Идеи и открытия Галилео Галилея
Существенный вклад итальянского ученого Галилео Галилея (1564-1642) в астрономию, физику, математику и философию заставляет многих называть его отцом современной науки. За новаторские теории, которые повлияли на сегодняшнее понимание Солнечной системы и нашего места в ней, ученый заплатил высокую цену.
Его открытия полностью перевернули представление людей об устройстве мира, привели к серьезному конфликту с католической церковью и обесцениванию его достижений почти на 200 лет. Статья расскажет о важнейших открытиях и идеях великого итальянца.
Геометрический и военный компас
В эпоху Возрождения многие изобретатели предпринимали попытки разработать универсальный инструмент, который был бы пригоден для выполнения арифметических расчетов и геометрических операций. Особенно остро необходимость в таком инструменте ощущалась в военной области, где технология изготовления огнестрельного оружия требовала все более точных математических знаний.
Этот сложный и универсальный вычислительный инструмент состоял из трех частей:
- двух ножек, гравированных шкалами и скрепленных шарниром;
- градуированного квадранта, который крепился с помощью гаек к отверстиям в ножках компаса;
- зажима, вставленного в одну из ножек и способного держать инструмент в вертикальном положении.
С помощью компаса Галилея стало возможным выполнять все виды арифметических и геометрических операций, в том числе извлечение квадратных и кубических корней, расчет площадей и объемов, рисование полигонов, вычисление процентов. Компас использовали военные офицеры и инженеры, чтобы определить, сколько пороха требуется для пушечного ядра определенного типа.
Закон падающих тел
В течение многих веков люди ошибочно полагали, что более тяжелые предметы падают быстрее, чем более легкие. Галилей опытным путем доказал несостоятельность этой теории.
Изучая движение падающих объектов, он пришел к выводу, что в отсутствие сопротивления воздуха гравитация заставляет все объекты (независимо от их массы) падать с одинаковым ускорением, а расстояние, пройденное падающим телом, прямо пропорционально квадрату времени, которое требуется для падения.
Закон падающих тел был новаторским. Вопреки идеям натурфилософов того периода, Галилей утверждал, что тело не достигает определенной скорости, которая остается постоянной, а продолжает ускоряться, пока не соприкоснется с землей. Это утверждение верно в том случае, если не учитывать сопротивление воздуха, которое может быть очень значительным для некоторых объектов и при высоких скоростях. Закон падающих тел является одним из ключевых вкладов ученого в физику.
Галилей также впервые разработал концепцию об инерции, согласно которой объект остается в покое или в движении, пока на него не воздействует другая сила. Исследования Галилея послужили основой для создания Исааком Ньютоном первого из трех законов классической механики – закона инерции.
Маятниковые часы
Механические часы были хорошо известны задолго до Галилея. Самые старые из сохранившихся часов в Европе датируются примерно 1386 годом. Однако точность их показаний была далека от совершенства, поскольку в конструкции использовался маховик, а не маятник.
Вклад Галилея в создание часов с маятниковым механизмом, который значительно повышал точность хода, по сути, был теоретическим. Будучи студентом, ученый наблюдал за лампой, качающейся вперед и назад в Пизанском соборе, и заметил, что время, в течение которого лампа совершала одно колебание, не зависело от амплитуды, а значит, маятник можно было использовать для отсчета равных промежутков времени. Об этом изохронизме он написал научную работу в 1602 году.
Однако идея использовать маятник в часовом механизме возникла у Галилея только в последний год его жизни. Он создал схему часов, но умер, так и не завершив работу. Сын Галилея Винченцо сконструировал часы по этой схеме, однако не смог заставить их работать надежно.
Первые исправные маятниковые часы были продемонстрированы нидерландским изобретателем Христианом Гюйгенсом через 15 лет после смерти Галилея.
Телескоп
Однажды Галилей узнал о голландском мастере, который использовал обычные линзы от очков для создания подзорной трубы. Несмотря на то, что труба была лишь игрушкой вельмож на светских балах, Галилея, как ученого, эта вещица заинтересовала. Он решил значительно усовершенствовать прибор и превратить его в полезное устройство – телескоп.
Галилей экспериментировал с установкой линз, не имея чертежей, и допускал множество ошибок. В его телескопе линза объектива была выпуклой, а глазная линза – вогнутой (современные телескопы используют две выпуклые линзы). Со временем ученый научился самостоятельно шлифовать оптику, чтобы добиться повышения увеличительной силы прибора. Телескоп Галилея имел десятикратную увеличительную способность. А через несколько месяцев ученый смог модернизировать линзы, добившись 30-тикратного увеличения.
Инновационный прибор принес Галилею финансовый успех. Он обеспечил своими телескопами Венецианский арсенал, который использовал их в качестве навигационного инструмента для обнаружения вражеских кораблей. За заслуги перед государством Галилею назначили щедрое пожизненное жалование.
Неидеальная Луна
Согласно господствующим в те времена догмам, Луна и прочие небесные тела были созданы Богом и имели совершенную, гладкую форму. Однако направив свою подзорную трубу на Луну, Галилей с удивлением обнаружил на ее поверхности впадины и выпуклости, кратеры и горы. Планета не была идеально ровной, а, наоборот, имела шероховатый рельеф, как и Земля, испещренная горными хребтами и долинами.
Ученый сделал вывод, который противоречил убеждениям авторитетных философов и представителей церкви: если поверхность небесного тела напоминала Землю, значит, небо и земля не такие уж и разные.
Галилеевы спутники
Благодаря телескопу Галилей сделал еще одно удивительное открытие.
Наблюдая за Юпитером, ученый заметил четыре яркие звезды на одной линии с планетой. Положение этих объектов менялось от ночи к ночи: они то исчезали позади Юпитера, то становились перед ним.
Через некоторое время Галилей понял, что эти объекты были спутниками Юпитера и вращались вокруг него так же, как Луна вращается вокруг Земли. Это было вдвойне грандиозное открытие: во-первых, Галилей обнаружил четыре новых планеты, о существовании которых никто ранее не знал, во-вторых, произошел крах действующей модели мира, согласно которой все небесные тела движутся исключительно вокруг Земли. В дальнейшем это противоречие переросло в серьезное столкновение с церковными догматами.
Сегодня четыре яркие звезды вокруг Юпитера известны как Галилеевы спутники: Ио, Европа, Ганимеда и Каллисто.
Фазы Венеры и пятна на Солнце
В XVII веке для невооружённого глаза земного наблюдателя Венера была лишь светящейся точкой. Но телескоп позволил Галилею увидеть ее диск. С течением времени этот диск превращался в серп.
Фазы Венеры были подобны фазам Луны, их геометрию можно было объяснить только движением Венеры вокруг Солнца. Это наблюдение Галилея подтвердило теорию польского астронома Николая Коперника о том, что все планеты движутся вокруг Солнца, и подорвало идею о геоцентрической системе мира, согласно которой неподвижная Земля является центром Вселенной.
В 1613 году Галилей опубликовал свои выводы о пятнах на Солнце. Темные области, которые он наблюдал в телескоп, будто, двигались по поверхности планеты. Современники Галилея считали, что это тени от спутников, однако ученый утверждал, что пятна на Солнце – доказательство его движения.
Выводы астронома вызывали гнев католической церкви, поскольку шли вразрез с существовавшими на тот момент представлениями о мире.
Конфликт с католической церковью и вынужденное отречение от собственных взглядов
Во времена Галилея католическая церковь придерживалась идей греческого философа Аристотеля об устройстве мира. Одним из принятых убеждений было разделение Вселенной на два типа материи: небесную и земную.
По мнению священнослужителей, планеты и звезды, являясь небесными телами, отличались от Земли – земной материи, и вращались вокруг неё. Земля же являлась центром Вселенной (геоцентрическая система мира).
Представление о геоцентрической системе мира объяснилось еще и тем, что Иисус, сын Божий, был человеком и жил на Земле. Будучи великим Спасителем, Иисус мог жить только в самом важном месте – центре Вселенной.
Наблюдая за планетами в телескоп, Галилей опроверг церковные догмы о движении небесных тел вокруг Земли. В 1610 году он опубликовал книгу «Звездный посланник», где рассказал о неровной поверхности Луны, которая очень похожа на Землю, и спутниках Юпитера, вращающихся вокруг него. В 1613 году вышла другая его книга о Солнечных пятнах и фазах Венеры, которая подтверждала мысль о вращении самого Солнца и планет вокруг него (гелиоцентрическая картина мира).
Первым, кто выдвинул идею о гелиоцентрической картине мира, был астроном Николай Коперник. Однако научные труды 1543 года, содержащие умозаключения Коперника, не были столь популярны среди народа, поэтому католическая церковь не видела в них опасности.
Главное же произведение Галилея «Диалог о двух системах мира», которое было опубликовано в 1632 году, не только поддерживало мнение Коперника о том, что Земля вращается вокруг Солнца, но и высмеивало невежество католической церкви.
В книге шел диалог между тремя персонажами:
- Сальвиати, который придерживался взглядов Галилея и Коперника;
- Сагредо, который был рассудительным, но не имеющим академических знаний человеком;
- Симпличио, который ратовал за Аристотелевский (и, соответственно, церковный) взгляд на устройство мира.
Симпличио был охарактеризован в книге, как недалекий человек, чьи представления безнадежно устарели и не могут победить в дискуссии. Подобная метафора оскорбила католических священнослужителей. К тому же Галилей позволил себе еще одну вольность: он написал книгу на итальянском языке, а не на латыни, что сделало ее доступной для каждого жителя страны.
Церковь расценила действия ученого, как непослушание, и обвинила в ереси.
Галилей был приговорен к пожизненному заключению под домашний арест, а его книги объявлены вне закона вплоть до 1835 года.
Жизнь Галилео Галилея – это история пытливого ума, который искал ответы на сложные вопросы об устройстве мироздания. Великий итальянец показал на своем примере, что человек в состоянии познать мир, наблюдая окружающую действительность, и пропуская наблюдения через призму мышления и интеллекта.
Друзья, будьте любознательны! Вокруг нас множество нераскрытых тайн, неразгаданных явлений, и кто знает, может быть, именно ваша наблюдательность и упорство помогут их разгадать…
КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А. Н. ТУПОЛЕВА
Галилео Галилей – известный итальянский физик, астроном, механик, философ и математик, оказавший большое влияние на науку.
Именно он первым применил телескоп для наблюдения за небесными телами и сделал несколько других выдающихся астрономических открытий. Он также является основателем экспериментальной физики и классической механики.
Галилео Галилей родился 15 февраля в 1564 году в итальянском городе Пиза в семье родовитого, но обедневшего дворянина. Полное имя ученого – Галилео ди Винченцо Бонайути де Галилей. Прадед ученого был известным врачом и даже избирался на пост главы республики. По этой причине, родители хотели дать Галилео медицинское образование. Сразу после окончания монастырской школы, его определили на медицинский факультет Пизанского университета. Однако медицина вовсе его не интересовала. Он всерьез увлекался сочинениями Архимеда и Евклида. По совету одного профессора философии отец перевел Галилео на философский факультет, где также углубленно изучалась математика. Наиболее плодотворным периодом для научной деятельности Галилея оказался конец XVI века, когда он начал преподавать в университетах, сначала в Пизанском, а затем в престижной Падуанском.
Вскоре он стал самым знаменитым лектором в университете, и студенты выстраивались в очередь, чтобы попасть на его занятия. Именно в это время он написал трактат «Механика».
Свои первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звездный вестник». Книга имела сенсационный успех. Философия Галилея об устройстве мира противоречила Святому писанию, за что ученый долгое время подвергался преследованию инквизиции. Пропагандирую теории Коперника, он навсегда попал в немилость католической церкви и некоторое время даже провел в тюрьме. В 1637 году ученый потерял зрение. До этого времени он напряженно работал над своей последней книгой «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению». В этом труде он подытожил все свои наблюдения и достижения в области механики.
Галилео Галилей умер 8 января в 1642 году на вилле Арчетри. Согласно его воле, его прах был перенесен во Флоренцию в церковь Санта-Кроче, где он погребен рядом с Микеланджело.
С литературой о Галилео Галилей, вы можете ознакомиться в художественном фонде научно-технической библиотеки им. Н.Г. Четаева КНИТУ-КАИ (1-е зд. КНИТУ-КАИ, К. Маркса, 10, 3-й эт., к. 334).
Очкурова, Оксана Юрьевна.50 гениев, которые изменили мир / О.Ю. Очкурова, Г.В. Щербак, Т.В. Иовлева. — Харьков : Фолио, 2003. — 510 с. Аннотация: Герои этой книги — гениальные личности, оказавшие огромное влияние на судьбы мира и человечества. Многие достижения цивилизации стали возможны лишь благодаря их творческому озарению, уникальному научному предвидению, силе воли, трудолюбию и одержимости. И сколько бы столетий ни отделяло нас от Аристотеля и Ньютона, Эйнштейна и Менделеева, Гутенберга и Микеланджело, Шекспира и Магеллана, Маркса и Эдисона, их имена — как и многих других гигантов мысли и вдохновения — навсегда останутся в памяти человечества. В книге рассказывается о творческой и личной судьбе пятидесяти великих людей прошлого и современности, оставивших заметный вклад в области философии и политики, науки и техники, литературы и искусства. | |
Цейтлин, З. Галилей / З. Цейтлин. — М : Журнал газ. объезд., 1935. — 303 с. Аннотация: В настоящем издании представлена биография Галилео Галилея, итальянского физика, механика и астронома, одного из основателей естествознания, поэта, филолога и критика. | |
Штекли, Альфред Энгельбертович. Галилей / А. Э. Штекли . — М. : Молодая гвардия, 1972. — 384 с. Аннотация: Настоящая биография написана на основании изучения всех сохранившихся до наших дней материалов, касающихся жизни Галилея, — его огромной переписки, его сочинений, документов инквизиции и заметок, относящихся к истории его научных открытий и частной жизни. Они опубликованы в двадцатитомном персональном издании Галилея. |
Материалы подготовлены: О.А. Кулябиной, главным библиотекарем сектора социокультурных коммуникаций НТБ им.
Н.Г. Четаева
Развитие науки. Начало » Интересные факты
Развитие человечества невозможно представить без открытий, которые на каждом этапе делали жизнь людей более прогрессивной. Изобретение колеса, пороха, шёлка имело огромное научное значение, хотя в сегодняшнем представлении кажутся примитивными шагами. На самом деле это были шаги огромного размера.
От эпохи ВозрожденияНаибольший взрыв научной мысли произошёл в эпоху Возрождения. В этот период наблюдаются научные открытия во всех областях жизни человека. Появляются люди, совершившие великие достижения в области науки. Первопроходцами в области научных открытий историки называют гениального художника Леонардо да Винчи, обессмертившего своё имя ещё и открытиями в области инженерных технологий.
В этот же период одновременно появляются подробное описание тела человека, сделанное Везалием и работа Коперника, разработавшего и описавшего систему небосвода с Солнцем в центре.
Обе работы появились в 1543 году. Светское общество сначала приняло эти открытия, поскольку остро нуждалось в научном обосновании всего, что происходит вокруг человека, также и внутри его самого.
Впоследствии, когда новый научный взгляд на Вселенную и на самого человека начал выдвигать идею политического преобразования, наступил период, когда власти начали мешать распространению идей учёных, хотя смысла в этом не было. Законы развития мысли человека остановить невозможно.
Коперник перевернул ЗемлюЗакономерным явились открытия в астрономии. О том, что Земля вращается вокруг собственной оси, а также вокруг Солнца, впервые описал Коперник и тем самым совершил настоящий переворот в науке. Но само по себе описание учёным своих наблюдений, основанных на математическом расчёте, так бы и осталось пылиться на полках библиотек, если бы ни потребность применения полученных знаний в жизни.
Церковь понимала, что требуется изменить явно устаревший календарь, созданный Юлием Цезарем.
При его составлении были использованы данные Птолемея — греческого учёного, который строил свои вычисления, исходя из того, что Земля неподвижна, а все иные тела вращаются вокруг неё. При таком подходе установить настоящую продолжительность года было невозможно.
Коперник кардинально изменил существующее положение. Он впервые объяснил систему мироздания такой, какая она есть, с Солнцем, вокруг которого Земля проходит, совершая годовой цикл. Вращаясь вокруг собственной оси, она совершает суточный цикл.
Микроскоп и телескопС открытия Коперника начался следующий этап научного познания мира. Он определяется переходом от теоретических описаний к практическому исследованию. Коперник создал теорию, его последователи обосновали её практическими исследованиями.
В этом аспекте многое сделал Галилей, утвердивший теорию Коперника. Следом за ним появляются изыскания Гильберта, определившим Землю магнитом. Невероятно важное открытие на этом же этапе делает Гарвей, описавший систему кровообращения человека.
Апогеем этого периода является изобретение микроскопа и телескопа. Это изобретение поистине считается революционным.
Наступало время великих географических открытий. Силу набирали Англия, Голландия, северная часть Франции, энергично прокладывающие морские пути. Вот где потребовалось практическое применение теории Коперника. Но в этой теории отсутствовало подробное описание орбит других планет Солнечной системы. Не являлись убедительными доказательства вращения Земли.
Первым среди учёных того времени, кто по-настоящему оценил значение трудов Коперника и развил гелиоцентрическую систему, стал Джордано Бруно. Церковники в пылу схоластического мракобесия сожгли великого учёного на костре. Это случилось в 1600 году, в столице Италии. Но они не сожгли науку. Вдохновлённые подвигом Бруно, его последователи совершили ряд открытий в различных областях науки.
В астрономии продолжателем теории Коперника стал учёный из Германии Иоганн Каплер.
Учёный мир получил в своё распоряжение уникальные законы Каплера, объясняющие гелиоцентрическую систему. Согласно этим законам Солнце — источник силы, которая приводит в движение планеты.
Изобретение телескопа позволило сделать описание планет. Эту работу прекрасно выполнил Галилео Галилей. В его трудах впервые было рассказано о кратерах и горах на лунной поверхности, о фазах Венеры и спутниках Юпитера, пятнах на Солнце и так далее. Галилео Галилея ждала участь Джордано Бруно. Спастись от костра инквизиции ему удалось лишь после отречения от своих взглядов. Но учение выжило и стало частью физики, легло в основу научного естествознания.
Исаак НьютонЗавершение научной революции связано с Исааком Ньютоном. Его закон всемирного тяготения является не только главным трудом всего XVII века, но и вершиной достижения всей научной мысли того времени. Выстроив единую систему небесной и земной механики, гениальный учёный обобщил результаты своих предшественников от Галилея до Гука и других.
Ньютон раскрыл суть достижений Коперника, а также Галилея и объяснил причины, согласно которым планеты, вращаясь вокруг Солнца, находятся на своих орбитах.
Законы Ньютона разрушили старую картину мироздания и создали новую. Наука сформировалась. Она преобразовалась в самостоятельный институт.
Похожие статьи:
ИСТОРИЯ ФИЗИКИ НОВОГО ВРЕМЕНИ. ЧАСТЬ I
ИСТОРИЯ ФИЗИКИ НОВОГО ВРЕМЕНИ. ЧАСТЬ IЧАСТЬ I.
ВВЕДЕНИЕ
Чем полнее знакомишься с каким-либо естественным рядом явлений, тем труднее указать в нем строго определенные грани. Все естественное не поддается так легко схематизации, в которой человеческий ум, по-видимому, нуждается для ясного понимания. Приходится ли нам приводить в систему ряд объектов природы или же разбивать на периоды историю развития какой-либо отрасли культуры — органическое течение материала всегда противится расчленяющему действию нашего ума.
Пишущий историю физики тоже испытывает трудность при ее подразделении, притом возрастающую по мере того, как с приближением к современности для него становятся все яснее связующие звенья прогресса. Пока над океаном забвения поднимаются лишь отдельные научные вершины, их легко признать незыблемыми оплотами в потоке развития. Но когда пробелы начинают заполняться, и волна умственного движения начинает нарастать правильно и постепенно, проходя перед глазами наблюдателя без резких перерывов, — всякое разграничение становится более или менее произвольным и в лучшем случае только приблизительно верным. При этом систематик, имеющий дело с циклом умственного развития, находится еще в сравнительно лучших условиях, чем лицо, систематизирующее естественные процессы. В постепенном прогрессивном развитии последних почти немыслимы отдельные резкие скачки; в истории же культуры деятельность одной гениальной личности нередко заменяет собою работу целого периода и сразу выводит на свет то, что при обычном течении вещей могло бы быть создано лишь за продолжительные периоды времени.
Такой пример представляет возникновение новой физики. Правда, целое предшествующее столетие стремилось отыскать твердую почву для этой науки, но до конца XVI в. берег едва был виден в тумане. С началом же XVI в. в физике явился Колумб, указавший путь к искомому материку и сделавший плавание настолько легким и безопасным, что и менее одаренные умы могли уже смело пускаться в море. Поэтому относительно времени возникновения новой физики вряд ли возможно какое-либо сомнение, и если имеется еще некоторое разногласие, то только в том признавать ли Колумбом Галилея или Бэкона. Но, во-первых, это разногласие мало влияет на установление даты возникновения новой физики, и, во-вторых, как будет показано ниже, на морях физики искусным кормчим был один лишь Галилей; Бэкон же являлся в лучшем случае систематизатором правил мореплавания.
