ГАЛИЛЕЙ: о взаимосвязи люстры и суперзадач правительств ведущих держав

 

 

…И деревянной поступью монаха
Мощеный двор когда-то мерил ты:
Булыжники и грубые мечты —
В них жажда смерти и тоска размаха!

Так проклят будь готический приют,
Где потолком входящий обморочен
И в очаге веселых дров не жгут.

Немногие для вечности живут,
Но если ты мгновенным озабочен —
Твой жребий страшен и твой дом непрочен!

 

О. Мандельштам, 1912

 

На рубеже XVI–XVII вв., когда научная Европа, пробужденная Ренессансом, с интересом рассматривала окружающий мир, жил-был Галилео Галилей (1564–1642).

По легенде, в церкви он обратил внимание на покачивающуюся люстру. Амплитуда качаний была то больше, то меньше, но при этом складывалось впечатление, что при малой амплитуде люстра движется медленнее, а при большей — быстрее.

Следовательно, прикинул Галилей, время, за которое люстра делает одно полное колебание (период), может быть одинаковым независимо от амплитуды.

Пружинные карманные часы тогда были в новинку, служили больше имиджевым аксессуаром и отбивали они не секунды, не минуты, а часы! Галилей в качестве эталона использовал собственный пульс. Оказалось, что в пределах точности измерений периоды действительно не зависели от амплитуды. Это свойство малых колебаний маятника называется изохронность.

Период зависит только от длины подвеса. Ее можно подобрать так, чтобы он был равен, скажем, 1 секунде. Если соединить маятник со счетчиком периодов, счетчик станет показывать время в секундах. Маятник может терять энергию за счет трения, амплитуда колебаний будет уменьшаться, если подтолкнуть — амплитуда увеличится, Но период будет тем же, часы не теряют точности хода!

Суперзадачей тех времен, за решение которой правительства всех ведущих держав готовы были заплатить огромные премии, было создание надежного морского хронометра. Имея такой прибор на корабле, находясь в открытом море, можно было синхронизироваться с остальным человечеством и по разности местного и эталонного времени (которое показывают часы, взятые при отплытии корабля) определить долготу. Широту умели определять по высоте Солнца. Итого получали возможность локальными измерениями определить свои мировые координаты.

Автор метода измерения долготы с приемлемой точностью (скажем, до ½градуса) мог в разное время получить 100 000 экю от Филиппа II Испанского или 100 000 ливров от Людовика XIV, или 20 000 фунтов от английского парламента, или 100 000 флоринов от Генеральных штатов Нидерландов. Меньшая точность пропорционально уменьшала премию.

Над созданием маятниковых часов Галилей работал всю жизнь. Но завершить работу ему помешал возраст и знаменитый конфликт с церковью.

Но было и еще кое-что.

Идея «зрительной трубы» за Да Винчи (1509), первые трубы были изготовлены голландцами. Но приоритет рабочего телескопа с 32-кратным увеличением как инструмента астрономических наблюдений — за Галилеем (1609).

 

 

Галилей понимал, что для измерения времени нужен любой доступный стабильный периодический процесс. И вот, открыв с помощью телескопа четыре спутника Юпитера, он предложил использовать движение спутников в качестве механизма часов! Галилей считал свою идею исключительно важной. Вначале он хотел продать идею испанцам, но, видимо в силу конфликта с иезуитами, вступил в секретные переговоры с голландцами.

Переписку о создании морского хронометра с применением астрономических наблюдений Галилей вел с генерал-губернатором Голландской Ост-Индии Лауренсом Реалем (1583–1637). Реаль баллотировался в адмиралы флота, и Галилей предполагал, что, заняв должность, тот сразу сможет заявить о новых технологических достижениях, имеющих ключевое значение для мореплавания.

В 1636 г. Галилей пишет торжественное обращение к Генеральным штатам Нидерландов как к «покорителям и властителям океана». Он считает символичным, что телескоп, который играет первостепенную роль в его методе, был изобретен в Голландии: «Я мог бы назвать множество искусств, но достаточно ограничиться кораблевождением, доведенным вашими же голландцами до столь поразительного совершенства, и если единственное оставшееся дело — определение долготы, которое, видим, пока им не дается, — благодаря их последнему и величайшему изобретению присоединится к списку остальных остроумных операций, то слава их достигает такого предела, превзойти который никакая другая нация не сможет и мечтать».

Была образована авторитетная комиссия, в которую вошли адмирал Лауренс Реаль, астроном и математик Гортензий, а позднее и член Государственного совета Константин Гюйгенс (отец великого ученого).

В итоге практичные голландцы ответили, что, мол, голландские моряки такой грубый народ. Где они, а где спутники Юпитера!

Две последние книги Галилея были опубликованы в Голландии.

Его научный стиль, сочетающий опору на эксперимент с «математическим естествознанием», определил методологию научного познания на века вперед.

Эстафету часового механика принял Христиан Гюйгенс.