I. Рассвет над Флоренцией

Рано утром, когда солнце впервые выглядывает из-за гряды холмов, Флоренция кажется симфонией переходящих одна в другую мягких меняющихся красок. Позже флорентийский пейзаж обретет определенность, тени станут почти черными, а освещенные стены домов освободятся от полутонов. Но это произойдет, когда солнце встанет высоко над городом, а сейчас еще длится время неопределенных линий. Уже можно угадать золотисто-коричневый цвет холмов и такую же окраску зданий, но их именно угадываешь, вспоминая господствующий колорит Флоренции, освещенной поднявшимся солнцем.

Из итальянских городов Флоренция больше других сохраняет под солнцем утреннюю свежесть красок. Солнце придает определенные очертания цветовым пятнам, но не выжигает их, не превращает город в монохроматическую композицию света и теней. Флоренция остается в зрительной памяти городом вечного утра.

Но Флоренция не может сохраниться лишь в зрительной памяти: воспоминания об архитектурных ансамблях, памятниках и галереях неизбежно переплетаются с историческими реминисценциями и обобщениями, и постепенно в сознании картина города ассоциируется с представлением о его историческом прошлом.

Давно уже стала общим местом характеристика Ренессанса как утра нового времени. Подобная характеристика — простое продолжение оценки средних веков как тысячелетней ночи и столь же условна, как эта оценка. Но сейчас — вскоре будет сказано почему именно сейчас — можно придать новый смысл «утренней» концепции Возрождения.

Когда в игру входит не абстрактное понятие утра как прекращения ночи, а живая и конкретная картина флорентийского утра во всем многообразии, изменчивости и мягкости его красок, «утренние» образы противостоят не только «ночным», но и «полдневной» монохроматической схеме света и теней. С подобной схемой ассоциируется мысль о сухом, точном и однозначном рационализме XVIII в. и, в частности, о нарисованной в этот период и претендовавшей на отнюдь не конституционное единовластие одноцветной картине мира — вернее, его чертеже. Создание такого чертежа было величайшим поступательным шагом науки — после него развитие представлений о природе могло конкретизировать, уточнять и обобщать старые знания, но уже не могло от них отвернуться. Галилей создал исходные понятия классической картины мира. Они приобретают сравнительно отчетливый вид в исторической ретроспекции; мы видим, а отчасти угадываем, в «Диалоге о двух системах мира» и в «Беседах и математических доказательствах» строгие определения ньютоновых «Математических начал натуральной философии», подобно тому, как в неопределенных полутенях и нюансах флорентийского утра мы угадывали знакомые нам контуры флорентийского дня. Но постичь Галилея в его исторической неповторимости и, что так важно сейчас, увидеть истоки тенденций, идущих дальше Ньютона, в неклассическую науку, — для этого нужно понять и почувствовать «утреннюю» стихию в творчестве великого флорентийца, стихию нюансов, переходов, полутеней, проблем, поисков, противоречий. При подобном освещении творчество Галилея противостоит не только «ночи» средневековья, но и «полуденной» классической науке, периоду, когда классическая концепция мира находилась в зените.

В этой книге начало современной науки рассматривается в свете ее современного состояния. В таком свете становятся более яркими некоторые стороны мировоззрения, стиля и жизни Галилея. Мы приходим к неожиданному выводу. Черты гения, которые сверкают под прожектором современных оценок, черты, которые выделила и подчеркнула историческая ретроспекция, это черты, в наибольшей степени запечатлевшие отблеск Возрождения. Когда Галилея рассматривают через Эйнштейна, становится более явным то, что связывает его с Данте.

У Данте есть строки, в которых мысль становится настолько живой и богатой оттенками, что ее может выразить только художественный образ, и где образ оказывается таким глубоким и обобщающим, что его нельзя постичь без логической и исторической расшифровки. В начале девятой песни «Чистилища» Данте описывает тот час, «когда ласточка встречает зарю грустной песней, быть может вспоминая былую печаль...».

В этот час сознание еще не освободилось от скорби вчерашнего дня, в нем еще живы вчерашние трудности познающего духа, но освобождение от них уже началось, и разум интуитивно охватывает длинную цепь предстоящих ему задач и решений.

И разум наш, себя освободив
От дум и сбросив тленные покровы,
Бывает как бы веще прозорлив¹.

