天が完全でなくなったとき|物理

The Starry Messengerというタイトルの小さな本を手に持っています (シデレウス・ヌンシウス イタリアの数学者で科学者でもあるガリレオ・ガリレイによって 1610 年に書かれました。メッセンジャーの初版には 550 冊の本がありました。 .まだ150本残っています。数年前、クリスティーズは各初版を 600,000 ドルから 800,000 ドルと評価していました。私のペーパーバックは 1989 年に約 12 ドルで印刷されました。

科学の歴史はメッセンジャーを表彰していませんがニュートンのプリンキピアと同じ月桂樹またはダーウィンの種の起源について 、これまでに出版された科学の最も重要な巻の 1 つと見なします。この小さな本で、ガリレオは新しい望遠鏡を天に向けた後に見たものを報告しています。天体はリュート島の冬の氷のように普通の物質でできているという強力な証拠です。その結果は、天と地の分離についての考え方に革命を引き起こし、物質世界の領域を驚異的に拡大し、絶対者への鋭い挑戦を引き起こしました。星の物質性は、エネルギー保存の法則と相まって、星が絶滅する運命にあることを宣言します。不死と永続性の最も印象的なアイコンである空の星は、ある日、期限が切れて死ぬでしょう.

ガリレオはピサで生まれ、フィレンツェで育ちました。 1592 年から、彼はパドヴァ大学で数学を教えました。学費だけでは経済的責任を果たすことができず、愛人を介して 3 人の子供を養うことに加えて、姉妹の持参金を支払わなければなりませんでした。 1580 年代後半に、彼は運動と落下体に関する有名な実験を行いました。 1609 年、45 歳のとき、オランダで発明されたばかりの新しい拡大鏡について耳にしました。その驚異を見たことがなかったので、彼はオランダのモデルよりも数倍強力な望遠鏡を自分ですばやく設計して構築しました。彼は夜空にそのようなものを向けた最初の人間だったようです. (オランダの望遠鏡は「スパイグラス」と呼ばれ、その用途について憶測が飛び交いました。)

ガリレオは自分のレンズを磨いて磨きました。彼の最初の器具は、物体を十数倍に拡大しました。彼は最終的に、1,000 倍に拡大し、物体を実際よりも 30 倍近くに見える望遠鏡を構築することができました。めったに訪れないフィレンツェのガリレオ博物館で、現存するガリレオの望遠鏡を見ることができます。彼の最初のものは、長さ 36.5 インチ、幅 1.5 インチで、一方の端に凸レンズ、もう一方の端に凹の接眼レンズが付いた木と革で作られたチューブでした。私は最近、レプリカの外を見ました。まず驚いたのは、長いチューブの先に腕を伸ばしたところにある 10 セント硬貨大の光の輪のように見える視野の狭さです。そして薄暗い。しかし、しばらく目を細めてみると、その薄暗い光の中でかすかなイメージを確かに理解することができました.そして、原始的な望遠鏡を 100 ヤード離れた建物に向けると、肉眼では見えないレンガの細部を見ることができました.

ガリレオが新しい楽器で最初に見上げたときのスリルと驚きを想像するのは難しい.その先には、星々を保持する回転する結晶球があり、最後に、神の指によって回転された最も外側の球体であるプリマムモビールがありました。それらはすべて、ミルトンが 失楽園 で説明したように、アリストテレスの 5 番目の要素である無傷で物質と形が完全なエーテルから構築されたと考えられています。「天国のエーテルの真髄」として。そして、そのすべてが神の神聖な感覚と一体になっています。ガリレオが彼の小さなチューブを通して実際に見たものは、月のクレーターと太陽の黒いニキビでした.

