Младият Галилео расте в културна семейна среда. Техният дом е посещаван от учени, композитори, художници, които не били чужди на новите прогресивни влияния. Той получава много добро музикално образование. Когато бил на десет години, семейството му се преселва в родния град на бащата — Флоренция, а по-късно Галилей е изпратен в училище към бенедиктински манастир. Там в продължение на четири години изучава обичайните средновековни дисциплини, пропити със схоластика. Винченцо Галилей избира за своя син почетната и доходна професия на лекар. През 1581 г. седемнадесет годищният Галилео е записан за студент в Пизанския университет във факултета по медицина и философия. Но състоянието на тогавашната медицинска наука го изпълва с неудовлетворение и го отблъсква от лекарската кариера. По това време той посещава случайно една лекция на математика Остилио Ричи, приятел на семейството му и остава изумен от логиката и красотата на Евклидовата геометрия. Заема се веднага да изучава трудовете на Евклид и Архимед. Пребиваването му в университета става все по-непоносимо. След като е прекарал четири години в него, Галилей го напуска малко преди да завърши и се връща във Флоренция. Там продължава заниманията си под ръководството на Ричи, който оценил изключителните способности па младия Галилео. Освен с чисто математически въпроси той се запознава с проблемите и постиженията на техниката. Изучава древните философи и съвременните автори и за кратко време придобива ерудиция на сериозен учен. Още по време на следването в Пиза със своята наблюдателност и остър ум той открива закона за движението на махалото (периодът на люлеене зависи само от дължината, а не от амплитудата или теглото на махалото). По-късно предлага направата на уред с махало за отмерване на равни интервали от време. В 1586 г. Галилей завършва първите си самостоятелни изследвания относно хидростатичното равновесие и конструира нов тип хидростатични везни. Следващата година написва чисто геометричния труд „Теореми относно центровете на тежестта на твърди тела“. Първите трактати на Галилей не са публикувани, но бързо се разпространяват и му донасят известност. През 1588 г. по поръчка на Флорентинската академия той прочита две лекции за формата, положението и големината на Дантевия ад. Те са изпълнени с теореми от механиката и многобройни геометрични доказателства, използват се като предлог за разработване на географията и представите за света изобщо. През 1589 г. великият херцог на Тоскана назначава Галилей за професор в катедрата по математика в Пизанския университет за срок от три години.
В Пиза младият учен отново се сблъсква със схоластичната средновековна наука. Галилей трябва да преподава геоцентричната система на Птоломей, която заедно с пригодената за нуждите на църквата философия на Аристотел е единствено призната. Той не се сближава с колегите си, води спорове с тях и пръв се усъмнява в много от твърденията на Аристотеловата физика. Според нея движението на телата на Земята се разделя на „естествено“, когато те се стремят към „естествените си места“ (например движението „надолу“ за тежките тела и движението „нагоре“ за огъня) и „насилствено“, когато е предизвикано от тласък. При това движението спира, когато изчезне причината за него. За „съвършените небесни тела“ естествено е вечното и равномерно движение по идеални окръжности около центъра на Земята (и центъра на света). За да опровергае твърденията на Аристотел, че телата падат със скорости, пропорционални на теглата им, Галилей прави прочутите си опити с падащи тела от наклонената кула в Пиза. Това е всъщност първият научен експеримент във физиката и с него Галилей въвежда нов метод за придобиване на знания — опитът и наблюдението. Резултат на тези изследвания е трактатът „За падането на телата“, в който се излага основният извод за независимостта на скоростта от теглото на падащото тяло. Той е написан в нов за научната литература стил — във форма на диалог.
Липсата на научна среда и ниското заплащане принуждават Галилей да напусне университета в Пиза преди изтичането на тригодишния срок. По това време, след смъртта на баща си, той трябва да поеме издръжката на семейството. Галилей е поканен да заеме катедрата по математика в Падуанския университет. Университетът в Падуа бил един от най-старите в Европа и се славел с дух на свободомислие и независимост от духовенството. Тук Галилей работи усилено и за кратко време си спечелва име на отличен лектор и на много добър инженер. През 1593 г. са завършени първите му две работи по фортификация, а също и „Механика“, в която излага възгледите си за теорията на простите машини и формулира мисълта: „Това, което печелим в сила, губим в скорост.“ Занимавайки се усилено с фортификация, Галилей изобретява пропорционалния пергел, с който се извършват лесно различни геометрични операции — увеличаване на чертежа и др. Запазени са и негови патенти за хидравлични съоръжения.