Двигаясь по бесконечной спирали, наука в начале каждого нового витка всегда будет обладать этим первым взглядом на мир и интуитивным предвосхищением предстоящего пути. Подобное ощущение напоминает слова Моцарта о «мгновении, когда сразу слышишь всю еще не написанную симфонию», но оно свойственно не только индивидуальной психологии мыслителя и художника. Оно характеризует периоды научного развития и смысл тех произведений, которые в наибольшей степени выразили особенности этих периодов и именно поэтому стали бессмертными. Эйнштейн говорил о повторяющихся в истории науки параллелях между начальными и завершающими периодами развития крупных направлений: эти периоды соответствуют именам Галилея и Ньютона, далее — Фарадея и Максвелла. Сейчас мы связываем с именем Галилея не только зарю механики, получившей известное завершение у Ньютона, но и зарю более общей и длительной эпохи, включающей также последующее развитие классической науки. Подобный взгляд зиждется на анализе современных тенденций физики.

Чтобы понять связь «утренней» стихии Галилея с современной наукой — с содержанием и стилем физических идей середины XX в., нужно предварительно остановиться на современной оценке классической концепции в зените, иначе говоря — классической физики в ее развитой форме. Это — первый шаг. Далее мы возвращаемся к тому, что отличает идеи Галилея от идей классической физики XVIII—XIX вв., к тому, что связывает идеи Галилея с предшествующими веками. И наконец, — самое главное — мы рассматриваем классическую концепцию в трудах Галилея и отмечаем ее специфическую «утреннюю» форму — увертюру классической науки, где переплетаются мотивы, которые позже дифференцируются, отделятся один от другого и зазвучат в полную силу.

Таким образом, первый шаг должен разъяснить, в чем состоит центральный стержень классической картины мира, начавшей свое историческое бытие в работах Галилея. Подобным стержнем служит модификация логически неотделимых одно от другого понятий непрерывности, однородности и относительности. Эволюция этих понятий и их применение к пространству, времени и затем к четырехмерному пространственно-временному миру были стержневым направлением в истории классической науки. Здесь, в вводных замечаниях, мы ограничимся самым беглым намеком на подобную концепцию истории классической науки. Позже она будет изложена подробнее.

В физике и космологии Аристотеля движения «несовершенных» тел подлунного мира определялись условиями в начале и в конце движения. Последнее происходило из «чего-то» во «что-то». Например, падение тяжелого тела на землю определялось двумя состояниями: первым, когда тело находится вне своего естественного места и поэтому стремится покинуть занятое им место, и вторым, когда тело достигает естественного места и становится неподвижным. Это не означало какой-либо дискретности движения: тело движется по непрерывной траектории, но теория движения не рассматривает поведение и состояние тела от точки к точке и от мгновения к мгновению, она ограничивается анализом состояний в начальной и конечной точках. Поэтому траектория тела, стремящегося к своему естественному месту, не разбивается на точки, в которых определяется поведение тела. Закон движения не относится к пребыванию тела в каждой точке. Он не имеет дифференциального характера. Соответственно траектория не выступает как бесконечное множество бесконечно малых отрезков или, в пределе, точек.

Иначе выглядит движение тел в надлунном мире. Они движутся на сферических поверхностях, где нет начальных и конечных точек, где все точки равноправны. Здесь движение определяется равноправностью точек, одинаковыми условиями во всех точках. Концепция движения «совершенных» тел — зачаточная форма концепции однородности, в данном случае — однородности двумерных сферических поверхностей, концентрически окружающих центр мира. Но здесь поведение тела в каждой точке определяется лишь негативно: поведение тела в данной точке не отличается от его поведения в любой другой точке. Если так, движение тела не имеет внутренних критериев, поведение тела не меняется при переходе из одной тонки круговой орбиты в другую точку, и о таком переходе можно судить лишь по изменению расстояния между рассматриваемым телом и другим, играющим роль тела отсчета. Таким образом, относительность движения вытекает из равноправности точек, образующих пространство, в котором происходит движение тела, из однородности пространства, из негативного определения поведения тела в каждой точке пространства.