数世紀前、聖トマス・アクィナスは、アリストテレスの宇宙論をキリスト教の教義とうまく結びつけました。キリスト教の教義には、天体の優美な性質や、地球が宇宙の中心に静止して立っているという考えが含まれていました。 (1 つのアリストテレスの考えで、アクィナスは例外を取りました。宇宙の寿命は、アリストテレスによれば無限であり、キリスト教によれば有限です。)天体の不完全さに関するガリレオの発見は、教会に深刻な挑戦を与えました。しかし、望遠鏡自体も挑戦でした。ガリレオの 3 フィートの真空管は、人間の感覚を増幅した最初の楽器の 1 つであり、自然な目や耳には見えない世界を見せてくれました。この楽器のようなものはこれまで見られませんでした。多くの人々は懐疑的で、デバイスの正当性、したがってその調査結果の妥当性に疑問を呈しました. 1800年に携帯電話が誰かに贈られたかのように、この奇妙なチューブを魔法のように、この世界のものではないと考える人もいました。

16 世紀から 17 世紀のヨーロッパでは、魔法、魔術、魔術に対する信仰が広まっていたことを思い出す必要があります。ちょうどこの 2 世紀で、40,000 人の魔女と疑われた人々 (そのほとんどが女性) が、火あぶりにされたり、絞首台にかけられたり、まな板に頭を乗せられたりしました。 1597 年、スコットランドのジェームズ 6 世王 (1603 年にイングランドのジェームズ 1 世になった) は、「この時期 [そして] この国には、悪魔の忌まわしい奴隷、魔女、魔法使いが恐ろしく多い」と不満を漏らしました。魔術師は、意図した犠牲者の髪の毛や指の爪を傷つけることによって呪文を唱えることができると信じられていました.イタリアの数学者の装置はちょっとした魔法でしたか?

他の人々は、ガリレオの望遠鏡の発見が黒魔術の悪臭を放ったり、神学の教義と矛盾したりするためではなく、個人の世界観や哲学的コミットメントに異議を唱えたために、疑いを持って見なしました。パドヴァ大学のアリストテレス哲学の教授でガリレオの同僚であるチェーザレ・クレモニーニは、ガリレオが月面にクレーターと太陽面に斑点があるという主張を非難したが、チューブの外を見ることは拒否した。クレモニーニは後に次のように語ったと伝えられています。十分！これについてはこれ以上何も聞きたくありません。」ガリレオのもう一人の同時代人である、ピサのアリストテレス哲学の教授であるジュリオ・リーブリもまた、チューブを覗き込むことを拒否しました。ガリレオは、仲間の科学者であるヨハネス・ケプラーへの手紙の中で、これらの拒絶に対して次のように答えています。

親愛なるケプラーよ、私たちが普通の群れの驚くべき愚かさを笑ってくれることを願っています。このアカデミーの主要な哲学者たちは、ロバのように頑固で、惑星も月も望遠鏡も見たがりません。千回？本当に、ロバが耳を塞ぐように、これらの哲学者は真実の光に対して目を閉じます.

ガリレオの小さな本は、トスカーナ第 4 代大公である最も穏やかなコジモ 2 世デメディチに宛てたものです。タイトルページには次のように書かれています。彼が最近考案したスパイグラスの助けを借りて…」彼の本の中で、ガリレオは望遠鏡を通して見た月の彼自身のペンとインクの絵を展示し、暗い部分と明るい部分、谷と丘、クレーター、尾根、山を示しています。彼は月の山の高さをその影の長さから推定しています.

月の光と闇の境界線、いわゆるターミネーターをじっと見つめたとき、それは神学的信念の完全な球体に期待されるような滑らかな曲線ではなく、ギザギザで不規則な線でした。「そうすれば誰もが理解するだろう」とガリレオは書いている。広大な隆起、深い割れ目、および畳み込みを伴う.また、木星の周りの月の目撃も報告されており、他の惑星が地球に似ているという考えに信憑性を与えています.つまり、地球は特別なものではなくなりました。これらはすべて、地球ではなく太陽が惑星系の中心であるという 67 年前のコペルニクスの提案を支持していました。これらは、このような小さな本に詰め込むためのかなりの数の新しいアイデアでした.そして、アリストテレスにも教会にも謝罪しません。

Sidereus Nuncius の出版から数か月以内に、ガリレオはヨーロッパ中で有名になりました。これは、望遠鏡が科学的だけでなく軍事的および商業的価値を持っていたためでもあります。 (「ヴェネツィアの最も高い鐘楼」から、ガリレオは友人に次のように書いています。スパイグラス。」) 発明の言葉は手紙と口頭で伝えられました。