Лекциите на Галилей в университета следват официалните възгледи, той преподава геометрия, Птоломеевата геоцентрична система и физиката на Аристотел.
С същото време у дома, в обкръжението на приятелите и учениците си беседва по различни проблеми и излага собствените си нови възгледи. Този двойнствен живот Галилей е принуден да води дълго време, докато не добият ясна форма и убедителност представите му за движението в хомогенно пространство. Предполага се, че още в Пиза Галилей се е запознал с учението на Коперник. В Падуа той вече е убеден привърженик на хелиоцентричната система и си поставя като основна цел събирането на доказателства в нейна полза. В едно свое писмо до Кеплер от 1597 г. той пише: „Преди много години аз се обърнах към идеите на Коперник и чрез неговата теория успях напълно да обясня редица явления, които не можеха да бъдат обяснени като цяло от противоположните теории. Стигнах до много аргументи, които опровергават противоположните представи, но досега не се решавам да ги публикувам…“ Тази предпазливост е основателна — само след няколко години инквизицията изпраща на кладата философа Джордано Бруно, който е доразвил и разпространявал идеите на Коперник.
В края на 1608 г. до Галилей достига вестта, че в Холандия е открит оптически уред, който позволява далечните предмети да се виждат наблизо и ясно. Галилей се заема със същата задача и след упорит труд, обработвайки стотици оптически стъкла, построява първия си телескоп с увеличение три пъти. Това е система от плоско-изпъкнала леща (окуляр), днес наричана „Галилеева тръба“. Третият си телескоп с увеличение 32 пъти той насочва към небето. Само след няколко месеца наблюдения той публикува изумителните си открития в книжката „Звезден пратеник“: Луната не е съвършено сферична и гладка, нейната повърхност е покрита с възвишения и долини подобно на земната. Млечният път представлява струпване на многобройни звезди. Планетата Юпитер притежава четири спътника, които обикалят около нея подобно на Луната около Земята. Въпреки че е получила разрешение за печат, тази книга всъщност съдържа сериозен удар срещу християнските догми — унищожена е принципната разлика между „несъвършените“ земни тела и „идеалните, вечни и неизменни“ небесни тела. Използвано е движението на юпитеровите спътници като аргумент в полза на Коперниковата система. Първите смели астрономически постижения на Галилей все още не предизвикват вниманието на инквизицията, напротив, те му спечелват огромна популярност и влияние на знаменит учен в цяла Италия, включително сред духовенството.
През 1610 г. Галилей е назначен за „пръв математик и философ“ при двора на владетеля на Тоскана и негов бивш ученик Козимо II Медичи. Той напуска Падуанския университет след 18-годишен престой в него и се преселва във Флоренция, където е освободен от всякаква преподавателска работа и може да се занимава само с научните си изследвания. Към аргументите в полза на Коперниковата система скоро се добавят откриването на фазите на Венера, наблюдението на пръстена на Сатурн и слънчевите петна. Той прави посещение в Рим, където е приет благосклонно от кардиналите и папата. Галилей се надява, че логическата безупречност и опитната обоснованост на новата наука ще накарат църквата да я признае. През 1612 г. излиза важният му труд „Разсъждение за плаващите тела“. В него той дава нови доказателства на закона на Архимед и се обявява против много страни на схоластичната философия, като отстоява правото на разума да не се подчинява на авторитетите. През 1613 г. пише на италиански език с голямо литературно майсторство трактат за слънчевите петна. По това време той открива и около осното въртене на Слънцето.
Тъй като срещу Галилей и учениците му вече са се появили първите нападки, той чувствува необходимост да се изкаже и пише прочутото си „Писмо до Кастели“. В него се обявява за независимост на науката от теологията и невмешателство на Светото писание в търсенията на учените: „…в математическите спорове, струва ми се, на библията принадлежи последното място“. Но оживлението на мненията относно хелиоцентричната система през последните години безпокои сериозно богословите и през март 1616г. с декрет на светата конгрегация учението на Коперник е забранено.