Классическое представление о движении нашло свое наиболее полное выражение в аналитической механике XIX в. Это — дифференциальное представление. Движение частицы рассматривается от точки к точке и от мгновения к мгновению. При этом закон движения определяет поведение частицы не только негативно, но и позитивно: из закона следует отличие поведения частицы в данной точке от ее поведения в других точках, частица изменяет свою скорость, движение характеризуется ускорением. Различие в поведении частицы в различных точках объясняется взаимодействием частиц, существованием силовых полей.

Это дифференциальное представление о движении частиц претендовало на роль исчерпывающего представления о мире. Оно было физической компонентой характерного для научной мысли XVIII—XIX вв. убеждения в строгой однозначности законов бытия. В основе классической концепции мира лежала схема движения бескачественных частиц, допускающая в принципе сколь угодно точное определение состояния движения каждой частицы в каждой точке и в каждый момент.

Дифференциальное представление о движении уже в конце XVII в. открыло дорогу методам математического анализа — исчисления бесконечно малых. Речь шла теперь не о качественно логическом противопоставлении «неестественных» мест тел их «естественным» местам. Траектория частицы оказалась бесконечным множеством точек или стягивающихся в точку бесконечно малых отрезков. Таков был результат переворота в представлении о движении, произведенного Галилеем.

Мысль об инерции, о продолжающемся движении предоставленного самому себе тела означала, что движение определяется однородностью пространства, равноправием точек, через которые проходит тело. Таким образом, траектория тела оказалась бесконечным множеством точек, в которых негативно определено состояние движения тела. Эта мысль была высказана в «Диалоге о двух главнейших системах мира». Во второй из двух основных книг Галилея, в «Беседах и математических доказательствах», дифференциальное представление о движении высказано в позитивной форме: поведение тела в одной точке, а именно — его мгновенная скорость, отличается от его поведения в других точках. Закон, связывающий скорость с прошедшим временем, определяет указанное отличие.

Ретроспективные оценки идей Галилея, сделанные в XIX и в начале XX в., учитывали отличие этих идей от механики и космологии Ньютона и от классической науки в целом. Движение по инерции, о котором идет речь в «Диалоге», это движение не по прямой линии, а по криволинейной замкнутой орбите. Галилей не принимает кеплеровых эллиптических орбит и ускорений планет. Он не видит в движении небесных тел инерционной слагающей, направленной по касательной, и центростремительного гравитационного ускорения. У него нет фундаментальной классической идеи: тела движутся по кривым в «плоском» однородном пространстве благодаря их взаимодействиям. Галилея сближает с прошлым и неопределенная трактовка проблемы бесконечности Вселенной. Сейчас мы можем взять в одни скобки перечисленные проявления галилеева «недоклассицизма». Галилей открыл дорогу математическому естествознанию, но он не был творцом математического естествознания. Однозначная и одноцветная математическая схема, где все закономерности мироздания сводятся к отношениям между бесконечно малыми приращениями динамических переменных, это следующая ступень в развитии науки. Стихия Галилея — мысленные эксперименты, кинематические и динамические картины и логические конструкции; пафос Галилея — пафос возможности математического постижения мира; эпоха Галилея — утро математического анализа непрерывного движения тождественных себе частиц. Галилей уже рассматривает движение от точки к точке и от мгновения к мгновению, но он еще не освободился от чувственных образов и качественных противопоставлений. Инерционное движение не уводит тело по прямой в бесконечность, где царствуют уже не конечные кинематические схемы, а чисто аналитические соотношения. Инерционное движение возвращает тело в исходную точку, его траектория замыкается и не выводит исследователя за пределы представимых, чувственно постижимых схем. Пустое бесконечное пространство не становится понятием, которое Галилей изображает на своем знамени, наглядные фигуры еще не заменены на нем математическими символами. Галилей геометризирует мир, но его геометрия еще не оторвалась от физики и не потеряла наглядного характера.

XX век заставил по-новому взглянуть на «недоклассицизм» Галилея. Прежде всего, общая теория относительности не могла не изменить ретроспективную оценку круговых инерционных движений «Диалога». Эйнштейн расширил и обобщил понятия инерции, однородности и относительности, распространив их на искривленное пространство. Тяготение отождествляется с искривлением пространства-времени и в гравитационном поле, в искривленном пространственно-временном многообразии, тело движется по геодезическим линиям, на которых все точки равноправны и не вызывают в движущемся теле внутренних эффектов. Нерасчлененная, неопределенная, «утренняя» концепция круговых инерционных движений выражает теперь не только незавершенность классической концепции, но и предвосхищение более общей концепции. «Утро» классической физики, так естественно ассоциирующееся с утренней зарей в городе, где был написан «Диалог», получает не только негативное, но и позитивное определение.

