того, что Аристотель изменил бы свое мнение, если бы увидел то, что видят они. «Это последователи Аристотеля увенчали его властью, а не он узурпировал или присвоил ее себе». Есть одно высшее движение — то, посредством которого Солнце, Луна, планеты и неподвижные звезды кажутся перемещаемыми с востока на запад в течение 24 часов. Это может так же логично принадлежать только Земле, как и остальной части вселенной. Аристотель и Птолемей, которые понимали это, не возражают против любого другого движения, кроме этого суточного. Движение относительно: положение мешков с зерном на корабле может быть идентичным в конце путешествия, несмотря на движение корабля. Почему мы должны верить, что природа перемещает все эти чрезвычайно большие тела с немыслимыми скоростями, а не просто перемещает Землю среднего размера? Если убрать Землю из картины, что произойдет со всем движением?
Движение небес с востока на запад противоположно всем другим движениям небесных тел, которые происходят с запада на восток; вращение Земли приводит ее в соответствие со всеми остальными. Хотя Аристотель утверждает, что круговые движения не являются противоположностями, они все равно могут привести к столкновениям. Большие орбиты планет занимают больше времени, чем короткие: Сатурн и Юпитер совершают много лет, Марс — два, тогда как Луна совершает всего месяц. Спутники Юпитера совершают еще меньше. Это не изменится, если Земля будет вращаться каждый день, но если Земля неподвижна, то мы внезапно обнаружим, что сфера неподвижных звезд совершает оборот за 24 часа. Учитывая расстояния, это было бы более разумно — тысячи лет. Кроме того, некоторые из этих звезд должны двигаться быстрее, чем другие: если бы Полярная звезда находилась точно на оси, то она была бы полностью неподвижна, тогда как звезды на экваторе имеют невообразимую скорость. Прочность этой предполагаемой сферы непостижима. Сделайте Землю перводвигателем , и необходимость в этой дополнительной сфере отпадет.
Они рассматривают три основных возражения против движения Земли: что падающее тело будет оставлено позади Земли и, таким образом, упадет далеко на запад от точки своего вылета; что пушечное ядро, выпущенное на запад, также пролетит гораздо дальше, чем выпущенное на восток; и что пушечное ядро, выпущенное вертикально, также приземлится далеко на западе. Сальвиати показывает, что они не учитывают импульс пушки . Он также указывает, что попытка доказать, что Земля не движется, используя вертикальное падение, совершает логическую ошибку паралогизма ( предполагая то, что должно быть доказано), потому что если Земля движется, то только по видимости она падает вертикально; на самом деле она падает под наклоном, как это происходит с пушечным ядром, поднимающимся через пушку (на иллюстрации).
В опровержение работы, в которой утверждается, что мяч, падающий с Луны, прибудет через шесть дней, вводится правило нечетных чисел: тело, падающее на 1 единицу за интервал, упадет на 3 единицы за следующий интервал, на 5 единиц за последующий и т. д. Это приводит к правилу, по которому пройденное расстояние соответствует квадрату времени. Используя это, он вычисляет, что время на самом деле немного больше 3 часов. Он также указывает, что плотность материала не имеет большого значения: свинцовый шар может ускориться только в два раза быстрее, чем пробковый. На самом деле, шар, падающий с такой высоты, не отстанет, а опережает вертикаль, потому что вращательное движение будет происходить по постоянно уменьшающимся окружностям. То, что заставляет двигаться Землю, похоже на то, что движет Марс или Юпитер, и то же самое, что притягивает камень к Земле. Называя это гравитацией, мы не объясняем, что это такое.
Сальвиати начинает с того, что отвергает аргументы книги против новых звезд, которые он читал всю ночь. [18] В отличие от комет, они были неподвижны, и отсутствие у них параллакса легко проверялось, и, таким образом, они не могли находиться в подлунной сфере. Симпличио теперь приводит самый весомый аргумент против годового движения Земли, что если она движется, то она больше не может быть центром зодиака, мира. Аристотель приводит доказательства того, что вселенная конечна, ограничена и сферична. Сальвиати указывает, что они исчезают, если он отрицает его предположение о ее подвижности, но изначально допускает это предположение, чтобы не умножать споры.