ガリレオが太陽に暗黒点を発表したことは、天の神聖な完全性に対するさらに大きな挑戦でした。現在、「黒点」は、太陽の外層に磁気エネルギーが一時的に集中することによって発生することがわかっています。黒点は一時的なもので、行ったり来たりします。 1611 年、シュヴァーベン (ドイツ南西部) の主要なイエズス会の数学者であるクリストフシャイナーは、新しいガジェットの 1 つを自分で調達し、ガリレオが太陽の前に移動する暗点を目撃したことを確認しました。しかし、シャイナーは、太陽は完全で無傷であるという疑う余地のないアリストテレスの前提から始め、そこから、太陽自体ではなく太陽を周回する他の惑星や衛星によって現象が引き起こされた理由について、さまざまな不安定な議論を提案するようになりました.

彼の本のタイトルページに記載されているように、ガリレオは数学者でした。数学は一般的に、抽象的で論理的な世界に存在すると見なされていました。数学は学者が「現実の世界」を計算して予測するのに役立ちましたが、それはその世界とは異なっていました。特に、天体システムの反神学的モデルは、外見を説明する単なる計算装置と見なされていました。現実とは対照的に .したがって、アリストテレスとプトレマイオスの地球中心の惑星系とコペルニクスの太陽中心の惑星系は、どちらも惑星の位置をかなり正確に説明しているため、計算方法として対等な立場に置くことができました。しかし、前者は神学的および哲学的信念と一致していたため、現実を反映していると見なされました.

ガリレオの観察が知られるようになると、聖職者たちは懐疑的な反応を示しました。 1611 年 3 月 19 日、コレッジオロマーノの会長であるロバートベラルミン枢機卿は、仲間のイエズス会の数学者に次のような手紙を書きました。

あなたの牧師が著名な数学者による新しい天文観測について聞いたことを知っています...私はさまざまな意見を聞いているので知りたいのですが、あなたの教父は数学的科学に熟練しており、これらの新しい発見がうまくいくかどうかを簡単に教えてくれます設立された、またはそれらが明白で現実的でない場合。

教会の数学者たちはガリレオの発見の詳細について議論しましたが、彼らは満場一致で目撃が本物であることに同意しました.それにもかかわらず、ガリレオの望遠鏡による発見と、コペルニクスの太陽中心モデルの支持は、神学的信念に対する許しがたい攻撃と見なされました。その罪で、かつて神権を真剣に考えていた敬虔なローマカトリック教徒のガリレオは、最終的に異端審問によって裁判にかけられ、彼の天文学的主張のほとんどを撤回することを余儀なくされ、晩年は自宅軟禁下で過ごしました。

私は今、宇宙の中心としての地球の移動ではなく、新たに考え出された物質性に焦点を当てたいと思います天の。星の絶対的な性質に衝撃を与えたのは、その物質性、いわゆる天体の謙虚さだったからです。降格は、観測された月面のクレーターとわだち掘れから始まりました。 1610年以降、何十人もの思想家や作家が、月や惑星を土、空気、水の場所として見始め、奇妙ではあるが人間のような居住に適している. 1630 年、ガリレオが「共通の群れの愚かさ」について書いた同じ仲間であるヨハネスケプラーは、ソムニウムという非常に人気のあるファンタジー作品を完成させました。少年と母親が宇宙を旅し、レヴァニアと呼ばれる月に向かう。レバニアではすべてが地上よりも極端です。レバニアでは、山々は地上よりはるかに高くそびえ立ち、谷ははるかに低くなります。レヴァニアのホットゾーンには、巨大で一日しか生きられない生き物が住んでいます。泳いだり、空を飛んだり、這ったりするこれらの動物は、町や政府を建設するほど長生きしませんが、生命の糧を見つけることができます。ケプラーは著名な科学者だったため、彼の小説は教育を受けた世界で真剣に受け止められ、17 世紀、18 世紀、さらには 19 世紀にも読まれました。