В середине XX столетия создались условия для еще более радикальной и общей переоценки идей Галилея. Возьмем дифференциальное представление о движении, — образ частицы, последовательно проходящей через бесконечное множество смежных точек или стягивающихся в точки бесконечно малых отрезков. Это представление и этот образ сохраняют свою корректность только в том случае, когда они несколько расплываются, теряют абсолютную точность. Если частица проходит через все точки своей траектории, то это значит, что в каждом бесконечно малом отрезке пути мы можем определить с неограниченной точностью поведение частицы. Но уже в середине 20-х годов Гейзенберг и Бор показали, что положение и скорость частицы не могут быть одновременно определены с бесконечной точностью. Это было первым ограничением дифференциального представления о движении. За ним последовали другие. С 30-х годов все большее значение приобретает понятие трансмутации, превращения элементарной частицы одного типа в частицу другого типа. Новейшие тенденции современной физики показывают, что при стягивании отрезка в точку на некотором предельном значении длины отрезка теряется уверенность в том, что движущаяся частица остается тождественной самой себе. Мы начинаем подозревать, что в очень небольших интервалах движение перестает быть непрерывным, что непрерывное движение — это приближенное, макроскопическое представление. Методы аналитической механики, соответствующие дифференциальному представлению о движении, методы, при которых движение рассматривается от точки к точке и от мгновения к мгновению, нельзя безоговорочно применять к процессам, происходящим в областях порядка 10⁻¹³ ом и в промежутки времени порядка 10⁻²⁴ сек. Таким образом, дифференциальное представление о движении сохраняется сейчас при условии некоторого ограничения его строгой математической реализации.

Значит ли это, что не реализовавшаяся в сколько-нибудь сложном аналитическом аппарате галилеева «утренняя» форма дифференциального представления ближе к современной науке, чем аналитическая механика XIX в.? Нет, нисколько. Такое заключение было бы столь же неправильным, как и мысль, будто круговые инерционные движения «Диалога» ближе к общей теории относительности, чем механика Ньютона. В обоих случаях проблема состоит не в близости позитивных решений, разделенных тремя — четырьмя столетиями. Она лежит совсем в другом плане.

Современные затруднения физической мысли связаны с некоторым кризисом дифференциального представления и идеи непрерывного движения тождественной себе частицы. Эти затруднения, по-видимому, носят серьезный характер и будут преодолены весьма радикальным (более радикальным, чем в первой половине нашего столетия) переходом к новой картине мира. Появляющиеся сейчас новые варианты единой теории элементарных частиц — это только неясные отблески, неясная заря нового дня. Вчерашнее утро никогда не бывает ближе во времени к утру сегодняшнего дня, чем вчерашний вечер. День прошел, многое сделано, и перечеркнуть его нельзя, особенно, когда «день» — это период в развитии науки: история науки это не «история заблуждений», а необратимое приближение к объективной истине. Мы возвращаемся мыслью ко вчерашнему утру не затем, чтобы перечеркнуть прошедший день. Мы хотим вспомнить нерешенные задачи, замыслы — то, что было адресовано будущему. Когда наука возвращается к своему прошлому, она ищет не результаты исторического процесса, не методы, которые могут быть повторно применены, не конструкции и схемы, допускающие вторичное использование. Все эти, вообще говоря, возможные находки не определяют направление исторического интереса. Тем более для науки не характерно противопоставление старых решений решениям, найденным позже. История науки не отличается от истории человечества в целом, которая, по глубокому и точному замечанию Жореса, «ищет в прошлом не пепел, а огонь».

Теория круговых движений предоставленных себе тел, с которой мы встречаемся в «Диалоге», близка к общей теории относительности не своим позитивным содержанием, а поставленной и нерешенной проблемой движения небесных тел вокруг Солнца, широким и живым подходом к этой проблеме. При таком подходе проблема не могла быть исчерпана классическим разграничением однородного «плоского» пространства, в котором тело движется относительно других тел и гравитационного поля, вызывающего искривление траекторий и придающего движению абсолютный характер.