Сальвиати указывает, что если что-то и является центром, то это должно быть Солнце, а не Земля, потому что все планеты находятся ближе или дальше от Земли в разное время, Венера и Марс до восьми раз. Он призывает Симпличио составить план планет, начиная с Венеры и Меркурия, которые легко увидеть вращающимися вокруг Солнца. Марс также должен вращаться вокруг Солнца (как и Земля), поскольку он никогда не виден рогатым , в отличие от Венеры, которую сейчас можно увидеть в телескоп; аналогично с Юпитером и Сатурном. Земля, которая находится между Марсом с периодом в два года и Венерой с девятью месяцами, имеет период в год, который можно более элегантно приписать движению, чем состоянию покоя.
Сагредо приводит два других распространенных возражения. Если бы Земля вращалась, горы вскоре оказались бы в таком положении, что по ним пришлось бы спускаться, а не подниматься. Во-вторых, движение было бы настолько быстрым, что кто-то на дне колодца имел бы лишь краткий миг, чтобы увидеть звезду, пока она движется. Симпличио может видеть, что первое ничем не отличается от путешествия по земному шару, как любой, кто совершил кругосветное путешествие, но хотя он понимает, что второе то же самое, как если бы вращались небеса, он все еще не понимает этого. Сальвиати говорит, что первое ничем не отличается от тех, кто отрицает антиподов. Что касается второго, он призывает Симпличио решить, какую часть неба можно увидеть снизу колодца.
Сальвиати поднимает еще одну проблему, которая заключается в том, что Марс и Венера не так изменчивы, как предполагает теория. Он объясняет, что размер звезды для человеческого глаза зависит от яркости, а размеры не являются реальными. Это решается с помощью телескопа, который также показывает серповидную форму Венеры. Еще одно возражение против движения Земли, уникальное существование Луны, было разрешено открытием лун Юпитера , которые любому юпитерианцу покажутся как Луна Земли.
Копернику удалось уменьшить некоторые неравномерные движения Птолемея, которому приходилось иметь дело с движениями, которые иногда идут быстро, иногда медленно, а иногда и в обратном направлении, посредством обширных эпициклов . Марс, находящийся над сферой Солнца, часто опускается намного ниже него, а затем взлетает над ним. Эти аномалии устраняются годовым движением Земли. Это объясняется диаграммой, на которой переменное движение Юпитера показано с использованием орбиты Земли.
Симпличио выпускает еще одну брошюру, в которой теологические аргументы смешаны с астрономическими, но Сальвиати отказывается рассматривать вопросы из Писания. Поэтому он выдвигает аргумент о том, что неподвижные звезды должны находиться на невообразимом расстоянии, а наименьшая из них должна быть больше всей орбиты Земли. Сальвиати объясняет, что все это происходит из-за неправильного толкования того, что сказал Коперник, что привело к огромному перерасчету размера звезды шестой величины. Но многие другие известные астрономы переоценивали размер звезд, игнорируя фактор яркости. Даже Тихо Браге с его точными приборами не ставил перед собой задачу измерить размер какой-либо звезды, кроме Солнца и Луны. Но Сальвиати (Галилей) смог сделать разумную оценку, просто подвесив шнур, чтобы заслонить звезду, и измерив расстояние от глаза до шнура.
Но многие все еще не могут поверить, что неподвижные звезды могут быть по отдельности такими же большими или больше Солнца. Для чего это? Сальвиати утверждает, что «наша слабость дерзка пытаться судить о причинах действий Бога и называть все во вселенной тщетным и излишним, что не служит нам».