Однако, если начало новой физики может быть указано сравнительно легко, то, с другой стороны, трудности несоразмерно возрастают при дальнейшем ходе подразделения.
Существование периодов неоспоримо и в последующем; изменение областей исследования, а равно и методов тоже происходит вполне явственно; но дело в том, что изменения в науке уже не так легко относить к отдельным личностям или строго определенному времени. В одних случаях движение идет правильно и постепенно, не изменясь неожиданно под влиянием особо выдающихся умов; в других самым выдающимся умам уже не под силу охватить сразу всю область физики и все ее методы, вследствие чего изменения в различных отраслях науки происходят не одновременно, а в известной постепенности. Но в то же время потребность в правильной систематизации делается все настоятельнее по мере накопления материала. Порою является искушение остановиться на выдающихся внешних событиях и создать искусственную систему, по примеру искусственной системы царств «природы, хотя такое подразделение, весьма удобное для составителя, едва ли способно удовлетворить любознательность читателя. Поэтому мы решились, не считаясь с трудностями, провести наиболее естественное подразделение физики, принимая одновременно во внимание и состояние человеческого знания в целом.
Насколько удачно нам удалось повсюду провести этот план, мы решать не беремся и охотно допускаем, что со специальной точки зрения математика, философа или экспериментального физика в отдельных случаях можно было бы, вероятно, придти к другим выводам.
В первой части предлагаемого сочинения мы показали, что до XVII в. в физике были известны только два метода: философский и математический. Натурфилософия и математика заимствовали свои основы из опыта повседневной жизни, из материала, открытого непосредственному наблюдению. Экспериментального метода, самостоятельно создающего эти основы, в то время еще не существовало. Если в отдельных случаях и производились систематические опыты, то лишь для измерения количественных сторон явлений; некоторые ученые прежнего времени, правда, пробовали исторгнуть у природы ее тайны, но действовали при этом без плана, ощупью; опытного же исследования явлений, наблюдения в смысле физического метода, не существовало. Пытаясь объяснить различные явления, физик не сознавал в то же время необходимости точного и всестороннего изучения их и опытной поверки своих гипотез.
Экспериментальное исследование еще не проникло в область науки; оно едва успело дойти до его порога и не приобрело еще никакого значения. Ложным положениям не приходилось бояться опытной поверки, так как мир мысли был несравненно утонченнее обыденного материального мира. В те времена полное совпадение философской теории с прямым опытом почти роняло ее достоинство, а расхождение между ними никого не смущало. В философии продолжали сохраняться следы платоновского поклонения идее и презрения к материи. Натурфилософ считал для себя унизительным работать вне кабинета, наподобие ремесленника, и гордился исключительным витанием в области духа Математик, успевший подчинить формуле ничтожную часть физических явлений, в свою очередь не испытывал потребности производить физические опыты и не сознавал той пользы, которую они могли бы принести ему в приложении к математике. Вот почему, хотя в прежнее время опытов производилось немало, и даже опытов весьма искусных, наука стояла как бы в стороне от них.
Введение опытного исследования в область науки и возведение экспериментального метода на степень общепризнанного научного метода — заслуга XVII столетия.
В новом научном методе быстро соединились разрозненные до того ветви физики. Философия разрабатывала план объяснения явлений природы и создавала гипотезы, касавшиеся сущности явлений; математика выводила из этих общих начал количественные отношения; наблюдение же не только давало первый достоверный материал для философской теории, но и служило лучшим подтверждением гипотез, представляя собою проверку количественных отношений, выведенных математическим путем. Таков, по крайней мере, научный характер физики при Галилее. К сожалению, не все оценили эту программу по достоинству, и вскоре начался враждебный распад ветвей, едва соединившихся. Уже в первом периоде новой физики натурфилософия в лице Декарта начала стремиться к самостоятельности на новых основаниях; но влияние Галилея еще настолько преобладало в среде его учеников, что попытка эта не удалась.
Равновесие было нарушено не ранее 1650 г., когда экспериментальная физика, в свою очередь, впала в односторонность. Масса новых, неожиданных фактов, главным образом в области воздушного давления, направила внимание ученых исключительно в сторону наблюдения и опыта. Физики стали довольствоваться простым изучением явления, не заботясь пока об его объяснении и обращаясь к гипотезам Декарта как к удобному подспорью в тех случаях, когда от них настойчиво требовали разъяснений. Математики же частью были не в состоянии овладеть быстро накопляющимся материалом, частью были слишком поглощены разработкой своего великого вспомогательного средства — высшего анализа, чтобы посвящать много сил и времени физике. Этот период первого преобладания экспериментальной физики можно отнести к промежутку времени между 1650 и 1690 гг. Затем наступает реакция. В 1680—1690 гг. Ньютон и Лейбниц создали высший анализ; ньютоновская теория тяготения подчинила математике движения небесных светил; братья Бернулли, Гюйгенс и другие ученые достигли в области математической физики таких блестящих результатов, что экспериментаторам пришлось отступить на второй план.
Все выдающиеся умы этого периода обратились к математической физике. Экспериментальная физика, разумеется, не могла сойти окончательно с арены; некоторые же отрасли ее даже продолжали быстро развиваться. Зато натурфилософия была как бы стерта с лица земли. Гипотезы Декарта, не поддающиеся математическому анализу, возбудили в физиках нового направления полное презрение, можно даже сказать ненависть к натурфилософии, разделяемую в большей или меньшей степени и физиками наших дней. Безусловной пользы для науки в этом видеть нельзя, так как пренебрежение к натурфилософии стало одной из причин чрезмерного накопления в отдельных областях эмпирического материала, для которого не находили и, быть может, не особенно старались найти объяснения. Преобладание математики в физике продолжалось, примерно, до 1747 г. Затем экспериментальная физика приобрела новый блеск, благодаря поразительным успехам учения об электричестве, до такой степени приковавшего к себе внимание ученого мира, что начало и конец четвертого периода, с 1747 до 1780 г.
, могут быть определены по времени нарастания и ослабления этого интереса.
Итак, отдельные периоды физики в действительности выявляются и характеризуются довольно резко. Только конец последнего периода не может быть указан с полной точностью за отсутствием здесь гениального лица или великого открытия, способных провести резкую черту в истории науки. Если я, тем не менее, заканчиваю историю новой физики 1780 г. и с него предполагаю начать обзор новейшей физики в III части моего сочинения, то поступаю так потому, что общая совокупность факторов, из которых каждый в отдельности и не является решающим, проводит здесь, на мой взгляд, довольно резкую черту. Эту свою точку зрения я надеюсь более подробно обосновать в конце предлагаемой второй части своего труда.
ПЕРИОД ВОЗНИКНОВЕНИЯ НОВОЙ ФИЗИКИ
XVII столетие окончательно низложило схоластику во всех областях науки. Старые философы-перипатетики не были, разумеется, уничтожены огнем и мечом; они продолжали существовать в замкнутом кругу под мощной охраной католической церкви и еще в течение долгих лет прочно занимали университетские кафедры, но, в сущности, они уже стояли на пути к вымиранию.
Собственных вкладов в науку они уже не были в силах дать, и если в чем-либо проявляли самостоятельность, то лишь в упорном противодействии всему новому; старого же они почти не решались защищать. Хотя эти противники новизны в своей оппозиции не останавливались ни перед какими средствами, но на самом деле они принесли науке больше пользы, чем вреда, так как самые нападки их свидетельствовали о новом духе науки. Производя, например, опыты с падением тел в надежде опровергнуть законы Галилея, или пробуя объяснить барометрические явления независимо от давления воздуха, перипатетики невольно стали признавать за наблюдением значение научного опыта. Коль скоро приверженцы старых взглядов обратились к опытному исследованию, они тем самым признали природу источником физических истин; тем самым натурфилософия, в собственном смысле, была обречена на гибель и встала на путь, который вел непосредственно к новой науке. Тем не менее, победа опытного метода не была бы столь быстрой и полной, если бы к физике не присоединились другие отрасли знания, шедшие в том же направлении.
Важнейшими союзниками ее оказались астрономические открытия, сделанные при посредстве зрительной трубы, — открытия исключавшие всякое возражение. Как ни отворачивались на первых порах перипатетики от нового прибора, столь враждебного старым теориям, подрастающее поколение и вся разумная часть человечества восторженно приветствовали это орудие, расширявшее его умственный кругозор. Упорнейшие противники должны были, наконец, смириться перед фактом. Правда, тесная связь между физическими и астрономическими открытиями и озлобление духовенства против новых астрономических теорий усилили опасность борьбы для физиков; сверх того враги нового научного направления приобрели могущественных союзников в лице всесильной инквизиции, с одной стороны, и зачастую в лице испуганных протестантских теологов — с другой, но, так или иначе перевес сил все же остался за физикой. Католической церкви, одержавшей победу над виднейшим представителем науки. Галилеем, пришлось вскоре признать в области науки за опытом авторитет, ей неподвластный; а спустя немного лет в среде самого католического духовенства можно было указать на ревностных экспериментаторов.
Церковь, правда, и в последствии сумела удержать за собой право высшего надзора за наукой, не переставая преследовать враждебные ей теории; верно, далее, и то, что духовные лица, подвизавшиеся на поприще физики, долго еще чувствовали на себе гнет церкви, лишь только дело касалось выводов из добытых ими научных результатов; но как бы то ни было, почва для научного исследования, видимо, расчистилась. Коль скоро наблюдение стало свободным, непосредственные выводы, вытекающие из фактов, не могут уже быть уничтожены, по крайней мере, до тех пор, пока не удастся открыть способов господства над человеческой мыслью.
Вдобавок, новое движение не ограничилось областью физики и астрономии. В долгий промежуток научной ночи в уме человеческом как бы накопился запас сил, которые при первой возможности заявили о себе, быстро двинув вперед все науки и очищая всюду научную атмосферу от мрака суеверия. Химия сбросила с себя путы алхимии. Выдающиеся химики, с Гельмонтом и Боэ-Сильвиусом во главе, восстали против учения о превратимости элементов, объясняя все химические изменения соединением или разложением веществ.
Впрочем, как раз химии не удалось еще занять вполне самостоятельного места; она опиралась еще на медицину и своим учением о тождестве всех процессов человеческого тела с химическими как бы старалась удержать, за собой частичку философского камня. В области зоологии Гарвей открытием кровообращения разрешил вопрос, который уже давно занимал умы. В ботанике внимание исследователей было обращено на органы оплодотворения. Поиски рационального принципа классификации указывают на пробуждение и в данной области чисто научных интересов взамен прежних утилитарных целей.
Математика может гордиться открытием логарифмов и аналитической геометрии, но как в первом, так и во втором периоде ее успехи сравнительно медленны. Можно даже сказать, что по темпу своего развития прикладные науки составляют в это время противоположность математике — и это по легко понятным причинам. Сильный подъем одной науки привлекает к ней лучшие рабочие силы в ущерб другим отраслям, и наоборот, достижения одной научной области в известном периоде дают средства к быстрейшему развитию в ближайшем времени других наук.
Всего любопытнее в разбираемом периоде судьба философии. Низложение схоластики нанесло ей удар, казавшийся, безусловно, смертельным, и сверх того ей пришлось выносить, презрение победителей. Тут-то и проявилась живучесть этой науки. Несмотря на столь неблагоприятные условия, она не только весьма скоро оправилась, но и достигла нового блеска. Последним она обязана двум гениальным своим представителям: Бэкону и Декарту. Бэкон произнес надгробную речь схоластике, но только с тем, чтобы очистить почву для нового посева. Убедившись в несостоятельности старой философии, он начал искать новый метод, которому эта наука должна следовать для приобретения прочного положения, и нашел его в индукции. Он набросал весь план нового метода, но вследствие медленности, присущей индуктивным операциям, не успел сам довести здание до конца. Подобным же образом, хотя и в другом направлении действовал Декарт. Он тоже начал с ниспровержения всей прежней философии; но, найдя, как ему казалось, прочную основу для всякого знания, принялся тотчас за созидание новой натурфилософии.
Признав, что сущность материи заключается в одном протяжении, он из этой основной мысли (правда, при помощи множества других гипотез) пытался воссоздать всю систему природы в одном смелом построении. Возможность объяснить все явления природы при посредстве одного легко понятного свойства материи была слишком заманчива, чтобы не встретить горячего сочувствия, и потому мы увидим, что в последующих периодах наперекор разнообразным препятствиям картезианские теории продолжают господствовать даже в области физики. Лишь часть физиков, тяготевшая больше к химической стороне явлений, примкнула к вновь возродившемуся отпрыску старой натурфилософии. Именно, после падения Аристотеля, Гассенди обратился к старому атомистическому учению и попытался воскресить его, противопоставив Эпикура с его философией Декарту и его системе. Его примеру последовали в ближайшем времени выдающиеся химики и физики, например Бойль и другие, и с этого времени началось развитие так называемой новой атомистики.
Что касается физики в тесном смысле слова, то она на время оставила в стороне вопрос об общих свойствах материи (исключение составляли лишь натурфилософы Бэкон, Декарт и Гассенди).
Старая философия так утомила всех спорами о сущности материи, что к этому вопросу уже не возвращались без крайней необходимости. Сущность силы с точки зрения ее действия была впервые и окончательно установлена Галилеем; силы же, как причины он не касался. Подобно Кеплеру, все вообще рассматривали тяжесть как стремление однородных тел к соединению или пробовали объяснить ее магнетизмом. Однако со времени Декарта эти умозрения постепенно прекратились, и после него сила в ее прежнем смысле исчезла из материального мира. По общему убеждению, ни одно тело не могло действовать на другое иначе, как непосредственным толчком, и ни одно тело не могло изменить своего движения без прямого толчка со стороны другого тела. К прежней статике твердых тел прибавился только закон сложения сил в более ясно осознанной форме; сверх того, галилеевским законом виртуальных скоростей был проложен путь для приведения статических отношений к динамическим. Закон виртуальных скоростей послужил, кроме того, для нового определения уже известных условий равновесия жидких тел.
Никаких других открытий в этой области нельзя отметить. Статика газообразных тел приобрела в конце этого периода прочную основу в учении Торричелли о воздушном давлении; но то были лишь слабые начатки, за которыми широкая разработка последовала только в следующем периоде. Зато в этом периоде возникла динамика как особая отрасль физики. Галилей исчерпывающим образом разработал законы движения свободной точки, движущейся под влиянием постоянной силы; анализ движения по определенному пути тоже удался ему при помощи нескольких не доказанных им, но правильных положений. Об изучении движений связанных систем точек или твердых тел тогда еще не помышляли; динамика на первых порах отвлекалась от протяжения и массы движущихся тел. Единственное исключение составляло картезианское учение об ударе, но как увидим ниже, исключение далеко не блестящее. В динамике капельножидких тел первый шаг представляет торичеллиев закон истечения. К динамике упругих жидких тол можно было бы, пожалуй, отнести определение скорости распространения звука в воздухе, но в данном случае оно имело характер не механического вывода, а чисто экспериментального исследования и потому должно быть отнесено к акустике.
В последней остается еще отметить открытие первых законов колебаний струн и ряд исследований, стоящих в непосредственной связи с этим вопросом. Оптика вначале придерживалась прежнего математического пути и достигла очень важных теоретических результатов. Открытие новых оптических инструментов, зрительной трубы и микроскопа, побуждало к изучению преломления света, и в результате многих изысканий закон преломления был найден уже в течение этого периода. В самом начале его Кеплер усердно и с успехом работал над изучением свойств глаза и его функций. Позднее на первое место выдвинулась физическая оптика. Бэкон жалуется еще на пренебрежение к физическому исследованию природы света и на исключительно математическое направление оптики; вскоре, однако, общее внимание было привлечено учением о цветах; и хотя качество работ еще не соответствовало их количеству, тем не менее, они выяснили, что всякое преломление света связано со светорассеянием (дисперсией). Конец периода ознаменовался одним из важнейших оптических открытий (опубликованным, впрочем, не ранее начала следующего периода), именно открытием дифракции, которым наука обязана трудам Гримальди.
В учении о теплоте все еще продолжаются гадания о сущности тепла; тем не менее, в этом периоде возникают уже термоскопы, из которых после многих напрасных усилий в последующих уже периодах вырабатываются термометры. Учение о магнетизме и электричестве сделало быстрый шаг вперед в самом начале этого периода, но затем остановилось на одном месте.
Следует, между прочим, заметить, что картезианская теория магнетизма в применении к электричеству продержалась долее всех гипотез французского философа и пала не ранее второй половины XVIII столетия под влиянием ньютоновских идей.
Ни один из предшествующих и последующих периодов не может сравниться с рассматриваемым коротким пятидесятилетним периодом по важности и обилию научных открытий в области физики. Мы хвалимся открытиями нашего времени и гордимся быстрыми успехами в области естествознания; но если пойти на сопоставление, то окажется, что наше время не может выдержать никакого сравнения с рассматриваемым периодом. Правда, наше время достигло в технике, руководимой теоретическими знаниями, результатов неслыханных, изменивших весь строй общественной жизни, и в этом смысле совершило перевороты, о которых раньше нельзя было и помыслить; но оно все же не ниспровергло и не создало нового мировоззрения.
Наше столетие пошло непосредственно по стопам предыдущего, и если оно сделало огромные успехи в отдельных отраслях физики, то зато ни на шаг не подвинулось в других, а в некоторых, например в понимании материи и в теории электричества, оно представляет картину очень слабого развития. Первая же половина XVII в., напротив, воздвигла наново труднейшие отделы физики и умственно вывела человека из тесной сферы, открыв глубины небесного пространства и разрушив вместе с тем веру в его первенствующее положение в мире — веру, которая, очевидно, не могла устоять после того, как самая земля была выведена из центра мироздания.
Рассматривая успехи нашей науки по отдельным национальностям, приходится в этом периоде отдать безусловное первенство итальянцам. Галилей в своей механике впервые дал классический образец правильной систематической разработки физики; его метод, совершенный и выдержанный во всех частях, исчерпывает предмет и тем более заслуживает удивления, что непосредственных предшественников у него не имелось.
Ученики и друзья его тоже шли в авангарде науки в течение этого периода. Во времена Галилея Италия достигла своего высшего научного расцвета и с ним начала увядать. Приговор инквизиции над великим астрономом охладил ревностность последователей, и под гнетом враждебной клерикальной власти наука мало-помалу угасла в Италии. На смену ей выступила Франция. Французские ученые с восторгом приветствовали открытия Галилея, громче всех восставали против несправедливых нападок на него и наперекор сильному противодействию в собственной стране защищали его работы, а после его осуждения озаботились изданием его сочинений. В Англии интерес к науке очень оживился в царствование Елизаветы, но затем религиозно-политические бури великой революции поставили преграды научному исследованию. Впрочем, имена Бэкона и Гильберта обеспечили Англии почетное место в истории наук. Германия более всех других государств пострадала от религиозных войн. Требовался геройский дух Кеплера, чтобы в борьбе с нуждой и гонениями среди волнений 30-летней войны совершить то, что он совершил для науки.
Кроме Кеплера, среди немцев выделяются два иезуита, Шейнер и Шотт, укрывшиеся в мирной гавани монастыря от военных бурь. Они были ревностными тружениками, желавшими процветания наук для славы своей церкви; но их работы страдают отсутствием самостоятельности и свободного духа исследования. Северные государства еще более отстали в научном развитии. Они сосредоточились на астрономии и дали миру знаменитого Тихо-де-Браге; к прочим же отраслям естествознания они обратились только в ближайший период.
ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЙ В ПЕРИОД С 1589 ПО 1609 г.
Галилео Галилей
ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЙ родился в Пизе 15 февраля 1 1564 г. Его отец Винченцо был известным музыкантом, сочинение которого «Dialoghi della musica antica e nuova» указывает на близкое знакомство с греческой и римской литературой. Несмотря, однако, «а знатное происхождение самого Винченцо и жены его Джулии, у них не было состояния; и когда вслед за рождением их первенца Галилея, семья начала быстро увеличиваться, воспитание детей сделалось предметом их серьезных забот.
Поэтому старшего сына они предназначили для торговли сукном, обещавшей непосредственное обеспечение. Это, однако, не помешало родителям, переселившимся во Флоренцию вскоре после рождения Галилея, послать мальчика в латинскую школу. Здесь успехи его в древних языках, логике и диалектике были так поразительны, что отец, несмотря на весьма стесненные обстоятельства, бросил мысль о торговле сукном и остановился на медицине, не исключавшей и материальных выгод для сына.
В 1581 г. Галилей поступил в Пизанский университет и начал с изучения философии. Все тамошние профессора были последователями Аристотеля; пифагорейского учения придерживался лишь один Яков Маццони; и к нему-то юноша почувствовал особое влечение. Гигантскими шагами развивались его необыкновенные дарования, наблюдательность, философская проницательность и математические способности. В 1583 г. 19-летним студентом он однажды следил в Пизанском соборе за качанием люстр, висевших на длинных проволоках, и вывел отсюда заключение, измеряя время качания ударами собственного пульса, что маятники одинаковой длины совершают свои колебания в одинаковый промежуток времени.