За цялата активна среда от привърженици на Коперник настъпват дълги години на мълчание. Но това е само привидно — докато през 1610—1616 г. основно оръжие против геоцентричната система са били астрономическите открития, сега Галилей подготвя удар по самите основи на стария ненаучен мироглед, засяга най-дълбоките гносеологични и физични корени на картината на света. Борбата е подновена с появата в 1624 г. на две произведения: „Пробни везни“ и „Писмо до Инголи“. Първото от тях провъзгласява идеята за суверенното, независимото от авторитета количествено изследване на природата. Правят се разсъждения за безкрайността на Вселената. Качествените свойства на телата се признават за вторични и се свеждат до механични характеристики — големина, брой, форма и движение. Това е основата на целия механистичен мироглед на следващите два века. Във второто произведение Галилей излага принципа на относителността. Обсъждайки традиционния аргумент срещу движението на Земята, а именно: ако Земята се въртеше, камъкът, хвърлен от кулата, щеше да изостава от движението на повърхността на Земята и щеше да изглежда, че се отнася на запад и т. н., Галилей заявява, че и при покой, и при движение на Земята всички процеси върху нейната повърхност са непроменени и еднакви във всички посоки: „Аз Ви казвам, че когато Земята, водата и въздухът, който я обгражда, съгласувано изпълняват едно и също, т. е. или се движат заедно, или заедно са в покой, то същите явления трябва да си представяме еднакви съвсем точно както в единия, така и в другия случай . . .“ По-нататък той прави мислен експеримент, като описва различни механични явления в каютата на кораб, който отначало е в покой, а след това се движи равномерно: „Когато добре забележите всички тези явления, приведете кораба в движение и при това с произволна скорост (стига само движението му да е равномерно, а не да се клати насам-натам), тогава няма да видите никаква разлика във всичко, което беше описано, и нито по някое от тези явления, нито пък по нещо, което става със самия Вас, няма да можете да разберете дали корабът се движи, или стои неподвижно . . .“ По този начин идеята за абсолютно движение и абсолютен покой е отхвърлена, може да се говори само за относителни движения на телата едно спрямо друго в изотропно и хомогенно пространство. Въпреки че принципът за относителност на Галилей не е формулиран съвсем точно (липсва изискването за праволинейност, допуска се равномерно въртеливо движение), той е решаваща стъпка в изграждането на основите на класическата механика, завършено по-късно от Нютон.
През следващите години Галилей е погълнат от работа над основното произведение, отразило в себе си резултатите на тридесетгодишните му изследвания и размисли, натрупания опит в приложната механика и астрономията и цялостните му философски възгледи за света. През 1630 г. обемистият ръкопис със заглавие „Диалог за двете най-главни системи на света — Птоломеевата и Коперниковата“ е завършен. Изложението на книгата е построено във вид на беседа между трима души: Салвиатн, убеден привърженик на Коперник и новата философия, Сагредо, който е въобще разумен човек и се съгласява с всички доводи на Салвиати, и Симпличио, защитник на традиционната Аристотелева концепция. Имената Салвиати и Сагредо са носили двама приятели на Галилей, а Симпличио е в чест на известния коментатор на Аристотел от VI век Симплициус и на италиански значи „простоват“. В целия „Диалог“ неговата роля е твърде жалка — той поддържа остарели схващания и привежда доводи напълно в духа на схоластиката Мислите и идеите на Галилей се изказват от Салвиати и се подкрепят с безупречни доказателства. Всеки здравомислещ човек (Сагредо) се съгласява с тях и ги допълва, само привържениците на старата философия (Симпличио) не могат да ги възприемат.
От „Диалог“ се получават сведения за почти всички научни открития на Галилей, както и за представите му за природата и възможностите за нейното опознаване. Той стои на материалистически позиции; смята, че светът съществува независимо от човешкото съзнание и въвежда за неговото изучаване нови изследователски методи — наблюдението, опита, мисления експеримент и количествения математически анализ, вместо отвлечените разсъждения и позоваване на авторитети и догми. Галилей счита света за единен и изменчив, не го разделя на „вечна“ и „променлива“ субстанция; отрича абсолютното движение около неподвижен център на света: „Аз мога да Ви поставя много основателно въпроса има ли въобще център на света, защото нито Вие, нито който и да било друг е доказал, че светът е краен и има определена форма, а не безкраен и неограничен.“ Галилей полага големи усилия, за да може произведението му да бъде отпечатано. Той прави редица компромиси, пише в обръщение до читателите, че не се придържа към Коперниковото учение и го излага като една хипотетична възможност, която не е вярна и трябва да бъде отхвърлена. В продължение на две години събира разрешения от висшите духовни власти и цензурите на инквизицията и в началото на 1632 г. книгата излиза от печат. Но много скоро срещу нея се надига силна реакция от богословите и аристотелианците. Убеждават папата, че в лицето на Симпличио е изобразен самият той. Назначена е специална комисия от теолози, която обявява съчинението за еретическо и болният седемдесетгодишен Галилей е призован на съд в Рим. Възбуденият от инквизицията процес срещу него трае година и половина и завършва с присъда, според която „Диалог“ е забранен, а Галилей трябва публично да се отрече от заблужденията си, да живее под надзора на светата инквизиция и в бъдеще по никакъв начин да не излага разсъждения за движението на Земята и неподвижност на Слънцето.