Если говорить о дифференциальной картине движения от точки к точке и от мгновения к мгновению, то у Галилея вообще отсутствуют позитивные решения, которые можно было бы противопоставить классической науке XVIII—XIX вв. и сблизить с современными позициями.

«Пепла» тут нет вовсе. «Огонь» состоит в поразительной гибкости понятий, которая была результатом начального, незастывшего, живого и подвижного состояния родившейся классической картины мира. Он-то, этот «огонь», и зажигает сейчас науку, нуждающуюся больше, чем когда-либо в очень большой амплитуде отклонений от традиционных конструкций.

Сама классическая наука, когда она начинала штурм перипатетической догмы, искала в античной науке антидогматический «огонь», — она противопоставляла канонизированным ответам Аристотеля, живую стихию его поисков, противоречий и апорий, она воспринимала в античном наследстве непревзойденную пластичность и гибкость понятий. Поэтому интерес к античной культуре — пока он не превратился в гелертерскую эрудицию — был одним из истоков новой науки, и мы все время встречаем его у Галилея и посвятим в этой книге некоторые страницы анализу античных истоков галилеевой концепции мира. Два смысла, которые обычно придают слову «Возрождение», — возрождение античных ценностей и возрождение критической мысли человека — эти два смысла в значительной мере совпадают, если под наследством античной древности понимать антидогматическую гибкость понятий. Когда в XIX в. выяснилось, что сложные формы движения (и прежде всего термодинамические процессы с их необратимостью и статистическими закономерностями) не сводятся к простым законам перемещения, наука вспомнила о широкой аристотелевой концепции движения, охватывавшей не только перемещение (φορά), но и другие формы. Не классификация этих форм, а неопределенность классификации, сомнения и гениальные «быть может» Аристотеля (все то, что игнорировалось канонизированным перипатетизмом) питали в XIX в. пауку, выросшую из одежд механицизма.

Сейчас, когда наука выросла и даже из более широких и эластичных одежд классической концепции, она ищет у истоков классической науки антидогматические импульсы. Но чтобы найти и усвоить их, нельзя пользоваться упорядоченным и систематизированным изложением идей Галилея. Только в своем реальном историческом развитии — от «Звездного вестника» к «Пробирным весам», от них к «Диалогу», от «Диалога» к «Беседам», со всеми основными промежуточными этапами, — творчество Галилея оказывается действительно близким современной науке, огнем, а не пеплом истории².

И не только со всеми этапами творческой жизни — книгами, письмами научного содержания, открытиями и обобщениями, но и со всеми деталями жизни. Ученые, которые вошли в историю науки своими позитивными, упорядоченными и строго обоснованными результатами, кажутся простыми выразителями логически и исторически оправданной, одномерной эволюции науки. В их трудах не запечатлелись личные черты. Эти труды аналогичны чертежам, где не допускаются индивидуальные особенности, почерк автора. Другое дело Галилей. XX столетие хочет знать личные перепетии, которые позволяют ощутить живую, многокрасочную натуру мыслителя XVI—XVII вв., столь близкого XX веку. Наш современник ищет в творчестве не только упорядоченную схему, из которой выросла классическая наука, но и все, не укладывающееся в схему, все, что задавало будущему вопросы, не нашедшие ответа в классической науке и перешедшие в современную науку.