Занятия математикой очень рано привели его к самостоятельным математическим работам. Рассказывают, что молодой Галилей, не успевший еще познакомиться с математикой во время посещения латинской школы, попал случайно на математическую лекцию аббата Остилио Риччи; последняя произвела на него такое впечатление, что он немедленно начал заниматься математикой в свободное время. Во всяком случае, он вскоре оказался настолько сведущим в ней, что мог самостоятельно дополнить теорию центров тяжести твердых тел; эта первая математическая работа и открыла для него дальнейшие пути. Отец, узнав, что сын относится небрежно к медицинским занятиям, приехал в Пизу весьма озабоченный; но ознакомившись с действительным положением вещей, охотно разрешил ему посвятить себя математике. Благодаря, той же работе Галилей познакомился с тогдашними математическими знаменитостями и приобрел особое расположение маркиза Гвидобальдо дель-Монте, известного знатока архимедовой механики.
Первой исходной точкой галилеевой механики было, таким образом, учение Архимеда; с ним же связано исходное положение его статики — доказательство закона рычага.
Весьма рано, опять-таки в период студенчества, выяснились и основы динамики Галилея, но на этот раз не в согласии, а в противоречии с учением греков. Математические физики древности вообще не делали никаких попыток для разрешения динамических задач, и в динамике неограниченно царил Аристотель: его теория движения служила до тех пор единственным объяснением движений земных и небесных. Только в последнем, т. е. XVI столетии, в среде математиков нарастает стремление к динамическим опытам, которыми, бесспорно, и была открыта борьба против перипатетической теории движения.
Из первой части нашего сочинения нам уже известны взгляды Тартальи 2 на линию полета бросаемых тел и работа Бенедетти 3 и др. по вопросу о скорости свободно падающих тел. Неизвестно, насколько Галилей был знаком с этими работами; но по первым шагам его научного развития ясно, что он сознавал противоречия аристотелевской динамики. Так, например, он неаккуратно посещал лекции перипатетиков и постоянно препирался с товарищами, которые дали ему кличку спорщика за постоянные нападки на неограниченно господствовавшее учение.
Мы, к сожалению, не имеем возможности подробнее проследить ход развития Галилея, особенно на первых его ступенях. От первого периода его научных трудов не осталось печатных материалов, так как его денежные средства были недостаточны для покрытия типографских расходов. Первые биографы его Вивиани и Герардини познакомились с ним не ранее 1630 г.; кроме того, почти нет примера, чтобы жизнь научного гения обращала на себя внимание в период его развития. Впрочем, в наше время, когда увеличение литературного материала, посвященного Галилею, свидетельствует о возрождении общего интереса к личности великого ученого, приложено много стараний для выяснения первого периода жизни Галилея: в особенности много успели в этом отношение итальянские ученые.
ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ НАД БРОСАНИЕМ ТЕЛ
Маркиз Гвидобальдо дель-Монте
Маркиз дель-Монте принимал живейшее участие в молодом и многообещавшем математике, материальное положение которого так мало соответствовало его дарованиям.
Через брата своего кардинала дель-Монте он напрасно хлопотал о назначении Галилея профессором в Болонью, но зато ему удалось обеспечить ему кафедру математики при Пизанском университете с годичным содержанием в 60 скуди. Здесь Галилей в своих лекциях открыто выступил против Аристотеля, доказывая сначала теоретически, по примеру Бенедетти, что все тела должны падать с одинаковой скоростью, а затем подкрепляя доводы разума прямыми опытами. Для доказательства он бросал камни с наклонной пизанской башни, причем все зрители могли убедиться, что камни достигали земли приблизительно в один и тот же промежуток времени, бросали ли их порознь или связанными вместе. Он и на других телах демонстрировал, что скорость падения отнюдь не пропорциональна весу тел и что стофунтовая бомба едва ли упреждает полуфунтовое ядро на ширину ладони при высоте падения в 200 футов. Несмотря на всю их очевидность, опыты эти не имели желанного результата. Профессора-перипатетики доверяли больше Аристотелю, чем прямому наблюдению; они либо умышленно не обращала внимания на опыты юного новатора или останавливались на незначительных различиях в скоростях падения, используя их как аргументы в пользу аристотелевской динамики.
Слепые приверженцы старины кончили тем, что проводили своего противника свистками; а когда Галилей имел сверх того неосторожность отозваться неодобрительно о землечерпательной машине, изобретенной побочным сыном Козимы I (великого герцога тосканского), счастливому экспериментатору пришлось удалиться из университета добровольно, чтобы не быть удаленным помимо своей воли.
По счастью, маркиз дель-Монте мог вновь выручить его из беды. Галилей получил профессуру по математике при венецианском университете в Падуе еще прежде, чем ему предложили отставку по истечении его трехлетнего контракта с пизанским университетом. Отъезд из Пизы был для него легок и не только потому, что он уносил с собою менее 100 фунтов багажа. 26 сентября 1592 г. он прибыл в Падую, но по семейным обстоятельствам не мог начать лекций до 7 декабря того же года.
Падуя оказалась плодотворной почвой для деятельности Галилея. Его лекции постепенно приобрели громкую известность в этом многолюдном университете.
Вскоре не стало аудитории, способной вместить всех, желавших его слушать, так как число это доходило до 2000 человек. Он читал о «Началах» Евклида, «Альмагесте» Птолемея, механических сочинениях Аристотеля, теории планет Пейрбаха. Официальные лекции читались им по-латыни, а частные — на тосканском наречии. В числе его слушателей были знатнейшие граждане, посещавшие знаменитый университет, а также его позднейшие друзья венецианец Сагредо и флорентинец Сальвиати, имена которых он увековечил в своих главных работах.
Одновременно с этими лекциями Галилей не переставал заниматься своей новой наукой, динамикой. Он не только старался доказать, что все тела падают с одинаковой скоростью, но и исследовал свойства движения при падении тел. Он нашел, что движение это равномерно-ускоренное, и в 1602 г. определил длину пути в течение первой секунды. Наряду с этими вопросами он обратил внимание и на другие отрасли физики, двигая их более или менее вперед. Еще в Пизе, изучая Архимеда, Галилей устроил безмен, bilanzetta, для определения металлических сплавов по принципу альгазеновых весов с подвижной чашкой.
При своих лекциях в период около 1597 г. он употреблял тот вид термометров, изобретение которых впоследствии приписывали Дреббелю 1 и др. Доказательством изобретения этого прибора Галилеем в указанный период времени служит не только свидетельство Вивиани (его ученика), но и достоверный факт демонстрирования этого прибора патеру Кастелли в 1603 г. самим Галилеем; сверх того Сагредо в одном письме упоминает, что при своих опытах в Венеции он пользуется прибором своего учителя; наконец, в пользу этого говорит и то обстоятельство, что не только во Флоренции, но и в Падуе хранятся термометры работы Галилея. Галилеевский термометр состоял вначале из открытой стеклянной трубки с припаянным шариком. Шарик слегка нагревали, затем опрокидывали трубку в стакан с водой. При охлаждении шарика вода поднималась по трубке и в дальнейшем высотой своего уровня указывала на изменение температуры и до известной степени на ее величину. Позднее погружение в стакан было оставлено: в вертикально стоящую трубку с шариком, обращенным вниз, вводили каплю воды, которая, поднимаясь и опускаясь, указывала на увеличение или уменьшение тепла.
Утверждать по примеру некоторых, что идея этого прибора была внушена Галилею изучением Герона, нельзя, потому что в сочинениях Галилея нет ни малейшего намека на этот счет. Что касается самого прибора, то назвать его термометром было бы неправильно, так как на него влияет не только температура, но и воздушное давление; в лучшем случае его можно признать термоскопом. Тем не менее, в нем нельзя не видеть первой попытки устройства термометра, надлежащая форма которого была достигнута через сто слишком лет. Другое изобретение Галилея, пропорциональный циркуль, тоже относящееся ко времени его пребывания в Падуе, приблизительно к 1597 г., не имеет отношения к физике. Оно, однако, сильно способствовало известности Галилея вследствие спора, возникшего по этому поводу. Противник Галилея Бальтазар Капра хотел присвоить себе честь этого изобретения, но был уличен в полнейшем невежестве и предан осмеянию, а его трактат был публично осужден и запрещен.
Контракт Галилея с Падуанским университетом истекал в 1599 г.
; но Венецианская республика продлила его еще на шесть лет и в знак признания особых заслуг своего профессора увеличила его денежный оклад. Галилей был таким образом обеспечен и пользовался сравнительным покоем до времени своих великих астрономических открытий и оставления университета, столь благоволившего к нему. Мы проследим позднее дальнейшие события его жизни; теперь же обратимся к более подробному обзору его заслуг в области физики.
Первое место количественно и качественно здесь занимают его механические работы. Механика составляла главнейший предмет занятий Галилея в течение всей его жизни; ей посвящено его первое и последнее творение. Правда, открытия в механике не принесли ему при жизни столь громкой известности, как астрономические, распространившие с поразительной быстротой славу гениального ученого по всему тогдашнему цивилизованному миру, зато они и не навлекли на него жестоких гонений. Между тем, для знатока они всего яснее свидетельствуют о гениальности своего творца и на них, главным образом, основываются права Галилея на титул основателя новой физики.
Много причин побуждают или даже заставляют нас здесь же рассмотреть в общей их связи все его механические работы, несмотря на то, что сочинения его, являющиеся наиболее зрелым и полным выражением механики Галилея, появились не ранее 1638 г. До 1610 г., когда ему пришлось отказаться от университетского преподавания, Галилей излагал свои взгляды с кафедры. Они имели решительное влияние, в смысле потрясения авторитета Аристотеля, уже в то время, т. е. еще до своего появления в печати, и мы совершенно неправильно понимали бы историю развития физики, если бы приняли 1638 г. за начало влияния Галилея. Нам, правда, неизвестно, насколько систематически была разработана механика Галилея в первый период его деятельности, но многое заставляет думать, что основные положения были им уже открыты и излагались в его лекциях в Падуе. В своем сочинении о деятельности Галилея в Падуе 1 Фаваро утверждает, что между 1602 и 1609 гг. Галилеем была уже найдена параболическая форма линии полета тел. Если это так, то уже около этого времени следует считать новую науку разработанной в основных ее чертах; мало того, один трактат, о котором мы будем говорить ниже, заставляет отнести некоторые основные положения Галилея к еще более раннему времени.
Деятельность Галилея сосредоточивалась преимущественно на механике именно в первом периоде, и высшая сила его творчества в этой области проявилась тогда же. Позднее его время и внимание поглощали главным образом астрономические занятия; и только после того, как инквизиция парализовала его деятельность в этом последнем направлении, он использовал досуг для более полного и систематического изложения добытых им ранее результатов.
РАЗВИТИЕ МЕХАНИКИ ГАЛИЛЕЯ
Главный труд Галилея по механике носит заглавие: «Discorsi е demostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze, attenenti alla mechanica ed ai movimenti locali, di Galileo Galileo Linceo, Filosofo e Mutematico primario del serenissimo Gran Duca di Toscana» и был напечатан в первый раз Эльзевирами в Лейдене в 1638 г. Трактат, написанный несколько ранее и появившийся первоначально во французском переводе Мерсенна 2 и только в 1649 г., после смерти Галилея, — на итальянском языке под заглавием «Della scienza meccanica», имеет менее важное значение.
По своему содержанию эта работа относится преимущественно к статике, и главным предметом исследования здесь служит равновесие так называемых простых машин, рычага, наклонной плоскости, клина, блока и винта. Здесь характерно только соединение статики с динамикой: законы равновесия выводятся из одного положения, которое служит простейшим выражением закона виртуальных скоростей. Впрочем, закон этот применялся Галилеем уже гораздо раньше. Так, в трактате «Discorso intorno alle cose che stanno in su l’acqua о che in quella si muovono», 1612 г., он старается защитить гидростатические положения Архимеда и доказать их при помощи виртуальных скоростей. Здесь он уже дает определение момента силы, понятия, к которому он во многих случаях обращается в своем главном сочинении при определении действия силы.
Если уже отсюда можно заключить о раннем вступлении Галилея на новый путь в механике, то еще убедительнее в этом отношении последнее его сочинение, чисто механическое по содержанию: «Sermones do motu gravium».
Это сочинение было впервые опубликовано в большом флорентийском издании сочинений Галилея в 1854 г., после того как Либри и другие 1 указали на их историческое значение. Дело в том, что хотя «Sermones» должны быть отнесены ко времени пребывания Галилея в Падуе или даже к 1588 г., в них изложены основные законы движения, учение об изохронности качаний маятника, о свободном падении тел по отвесной и наклонной линии и т. д. 50 лет спустя Галилей формулировал главнейшие положения динамики по-латыни в своих «Discorsi», в большей части своей написанных на итальянском языке 2, причем оказывается, что они почти слово в слово заимствованы из «Sermones» и, стало быть, красноречиво свидетельствуют о раннем происхождении галилеевской механики 3. Кроме приведенных нами четырех сочинений чисто механического содержания, для оценки механики Галилея имеет большое значение его знаменитое астрономическое сочинение: «Dialogo intorno ai due massimi sistemi del mondo», а также многочисленные письма, собранные впервые с надлежащей полнотой в издании 1854 г.
Механика древних распадается на две совершенно отдельные ветви: на статику, трактуемую чисто математически, и на динамику, трактуемую чисто философски. В первой из них высшей точки достиг Архимед; его закон рычага, определения центра тяжести и теорема о потере веса тел в жидкостях составляли в разбираемом нами периоде основное содержание математической механики. Арабы и христианские механики средних веков не прибавили к древнему учению ничего существенного, за исключением способов более точного и полного определения удельного веса и нескольких исследований касательно центра тяжести. Они продолжали работать в рамках, указанных механикой Архимеда, не выходя из этих рамок нигде, если не считать нескольких разрозненных и незначащих попыток. Динамика того времени была всецело связана с именем Аристотеля. Во всех университетах не только преподавалось учение о тяжести и легкости тел, о совершенном и несовершенном, естественном и насильственном движении без малейшего отступления от аристотелевского текста, но это учение послужило основанием целого миросозерцания, которого нельзя было подвергать сомнению, не рискуя поплатиться за это, как за преступление революционного характера.
Галилей принялся изучать Архимеда с серьезной математической подготовкой и благодаря своей работе над центрами тяжести познакомился, как мы уже знаем, с маркизом дель-Монте, наиболее выдающимся механиком того времени. Но молодой студент был не только математиком; он изучал философов, в особенности Аристотеля, в подлиннике; он сам говорит, что философии посвятил больше дней своей жизни, чем часов — математике. Натурфилософия Аристотеля приводит Галилея к динамике, но он тотчас же вступает в противоречие с нею. Положение, что скорости свободно падающих тел пропорциональны их весу, еще ранее возбудило сомнение Бенедетти и др. Галилей приводит новые основания в доказательство внутренних противоречий аристотелевского учения о движении. Если правильно, что более тяжелое тело падает скорее менее тяжелого, то при соединении двух тел тяжелое должно ускорять падение легкого, и наоборот, легкое — замедлять падение тяжелого. Скорость соединенных тел должна быть, следовательно, средней.
Но, с другой стороны, согласно аристотелевскому закону падения, вся масса, соединенная вместе, должна иметь большую скорость, чем более тяжелое из тел, что противоречит первому положению. Далее Аристотель утверждает, что скорость тела в различных средах обратно пропорциональна плотности сред. Если это так, то скорость тела при бесконечной разреженности среды или в пустом пространстве должна быть бесконечно большой, что опять-таки немыслимо.
Однако таким путем нельзя было одержать решительной победы над Аристотелем; это показал опыт предшественников Галилея. Против приведенных выше доводов можно было с точки зрения перипатетиков возразить, что пустого пространства вообще не существует и что о падении тел в последнем вообще не может быть речи; в заполненном же пространстве части должны, очевидно, падать медленнее целого тела — доказательство чему дает тело, измельченное в порошок. Поэтому Галилей и не ограничился такого рода доводами, а прибегнул к наиболее естественному и при всем том наиболее трудно осуществимому средству — к точному систематическому наблюдению явлений.
Но, как ты уже знаем, даже опыты бросания тел с наклонной Пизанской башни оказались бессильными поколебать скрепленные веками предрассудки. Перипатетики сосредоточили свое внимание на незначительных различиях скоростей падающих тел и на малой величине пройденного пути, утверждая, что неравенство скоростей падения может стать вполне очевидным лишь при прохождении телами многих тысяч футов. Таких длинных путей падения нельзя было осуществить, и Галилею пришлось придумывать новые доказательства. Он обратился к открытой им изохронности качаний маятника. Маятники одинаковой длины имеют колебания одинаковой продолжительности, все равно, сделаны ли они из дерева, камня или из металла большего или меньшего веса. Но так как движение маятника сводится к падению тяжелого тела по дуге круга, то отсюда следует, что сила тяжести в одинаковой степени ускоряет эти падающие тела, и мы, стало быть, имеем право вывести обратное заключение, что если отвлечься от сопротивления воздуха, то все тела при свободном падении должны иметь одинаковую скорость.
Галилей производил опыты и с катанием различных тел по наклонным плоскостям и нашел в них подтверждение своей мысли о равномерном ускорении всех тел силой тяжести.
Опыты с маятниками и с наклонными плоскостями во многих отношениях лучше подходили для решения вопроса, чем простое падение тел с высоты, а сверх того они были доступны каждому. К сожалению, доказательность их страдает от видоизменения действия тяжести внешними препятствиями. Для устранения последнего недостатка следовало бы определить в точности свойства этих видоизменений, но подобное определение требовало целой теории движения, новой механической науки, динамики. Построение этой науки было в высшей степени затруднительно. Натурфилософские основания не годились для этой цели, так как предметом рассуждения были опытные явления, требовавшие, прежде всего математического определения. Чисто математическое построение тоже не могло помочь делу, так как без гипотетической основы математика не могла найти точки опоры для непрерывно изменяющихся величин движения.
Оставалось одно: соединить вместе все три метода физики и из свободного от логических противоречий положения о природе движения математически вывести законы последнего, а затем посредством опыта убедиться, следует ли природа на самом деле этим законам и подтверждается ли таким образом основная гипотеза. Решение этой задачи не только количественно обогатило физику прибавлением новой области, но и впервые на примере указало физикам правильный метод их науки. Уже одна эта заслуга дает Галилею полное право на титул основателя новой физики.
Итак, дело сводилось к отысканию наиболее достоверной и свободной от противоречий гипотезы, из которой могли бы быть выведены законы движения тел при падении их с высоты. Простейший опыт показывает, что все тела падают с постоянно увеличивающейся скоростью, и перипатетики этого не оспаривали. Но спрашивается, каков закон этого ускорения, каким образом увеличивается скорость с течением времени? Галилей отвергает гипотезу пропорциональности скорости и пройденного пути, доказывая, что при этом условии немыслимо никакое движение.
Он полагает, что все тела должны падать простейшим образом, так как все естественные движения являются в то же время в своем роде наиболее простыми. При падении камня «а землю простейшим видом увеличения его скорости было бы ускорение, сообщаемое ему в каждое мгновение одинаковым образом, т. е. такое, при котором увеличение скорости было бы одинаково в равные промежутки времени. Галилей приписывает это равномерное ускорение постоянному по своей величине импульсу к движению, постоянной силе, но не распространяется подробнее о причине действия силы — предмете, о котором в его время существовали весьма различные мнения. Вопрос, почему тела стремятся падать по направлению к земному центру, тоже не имеет отношения к настоящей проблеме. Достаточно принять, что постоянная сила равномерно ускоряет движение всех падающих тел, а затем исследовать свойства этого движения и посредством опытов убедиться, что движение падающих тел действительно имеет все предполагаемые свойства.
Для решения своей задачи Галилею пришлось радикально перестроить все учение о движении.
Прежние натурфилософы применяли по отношению к механике метафизический закон: «нет действия без причины», лишь наполовину: ни одно тело не переходит из состояния покоя в состояние движения без действия какой-либо силы. Они предполагали, что всякое движение может прекратиться и без внешнего препятствия, само собой угаснуть, как свет, которому недостает питания, если какая-либо сила не будет поддерживать движения. Галилей видел односторонность, присущую такому толкованию закона инерции; он заметил, что прекращение всех земных движений, протекающих без поддерживающей силы, может произойти только от препятствий, встречаемых земными движениями в сопротивлении воздуха и других явлениях, и дополнил механическое истолкование упомянутого метафизического закона следующим образом: ни одно тело не может изменить своей скорости ни по величине, ни по направлению без действия какой-либо силы. Только после такого пополнения закона инерции можно было, по его мнению, приступить к изучению движения. Если тело, хотя бы короткое время, находилось под действием какой-либо силы, то оно и по прекращении ее действия должно двигаться далее с постоянной скоростью.
Такое движение называется равномерным и характеризуется тем, что тело проходит при нем равные пути в равные промежутки времени. Если же тело находится под длительным действием силы, то оно в каждое мгновение получает новый импульс к движению, следовательно, его скорость должна постепенно нарастать — движение должно быть ускоренным. Для определения того, каким образом происходит ускорение от постоянной силы, необходим закон сложения скоростей, сообщенных телу силой в каждое мгновение. Найти этот новый закон было очень трудно. Исходя из вероятного предположения, что постоянная сила должна производить одинаковые действия, т. е. равномерное увеличение скорости, Галилей пришел к заключению, что прибавление новой скорости к уже существующей является простым сложением и что, следовательно, постоянная сила сообщает тему в равные промежутки времени одинаковые скорости независимо от того, находится ли тело в покое или в движении.