На 22 юни 1633 г. пред всички кардинали и членове на инквизицията Галилей прочита текста на отричането. Това събитие привидно говори за пълното сломяване на неговата съпротива, но всъщност е поредният голям компромис, който се налага да направи, за да продължи научното си дело. Легендарната фраза, която потомството му приписва: „Eppur si muove“ („И все пак тя се движи“) се оправдава от живота и творчеството му след процеса. Галилей е под домашен арест във вилата си в Арчетри край Флоренция и въпреки почти, загубеното си зрение, работи усилено над нов голям труд. Ръкописът се изнася тайно извън Италия от негови почитатели и през 1638 г. е отпечатан в Холандия под заглавието „Беседи и математически доказателства относно две нови науки, отнасящи се към механиката и локалното движение“.
„Беседите“ са върхът в творчеството на Галилей. Те са написани отново като разговор в продължение на шест дни между тримата събеседници — Салвиати, Сагредо и Симпличио. Както и преди Салвиати има ръководната роля. Симпличио вече не спори, а само задава въпроси за по-подробни разяснения. През първия, третия и четвъртия ден се излага теорията за движението на падащи и хвърлени тела. Вторият ден е посветен на съпротивлението на материалните и геометрическото равновесие. В петата беседа са приведени помощни математически теореми, а последната съдържа незавършени резултати и идеи за теорията на удара. Тя има най-малко значение измежду шестте. Що се отнася до съпротивлението на материалите работата на Галилей е пионерска в тази област и има важна роля, въпреки че се привеждат предположения, които не са проверени експериментално и са само приблизително верни.
Най-ценни резултати съдържат първа, трета и пета беседи. Те са най-високата точка, до която е стигнал Галилей в разбирането си за движението. Разглеждайки падането на телата, той обобщава извода за независимост на скоростта от теглото и за тела с различен състав, т. е. с различна плътност: „Аз мисля, че ако се отстрани напълно съпротивлението на средата, всички тела биха падали с еднаква скорост.“ По-нататък последователно се изгражда теорията на равномерното праволинейно и равноускорително движение. Привеждат се резултати от многобройните му експерименти по свободно падане, движение по наклонена равнина и движение на тяло, хвърлено под ъгъл спрямо хоризонта. Формулира се ясно зависимостта на пътя от времето и се изследва параболичната траектория. Отново се обосновава принципът за инерцията и се използва като фундаментален във всички разглеждания. В концепцията на Галилей за движението е заложено вече и диференциално разглеждане, т. е. проследяването му от точка в точка, а не само отчитане на началото и резултата му. Когато „Беседите“ излизат от печат, Галилей е вече напълно сляп. Но и в последните години на живота си той работи. През 1636 г. предлага метод за точното определяне на географската дължина с помощта на спътниците на Юпитер. Неговата мечта е да се организират многобройни астрономически наблюдения от различни точки на земната повърхност. С тази цел води преговори с холандска комисия за възприемане на неговия метод, но получава отказ, а църквата забранява по-нататъшните му контакти. В последните си писма до свои последователи продължава да изказва важни астрономически съображения.
Галилео Галилей умира на 8 януари 1642 г., обкръжен от учениците си Вивиани и Торичели, сина си и представител на инквизицията. Едва след 95 години е разрешено прахът му да бъде пренесен във Флоренция, до други двама велики синове на Италия — Микеланджело и Данте. Гениалното му научно дело, преминало през строгите критерии на времето, му отрежда безсмъртие сред имената на най-ярките творци на физиката и астрономията.
Н. Петкова
Източник: nauka.bg