このような幻想は他にもたくさんありました。詩人サミュエル・バトラーによる「象の月」(1670) では、自己満足の紳士科学者が望遠鏡で月を観察しながら、進行中の軍隊の戦いを目にします。他のものはほんの数秒で（月の重力の減少によって解放される可能性があります）。 1698 年、オランダの数学者で科学者のクリスティアーンホイヘンスは、発見された天体の世界、または惑星の世界の住民、植物、生産物に関する推測というタイトルの本を書きました。 .これらの本や詩は、一般大衆のために書かれたものです。それらは、17 世紀の人々がどのようにして惑星を普通の物質と見なすようになったかを示しています。象は、天上の真髄の神聖な領域を横切って暴れ回ることはありません。

しかし、ガリレオの発見がおそらく最も大きな影響を与えたのは、星の性質でした。星が太陽かもしれないという考えは、イタリアの哲学者で作家のジョルダーノ・ブルーノによって提唱されました。彼の 無限の宇宙と世界について 、1584年に出版されたブルーノは、「同様の条件、無限の太陽、または同様の性質を持つ炎を持つ無限の数の他の世界[地球]が存在する可能性があります…」と書いています. 1600 年に火あぶりにされた.) 17 世紀初頭までに、さまざまな思想家が星が太陽である可能性があるという考えを楽しませた.したがって、ガリレオが太陽の傷を報告したとき、彼の発見はすべての星に劇的な影響を与えました.星はもはや完全なものと見なすことはできず、地球上のものとは異なり、永遠で破壊できない物質で構成されています.太陽と月は、地球上の他の物質のように見えました。 1800 年代、天文学者はプリズムを使って星の光をさまざまな波長に分割することで、星の化学組成を分析し始めました。異なる色は、光を発する異なる化学元素に関連付けることができます。また、恒星には、水素とヘリウム、酸素、シリコン、その他の一般的な地球の元素の多くが含まれていることがわかりました。星は単なる物質、つまり原子でした。

ガリレオと他の人々が星は単なる物質であると宣言した後、その数千年は数えられました。なぜなら、すべての物質はエネルギー保存の法則に従うからです。この法則は、その適用範囲の大規模な広がりと、その定量的および論理的な定式化の両方において、すべての自然法則のパラダイムです。基本的に、法律は、エネルギーを作成したり破壊したりできないと述べています。マッチの化学エネルギーが炎の熱と光に変わるときのように、エネルギーはある形から別の形に変化する可能性があります。しかし、合計閉じた自己完結型システムのエネルギーは一定のままです。

スターは巨大なマッチのようなものです。その中には有限量のエネルギーが蓄えられています。恒星では、化学エネルギーではなく核エネルギーです。その核エネルギーは、原子が融合してより重い原子を作るときに放出されます。しかし、星の核エネルギーの供給は、マッチの化学エネルギーの供給と同じように限られています。星が核燃料を「燃やす」と、そのエネルギーは主に光の形で宇宙に放出されます。星を巨大な箱に入れることを想像すると、その箱の総エネルギーは一定のままですが、エネルギーは星から箱の中の光に徐々にシフトし、その光を吸収するすべてのものの熱エネルギーと化学エネルギーが増加します.

もちろん、巨大な箱に星が入っているわけではありません。しかし、原則は残っています。ブルーノとガリレオ、そしてその後の科学者によると、星は物理的な物質であり、限られた量のエネルギーを持っています。星は宇宙にエネルギーを放射するため、核エネルギーの有限の供給を枯渇させます。最終的にその貴重な星の商品は使い果たされ、その時点で星は燃え尽きて暗くなります。私たちの太陽と同じように、約 50 億年後です。 1兆年くらいで、空のすべての星が冷たくなるでしょう.

その時点で、夜空は完全に暗くなります。そして昼の空もすっかり暗くなります。空の無数の星々は、かつては死んだファラオの最後の安息の地であると考えられ、恒常性と不死性、および絶対者の他の性質の具現化であると考えられていましたが、最終的には宇宙に浮かぶ冷たい残り火になります.

物理学者で小説家のアラン・ライトマンは、MIT の人文科学の教授です。彼の著書には アインシュタインの夢、国際的なベストセラー; The Accidental Universe、BrainPickings によって 2014 年の最高の科学書の 1 つに選ばれました。そして が選んだ上映室 Washington Post 2015 年の最高の本の 1 つ。