РАВНОМЕРНО-УСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ
Итак, если падающему телу в первый момент его падения сообщен импульс и, следовательно, некоторая скорость, то скорость эта остается ему присущей навсегда, если его движение не будет нарушено посторонними влияниями.
Во второй момент времени телу сообщается второй импульс, равный первому, и этот импульс по закону сложения сил ускоряет его настолько же, насколько он увеличил бы скорость покоящегося тела; другими словами, скорость, сообщенная в первый момент времени, должна во второй момент удвоиться. Продолжая рассуждать таким образам, мы приходим к заключению, что всякая постоянная сила в равные времена увеличивает скорость на равную величину, и что, следовательно, постоянная сила вызывает равномерно-ускоренное движение. А так как, обратно, из допущения равномерного ускорения мы вправе вывести заключение о постоянстве движущей силы, то гипотеза равномерно-ускоренного падения вполне совмещается с гипотезой постоянной силы тяжести и может быть выведена из последней. Следовательно, исходя из той или другой гипотезы мы получаем для падения тел первый закон: скорости в каждый момент времени относятся между собою, как времена, протекшие от начала движения. Прямая опытная поверка этого закона невозможна, так как скорости изменяются с каждым мгновением и не поддаются измерению.
Необходимо, следовательно, найти дальнейшие законы для равномерно-ускоренного движения.
Предположим для этой цели, по примеру Галилея, что величина определенного промежутка времени выражена линией АВ, и восставим в конечной точке В перпендикуляр, длина которого ВС будет обозначать скорость, приобретенную в конце данного промежутка времени. В таком случае всякий перпендикуляр, восставленный из любой точки линии АВ до АС, будет выражением скорости, приобретенной, согласно первому закону падения, телом в данной точке. Если, далее, через точку D, лежащую посредине АС, мы проведем линию, параллельную АВ, и замкнем линией AF прямоугольник ABEF, то понятно, что сумма всех возможных перпендикуляров в треугольнике ABC будет равна сумме всех возможных перпендикуляров в параллелограмме ABEF. Но так как эти перпендикуляры представляют собою скорости, то последнее положение может быть выражено еще следующим образом: сумма всех скоростей, приобретенных свободно падающим телом в течение времени АВ, равна сумме всех скоростей равномерно движущегося в течение того же времени тела, скорость которого равна половине конечной скорости падающею тела.
Отсюда Галилей выводит заключение, что оба тела проходят одинаковые пространства, и формулирует второй закон равномерно-ускоренного движения при падении тел следующим образом: время, за которое падающее тело, считая от начала движения, проходит известный путь, равно времени, в течение которого оно прошло бы тот же путь, двигаясь равномерно со скоростью, равной половине скорости, приобретенной в конце падения. При равномерном же движении пройденные пути относятся между собой как произведения из времен на скорости; отсюда пути, пройденные падающим телом до двух известных моментов времени, будут относиться между собою как произведения из протекших времен ни половины конечных скоростей или, что одно и то же, как произведения из протекших времен на конечные скорости. Но так как, согласно первому закону, скорости сами пропорциональны временам, то отсюда прямо вытекает важнейший из законов падения: пути, пройденные падающими телами, пропорциональны квадратам времен.
Черт. 1.
Если от начала движения взять последовательно одинаковые промежутки времени, то пространства, пройденные до конечных моментов этих промежутков, будут относиться между собою как квадраты натурального ряда чисел.
При вычитании же мы далее получаем: пространства, пройденные в последовательные равные промежутки времени, относятся между собою, как ряд нечетных чисел.
Такова теория свободного падения при условии равномерно-ускоренного движения или постоянной силы. Теперь остается рассмотреть, соответствует ли этой теории в действительности свободное падение. Для проверки особенно пригоден третий закон: пройденные пути пропорциональны квадратам времени. Но и тут быстрое нарастание скоростей оказалось помехой как для определения отношений, так и, главным образом, для определения абсолютных величин движения; более удовлетворительных результатов можно было ожидать от движений, замедленных по известным законам. Это побудило Галилея обратиться к теории наклонной плоскости. Тяжесть есть стремление тел к центру земли, отсюда действие тяжести при различных движениях должно быть одинаково, если оно приблизило тело к центру земли на одинаковую величину, все равно, какими бы различными путями ни шло это приближение.
С другой стороны, действие силы измеряется скоростью, сообщенной телу. Отсюда следует, что два тела, упавшие с одинаковой высоты, все равно какими путями, должны приобрести одинаковые скорости. В приложении к наклонной плоскости это выражается так: тело при падении по наклонной плоскости приобретает ту же скорость, какую оно приобрело бы, падая с высоты наклонной плоскости в отвесном направлении. Положение это, касающееся далеко не простых отношений, недостаточно убедительно без дальнейших доказательств. Галилей пришел к счастливой, хотя и довольно отдаленной мысли привлечь на помощь движение маятника. Если маятнику АВ, привешенному к точке А, сообщить размах с высоты CD над горизонтом, то отпущенный маятник поднимется на другой стороне на высоту IE, равную первой высоте CD. Если затем вбить гвоздь в точке К по той же отвесной линии АВ и поднять чечевицу маятника до высоты GH, соответствующей высоте CD, причем нитка огибает гвоздь, вбитый в К, то окажется, что маятник, будучи выпущен из рук описывает совершенно тот же путь BI на другой стороне, где не встречается препятствия в гвозде.
Приобретенная в точке В скорость должна быть, следовательно, одинаковой при прохождении путей СВ и GB и будет вообще одна и та же во всех случаях, когда тело будет падать с высоты CD. Но так как дугу можно представить себе составленной из прямых линий, то этот закон будет верен и для наклонной плоскости, а затем и для всякой кривой линии.
Черт. 2.
Итак, к наклонной плоскости применим следующий закон: скорости тел, падающих естественным движением по плоскостям с любым наклоном, всегда равны на одинаковых уровнях над горизонтом, если устранены препятствия. Возьмем два тела, из которых одно снижается по наклонной плоскости, другое же падает с высоты ее отвесно вниз на горизонтальную линию, и сопоставим с ними два других тела, двигающихся равномерно с половинной конечной скоростью первых; окажется, что вторые тела пройдут одинаковые пути в одинаковые времена с первыми. При равномерном же движении пройденные пути, как известно, пропорциональны временам, и наоборот: отсюда вторые, а, следовательно, и первые тела окончат свои движения в периоды времени, относящиеся между собой, как длина наклонной плоскости относится к ее высоте.
Так как, далее, при равных временах величина действующей силы измеряется сообщенными скоростями, и наоборот, при равных скоростях силы обратно пропорциональны временам, в которые сообщены скорости, то отсюда следует непосредственно, что момент тяжести на наклонной плоскости относится к моменту свободной тяжести, как высота наклонной плоскости к ее длине.
Таким образом Галилей получил возможность полностью объяснить движение тел при падении. Он взял доску в 12 локтей длины и 11/2 локтя ширины с желобом шириной в палец, выстланным пергаментом для уменьшения трения. Один конец этой плоскости был приподнят на один или же два локтя вышины, чтобы сделать движение медленным и сопротивление воздуха незначительным. Время измерялось по количеству воды, вытекавшей из большого сосуда в меньший; падающими телами были бронзовые шарики. При помощи опытов с такой наклонной плоскостью Галилей мог проверить и доказать правильность всех законов, выведенных им для движения, и сверх того получил возможность определить пути, пройденные свободно падающими телами, при помощи расстояний, отмеченных на наклонной плоскости, так как его последним исследованием было определено, в каком отношении должно замедляться движение по наклонной плоскости.
При помощи своей теории свободного падения Галилей правильно разрешил старинную проблему наклонной плоскости; но этот способ решения, по-видимому, не удовлетворял его самого. И действительно, принятие одинаковых скоростей для равных высот падения не представляется строго обязательным, а привлечение довольно сложных движений маятника не является вполне убедительным. Поэтому Галилей попытался вывести свой закон уменьшения действия силы на наклонной плоскости еще и другим путем.
ПАРАЛЛЕЛОГРАММ СИЛ. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ МАЯТНИКА
Бенедетти в своем сочинении 1587 г. показал, что в косом рычаге моменты тяжести определяются перпендикуляром, опущенным из точки вращения на направление силы. Это правило, по-видимому, вошло в общее употребление при построении составляющих сил, и Галилей применил этот вид разложения сил к наклонной плоскости. Он показал, что здесь разложение сил соответствует проектированию силы на направление возможного движения. Что же касается отношения, в каком сокращается участок отвесной линии при его проектировании на направление наклонной плоскости, то оно равно отношению длины последней к ее высоте; отсюда вновь вытекает прежний закон отношения моментов свободной тяжести и тяжести на наклонной плоскости.
Впрочем, последнее доказательство вряд ли убедительнее первого. Правда, разложение действия силы опирается на закон параллелограмма сил, указанный еще Стевином и умело примененный Галилеем; но точного доказательства этого закона мы здесь не находим; он играет у Галилея роль аксиомы или общеизвестного факта и, таким образом, остается в его механике недоказанным элементом, требующим последующего более точного его обоснования.
Мы еще вернемся к этому вопросу при анализе движения падающих тел. Теперь же нам хотелось бы привести здесь немногие галилеевские законы качания маятника. Закон равной продолжительности качания маятников равной длины был им выведен путем непосредственного наблюдения и положен в основу учения о движении в качестве исходного начала. Дальнейшие опыты показали Галилею, что время качания маятников неодинаковой длины изменяется соответственно длине маятников, и его теория свободного падения легко навела его на законы этого изменения. По закону падения, пройденные пути пропорциональны квадратам времен, и обратно, времена пропорциональны квадратным корням из пройденных путей.
Закон этот верен для всех движений, произведенных одной и той же постоянной силой, следовательно, для отвесного падения и для падения по плоскостям одинакового наклона, равно как для падения по параллельным и подобным дугам. Стало быть, он верен и для маятников разной длины, имеющих одинаковый угол размаха; время качаний будет и для них пропорционально квадратным корням из описанных ими дуг. Подобные же дуги прямо пропорциональны своим радиусам, из чего следует (прежде всего, для одинаковых углов размаха, а затем и вообще, так как продолжительность качания не зависит от угла размаха), что периоды качаний маятников различной длины пропорциональны квадратным корням из их длин. Этим законом Галилей достиг одного из рубежей своей механики; формулы для непосредственного вычисления времени качания по длине маятника он дать не мог; переход же от простого (математического) маятника к сложному (физическому) ему вовсе не удался. Он полагал даже, что физические маятники не могут быть изохронными, так как они не в состоянии подняться на высоту своего первого размаха.
Ибо, если к одной нитке привесить два шарика на разной высоте, то в то время, как нижний еще не успеет окончить своего качания, верхний уже будет находиться на обратном пути и таким образом станет препятствием для достижения первоначальной высоты первым шариком.
Сын Галилея, Винченцо, уверяет, что его отец открыл закон маятника уже в 1583 г. в Пизе и при помощи этого закона определил высоту собора. Этот же Винченцо устроил, между прочим, первые часы с маятником по мысли и под руководством своего отца. Мы вернемся еще к этому вопросу, когда будем говорить о Гюйгенсе.
ТРАЕКТОРИЯ БРОШЕННЫХ ТЕЛ
Сложение движений было разобрано Галилеем всего полнее и яснее при исследовании линии полета брошенных тел. Предположим, что тело движется в горизонтальном направлении вследствие сообщенного ему толчка; ясно, что если бы на него не влияла сила, тяжести, оно продолжало бы свое горизонтальное движение с равномерной скоростью. Предположим, далее, что в результате этой равномерной скорости тело за известное время пробегает горизонтальное пространство АВ, а с другой стороны, представим себе, что за тот же самый период времени сила тяжести должна была отклонить это тело на расстояние АС в отвесном направлении книзу.
В таком случае тело под влиянием указанных двух факторов должно будет двигаться по диагонали прямоугольника, определяемого линиями АВ и АС, при условии, что избранная единица времени будет настолько мала, что скорость падения может в течение ее измениться лишь на бесконечно малую величину. В следующую за первой единицу времени тело из конечной точки диагонали D вследствие одной горизонтальной скорости продвинется на расстояние DE=АВ, а от действия силы тяжести отклонится вниз на отвесное расстояние DF, которое будет втрое больше первого расстояния АС; тело будет, следовательно, перемещаться под влиянием обоих движений по диагонали параллелограмма DGEF. Продолжая рассуждать таким образом, мы для линии полета получим кривую, абсциссы которой пропорциональны квадратам ординат. Следовательно, при горизонтальном бросании линия полета будет полупараболой, ось которой направлена к центру земли. Для наклонного бросания Галилей определяет линию полета тела тоже как параболу и устанавливает для разных углов бросания таблицу дальности полета.
Он оставляет при этом без внимания сопротивление воздуха, но признает, что последнее должно значительно видоизменить линию полета. В одном письме к неизвестному адресату от 12 ноября 1609 г. им показаны даже линии полета при различном наклоне в виде кривых, которые все, достигая одинаковой высоты, опускаются несимметрично и именно в нисходящих ветвях гораздо круче, чем в восходящих, что и соответствует действительности.
Черт. 3.
Вслед за движением брошенных тел Галилей в приложении к «Discorsi», изданном после его смерти, разобрал также учение об ударе тел. Он находит, что сила удара зависит от веса и скорости движущегося тела, определить же точнее природу этой зависимости он не был в состоянии. Затем он пытается сравнить в разных случаях силы давления и удара, но не может найти опорных точек для их сравнения и признает только, что давление в сравнении с ударом должно быть признано бесконечно малым, так как действие тела слагается из его веса и скорости; скорость же при давлении равна нулю.
Отнюдь не следует удивляться, если определение удара Галилею не удается. При разрешении этих вопросов он уже далеко вышел за пределы своей динамики. Не имея ни предшественников, ни сотрудников, он первый установил точные законы движения; благодаря сделанному им дополнению к закону инерции он правильно определил свойства равномерного движения; его объяснение сложения скоростей привело к точному описанию движения под действием постоянной силы и дало ему возможность полностью разработать теорию равномерно-ускоренного движения. Но выйти за эти пределы, не оставляя пробелов в развитии своих положений, не мог в то время даже гений, подобный Галилею. Во всех случаях, где дело касается сложения нескольких движений, или движений при определенных статических условиях, или, наконец, движений по предписанным путям, он оставляет своим преемникам вполне надежные выводы. Но как мог бы он найти законы удара, где приходится иметь дело с чрезвычайно сложными компенсациями многих движений и с движениями отдельных, различным образом связанных между собою частей тела?
Тем не менее, Галилей отважился сделать еще один шаг в области молекулярной механики, и гений этого человека и здесь привел к нескольким положительным результатам.
«Discorsi» разделены на отдельные дни: законы падения изложены в третьем и четвертом дне; далее следуют в виде приложения теоремы о центрах тяжести, ранее найденные автором. Пятый и шестой день прибавлены уже после смерти Галилея; из них пятый посвящен учению о пропорциях, а шестой — учению об ударе. Динамика является второй из новых наук, обещанных в заглавии книги. Первая же наука рассматривается в первый и второй день: она представляет собой учение о твердости тел. Галилей начинает с указания, что механические машины различных размеров, построенные по одному и тому же плану, не соответствуют по своей прочности своим размерам. Это заставляет его изучить зависимость прочности тел от их размеров и вообще причину твердости тел. Сцепление в волокнистых телах он объясняет тем, что отдельные волокна сплетаются между собой, как в веревках, и образуют как бы нераздельную массу; к телам же неволокнистым, каковы металлы и камни, такое объяснение не приложимо. Сцепление, с другой стороны, не может обусловливаться присутствием какого-либо клея, потому что последний не выдержал бы высокой температуры.
Не находя удовлетворительного объяснения явлению, Галилей вынужден помириться на этот раз со своим исконным противником Аристотелем. По мнению Аристотеля, при разрыве тел между частицами должно хоть на кратчайшее мгновение образоваться пустое пространство, природа же не терпит пустоты и потому противодействует распаданию тел. Галилей допускает такое толкование и развивает его дальше. Крепость тел различна, однако не вследствие различной «боязни пустоты», а вследствие различия пор внутри тел. Чем больше пустых пространств внутри тела, тем сильнее стремление природы наполнить их веществом, тем крепче тело. Поры не могут быть большими, иначе в них проникал бы воздух; значит, здесь идет речь о бесконечно большом числе бесконечно малых промежутков, величина и количество которых недоступны нашему измерению.
При помощи этой теории Галилей объясняет многое. Жидкими являются тела, у которых поры заполнены и, следовательно, частицы не сближены между собой силой «боязни пустоты» (horror vacui).
Когда мы нагреваем тело, тепловое вещество проникает в его поры, и по мере того, как последние заполняются им, тело становится жидким, оно плавится. При охлаждении тела тепловое вещество улетучивается из пор; horror vacui вновь стремится заменить их новым веществом, и тело снова делается твердым. Нельзя не заметить, что horror vacui у Галилея уклоняется от первоначального аристотелевского понятия: это не безграничное сопротивление природы, но вполне определенная сила, величину которой математик Галилей должен измерить. С этой целью он берет запаянную на одном конце стеклянную трубку, которая с другого конца закрывается подвижным поршнем, и через отверстие последнего наполняет трубку водой; затем закрывает отверстие в поршне и опрокидывает трубку. Груз, способный вытянуть поршень из трубы, а следовательно, образовать в ней пустое пространство, представляет собою величину honoris vacui для данной поверхности поршня. Степень боязни пустоты может быть, кроме того, определена водяными насосами.
Галилей заметил, что вода во всасывающем насосе не поднимается выше 18 локтей; если трубка насоса выше, то водяной столб разрывается от собственной тяжести,— horror vacui имеет, следовательно, величину, способную уравновесить водяной столб в 18 локтей.
Если взглянуть на последние исследования Галилея с теперешней научной точки зрения, они могут показаться непонятными заблуждениями и даже вызвать усмешку, конечно, вполне неуместную. В самом деле, современная нам теория твердости тел основана на молекулярных силах вещества, о которых в то время едва ли кто-нибудь мог помышлять и которые даже для нас не вполне выяснены. Теория сплетения волокон или оклеивания частиц, разумеется, не решала вопроса, а лишь несколько отодвигала его, но по своей удобопонятности, находила приверженцев еще долго после Галилея. Боязнь пустоты — понятие немыслимое для механики; но те пределы, которые для нее установил Галилей, позволяют думать, что он применял старый термин для выражения совершенно определенного проявления силы, не находя для последней никакого вполне удовлетворительного объяснения.
Тем более что стоит лишь заменить horror vacui давлением воздуха, и объяснение плотности тел последним становится в самом деле заманчивым. Такая теория была в большом ходу, и после Галилея; она могла быть устранена не скоро, даже после появления воздушного насоса.
После этих общих рассуждений Галилей переходит к определению прочности брусьев, рассматривая, прежде всего их сопротивление излому. Если брус укреплен одним концом в стене, то его крепость может быть определена но закону рычага. По длине бруса, как на плечо рычага, действует собственная тяжесть наподобие привешенного груза. Она стремится сломать брус, т. е. отделить одно поперечное сечение от другого; но этому противится крепость бруса, и последняя действует на плечо рычага, равное высоте бруса. Невзирая на неполное соответствие этих предположений действительности, — именно, здесь не принято в расчет растяжение и сжатие некоторой части продольных волокон перед изломом, — Галилей выводит из них несколько верных законов.
Он доказывает, что крепость, или прочность, возрастает в меньшей степени, чем величина тела; что для всех тел существует предел возможной величины, при которой собственная тяжесть превзойдет их крепость; что полые трубы при одинаковом весе крепче сплошных цилиндров и т. д.
В заключительной главе первой части нашей «Истории физики» было отмечено, что в лице Галилея гармонически сочетались философия, математика и экспериментальное искусство. Из сказанного же до сих пор может показаться, что такого равновесия в действительности не было и что искусство экспериментатора не может выдержать сравнения с другими талантами Галилея, возбуждающими наше удивление. Во всех случаях он стремится дать своим законам философское обоснование и строго математическую форму; такое стремление резко оказывается, например, в учении о свободном падении и в учении о твердости тел. Опытное исследование является у него повсюду как бы средством проверки ранее выведенных законов, а не существенным элементом развития научных положений.
В действительности это, однако, не так. Правда, Галилей не был чистым экспериментатором, способным довольствоваться приобретением ценного материала; правда, он считал разработку наблюдений высшей задачей ученого, но достаточным доказательством того, что способность наблюдать была в нем столь же гениальна, как и фнлософско-математическое творчество, могут служить, например, его опыты с маятником и многие замечания относительно твердости тел. Еще убедительнее следующий факт. Мы уже знаем, что в сочинении «Discorso intorno аlle cose che stanno in su I’acqua» Галилей старается найти новые доказательства для архимедовых законов плавания тел. Он представляет себе жидкость, в которую погружено тело, заключенной в сосуде, и затем сравнивает давление погруженною тела с давлением воды, поднимаемой телом. Заключение жидкости в сосуд не упрощает задачи и не дает новых способов для ее решения; но для дальнейшего развития учения оно имело большое значение. Именно, Галилей в целях вышеуказанного сравнения принимает произведения масс на скорости равными для погруженного тела и для жидкости, чем впервые дает общее применение закона виртуальных скоростей, хотя и в простейшей его форме.