Пытался ли Тихо или кто-либо из его учеников исследовать каким-либо образом явления, которые могли бы подтвердить или опровергнуть движение Земли? Знает ли кто-либо из них, насколько велики должны быть вариации в неподвижных звездах? Симпличио возражает против признания того, что расстояние до неподвижных звезд слишком велико, чтобы его можно было обнаружить. Сальвиати указывает, как трудно даже обнаружить изменяющиеся расстояния до Сатурна. Многие положения неподвижных звезд точно не известны, и для этого нужны гораздо лучшие инструменты, чем у Тихо: скажем, прицел с фиксированным положением в 60 милях.
Затем Сагредо просит Сальвиати объяснить, как система Коперника объясняет времена года и неравенство дня и ночи. Он делает это с помощью диаграммы, показывающей положение Земли в четырех сезонах. Он указывает, насколько она проще, чем система Птолемея. Но Симпличио считает, что Аристотель поступил мудро, избежав слишком много геометрии. Он предпочитает аксиому Аристотеля, чтобы избегать более одного простого движения за раз.
Они находятся в доме Сагредо в Венеции , где приливы являются важной проблемой, и Сальвиати хочет показать влияние движения Земли на приливы. Сначала он указывает на три периода приливов: ежедневный (дневной) , как правило, с интервалами в 6 часов подъема и еще шесть часов спада; ежемесячный , по-видимому, от Луны, которая увеличивает или уменьшает эти приливы; и ежегодный , приводящий к разным размерам в равноденствия. Сначала он рассматривает суточное движение. Наблюдаются три разновидности: в некоторых местах вода поднимается и опускается без какого-либо поступательного движения; в других они движутся на восток и обратно на запад без подъема или падения; в третьих наблюдается комбинация того и другого — это происходит в Венеции, где вода поднимается при входе и опускается при выходе. В Мессинском проливе между Сциллой и Харибдой очень быстрые течения . В открытом Средиземноморье изменение высоты невелико, но течения заметны.
Симпличио возражает, используя перипатетические объяснения, основанные на глубинах моря и господстве Луны над водой, хотя это не объясняет восходы, когда Луна находится ниже горизонта. Но он признает, что это может быть чудом. Когда вода в Венеции поднимается, откуда она берется? На Корфу или в Дубровнике подъем незначительный. Из океана через Гибралтарский пролив ? Это слишком далеко, а течения слишком медленные. Так может ли движение контейнера вызвать возмущение? Рассмотрим баржи, которые доставляют воду в Венецию. Когда они сталкиваются с препятствием, вода устремляется вперед; когда они ускоряются, она устремляется назад. Для всего этого возмущения нет необходимости в новой воде, и уровень в середине остается в основном постоянным, хотя вода там устремляется вперед и назад.
Рассмотрим точку на Земле, находящуюся под совместным действием годовых и суточных движений. В какой-то момент они складываются, а через 12 часов действуют друг против друга, так что происходит попеременное ускорение и замедление. Таким образом, океанские бассейны подвергаются такому же воздействию, как и баржа, особенно в направлении восток-запад. Длина баржи влияет на скорость колебаний, так же как длина отвеса меняет ее скорость. Глубина воды также влияет на величину колебаний. Первичный эффект объясняет приливы только один раз в день; шестичасовое изменение нужно искать в другом месте, в периодах колебаний воды. В некоторых местах, таких как Геллеспонт и Эгейское море, периоды короче и изменчивы. Но в море с севера на юг, таком как Красное море, прилив очень слабый, тогда как Мессинский пролив несет сдерживаемый эффект двух бассейнов.
Симпличио возражает, что если это объясняет воду, то разве это не должно быть еще более заметно в ветрах? Сальвиати предполагает, что удерживающие бассейны не столь эффективны, и воздух не поддерживает ее движение. Тем не менее, эти силы видны по устойчивым ветрам с востока на запад в океанах в тропической зоне . Кажется, что Луна также принимает участие в создании ежедневных эффектов, но это противно его уму. Движения Луны вызвали большие трудности у астрономов. Невозможно сделать полный учет этих вещей, учитывая нерегулярную природу морских бассейнов.
СМИ, связанные с Dialogo sopra i Due Massimi Sistemi del Mondo, на Викискладе?