В этой книге уделено немалое место чисто личным моментам жизни Галилея, его отношению к семье и к друзьям, его практической морали. В приводимых отрывках из писем Галилея речь подчас идет о деталях быта, вообще о вещах, достаточно далеких от науки. В последнем счете интерес к быту связан с исходной позицией исторических оценок. Во второй половине XVII столетия обозначились два типа ученого. Один из них — ученый, стремящийся уйти от быта, от личных помыслов, от всех искушений повседневной жизни, уйти от полемики и борьбы, замкнуться и погрузиться в конструирование логических и математических схем. Наиболее законченное выражение такого психологического склада — жизнь Спинозы. Другой тип характеризуется активным вмешательством в окружающую жизнь, интенсивным общением с самыми различными кругами, в том числе с сильными мира сего, иногда — житейскими компромиссами, соблазнами власти, славы и богатства. Таким был Лейбниц, преклонявшийся перед замкнутой и скромной жизнью амстердамского гранильщика алмазов, но оставивший эпистолярное наследство — 15 тысяч писем, полных не только научных замыслов, но также политических, экономических, религиозных и личных проектов, советов и просьб. У нас будет случай подробнее остановиться на таком, разумеется, весьма условном, разграничении. Сейчас отметим только, что образ Галилея не соответствует ни тому, ни другому типу отношения ученого к миру. Галилей был человеком Чинквеченто — времени, когда научные, общественные, технические, эстетические и моральные интересы еще не отделились друг от друга, не отделились от живого общения с окружающими, с толпой сограждан, друзей, сторонников, не отделились от повседневной жизни двора и города. Перед ученым Чинквеченто не появлялась дилемма: уединиться для абстрактного анализа и созерцания природы, либо посещать прелатов, герцогский двор, площади и сады Флоренции. Разработка научных доктрин не отделилась от их пропаганды, а пропаганда — от повседневного общения с многоликой толпой итальянских городов. Бегство от повседневности приобрело смысл и стало проблемой позже. Поэтому, чем подробнее и конкретнее мы знакомимся с бытом Галилея, тем яснее становится для нас исторический колорит. Мы вновь и вновь убеждаемся в различии образа Галилея и образов ученых следующего периода. Это позволяет конкретнее и яснее увидеть и различие стиля научного творчества.

Таким образом, мы возвращаемся (как будем возвращаться не раз в рассказе о жизни и творческом пути Галилея) я исходной оценке: картина мира, нарисованная в «Диалоге», в «Беседах» и в других трудах Галилея, это первый, выполненный живыми и мягкими «утренними» красками, вариант классической концепции, стержнем которой служит понятие бесконечного множества точек и мгновений, составляющих мировую линию движущейся частицы. Указанная констатация позволяет разъяснить многое в творчестве Галилея: созданную им форму гелиоцентризма, теорию движения предоставленного себе тела, отношение к бесконечно большой вселенной, галилеевы понятия скорости, ускорения и импульса, генезис законов свободного падения тел и еще многое. Но чтобы объяснить, почему исходная идея классической науки возникла в специфической форме, свойственной творчеству Галилея, нужно вернуться к «начальным условиям» его биографии, к Тоскане и к его «родине во времени» — XVI столетию.

Примечания

1. Purg., X, 16—18. La Commedia di Dante Alighieri. Firenze, 1854, p. 303. (Данте. Божественная комедия. Пер. М. Лозинского. М., 1961, стр. 274.)

2. Работы Галилея и некоторые относящиеся к его жизни и творчеству документы цитируются по двадцатитомному критическому изданию, вышедшему в 1890—1909 гг. под редакцией Антонио Фаваро и затем вторично напечатанному в 1929—1939 гг. во Флоренции (издательство Барбера) — так называемому «Национальному изданию». (Le Opere di Galileo Galilei, Firenze, G. Barbera Editore, Direttore A. Favaro; Le Opere di Galileo Galilei, Ristampa della Edizione Nazionale, Firenze, G. Barbera Editore, Direttore Giorgio Abetti).

В этом монументальном издании первые девять томов содержат труды Галилея; в томах X—XVIII опубликована переписка Галилея, том XIX включает биографические и справочные материалы и том XX — оглавление, указатели и дополнения.

Укажем год издания каждого тома (в скобках — год переиздания): I — 1890 (1929); II — 1891 (1932); III, ч. 1 — 1892 (1931); III, ч. 2 — 1909 (1931); IV— 1897 (1932); V— 1895 (1932); VI — 1896 (1933); VII — 1897 (1933); VIII — 1898 (1933); IX — 1899 (1933); X— 1900 (1934); XI — 1901 (1934); XII — 1902 (1934); XIII — 1903 (1935); XIV— 1904 (1935); XV— 1904 (1936); XVI — 1905 (1936); XVII — 1906 (1937); XVIII — 1906 (1937); XIX— 1907 (1938); XX — 1909 (1939).

Нумерация страниц в первом издании и в переиздании совпадает.

В дальнейшем: Ed. Naz., том (римская цифра) и страница. Ссылки на использованные русские переводы даются в скобках, первый раз — с выходными данными, а затем с сокращенным названием произведения и номером страницы.