Рядом с защитой Архимеда Галилей особое внимание уделял опровержению Аристотеля в той же области. Последователи Аристотеля ставили плавание тела в непосредственную зависимость от его формы, причем всякое тело могло бы, по их мнению, плавать, если бы ему была придана форма тонких пластинок. Таким образом объясняли они, например, плавание льда, который в качестве сгущенной воды считали тяжелее самой воды. Галилей прямо опровергает такое воззрение и доказывает, что плавание тела зависит только от его удельного веса. Тело, которое плавает в жидкости в какой-нибудь одной форме, будет плавать и при всякой другой, форма влияет только на скорость, с которой тело погружается в данной жидкости или поднимается на ее поверхность. Лед, всегда плавающий на воде, должен быть, поэтому легче воды. Пластинки из вещества, которые по удельному весу тяжелее воды, способны, правда, оставаться на ее поверхности, но при этом условии они не вполне погружены и лежат в углублении водной поверхности, тем более глубоком, чем тяжелее тело.
Если же погрузить такие пластинки в глубь воды, то они останутся на дне и кверху уже не поднимутся, между тем как деревянные пластинки будут всплывать при всяких условиях.
Растворением соли в воде можно настолько увеличить удельный вес последней, что лежащий на дне восковой шарик поднимется на ее поверхность. Прибавляя в раствор воды, можно снова уменьшить его удельный вес и заставить восковой шарик опуститься на дно. Эти опыты очень удобны для доказательства зависимости плавания тел от удельного веса; кроме того, из них, по мнению Галилея, можно заключить, что между водяными частицами не существует сцепления, как в твердых телах. Правда, при этом он сам указывает на противоречащий этому положению факт, — на то, что капли воды долго не расплываются ни плоских поверхностях, например на капустных листьях; но замечает, что капли эти расплываются мгновенно, если окружить их другой жидкостью, например красным вином. Отсюда он делает тот вывод, что частицы водяной капли держатся слитно не вследствие внутренней связи, но лишь благодаря сопротивлению окружающего воздуха.
Между водой и воздухом, по его мнению, существует вообще какой-то антагонизм. Если стеклянный шар с тонкой узкой шейкой наполнить водой и опрокинуть, то из него не вытекает ни капли воды и в шар не проникает ни единый пузырек воздуха; стоит, однако, погрузить шейку шара в красное вино, которое гораздо тяжелее воздуха и немногим легче воды, как из шара тотчас же начинает вытекать вода, вино же поднимается вверх по шару красными полосками.
Физические работы Галилея, не принадлежащие к области механики, рассеянны в разных его сочинениях, преимущественно в «Discorsi» и «Беседах о двух системах вселенной». Несмотря на афористическое по форме изложение, они имели огромное влияние на последующих физиков. Много времени после Галилея целое поколение занималось почти исключительно вопросами, уже затронутыми в его сочинениях и частью поставленными им самим, частью же взятыми им от других при обзоре существовавших тогда областей науки.
Галилей занялся, между прочим, старыми исследованиями о зависимости высоты тона от длины струи, причем нашел, что высота тона зависит от числа колебаний, производимых звучащим телом в единицу времени; число колебаний в октаве в два раза, в квинте в 3/2, а в кварте в 4/3 раза больше числа колебаний основного тона.
Благодаря этому закону неуловимый физиологический момент высоты тона заменяется математически определенным числом колебаний, и акустика впервые становится доступной физическому исследованию. Считаем нужным заметить по этому поводу, что книга Мерсенна «Harmonie universelle», которая признана первым научным сочинением в этой области, появилась в 1636 г., стало быть, за два года до галилеевских «Discorsi», где изложены его акустические исследования. Нельзя, однако, предполагать, чтобы учитель в данном случае следовал за учеником. Мерсенн находился в постоянном общении с Галилеем и издал его механику во французском переводе задолго до ее появления на итальянском языке. Отсюда мы в праве видеть в указанном порядке выхода в свет обоих сочинений доказательство, что работы Галилея задолго до их появления в печати были известны Мерсенну; дальнейшим доказательством может служить и то, что исследование колебаний струн у Мерсенна гораздо полнее и носит характер подробной разработки закона, установленного Галилеем.
Последний нашел, между прочим, интересное подтверждение своего закона численных отношений тонов благодаря простому случаю. Именно, очищая медную пластинку железным рашпилем, он по временам слышал резкие тоны и при этом каждый раз замечал на пластинке параллельные царапины. Точные измерения последних показали ему, что расстояния между ними для различных звуковых интервалов представляют всем известные гармонические отношения. Он проделал ряд аналогичных весьма интересных опытов над звучащими стаканами и нашел, что в стакане, до половины наполненном водой, который он заставлял звучать ударами пальца, образуются концентрические, кругообразные возвышения и углубления; круги эти не изменялись, пока он извлекал один и тот же тон, но удваивались, когда тон случайно переходил в октаву. Здесь Галилей впервые наблюдал стоячие волны: но, разумеется, он не мог назвать их этим именем и придать явлению, которое ему первому удалюсь наблюдать, должного значения. Физиологическая сторона акустики тоже не была оставлена им без внимания.
По его мнению, наш слух воспринимает легко сочетание тонов, имеющих простые числовые отношения колебаний; звуки же со сложными отношениями тяготят ухо. В этом факте он ищет причину созвучий и диссонансов.
Оптических исследований, несмотря на гениальное применение им зрительной трубы, мы у Галилея почти не находим, так как рассеянные заметки его о выпуклых зеркалах не имеют большого значения Замечательно только, что Галилей считает скорость распространения света конечной. Впрочем, его предложение измерить эту скорость при помощи световых сигналов из пункта наблюдения, расположенных приблизительно в трех итальянских милях друг от друга, свидетельствует о том, что он не имел правильного представления об этом предмете.
Большее значение имеют работы Галилея по магнетизму, при которых он пользовался указанным ниже сочинением Гильберта. Он объясняет усиление действия естественного магнита при наличии арматуры, причем обращает внимание на то, что якорь может соприкасаться с арматурой в гораздо большем числе точек и гораздо плотнее, чем с самим магнитом.
Он указывает на магнит (в беседах о системах вселенной) как например тел, имеющих одновременно несколько движений, а именно, прямо к земле (при падении), и в направлении магнитного склонения и наклонения; свободный магнит, по его мнению, был бы, пожалуй, способен и к вращению около оси. Это странное мнение высказывалось в то время многими для объяснения вращения планет. По свидетельству Кастелли (его ученика) Галилей занимался с успехом изготовлением искусственных магнитов и однажды получил магнит, способный при собственном весе в 6 унций поднимать 15 фунтов.
Первый период научной деятельности Галилея был, как мы уже говорили, почти исключительно посвящен физике; и борьба, которую он вел с натурфилософией и главным образом теориями Аристотеля, происходила на почве физики. Но и в области астрономии он успел уже в это время оставить старую точку зрения. В 1597 г. в письме к Кеплеру, приславшему ему свой «Prodromus», Галилей сообщает, что разработал много доводов в пользу коперниковой системы и в опровержение существующих против нее возражений, но пока не решается их публиковать ввиду насмешек и гонений, которыми осыпают творца этой системы.
Но когда в 1604 г. в созвездии Змееносца появилась новая звезда, он воспользовался случаем поколебать одну из главнейших опор птолемеевой системы мира, именно учение Аристотеля о незыблемости и неизменяемости небосвода. Звезда эта была видна не долее 18 месяцев; одни принимали ее за световое явление в низших областях неба, другие — за давнишнее светило, ускользавшее до сих пор от внимания. Галилей утверждал, что это настоящая звезда, никем до того не виданная, лежащая далеко за сферой планет, относительно которых даже (перипатетики допускали некоторые неправильности. Перипатетики реагировали на это нападение еще живее, чем на опровержение аристотелевского закона падения тел. Лекциями Галилея о новой звезде начинаются его первые споры с Капрой (Capra) и двумя профессорами перипатетиками Кремонино и Коломбо.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
Знаменитый лейб-медик английской королевы Елизаветы, ВИЛЬЯМ ГИЛЬБЕРТ (1540—1603) был первым ученым, написавшим вполне научное сочинение о магните.
Он первый создал полную теорию магнитных явлений и таким образом включил учение о магнетизме в число физических дисциплин. До сих пор, по справедливому замечанию самого Гильберта, к притяжению магнита и янтаря прибегали лишь в тех случаях, «когда мысль наша блуждала во тьме праздных умозрений и разум не мог найти выхода». Сочинение Гильберта, появившееся на закате его дней под заглавием: «De magnete, nmgneticisque corporibus et de magno magnete tellure physioiogia nova» (Лондон, 1600), по самой форме уже отличается от всех физических трактатов XVI в. В нем нет и следа общепринятой перипатетической натурфилософии, презрения к непосредственному наблюдению природы и преклонения перед авторитетами; напротив, оно всецело опирается на опытное исследование и свидетельствует о необыкновенном искусстве автора в приложении экспериментального метода к изучению совершенно новых естественных явлений. Гильберт — физик нового направления; в своей более узкой сфере он соперничает с Галилеем и не уступает ему в экспериментальном искусстве, хотя и не может сравниваться с ним по гениальности истолкования добытых результатов.
ВИЛЬЯМ ГИЛЬБЕРТ
Мы уже знаем, что англичанин Норман перенес точку притяжения магнита с неба, куда ее помещали прежде, во внутренность земли. Гильберт пошел дальше: он принимает всю землю за магнит и в подтверждение своей мысли доказывает, что намагниченный железный шар действует на магнитную стрелку совершенно так же, как земля. Он предполагает, что астрономические полюсы совпадают с магнитными, но при этом отклонение магнитного меридиана от астрономического он объясняет тем, что вода не обладает магнитным притяжением и что указанное отклонение происходит вследствие неравномерного распределения суши.
По этой теории выходит, что отклонение стрелки в открытом океане, на равном расстоянии от берегов, должно быть равно нулю, и Гильберт, естественно, придерживался такого мнения. Но впоследствии, когда у берегов Бразилии было замечено отклонение стрелки не в сторону земли, а в противоположную сторону, и еще более, после того, как стала известна изменчивость отклонения стрелки в одних и тех же местах, теория совпадения астрономических и магнитных полюсов была оставлена.
Вместе с тем Гильберту пришлось отказаться от одного проекта, основанного на этой теории. С тех пор, как началось плавание по открытому океану, все сильнее и сильнее чувствовалась потребность обладать верным и простым средством для определения географических широт. На материке для этой цели руководились наибольшей и наименьшей высотой солнца в данном месте, а Тихо впервые стал пользоваться двумя высотами полярной звезды в меридиане. Но эти способы не могли служить для определения географической широты на море; поэтому Гильберт предложил определить географическую широту по наклонению магнитной стрелки.
Уже со времени Порты было известно, что, проводя магнитом по куску стали, можно последнюю превратить в магнит. Гильберт же, в соответствии со своей теорией, показал, что сталь может намагнититься и вследствие влияния земли. Он заметил, что железные проволоки намагничиваются, если они протянуты в направлении с севера на юг, и даже если просто лежат некоторое время в направлении магнитного меридиана; кроме того, он еще точнее установил, что в железном бруске, который лежит в направлении стрелки инклинатора, магнитные свойства оказываются сильнее, чем при вертикальном или горизонтальном положении.
Помимо теории земного магнетизма, у Гильберта встречается много новых специальных познаний, касающихся естественных и искусственных магнитов. Он первый стал при своих опытах подвешивать магнитную иглу на нитке. Он же нашел, что магнит притягивает чистое железо сильнее, чем железную руду, и предотвратил ослабление магнита, и даже увеличил его силу, погружая магнит в железные опилки или же прикладывая к нему железный брусок или второй магнит (первые следы якоря). Действие естественных магнитов он первый усилил арматурой, состоявшей из широкой стальной ленты, охватывающей магнит и проходящей через оба полюса. Мнение Порты (который полагал, что магнит притягивает только у своих полюсов) пришлось видоизменить, так как из опытов Гильберта выяснилось, что магнит притягивает во всех точках своей поверхности и что у полюсов эта сила является наибольшей. Полюсы же он определял при помощи маленькой стальной иголки, которой проводили вдоль магнита и которая принимала вертикальное положение у полюсов.
Далее, Гильберт показал, что магнит, разбитый на куски, образует множество мелких магнитов, что два магнита или магнит и кусок железа, плавающие на воде в легких челноках, приближаются друг к другу с одинаковой скоростью; что сильный магнит способен переменить полюса у более слабого; что сильный магнит способен действовать сквозь железо и другие тела и что сквозь железную проволоку он притягивает с большего расстояния, нежели просто через воздух. Невзирая на все это, у Гильберта нет еще ясного представления о магнитной индукции и точных сведений о различии между мягким и твердым железом по отношению к магниту, хотя он и предписывает брать для намагничивания иголки из лучшей стали. Для образования искусственных магнитных игл посредством натирания кусков стали магнитом он предписывает те же правила, как и Порта, но советует держать при этом иглу на север и — странным образом — предостерегает от повторного натирания, так как при этом полюсы будто бы изменяются. По всей вероятности, он при своих опытах водил магнитом взад и вперед, не отнимая от намагничиваемой стали.
Исследования магнетизма привели Гильберта и к электрическим явлениям. До него знали только, что янтарь и неизвестный нам линкурион при трении способны притягивать легкие тела; он первый стал исследовать, не обладают ли тем же свойством и другие вещества, и сделался, таким образом, в еще более строгом смысле, родоначальником новой отрасли физики. Такое притяжение он признал вначале за новую особую силу природы и назвал ее (по греческому названию янтаря ) электрической силой. Существительного же слова «электричество», равно как и слова «магнетизм» у него нигде не встречается.
Наряду с янтарем Гильберт перечисляет множество тел, приобретающих электрические свойства от трения. Таковы: алмаз, сапфир, аметист, опал, горный хрусталь, все виды стекла, большинство сланцев; далее, сера, смолы, каменная соль, тальк, горные квасцы и еще некоторые другие. Неспособными электризоваться он признает: смарагд, агат, жемчуг, халцедон, (алебастр, мрамор, кости, слоновую кость и, наконец, металлы.
Наэлектризованные вещества притягивают почти все твердые тела; лишь очень тонкие тела, как, например, все раскаленные вещества и пламя противостоят притяжению. Сухой воздух, северный и восточный ветер благоприятны процессу электризации; на солнце натертые тела сохраняют электрические свойства в течение 10 минут. Напротив, влажность, выдыхаемый воздух, опрыскивание спиртом и водой чрезвычайно ослабляют электрическую силу в телах; опрыскивание оливковым маслом не имеет влияния.
Таковы сведения Гильберта касательно электрических сил. Мы видим, что они не идут далее притяжения натертых тел: свойство отталкивания было ему еще не известно. Нельзя удивляться, что на такой низкой ступени знания Гильберт не видит сходства между магнетизмом и электричеством и останавливается преимущественно на различии между ними. Различия он находит в следующем: 1) электричество происходит только от трения; в магните притягательная сила представляет естественное и постоянное свойство тела; 2) электричество уничтожается от влажности; магнит продолжает действовать даже сквозь твердые тела; 3) магнит притягивает лишь немногие тела; электричество действует почти на все вещества; 4) магнит поднимает тела значительной тяжести; электричество — одни лишь легкие тела; 5) при электрическом притяжении действует только наэлектризованное тело и движется только притягиваемое тело; при магнитном — движутся оба тела.
Отсюда вполне естественно со стороны Гильберта принимать совершенно различное происхождение для обеих сил. Магнетизм он признает особой силой, присущей телу с самого начала, и приписывает ей чрезвычайно широкое поле действия. Электрическое притяжение он объясняет, подобно старым физикам, истечениями, выжимаемыми из тел при трении. Тела, не проявляющие электрических свойств, имеют вследствие своей земной природы слишком грубые истечения. Последние не могут проходить сквозь тела, подлежащие притяжению, и насколько эти тела втягиваются в образовавшиеся пустые пространства, настолько же они вновь вытесняются грубыми истечениями.
СОЧИНЕНИЕ «De mundo»
Остается упомянуть еще об одном посмертном сочинении Гильберта, именно «De mundo nostro sublunari philosophia nova» (Амстердам, 1651). В нем он прямо восстает против все еще господствующей философии Аристотеля. Подобно Кардану, он опровергает учение об аристотелевских элементах и исключает из их числа, прежде всего огонь на том основании, что огненное вещество никогда не выделяется из тел.
Огонь — это только высшая степень теплоты; теплота же есть действие (actus) тончайшей жидкости, как бы тонкого материального эфира. Гильберт, однако, не склоняется на сторону атомистики; напротив, он допускает непрерывность вещества в телах и не принимает теории их возникновения путем простого смешения и разделения. Поэтому он не относится враждебно к теории превращения элементов и допускает переход воздуха в воду, хотя и не без посредствующих ступеней. С другой стороны, он по примеру атомистов признает существование пустого пространства; истечения из земли, а, следовательно, и атмосфера последней, не простираются далее немногих миль над ее поверхностью; отсюда до луны, а также между светилами находится пустое пространство; в противном случае небесные тела не могли бы свободно двигаться, и свет не мог бы распространяться мгновенно от них к нам. Гильберт — сторонник Коперника и разделяет, между прочим, его представление о силе тяжести. Тяжесть есть влечение одного тела к другому, частей к целому, осколков к своему шару, но не представляет собой влечения к определенной точке пространства, как полагают последователи Аристотеля.
Абсолютно легких тел нет, и движение легких тел является следствием импульса, сообщенного окружающими более плотными телами. Рядом с тяжестью, действующей между частями одной планеты, существует другая магнитная сила, распространяющаяся гораздо дальше и действующая между небесными светилами. «Сила, истекающая из луны, достигает до земли, и подобным же образом магнитная сила земли пробегает все небесное пространство до луны; обе силы складываются при встрече и сочетаются в определенных отношениях. Действие земли, однако, гораздо значительнее вследствие ее большой массы. Земля притягивает луну и снова отталкивает ее от себя; то же делает в свою очередь луна с землей в определенных границах. Взаимодействие, однако, не сближает тел наподобие магнитных сил, а лишь заставляет их непрерывно вращаться одно около другого».
Представление о магнитной силе, действующей между небесными телами и вызывающей взаимное их притяжение и отталкивание, очевидно, возникло с целью объяснить постоянное движение спутника по одному и тому же пути, необъяснимое при тогдашних механических познаниях.
Подобные действия со стороны громадного магнита, каким представляли себе землю, казались вполне естественными и побуждали многих искать связи между магнетизмом и движением небесных тел. Для позднейшей небесной механики эти теории имели некоторое значение, подготовив почву для представления о действии на расстоянии, actio in distans.
Используются технологии uCoz
Открытия и достижения галилео галилея. Школьная энциклопедия
(1564- 1642) — великий итальянский физик и астроном, создатель основ механики, борец за передовое мировоззрение. Галилей защищал и развивал систему (см.), выступал против церковной схоластики, первый применил телескоп для наблюдения и изучения небесных светил, что явилось началом повой эпохи в астрономии. С помощью телескопа он доказал, что на Луне есть горы и долины. Этим было окончательно разбито представление о якобы принципиальной разнице «небесного» и «земного», опровергнута религиозная легенда об особой природе неба.
Галилей открыл четыре спутника Юпитера, доказал движение Венеры вокруг Солнца и обнаружил вращение Солнца вокруг оси (по перемещению тёмных пятен на Солнце). Далее Галилей установил, что Млечный Путь есть скопление звёзд.
Он доказал возможность определения географической долготы на море но положению спутников Юпитера, что имело непосредственное практическое значение для мореплавания. Галилей является основоположником динамики. Им установлен закон инерции, закон свободного падения тел, закон сложения сия; с помощью этих законов он решал целый ряд задач. Им открыты законы колебания маятника, исследовано движение тела, брошенного под углом к горизонту. В развитии представлений о пространстве и времени сыграл большую роль так называемый принцип относительности Галилея — положение о том, что равномерное и прямолинейное движение физической системы тел не отражается на процессах, происходящих в.этой системе (например, движение корабля относительно земли и движение тел, находящихся на корабле).
В познании законов природы Галилей требовал конкретного экспериментального исследования. Опыт он считал единственным источником знания. Несмотря на то, что его материализм, как и материализм всех философов того времени, был механистическим, Галилей конкретными исследованиями и борьбой за научные, опытные методы анализа природы, а также своими общефилософскими воззрениями (признание объективности, бесконечности мира, вечности материи и т. п.) внёс ценный вклад в развитие материалистической философии.
Единственным критерием истины он считал чувственный опыт, практику. Противопоставляя священному писанию научное исследование природы, он заявлял, что ни одно- изречение писания не имеет такой принудительной силы, какую имеет любое явление природы. За борьбу против церкви, против схоластики и мракобесия Галилей, будучи уже в преклонном возрасте, подвергся преследованиям инквизиции. И. В. Сталин охарактеризовал Галилея как одного из мужественных борцов науки, новаторов, смело прокладывающих новые пути в науке.
Важнейшие произведения Галилея: «Диалог о двух главнейших системах мира птолемеевой и коперниковой» (1632; советское издание — 1948) и «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух Новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению» (1638; советское издание — 1934).
Галилей родился в 1564 году в Пизе, Италия. В 18 лет он по наставлению отца поступил в Пизанский университет изучать медицину. Будучи в университете, Галилей заинтересовался математикой и физикой. Вскоре он был вынужден покинуть университет по финансовым причинам и начал заниматься самостоятельным исследованием механики. В 1589 году Галилей вернулся в Пизанский университет по приглашению преподавать математику.
Позже он перешёл в Падуанский университет, где он преподавал геометрию, механику и астрономию. В то время он начал совершать значимые научные открытия.
Научные достижения
Механика
Находясь в Падуанском университете, Галилей изучал инерцию и свободное падение тел. В частности, он заметил, что ускорение свободного падения не зависит от массы тела, таким образом опровергая господствовавшее со времен Аристотеля мнение, что «скорость падения» пропорциональна весу тела. Существует легенда об эксперименте, в котором Галилей сбрасывал объекты разной массы с вершины Пизанской башни и позже описал их падение. Вероятно, Галилей в действительности совершал подобные эксперименты, но к знаменитой наклонной башне в Пизе они, скорее всего, не имели никакого отношения.
Галилей является одним из основоположников принципа относительности в классической механике, который был позже назван в его честь. Галилей заметил, что при одинаковых начальных условиях любое механическое явление протекает одинаково в изолированной системе, находящейся в покое либо движущейся прямолинейно и равномерно.
Астрономия
В 1609 Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Наблюдения в телескоп показали, что Луна покрыта горами и изрыта кратерами, звёзды потеряли свои кажущиеся размеры, и впервые была постигнута их колоссальная удалённость, у Юпитера обнаружились собственные луны — четыре спутника, Млечный путь распался на отдельные звёзды, стало видно громадное количество новых звёзд. Галилей открывает фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца.
Математика
К теории вероятности относится его исследование об исходах при бросании игральных костей. В его «Рассуждении об игре в кости» («Considerazione sopra il giuoco dei dadi», время написания неизвестно, опубликовано в 1718 г.) проведён первый наиболее полный анализ этой задачи.
Проблемы с католической церковью
На основании наблюдений за небом Галилей сделал вывод, что гелиоцентрическая
система мира , предложенная Н.
Коперником , является верной. Это расходилось с буквальным прочтением
Псалмов 93 и 104, а также стиха из Экклезиаста 1:5, где говорится о неподвижности
Земли. Галилея вызвали в Рим и потребовали прекратить пропаганду своих
взглядов, чему он вынужден был подчиниться.
В 1632 году вышла в свет книга «Диалог о двух главнейших системах мира
— птолемеевой и коперниковой ».
Книга написана в форме диалога между двумя сторонниками Коперника и одним
приверженцем Аристотеля и Птолемея .
Несмотря на то, что издание книги было разрешено папой Урбаном VIII, другом
Галилея, через несколько месяцев продажу книги запретили, а Галилея вызвали
в Рим на суд, куда он прибыл в феврале 1633 года. Следствие тянулось с
21 апреля по 21 июня 1633 года, а 22 июня Галилею пришлось произнести
предложенный ему текст отречения. В последние годы жизни ему пришлось
работать в тяжелейших условиях. На своей вилле Арчертри (Флоренция) он
находился под домашним арестом (под постоянным надзором инквизиции) и
ему не дозволялось посещение города (Рима).
В 1634 году умерла любимая
дочь Галилея, ухаживавшая за ним.
Галилей пишет «Беседы и математические доказательства…», где излагает основы динамики. В мае 1636 года учёный ведёт переговоры об издании своего труда в Голландии, а затем тайно переправляет туда рукопись. Вскоре он теряет зрение. «Беседы…» выходят в свет в Нелей-де в июле 1638 года, а в Арчертри книга попадает почти через год — в июне 1639 года.
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года, похоронили его в Арчертри, без почестей и надгробия. Только в 1737 году была исполнена его последняя воля — его прах был перенесён в монашеский придел собора Санта Кроче во Флоренции, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело.
С 1979 по 1981 годы по инициативе Римского Папы Иоанна-Павла II работала комиссия по реабилитации Галилея, и 31 октября 1992 Папа Иоанн-Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив учёного отречься от теории Коперника .
Важно знать, что Галилео Галилей был верующим человеком.
Вот его цитаты:
В действиях природы Господь Бог является нам не менее достойным восхищения образом, чем в божественных стихах Писания.
Священное Писание никогда не может лгать или заблуждаться. Его высказывания абсолютно правильны и невредимы. Само оно не может заблуждаться, только его толкователи могут в различной степени заблуждаться… Священное Писание и природа, оба исходят из Божественного Слова, то как повеление Святого Духа, другая как исполнитель Божьих повелений.
ГАЛИЛЕЙ, ГАЛИЛЕО (Galilei, Galileo) (1564–1642), итальянский физик, механик и астроном, один из основателей естествознания Нового времени. Родился 15 февраля 1564 в Пизе в семье, принадлежавшей к знатному, но обедневшему флорентийскому роду. Отец Галилео, Винценцо, был известным музыковедом, но, чтобы содержать семерых детей, был вынужден не только давать уроки музыки, но и заниматься торговлей сукном.
Начальное образование Галилео получил дома. В 1575, когда семья переехала во Флоренцию, он был направлен в школу при монастыре Валломброса, где изучал тогдашние «семь искусств», в частности грамматику, риторику, диалектику, арифметику, познакомился с работами латинских и греческих писателей.
Опасаясь, что сын станет монахом, отец забрал его из монастыря в возрасте 15 лет под предлогом тяжелой болезни глаз, и следующие полтора года Галилео учился дома. Винценцо обучал его музыке, литературе, живописи, но желал видеть сына врачом, полагая, что медицина – занятие почтенное и прибыльное. В 1581 Галилео поступил по настоянию отца в Пизанский университет, где должен был изучать медицину. Однако лекции в университете он посещал нерегулярно, предпочитая им самостоятельные занятия геометрией и практической механикой. В это время он впервые познакомился с физикой Аристотеля , с работами древних математиков – Евклида и Архимеда (последний стал его настоящим учителем). В Пизе Галилей пробыл четыре года, а затем, увлекшись геометрией и механикой, оставил университет. К тому же у его отца нечем было платить за дальнейшее обучение. Галилей вернулся во Флоренцию. Здесь ему удалось найти замечательного учителя математики Остилио Риччи, который на своих занятиях обсуждал не только чисто математические проблемы, но и применял математику к практической механике, в особенности к гидравлике.
Результатом четырехлетнего флорентийского периода жизни Галилея стало небольшое сочинение Маленькие гидростатические весы (La bilancetta , 1586). Работа преследовала чисто практические цели: усовершенствовав уже известный метод гидростатического взвешивания, Галилей применил его для определения плотности металлов и драгоценных камней. Он изготовил несколько рукописных копий своей работы и попытался их распространить. Этим путем он познакомился с известным математиком того времени – маркизом Гвидо Убальдо дель Монте, автором Учебника по механике . Монте сразу оценил выдающиеся способности молодого ученого и, занимая высокий пост генерал-инспектора всех крепостей и укреплений в герцогстве Тосканском, смог оказать Галилею важную услугу: по его рекомендации в 1589 последний получил место профессора математики в том самом Пизанском университете, где ранее был студентом.
Ко времени пребывания Галилея на кафедре в Пизе относится его труд О движении (De Motu , 1590).
В нем он впервые приводит доводы против аристотелевского учения о падении тел. Позже эти доводы были сформулированы им в виде закона о пропорциональности пути, пройденного телом, квадрату времени падения (по утверждению Аристотеля, «в безвоздушном пространстве все тела падают бесконечно быстро»). В 1591 умер отец Галилея, и ему пришлось взять на себя заботу об остальных членах семьи. К счастью, маркиз дель Монте добился для своего протеже места, более соответствовавшего его способностям: в 1592 Галилей занял кафедру математики Падуанского университета в Венецианской республике. Он должен был преподавать геометрию, механику, астрономию. Курс астрономии он читал, оставаясь в рамках официально принятых воззрений Аристотеля – Птолемея , и даже написал краткий курс геоцентрической астрономии. Однако его действительные взгляды на систему мироздания были совершенно иными, о чем говорят следующие строки из письма к Кеплеру (4 августа 1597): «К мнению Коперника (о гелиоцентрической системе) я пришел много лет назад и, исходя из него, нашел причины многих естественных явлений».
В первые годы своего профессорства Галилей занимался главным образом разработкой новой механики, построенной не по принципам Аристотеля. Он сформулировал более четко «золотое правило механики», которое вывел из открытого им более общего принципа, сформулированного в Трактате по механике (Le Meccaniche , 1594). В этом трактате, написанном для студентов, Галилей изложил основы теории простых механизмов, пользуясь понятием момента силы. Этот труд и записки по астрономии, распространившись среди студентов, создали автору славу не только в Италии, но и в других странах Европы. Кроме того, в устном преподавании Галилей часто пользовался итальянским языком, что привлекало на его лекции многочисленных студентов. В Падуанский период жизни Галилея (1592–1610) созрели его основные работы из области динамики: о движении тела по наклонной плоскости и тела, брошенного под углом к горизонту; к этому же времени относятся исследования о прочности материалов. Однако из всех своих работ того времени Галилей опубликовал только небольшую брошюру об изобретенном им пропорциальном циркуле, позволявшем производить различные расчеты и построения.
В 1608 до Галилея дошли вести о новых инструментах для наблюдения за отдаленными объектами – «голландских трубах». Используя свои познания в геометрической оптике, Галилей посвятил «все свои труды изысканию научных начал и средств, которые делали бы возможным устройство инструментов подобного рода, и скоро нашел желаемое, основываясь на законах преломления света». Историки науки почти единодушно считают, что Галилей если не изобрел, то усовершенствовал телескоп. Он изготовил трубу с увеличением в 30 раз и в августе 1609 продемонстрировал ее сенату Венеции. С помощью своей трубы Галилей начал наблюдение ночного неба. Он обнаружил, что поверхность Луны очень напоминает земную – она такая же неровная и гористая; что Млечный Путь состоит из мириадов звезд; что у Юпитера есть по крайней мере четыре спутника («луны»). Эти спутники Галилей назвал «светилами Медичи » в честь герцога Тосканского Козимо II Медичи. В марте 1610 вышло небольшое сочинение Галилея на латинском языке, содержавшее обзор всех его телескопических открытий.
Оно называлось Звездный вестник (Siderius Nuncius ) и было издано очень большим по тому времени тиражом: 550 экземпляров, разошедшихся в течение нескольких дней. Галилей не только демонстрировал в телескоп небесные объекты своим согражданам, но и разослал экземпляры зрительной трубы по дворам многих европейских правителей. «Медичейские звезды» сделали свое дело: в 1610 Галилей был пожизненно утвержден в должности профессора Пизанского университета с освобождением от чтения лекций, и ему было назначено втрое большее жалование, чем он получал прежде. В том же 1610 Галилей перебрался во Флоренцию. Тому было множество причин. И его желание получить место при дворе герцога Тосканского (им к этому времени стал Козимо II Медичи), и семейные проблемы, и напряженные отношения с некоторыми коллегами в университете, не прощавшими его научных успехов и высокого жалования. Закончился 18-летний период пребывания Галилея в Падуе, по его признанию – самый спокойный и плодотворный.
Мысли, высказанные Галилеем в Звездном вестнике , никак не вписывались в рамки аристотелевского мировоззрения.
Они совпадали со взглядами Коперника и Бруно. Так, Галилей считал Луну сходной по своей природе с Землей, а с точки зрения Аристотеля (и церкви) не могло быть и речи о подобии «земного» и «небесного». Далее, Галилей объяснял природу «пепельного света» Луны тем, что ее темная сторона в это время освещается светом Солнца, отраженным от Земли, а отсюда следовало, что Земля – лишь одна из планет, обращающихся вокруг Солнца. Аналогичные выводы Галилей делает и из своих наблюдений за движением спутников Юпитера: «…теперь имеется не только одна планета, вращающаяся вокруг другой и вместе с ней – вокруг Солнца, но целых четыре, путешествующих вокруг Юпитера и вместе с ним – вокруг Солнца». В октябре 1610 Галилей сделал новое сенсационное открытие: он наблюдал фазы Венеры. Объяснение этому могло быть только одно: движение планеты вокруг Солнца и изменение положения Венеры и Земли относительно Солнца.
Против астрономических открытий Галилея посыпались возражения. Его оппоненты – немецкий астролог Мартин Хорки, итальянец Коломбе, флорентиец Францеско Сицци – выдвигали чисто астрологические и богословские аргументы, соответствовавшие учению «великого Аристотеля» и взглядам церкви.
Однако вскоре открытия Галилея получили подтверждение. Существование спутников Юпитера констатировал Иоганн Кеплер ; в ноябре 1610 Пейреск во Франции начал регулярные наблюдения за ними. А к концу 1610 Галилей сделал еще одно замечательное открытие: он усмотрел на Солнце темные пятна. Их видели и другие наблюдатели, в частности иезуит Христофер Шейнер, но последний считал пятна небольшими телами, обращающимися вокруг Солнца. Заявление Галилея о том, что пятна должны находиться на самой поверхности Солнца, противоречило представлениям Аристотеля об абсолютной нетленности и неизменности небесных тел. Спор с Шейнером поссорил Галилея с иезуитским орденом. В ход пошли рассуждения об отношении Библии к астрономии, споры по поводу пифагорейского (т.е. коперниканского) учения, выпады озлобленного духовенства против Галилея. Даже при дворе великого герцога Тоскансого стали холоднее относиться к ученому. 23 марта 1611 Галилей едет в Рим. Здесь находился влиятельный центр католической учености, т.
н. Римская коллегия. Она состояла из ученых-иезуитов, среди которых были хорошие математики. Отцы-иезуиты сами вели астрономические наблюдения. Римская коллегия подтвердила, с некоторыми оговорками, действительность телескопических наблюдений Галилея, и на некоторое время ученого оставили в покое.
По возвращении во Флоренцию Галилей вступил в еще один научный спор – о плавании тел. По предложению герцога Тосканского он написал по этому вопросу специальный трактат – Рассуждение о телах, пребывающих в воде (Discorso intorno alle cose, che stanno in su l»aqua , 1612). В своем труде Галилей обосновывал закон Архимеда строго математически и доказывал ошибочность утверждения Аристотеля о том, что погружение тел в воду зависит от их формы. Католическая церковь, поддерживавшая учение Аристотеля, расценила печатное выступление Галилея как выпад против церкви. Ученому припомнили и его приверженность теории Коперника, которая, по мнению схоластов, не соответствовала Священному Писанию.
Галилей ответил двумя письмами, носящими явно коперниканский характер. Одно из них – к аббату Кастелли (ученику Галилея) – послужило поводом к прямому доносу на Галилея в инквизицию. В этих письмах Галилей призывал придерживаться буквальной интерпретации любого фрагмента Библии, если только из какого-нибудь другого источника не следует «явное доказательство» того, что буквальное толкование приводит к ложным выводам. Такой заключительный вывод не противоречил мнению, высказанному ведущим римским теологом, кардиналом Беллармином, согласно которому, если бы было найдено «реальное доказательство» движения Земли, то в буквальную интерпретацию Библии следовало бы внести изменения. Поэтому против Галилея не было предпринято никаких действий. Тем не менее до него дошли слухи о доносе, и в декабре 1615 он едет в Рим. Защититься от обвинений в ереси Галилею удалось: прелаты и кардиналы, даже сам папа Павел V принимали его как ученую знаменитость. Тем временем, однако, был подготовлен удар по учению Коперника: 5 марта 1616 был опубликован декрет Священной Конгрегации по вопросам веры, в котором учение Коперника объявлялось еретическим, а его сочинение О вращении небесных сфер вносилось в «Индекс запрещенных книг» .
Имя Галилея не упоминалось, однако Священная Конгрегация поручила Беллармину «увещевать» Галилея и внушить ему необходимость отказаться от взгляда на теорию Коперника как на реальную модель, а не как на удобную математическую абстракцию. Галилей вынужден был подчиниться. Отныне он фактически не мог проводить какую бы то ни было научную работу, поскольку в рамках аристотелевских традиций он эту работу не мыслил. Но Галилей не смирился и продолжал осторожно собирать доводы в пользу учения Коперника. В 1632 после долгих мытарств был опубликован его замечательный труд Диалоги о двух важнейших системах мира – Птолемеевой и Коперниковой (Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo ptolemaico e copernicano ). Согласие на издание книги дал папа Урбан VIII (друг Галилея, бывший кардинал Маффео Барберини, вступивший на папский престол в 1623), а Галилей в предисловии к книге, усыпляя бдительность цензуры, заявлял, что хотел лишь подтвердить справедливость запрещения учения Коперника.
Свой знаменитый труд Галилей написал в виде бесед: три персонажа обсуждают различные доводы в пользу двух систем мироздания – геоцентрической и гелиоцентрической. Автор не становится на сторону ни одного из собеседников, но у читателя не остается сомнений в том, что победителем в споре является коперниканец.
Враги Галилея, ознакомившись с книгой, сразу поняли, что именно хотел сказать автор. Через несколько месяцев после выходы книги был получен приказ из Рима прекратить ее продажу. Галилей по требованию инквизиции прибыл в феврале 1633 в Рим, где против него начался процесс. Его признали виновным в нарушении церковных запретов и приговорили к пожизненному тюремному заключению. 22 июня 1633 он был вынужден, стоя на коленях, публично отречься от учения Коперника. Ему было предложено подписать акт о своем согласии впредь никогда не утверждать ничего, что могло бы вызвать подозрения в ереси. С учетом этих выражений покорности и раскаяния трибунал заменил тюремное заключение домашним арестом, и Галилей 9 лет оставался «узником инквизиции».
Сначала Галилей жил в доме своего друга архиепископа Сиены, где продолжил исследования по динамике, а затем возвратился на свою виллу под Флоренцией. Здесь, несмотря на папский запрет, он написал трактат Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения (Discorsi e dimonstrazioni mathematiche intorno à due nuove scienze attenenti alla meccanica ed movimenti locali ), который в 1638 был опубликован в протестантской Голландии. Беседы по своей структуре похожи на Диалоги . В них фигурируют те же персонажи, один из которых является олицетворением старой науки, не укладывающейся в рамки науки, развиваемой Галилеем и другими передовыми учеными его эпохи. Этот труд подытожил мысли Галилея по различным проблемам физики; он содержал основные положения динамики, оказавшие огромное влияние на развитие физической науки в целом. Уже после выхода Бесед Галилей сделал свое последнее астрономическое открытие – он обнаружил либрацию Луны (небольшие периодические покачивания Луны относительно центра).
В 1637 зрение Галилея стало ухудшаться, и в 1638 он полностью ослеп. Окруженный учениками (В.Вивиани, Э.Торричелли и др.), он тем не менее продолжал работать над приложениями к Беседам и над некоторыми экспериментальными проблемами. В 1641 здоровье Галилея резко ухудшилось, он умер в Арчетри 8 января 1642. В 1737 была исполнена последняя воля Галилея – его прах был перенесен во Флоренцию, в церковь Санта-Кроче.
Между современниками была основана главным образом на великих открытиях, которые он сделал при помощи телескопа. Действительно они дали много очень важных новых знаний о небесных светилах, и почти каждое из них служило новым доказательством истины системы Коперника . Пятна на освещенной части луны, изломанные очертания на краю освещенной части её, рассматриваемые в телескоп, оказались неровностями на её поверхности, и Галилей уже сравнил их с горами нашего земного шара. Наблюдая солнце, Галилей открыл на нем пятна, по движению которых стало очевидно, что солнце вращается около своей оси.
Наблюдая Венеру, Галилей увидел, что она имеет такие же фазы, как луна. (Коперник уже говорил, что необходимо должно быть так). Галилей открыл спутники Юпитера, и делал очень много наблюдений над ними, чтоб определить закон их вращения около их планеты; он понял, что разницы времени, какое показывают часы под разными долготами при наблюдении затмения того или другого спутника Юпитера, могут служить для определения разницы этих долгот, и старался составить такие таблицы движений спутников Юпитера, которые имели бы точность, нужную для этого определения. Голландское правительство понимало важность этого пособия для мореплавания и просило Галилея не бросать работы, пока она не будет доведена до конца; но смерть прекратила ее раньше окончания.
Галилей открыл кольцо Сатурна. (При слабости телескопов, посредством которых он делал свои наблюдения, это кольцо казалось составляющим часть самой планеты; то, что оно отделено от неё расстоянием, увидел уже только Гюйгенс ). Открытиями Галилея были также получены новые важные знания и о звездах.
Он увидел, что Млечный путь состоит из звезд, слабое сияние которых сливается для простого глаза в светлую полосу; точно так же многие из туманных пятен оказались состоящими из звезд.
Портрет Галилео Галилея. Художник Д. Тинторетто, ок. 1605-1607
Но как ни блистательны астрономические открытия Галилея, не менее важны его открытия в механике; только его труды возвели ее на степень науки. Он рассеял прежние ошибочные понятия о законе движения, нашел истинные представления о нем. Ложные мнения Аристотеля о сущности движения , оставаясь господствующими, сильно мешали раскрытию законов движения. Понятия Архимеда были единственными основаниями для вывода истины. Гвидо Убальди и голландский математик Стевин уж взяли за основание своих трудов положения Архимеда и расширили некоторые из них. Но сбивчивые, совершенно ошибочные понятия о движении продолжали господствовать. До Галилея почти вовсе не было попыток рассматривать факты движения с математической точки зрения. Галилей положил прочные основания механике своими исследованиями о движении падающих и взброшенных тел, о качаниях маятника, о падении тела по наклонной плоскости.
Законы движения, найденные им и основанные на понятии ускорения свободного падения, стали исходными истинами для всех последующих исследований механического порядка явлений природы. Без открытий Галилея в механике едва ли были бы возможны открытия Ньютона .
Ученики Галилея продолжали его работы. Один из них, Кастели (род. в 1577, ум. 1644), успешно применил к движению воды выработанные Галилеем понятия об общих законах движения и благодаря тому успешно исполнил данное ему Урбаном VIII поручение регулировать течение рек папского государства. Другой ученик Галилея, Торичелли (род. в 1618, ум. в 1647) прославился открытием, что воздух имеет тяжесть; этим было устранено ошибочное мнение, что природа не терпит пустоты (horror vacui).
Страница:
Галилео Галилей (итал. Galileo Galilei; 15 февраля 1564 — 8 января 1642) — итальянский философ, физик и астроном, оказавший значительное влияние на науку своего времени. Галилей в основном известен своими наблюдениями планет и звёзд, активной поддержкой гелиоцентрической системы мира и экспериментами по механике.
Галилей родился в 1564 году в Пизе, Италия. В 18 лет он по наставлению отца поступил в Пизанский университет изучать медицину. Будучи в университете,Галилео Галилей заинтересовался математикой и физикой. Вскоре он был вынужден покинуть университет по финансовым причинам и начал заниматься самостоятельным исследованием механики. В 1589 году Галилей вернулся в Пизанский университет по приглашению преподавать математику. Позже он перешёл в Падуанский университет, где он преподавал геометрию, механику и астрономию. В то время он начал совершать значимые научные открытия.
Говорить путано умеет всякий, говорить ясно немногие.
Галилео Галилей
В 1609 Галилео Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Наблюдения в телескоп показали, что Луна покрыта горами и изрыта кратерами, звёзды потеряли свои кажущиеся размеры, и впервые была постигнута их колоссальная удалённость, у Юпитера обнаружились собственные луны — четыре спутника, Млечный путь распался на отдельные звёзды, стало видно громадное количество новых звёзд.
Галилей открывает фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца.
На основании наблюдений за небом Галилей сделал вывод, что гелиоцентрическая система мира, предложенная Н. Коперником, является верной. Это расходилось с буквальным прочтением Псалмов 93 и 104, а также стиха из Экклезиаста 1:5, где говорится о неподвижности Земли. Галилея вызвали в Рим и потребовали прекратить пропаганду своих взглядов, чему он вынужден был подчиниться.
В 1632 году вышла в свет книга «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой». Книга написана в форме диалога между двумя сторонниками Коперника и одним приверженцем Аристотеля и Птолемея. Несмотря на то, что издание книги было разрешено папой Урбаном VIII, другом Галилея, через несколько месяцев продажу книги запретили, а Галилея вызвали в Рим на суд, куда он прибыл в феврале 1633 года. Следствие тянулось с 21 апреля по 21 июня 1633 года, а 22 июня Галилею пришлось произнести предложенный ему текст отречения. В последние годы жизни ему пришлось работать в тяжелейших условиях.
На своей вилле Арчертри (Флоренция) он находился под домашним арестом (под постоянным надзором инквизиции) и ему не дозволялось посещение города (Рима). В 1634 году умерла любимая дочь Галилея, ухаживавшая за ним.
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года, похоронили его в Арчертри, без почестей и надгробия. Только в 1737 году была исполнена его последняя воля — его прах был перенесён в монашеский придел собора Санта Кроче во Флоренции, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело.
С 1979 по 1981 годы по инициативе Римского Папы Иоанна-Павла II работала комиссия по реабилитации Галилео Галилея, и 31 октября 1992 Папа Иоанн-Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив учёного отречься от теории Коперника.
Я предпочитаю найти одну истину, хотя бы и в незначительных вещах, нежели долго спорить о величайших вопросах, не достигая никакой истины.
Рекомендуем также
| Подразделение: Физический факультет Кафедра: математической физики Ученая степень, ученое звание, должность: доктор физико-математических наук, профессор, профессор Научная специальность по диплому: физическая электроника, в т.  ч. квантоваяПочетные звания и награды: В 2002 г. Международная Комиссия по Оптике наградила его медалью Галилео Галилея за достижения в области нелинейной оптики. В 2011 г. за достижения в создании коротковолновых лазерных источников, основанных на генерации высших гармоник в плазме, проф. Ганеев был награжден Международной Премией Хорезми. В 2008 г. он был избран членом Академии Наук Развивающихся Стран (TWAS). Основные биографические данные: 1955 — год рождения; 1977 — год окончания Ташкентского Политехнического Института; 1987 — защита кандидатской диссертации; 1998 — защита докторской диссертации; 2013 — присвоение ученого звания профессора Краткая аннотация научной деятельности: Проведены систематические исследования нелинейно-оптических свойств различных сред, в частности, анализ нелинейных показателей преломления, коэффициентов нелинейного поглощения и нелинейных восприимчивостей коллоидных растворов металлов, метал-содержащих органических полимеров, слабовозбужденной плазмы, полупроводниковых халькогенидных пленок, растворов и паров красителей, фуллеренов и т.  д. Разработан новый подход к генерации высших гармоник в лазерной плазме, основанный на создании условий генерации плазменных факелов в режиме, когда не проявляются негативные процессы, ведущие к ограничению эффективности преобразования частоты лазерного излучения в коротковолновой области спектра. Проведены исследования во многих лазерных центрах (Япония, Индия, Канада, Италия, Германия, Великобритания, Испания) по исследованию различных особенностей нелинейно-оптических свойств лазерной плазмы.Количество опубликованных работ: свыше 400. 2 монографии (Imperial College Press, Springer). Количество подготовленных кандидатов наук: 4, докторов наук: 1 Электронный адрес: [email protected] Телефон: +81-80-5978-1974 |
Галилео Галилей (биография)
Галилео Галилей: жизнь во имя истины.
Галилео Галилей – выдающийся ученый Европы, основоположник современной науки. Он жил и работал во времена, когда рушилась старая модель устройства мира, а католическая церковь расправлялась с инакомыслием с помощью инквизиции.
Обладавший неординарным мышлением ученый тоже преследовался инквизицией, а фраза, якобы произнесенная Галилеем на суде, «и все-таки она вертится!» затмила все его достижения и саму жизнь.
Родился Галилей в итальянском городе Пиза 15 февраля 1564 года. Его отец обедневший дворянин Винченцо Галилей занимался музыкой и мечтал видеть своего сына музыкантом или врачом. В 1572 году семья переехала во Флоренцию, где правящей династией Медичи большое внимание уделялось искусству и наукам. С детства Галилео занимался рисованием, музыкой и литературой.
В 1581 году Галилео поступил в Пизанский университет, где стал изучать медицину, но математика и физика привлекали юношу больше. Он с удовольствием посещал занятия по геометрии, изучал труды Аристотеля и Платона, пытался изготавливать механизмы Архимеда. В диспутах Галилей отстаивал собственное мнение по многим вопросам, прослыв среди студентов непобедимым спорщиком. Через три года Галилею пришлось оставить университет и вернуться во Флоренцию, так как финансовое состояние отца ухудшилось, и он не мог больше оплачивать учебу сына.
Однако благодаря незаурядным способностям и ходатайству влиятельных особ Галилей вернулся в Пизанский университет, где получил должность профессора математики. Его жалование за год составляло всего 60 скудо, тогда как, например, профессор медицины мог получать 2000 скудо.
Галилей проводил самостоятельные исследования в области математики и механики. Преподаватели университета, обучающие студентов по существовавшим догмам, недолюбливали Галилея, считали его выскочкой. Не обращая внимания на интриги и сплетни, Галилей продолжал проводить эксперименты и делать собственные выводы. Усомнившись в верности учения Аристотеля о том, что скорость падения тела больше, чем больше его масса, Галилей сбрасывал предметы с Пизанской башни. В результате он установил, что различные по массе предметы падают с одинаковой скоростью. В 1590 году вышел в свет трактат Галилея «О движении».
Галилей делал научные выводы не только на основе наблюдений, он подтверждал их многочисленными экспериментами.
Этот подход стал основой современной науки.
В связи со смертью отца в 1591 году Галилей должен был заботиться о семье. Ответственность за младшего брата и двух сестер легла на его плечи. Чтобы выдать сестер замуж, нужно было собрать для каждой приданое.
В 1592 году Галилей получил место в Падуанском университете. Здесь он продолжил занятия математикой, физикой и астрономией. Во время пребывания в Падуе с 1592 по 1609 годы Галилей плодотворно трудился: разрабатывал различные технические устройства, общался с деятелями науки. В этот же период был написан трактат «Механика», в котором рассматривалась теория падения тел и движения маятника. Все выводы основывались на экспериментах. Так, находясь на службе в костеле, Галилей наблюдал за качающейся лампой, что натолкнуло его на размышления о маятнике.
Пытаясь разобраться в устройстве мира, Галилей изучал труды по астрономии, как мыслителей античности, так и более современных, например, Николая Коперника, запрещенного католической церковью.
Занятия не могли остаться незамеченными, нашелся «доброжелатель», написавший на Галилея донос. Инквизитор Падуи Чезаре Липпи симпатизировал Галилею, поэтому донесение осталось без серьезных последствий.
Возросший интерес к астрономии, исследования Кеплера и возникновение подзорной трубы в Голландии побудило Галилея к изобретению телескопа. Собрав прибор из подручных средств, ученый получил возможность наблюдать за движением планет. Галилей описал поверхность Луны, обнаружив на ней горы и впадины, Млечный Путь, рассмотрел спутники Юпитера.
Создание телескопа сделало Галилея популярным в высших кругах. Он продавал свои изобретения за приличные деньги, объясняя необходимость покупки тем, что в телескоп можно увидеть торговое судно, которое прибудет в порт через два дня. Обладая предпринимательской жилкой и используя математические способности, Галилей стал составлять индивидуальные гороскопы.
Средства необходимы были для содержания семьи. Его спутницей стала венецианка Марина Гамба, но по каким-то причинам их отношения оставались не узаконенными.
В гражданском браке родились трое детей: сын и две дочери. Возможно, чтобы не заниматься сбором приданого, Галилей отправил дочерей в монастырь.
В 1610 году Галилей переехал во Флоренцию, где занял место советника при дворе правящей династии Медичи. Продолжая исследования в области астрономии, Галилей наблюдал за планетами и солнцем. В результате он убедился, что существовавшая система устройства мира, описанная Аристотелем и Птолемеем, не верна. Галилей говорил о гелиоцентрической системе мира, о том, что земля, как и другие планеты, вращается вокруг солнца. Католическая церковь утверждала, что земля – это центр вселенной, она неподвижна и представляет собой диск, под которым находится ад, а солнце движется вокруг земли. Смельчаки, пытавшиеся разрушить эту догму, были отлучены от церкви, подвергались страшным пыткам и погибали на кострах инквизиции. Изучение и проповедование идей Коперника преследовалось церковью, но Галилея это не остановило.
Пользуясь покровительством влиятельных особ, в 1611 году Галилео Галилей отправился в Рим, где состоялась его встреча с кардиналами и Папой Павлом V.
Галилей пытался убедить Папу в совместимости католицизма и системы Коперника. С помощью телескопа он продемонстрировал римским астрономам движение Венеры и смену ее фаз, что свидетельствовало о вращении планеты вокруг Солнца.
Немного позже, было опубликовано письмо к аббату Костелли, где Галилей осмелился утверждать, что Священное Писание не является авторитетом в науке и церковь должна заниматься только спасением душ. Высказывания в поддержку идей Коперника содержались также в вышедшей в 1613 году книге «Письма о солнечных пятнах». Все это привело к поступлению доносов в инквизицию от благочестивых католиков и возникновению в феврале 1615 года дела против Галилея, который обвинялся в ереси.
Опасаясь уменьшения своего влияния из-за научных достижений, в 1616 году церковь окончательно запретила гелиоцентрическую систему, назвав ее опасной ересью. Галилею было настоятельно рекомендовано прекратить все исследования в этом направлении. В борьбе за истину Галилей писал книги, содержащие различные точки зрения, критику Аристотеля и имеющиеся научные обоснования системы мира.
После выхода в свет книги «Диалог о двух главнейших системах мира» в 1632 году конфликт церкви с ученым обострился. В феврале 1633 года Галилей по настоянию Папы Урбана VIII прибыл в Рим и был размещен в здании посольства. После допроса Галилея арестовали и заключили под стражу, но благодаря хлопотам герцога Фердинанда II его вскоре освободили. Не исключается применение пыток в отношении Галилея. Последний допрос проводился в июне 1633 года. Будучи в преклонном возрасте (69 лет) Галилей под угрозой смертной казни вынужден был покаяться и отречься от своих убеждений. После оглашения приговора книгу «Диалог» запретили, а Галилей был объявлен «сильно заподозренным в ереси» и отправлен в тюрьму.
В заключении он находился недолго, но до конца дней был под постоянным контролем инквизиции. Даже возле умиравшего Галилея дежурили два ее представителя. В последние годы жизни у Галилея пошатнулось здоровье, а после смерти старшей дочери он ослеп, но с помощью преданных учеников продолжал научную деятельность в области сопротивления материалов.
Умер Галилео Галилей 8 января 1642 года. По настоянию Папы Урбана похоронили ученого в Арчетри без всяких почестей, но почти через 100 лет в 1737 году его прах, как Галилей и завещал при жизни, был перезахоронен в базилике Санта Кроче во Флоренции рядом с могилой Микеланджело.
Работы Галилея были запрещены, и только в наше время в 1992 году католическая церковь официально реабилитировала его имя. В 1981 году в Ватикане была создана комиссия, занимавшаяся изучением дела Галилея. В результате церковь признала ошибку, допущенную инквизицией столетия назад.
достижений и вклада Galileo | Кем был Галилей? — Видео и стенограмма урока
Биография Галилея
Галилей родился в Пизе, Италия, в 1564 году и жил до 1642 года.
Он жил в период крупных исторических изменений, известный как Ренессанс. Слово ренессанс означает возрождение и описывает период после борьбы и раздоров в Средневековье.В эпоху Возрождения по мере расширения исследования мира росла и международная торговля. Итальянские купцы накопили богатство, которое использовалось для финансирования образования, искусства, архитектуры и, благодаря Галилею, науки и технического прогресса. Ренессанс не ограничивался Италией, он также распространился по всей Европе. Ренессанс повлиял на протестантскую Реформацию, которая была выражением новых представлений о религии. Реформация также бросила вызов коррупции и политической власти католической церкви.
Молодость
Хотя Галилей является одним из самых известных исторических деятелей, его происхождение было скромным.Он был старшим из шести детей, его отец был музыкантом, а мать происходила из купеческой семьи. Хотя его отец был дворянином по происхождению, семья не была богатой. Однако его отец был творческим и умным.
Помимо музицирования, он писал по теории музыки. В 1572 году семья переехала во Флоренцию. В то время Флоренция была центром великого искусства, литературы и культурного развития. Богатая семья Медичи правила городом и поддерживала творчество великих художников и мыслителей, таких как Леонардо да Винчи и Микеланджело.
Влияния и образование
Галилей получил образование у частных наставников и монахов. В молодости он даже подумывал уйти в монастырь. Он начал изучать медицину в Пизанском университете в 1580 году. Однако он так и не получил степень и вместо этого вернулся во Флоренцию, чтобы изучать математику. Его учителем и наставником был придворный математик Медичи: Остилио Риччи. Под руководством Риччи Галилей изучал работы греческого математика Евклида. После этого он продолжил самостоятельное изучение древнегреческих текстов, сосредоточившись на творчестве Архимеда.Риччи и эти древнегреческие философы оказали большое влияние на Галилея. На Галилея повлияло и творчество его собственного отца, который не только играл и писал о музыке, но и экспериментировал со струнными инструментами.
Его отец исследовал, как различное натяжение струн влияет на звук.
Карьера Галилея
После окончания учебы Галилей начал работать частным репетитором по математике и заработал известную репутацию. В 1888 году он стал профессором математики в Пизанском университете.Там он также изучал и писал о физике в неопубликованной работе под названием «О движении» и проводил свои знаменитые эксперименты по гравитации. Один из таких экспериментов включал в себя сбрасывание различных масс с Пизанской башни. Галилей покинул Пизу в 1892 году, когда он стал заведующим кафедрой математики в Падуанском университете с помощью Кристофа Клавиуса и Гильдобальдо дель Монте. Клавиус был влиятельным профессором математики и священником-иезуитом, влиятельным и богатым орденом католической церкви.Галилей встретил его, когда он путешествовал в Рим в 1587 году. Дель Монте был инженером и представителем аристократии. Эти люди использовали свое богатство и социальный статус для поддержки Галилея и его работы.
Они сильно повлияли на его мышление. Галилей написал несколько публикаций на протяжении всей своей жизни и карьеры. Среди наиболее важных были:
- Звездный вестник : опубликовано в 1610 году, описывало его наблюдения за Луной, звездами и спутниками Юпитера.
- Письма о солнечных пятнах : опубликовано в 1613 году, описывает солнечные пятна как отметки на поверхности Солнца, а не планеты, как некоторые полагали.
- Диолог о двух главных мировых системах : опубликовано в 1632 году, является шедевром Галилея. Он утверждает, что модель Солнечной системы, ориентированная на Солнце, а не модель, ориентированная на Землю.
- Рассуждения и математические демонстрации, относящиеся к двум новым наукам : опубликованная в 1638 году, была его последней книгой, в которой он представил работу, которую он проделал в области физики.
После публикации «Звездного вестника» в 1610 году Галилей получил покровительство могущественного правителя Козимо Медичи, великого герцога Тосканы.
Он получил пожизненное назначение главного математика Пизанского университета и философа и математика при великом герцоге и переехал во Флоренцию.
Противоречие с церковью
Галилей был набожным католиком. Но его сочинения о Солнце как центре известной вселенной противоречили церковному учению о том, что Земля находится в центре вселенной. В 1615 году Галилей получил предупреждение от католического кардинала Беллармина, представителя Папы, прекратить поддерживать гелиоцентрическую модель Коперника, написав о ней, преподая или даже обсуждая ее.С этого момента Галилей должен был представлять свои сочинения Инквизиции на утверждение, прежде чем их можно было опубликовать. Инквизиция была церковным учреждением, которое осуществляло насильственный процесс преследования еретиков, людей, обвиненных в неверии или нарушении верований церкви. Признанные виновными были казнены. Инквизиция стремилась ограничить работу Галилея, чтобы предотвратить распространение его идей. В 1633 году Галилею было официально предъявлено обвинение, и его судили.
Ему было позволено сослаться на менее серьезное обвинение, чем ересь.Галилей был вынужден отречься от своих сочинений, поддерживающих гелиоцентризм, чтобы избежать казни. Вместо этого его посадили под домашний арест на всю оставшуюся жизнь.
Дальнейшая жизнь
Галилей продолжал преподавать математику в Пизанском университете и частным студентам. Кроме того, он продолжил свои исследования в области физики движения и изобрел несколько устройств. Он продолжил свои исследования принципов Архимеда и исследовал приливы и отливы. Он начал более углубленно изучать астрономию, особенно с изобретением подзорной трубы или телескопа.Даже после того, как его приговорили к домашнему аресту, его произведения переводили на другие языки и публиковали по всей Европе. Он предложил метод определения долготы на море для Генеральных штатов Нидерландов.
Галилей никогда не был женат, но имел троих детей от женщины по имени Мария Гамба. Обе его дочери поступили в монастырь, а сын жил с ним после того, как его мать вышла замуж.
У Галилея начались проблемы со здоровьем вскоре после того, как его поместили под домашний арест.Он перенес грыжу в 1634 году, потерял зрение в 1637 году и серьезно заболел в 1638 году. Позже он умер в 1642 году. Луны и ее фаз и особенностей
Его астрономические наблюдения и открытия, ставшие возможными благодаря изобретению телескопа, предоставили доказательства в поддержку коперниканской, или гелиоцентрической, модели солнечной системы.
Взгляд Галилея на гелиоцентризм
Гелиоцентризм — это концепция, согласно которой Солнце находится в центре Солнечной системы, а планеты движутся вокруг него по своим орбитам. Галилей узнал об этой модели из работы польского астронома Николая Коперника. Эта модель давала более элегантное объяснение наблюдаемому движению планет, чем широко распространенная модель, ориентированная на Землю.
Эта модель требовала сложных математических теорий для объяснения движения планет. Галилей предоставил доказательства в поддержку гелиоцентрической модели своими астрономическими наблюдениями.
Взгляды Галилея на физику
Галилей бросил вызов устоявшимся представлениям физики. Например, согласно Аристотелю, более легкий предмет, такой как перо или пляжный мяч, будет падать медленнее, чем более тяжелый предмет, такой как пушечное ядро.Галилей утверждал, что важна не масса объектов, а их форма или очертания. Сопротивление воздуха, а не легкость, заставляет пляжный мяч падать медленнее. Он утверждал, что если бы можно было устранить сопротивление воздуха, объекты падали бы с той же скоростью. Современные эксперименты, проведенные в вакууме (камера без воздуха), подтверждают это. Галилей также ввел понятие инерции, чтобы объяснить, почему движущийся объект продолжает двигаться.
Вместо того, чтобы двигаться к своему естественному состоянию, как считалось ранее.Галилей объяснил, что объекты продолжают двигаться, пока на них не воздействует внешняя сила. Точно так же объекты в состоянии покоя требуют силы, чтобы начать движение. Эти новые идеи были важны, потому что они бросали вызов прежним философским объяснениям с помощью физических доказательств.
Телескоп Галилея
Хотя он не изобретал телескоп, Галилей внес инновации, которые сделали его более полезным для изучения астрономии. Первые телескопы могли увеличивать объекты в три раза. Галилей смог сконструировать телескоп, который мог увеличить в двадцать раз.Это позволило напрямую наблюдать за более удаленными объектами, включая Луну, звезды, Солнце и далекие планеты.
Вклад и значение Галилея; Почему Галилей важен?
Галилея иногда называют первым ученым, потому что он ввел использование экспериментов для проверки идей.
Это зажгло научную революцию, запустив человечество в эпоху исследований и технического прогресса, которая продолжается и сегодня. Дополнительные научные вклады Галилея включают:
- Экспериментальный метод проверки идей
- Изобретение водяного насоса с приводом от лошади
- Предшественник термометра
- Описание маятникового движения
- Законы движения снаряда
- Гидростатические весы
- Механика как область изучения
Краткое содержание урока
Галилео Галилей — одна из самых значительных фигур в истории человечества.Он жил в Италии в эпоху Возрождения и своими работами в области естественных наук и математики внес большой вклад в достижения этого периода. Ему приписывают разработку экспериментального метода проверки идей и сбора вещественных доказательств. При поддержке богатого и могущественного Козимо Медичи, правителя Флоренции, Галилей сделал плодотворную писательскую карьеру. Он написал много важных работ на основе своих наблюдений и теорий в области физики, механики и астрономии.
Он также изобрел несколько устройств и наиболее известен своими инновациями в отношении телескопа, позволяющего напрямую наблюдать за удаленными астрономическими объектами.Это позволило ему получить доказательства в поддержку новой гелиоцентрической или солнцецентрической модели солнечной системы, выдвинутой Николаем Коперником. Поскольку эта модель противоречила католической доктрине, Галилей в конце концов был осужден инквизицией и приговорен к домашнему аресту до конца своей жизни. Несмотря на попытки церкви ограничить его работу, учения и труды Галилея вызвали научную революцию, которая до сих пор направляет человеческие исследования и развитие.
Галилео
Галилео Галилей (1564-1642) был тосканским (итальянским) астрономом, физиком, математиком, изобретателем и философом. Он родился в Пизе и
был старшим из шести детей в семье. Когда он был молодым человеком, отец отправил его изучать медицину в
Пизанский университет, но вместо этого Галилей изучал математику.
Позже он стал профессором и заведующим кафедрой математики в университете.
Примерно до 1609 года он преподавал математику и сделал несколько открытий в физике.Он помог математически
описывают баллистику и силу трения применительно к движению. После экспериментов с движущимися объектами он установил
его «Принцип инерции», который был похож на Первый закон Ньютона.
Затем Галилей увлекся оптикой и астрономией, а в 1609 году построил свой первый телескоп и начал проводить наблюдения.
В следующем году он опубликовал свои первые результаты, в которых описал нагорья и «моря» Луны, четыре крупнейших спутника Юпитера и многие другие.
вновь открытые звезды.Он также открыл фазы Венеры и солнечные пятна, тем самым подтвердив, что Солнце вращается, и
что планеты вращаются вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Но Галилей считал, что орбиты большинства планет имеют круглую форму, тогда как на самом деле
они эллиптические, как показал Иоганн Кеплер. Тем не менее, наблюдения Галилея подтвердили модель Коперника.
гелиоцентрической Солнечной системы. Они опровергли основные принципы космологии Птолемея и
положил конец теории Аристотеля о том, что небеса «совершенны и неизменны», которую поддерживала католическая церковь.Но Церковь по-прежнему позволяла Галилею проводить свои исследования, пока он открыто не отстаивал свои выводы.
В 1632 году Галилей разгневал Папу, когда опубликовал книгу, в которой открыто заявил, что Земля движется. вокруг Солнца. Он предстал перед судом инквизиции в Риме, где его признали подозреваемым в ереси и заставили сказать что все его выводы были неверны. Сначала он был заключен в тюрьму, а затем заключен в свой дом недалеко от Флоренции.
В течение последних десяти лет жизни Галилея Церковь следила за его поездками и общением с другими людьми.
и его сочинения были подвергнуты цензуре и помещены в Индекс запрещенных книг.Галилей продолжал писать
о физике, а в 1632 г. он выдвинул свою концепцию основ относительности в физике, которую можно сформулировать следующим образом: «законы механики будут одинаковыми для всех наблюдателей, движущихся с одинаковой скоростью и направлением относительно
друг к другу».
Эта фундаментальная концепция позже легла в основу Специальной теории относительности Эйнштейна.
До времен Галилея европейские ученые в основном полагались на подход Аристотеля к философскому анализу для объяснения физических явлений. явления.Галилей продемонстрировал преимущества экспериментирования и утверждал, что физика должна быть наукой, основанной на математике. Галилей был среди ученых, включая Кеплера, Ньютона и других, которые начали научную революцию в Европе. Работа Галилея сыграла важную роль в развитии научного метода. Его экспериментальный и математический подход к физика была революционной и опередила свое время.
Знаете ли вы?
- Галилей полностью ослеп к 74 годам, но НЕ потому что смотрел на Солнце сквозь его телескоп.Он всегда проецировал изображение Солнца на поверхность. Помните, как и Галилей, НИКОГДА не смотрите прямо на Солнце!
- Телескопы Галилея имели увеличение всего около 30х.
Он наблюдал Нептун в 1612 году, но думал, что это далекий
звезда. Галилей также наблюдал кольца Сатурна, но они казались ему двумя отдельными телами, прикрепленными к планете. - Принято считать, что Галилей сбрасывал шары разной массы с Пизанской башни, чтобы продемонстрировать, что они падали с одинаковой скоростью.Нет никаких исторических свидетельств того, что Галилей действительно сделал это. Но возможно, что он предложил этот эксперимент как способ опровергнуть ошибочное мнение Аристотеля о том, что более тяжелые предметы всегда падали быстрее, чем более легкие.
- Галилей попытался (безуспешно) измерить скорость света, разместив наблюдателей с фонарями на расстоянии около мили друг от друга.
- Галилею приписывают создание первого работающего термометра, хотя он не был очень точным.
- Отец Галилея, Винченцо Галилей, был музыкантом и теоретиком музыки.Он помог изобрести новый стиль музыки раннего барокко.
Он наблюдал Нептун в 1612 году, но думал, что это далекий
звезда. Галилей также наблюдал кольца Сатурна, но они казались ему двумя отдельными телами, прикрепленными к планете. Чтобы узнать больше об открытиях Галилея, попробуйте эти задания!
Чтобы узнать больше о жизни и работе Галилео, перейдите по этим ссылкам!
Навстречу новому миру Модель
От Галилея до Ньютона: Физика появляется
Многие достижения Ньютона
|
|
К тому времени Исаак Ньютон
поступил в колледж, научная революция 17 века была хорошо
в стадии реализации.
|
|
Он заложил прочную основу, на которой могла быть построена вся современная наука.Законы движения Галилея :
Помимо своих многочисленных изобретений, Галилей также заложил первые Точные законы движения масс. Галилей измерил, что все тела ускоряются с одинаковой скоростью независимо от их размера или массы.
Ключевыми среди его исследований являются:
- разработал концепцию движения с точки зрения скорости (скорость и направление) за счет использования наклонных плоскостей.
- развил идею силы как причины движения.
- определил, что естественное состояние объекта — это покой или однородность движение, т.е. объекты всегда имеют скорость, иногда эта скорость имеет нулевая величина = покой.
- объекты сопротивляются изменению движения, которое называется инерцией.
Законы движения планет Кеплера :
Кеплер разработал, используя наблюдения Тихо Браге, первое кинематическое описание орбит, Ньютон разработает динамическое описание, которое включает лежащее в основе влияние (гравитацию)
- 1-й закон (закон эллиптических орбит): Каждая планета движется по
эллиптическая орбита с Солнцем в одном фокусе.
- Сильно сплющенные эллипсы имеют большой эксцентриситет. Эллипсы
которые близки к окружности, имеют малый эксцентриситет.
- 2-й закон (закон равных площадей): линия, соединяющая Солнце и планета (называемая радиус-вектором) заметает равные площади за одинаковое время
- Объекты движутся быстрее всего в нижней точке своей орбиты и перемещаются
самые медленные в верхней точке своей орбиты.
- 3-й закон (закон гармоник): квадрат периода обращения планеты. пропорциональна его среднему расстоянию от Солнца в кубе.
- 3-й закон используется для
разработать «критерий» для Солнечной системы, выражающий расстояние до
все планеты относительно орбиты Земли, просто зная их период
(рассчитывая, сколько времени им потребуется, чтобы обогнуть Солнце).
Ньютон :
Объяснение Ньютоном законов Кеплера
Ньютон расширил работу Галилея, чтобы лучше определить взаимосвязь между энергией и движение.В частности, он разработал следующие понятия:
- изменение скорости = ускорение, вызванное силой
- инерция = сопротивление к изменению скорости и пропорциональна массе объект
- импульс = количество энергии движения и равен массе, умноженной на скорость
- закон сохранения импульса = полный импульс (масса x скорость) взаимодействия сохраняется одинаково до и после
Законы движения Ньютона:
- 1-й закон: тело остается в покое или движется прямолинейно постоянная скорость, пока на него не действуют внешние силы
- 2-й закон: тело, на которое действует сила, будет ускоряться так, что сила равно массе, умноженной на ускорение (F=ma)
- 3-й закон: для каждого действия существует равное и противоположное реакция
Что делает орбиту стабильной?Орбита – это баланс между инерционными и гравитационными силами. Это, земля постоянно падает к солнцу, но инерция тоже хочет землю, чтобы продолжать двигаться по прямой линии. Когда эти две силы находятся в сбалансировать стабильную орбиту результаты:
Закон всемирного тяготения Ньютона :
Галилей первым заметил, что объекты «притягиваются» к центр Земли, но Ньютон показал, что эта же сила (гравитация) отвечала за орбиты планет в Солнечной Система.
Объекты во Вселенной притягиваются друг к другу с разной силой. прямо пропорционально произведению их масс и обратно пропорционально квадрату их расстояния
Но как вы можете показать это из первых принципов?
Что ж, только закон силы R -2 может воспроизвести третий закон Кеплера:
и что-то действительно крутое Все массы, независимо от размера, притягивают другие массы силой тяжести. Ты
не замечайте силы от близлежащих объектов, потому что их масса настолько
мало по сравнению с массой Земли.
Рассмотрим следующее
пример:
Развитие Ньютоном основной причины движения планет, гравитация, завершил модель солнечной системы началось вавилонянами и ранними греками. математический Формулировка Ньютоновской динамической модели Солнечной системы стала наука о небесной механике, величайшая из детерминированных наук.
Хотя ньютоновская механика была великим достижением 1700-х годов, это был далеко не окончательный ответ. Например, уравнения орбиты можно решить для двух тел, но можно ли решить , а не для трех и более тел.Задача трех тел озадачивал астрономов в течение многих лет, пока не стало известно, что некоторые математические проблемы страдают от детерминированного хаоса, где динамические системы имеют явно случайное или непредсказуемое поведение.Синтез Принципов
Когда наука стала современной | Культурные противоречия современной науки | Выпуски
В науке, как и в градостроительстве, современность всегда ассоциировалась с насилием.
История науки отмечена не одной, не двумя, а тремя современностями: первая, в семнадцатом веке, известная как «Научная революция»; второй, около 1800 г.
, часто называемый «второй научной революцией»; и третий, в первой четверти двадцатого века, когда теория относительности и квантовая механика не только опровергли достижения Галилея и Ньютона, но и бросили вызов нашим глубочайшим интуитивным представлениям о пространстве, времени и причинности.
Каждый из этих моментов трансформировал науку как совокупность знаний и как социальную и политическую силу. Первая современность семнадцатого века переместила Землю из центра космоса, осыпала европейцев новыми открытиями, от новых континентов до новых планет, создала новые формы исследования, такие как полевые наблюдения и лабораторный эксперимент, добавила предсказание к объяснению в качестве идеал, к которому должна стремиться наука, и объединил физику неба и земли в магистерском синтезе Ньютона, который послужил источником вдохновения для политических реформаторов и революционеров эпохи Просвещения.Вторая современность начала девятнадцатого века объединила свет, тепло, электричество, магнетизм и гравитацию в единую взаимозаменяемую валюту энергии, заставила эту энергию работать, создав первые научно обоснованные технологии, превратившиеся в гигантские отрасли (например, производство красителей из производных каменноугольной смолы), превратили науку в оплачиваемую профессию и объединили ее с государственной властью во всех сферах, от борьбы с эпидемиями до ведения войн.
Третья модерность, наступившая в начале двадцатого века, опровергла убеждения Ньютона и Канта, вдохновила авангард в искусстве и проложила путь к двум, вероятно, наиболее политически значимым изобретениям последнего столетия: средствам массовой информации. и атомная бомба.
Перепечатано из The Hedgehog Review 18.3 (осень 2016 г.). Это эссе нельзя перепродавать, перепечатывать, или перераспределяется за компенсацию любого рода без предварительного письменного разрешения.Пожалуйста, свяжитесь с The Hedgehog Review для получения дополнительной информации.
Революционное видение Галилея помогло создать современную астрономию | Наука
Галилей первым открыл спутники Юпитера. Майкл Бенсон / Kinetikon Pictures / Corbis (Юпитер) / Scala / Art Resource, NY (Galileo)Внутри стеклянного ящика находилась невзрачная трубка, потертая и потертая. Лежа на улице, он выглядел бы как кусок старой трубы.Но когда я подошел к нему, Деррик Питтс — полушутя — скомандовал: «Поклонись!»
Непримечательный на вид объект на самом деле является одним из самых важных артефактов в истории науки: это один из двух сохранившихся телескопов, которые, как известно, были сделаны Галилео Галилеем, человеком, который помог революционизировать наши представления о Вселенной. Телескоп был центральным элементом выставки «Галилей, Медичи и эпоха астрономии» в Институте Франклина в Филадельфии в 2009 году.
Питтс, который руководит планетарием института и другими астрономическими программами, говорит, что получение телескопа из Флорентийского музея Галилея — первый раз, когда инструмент покидает Флоренцию, — было «нечто вроде религиозного опыта». Оно и понятно: если Галилей считается покровителем астрономии, то его телескоп — одна из ее святейших реликвий. «Работа Галилея с телескопом породила представление о том, что наша Солнечная система сосредоточена на Солнце, а не на Земле», — говорит Питтс.Другими словами, из этого уродливого старого цилиндра родилась глубокая идея, что мы не являемся центром вселенной.
Это была опасная идея, которая стоила Галилею свободы.
Звездной ночью в Падуе 400 лет назад Галилей впервые направил телескоп к небу. Это может показаться самым естественным действием — в конце концов, что еще можно сделать с телескопом? Но в 1609 году инструмент, изобретенный всего за год до этого голландскими оптиками, был известен как «подзорная труба» в расчете на его военное применение.Устройство также продавалось как игрушка. Когда Галилей прочитал об этом, он быстро приступил к созданию гораздо более мощной версии. Голландские телескопы увеличили изображения в 3 раза; Телескопы Галилея увеличили их от 8 до 30 раз.
В то время астрономия, как и большая часть науки, оставалась под влиянием Аристотеля. Почти через 2000 лет после его смерти гигант греческой философии пользовался таким уважением, что даже самые подозрительные его высказывания считались безупречными. Аристотель утверждал, что все небесные объекты представляют собой совершенные и неизменные сферы и что звезды ежедневно совершают головокружительное путешествие вокруг центра вселенной, нашей неподвижной Земли.Зачем рассматривать небо? Система уже была аккуратно изложена в книгах. Астрономы «никогда не желают поднимать глаз от этих страниц, — писал в отчаянии Галилей, — как будто эта великая книга вселенной была написана для того, чтобы ее читал только Аристотель, и его глазам суждено было видеть все потомство. »
Во времена Галилея изучение астрономии использовалось для поддержания и реформирования календаря. Достаточно продвинутые изучающие астрономию составляли гороскопы; Считалось, что расположение звезд влияет на все, от политики до здоровья.
Некоторые занятия не входили в должностные обязанности астронома, говорит Дава Собель, автор пользующихся спросом исторических мемуаров «Дочь Галилея » (1999). «Вы не говорили о том, из чего состоят планеты», — говорит она. «Было предрешено, что они были сделаны из пятой сущности, небесного материала, который никогда не менялся». Астрономы могли делать астрологические предсказания, но не ожидали, что они откроют что-то новое.
Итак, когда Галилей, которому тогда было 45 лет, направил свой телескоп на небеса осенью 1609 года, это был небольшой акт инакомыслия.Он увидел, что Млечный Путь на самом деле был «скоплением бесчисленных звезд», больше, чем могла нарисовать его усталая рука. Он увидел рябую поверхность Луны, которая была далеко не идеально сферической, а на самом деле «полной впадин и выпуклостей, мало чем отличающихся от лица Земли». Вскоре он заметит, что у Юпитера есть четыре собственных спутника, а у Венеры есть луноподобные фазы, иногда растущие до диска, иногда убывающие до полумесяца. Позже он увидел несовершенства Солнца. Каждое открытие ставило систему Аристотеля под сомнение и все больше поддерживало опасную революционную точку зрения, к которой в частном порядке пришел Галилей, изложенную всего полвека назад польским астрономом Николаем Коперником, о том, что Земля движется вокруг Солнца.
«Я бесконечно благодарю Бога, — писал Галилей могущественному флорентийскому государственному деятелю Белисарио Винте в январе 1610 года, — Который соизволил сделать меня первым наблюдателем чудесных вещей».
Как и многие деятели, чьи имена сохранились, Галилей не стеснялся искать славы. Его гениальность в астрономии была подкреплена гениальностью в саморекламе, и вскоре, благодаря нескольким хитрым решениям, взошла собственная звезда Галилея.
В Тоскане имя Медичи веками было синонимом власти.Семья Медичи приобрела и владела им с помощью различных средств — государственных должностей, хищнических банковских операций и союзов с могущественной католической церковью. Завоевание территории было популярным методом в конце 16 века, когда глава семьи Козимо I захватил многие регионы, соседние с Флоренцией. Семья проявляла большой интерес к науке и ее потенциальному военному применению.
Медичи могли нуждаться в ученых, но ученые — и особенно Галилей — нуждались в Медичи еще больше.Имея любовницу, троих детей и большую семью, которую нужно было содержать, и зная, что его сомнения в аристотелевской науке вызывают споры, Галилей проницательно решил добиться расположения семьи. В 1606 году он посвятил книгу о геометрическом и военном компасе своему ученику Козимо II, 16-летнему наследнику семьи.
Затем, в 1610 году, по случаю публикации «Звездного вестника» , в котором подробно описывались его телескопические открытия, Галилей посвятил Козимо II нечто гораздо большее, чем книга: сами спутники Юпитера.«Итак, вот, четыре звезды зарезервированы для твоего прославленного имени», — писал Галилей. «…Действительно, оказывается, что сам Создатель Звезд ясными аргументами увещевал меня называть эти новые планеты прославленным именем Вашего Высочества прежде всех других». (Галилей выбрал название «Космические звезды», но офис Козимо запросил вместо этого «звезды Медичи», и изменение было должным образом внесено.) Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики — и, конечно же, Галилей получил именно то, что искал: покровительство Медичи.
Вряд ли он мог надеяться на лучших покровителей, как показала выставка Франклина. Он включал в себя множество замысловатых инструментов из семейной коллекции. Причудливые названия хитроумных приспособлений намекают на их функции и описывают их формы: морские планисферы, компасы на карданном подвесе, хорарные квадранты, армиллярные сферы. На выставке была представлена одна из старейших сохранившихся астролябий, инструмент для расчета положения Солнца и звезд, а также набор компасов из латуни и стали, которые, как считается, принадлежали Микеланджело, другому бенефициару Медичи.(Телескоп Галилея и остальная часть коллекции с тех пор вернулись во Флоренцию.)
Несмотря на то, что они способны измерять мир различными способами и для различных целей — определение калибра снарядов, съемка местности, помощь в навигации, — некоторые из инструментов никогда не использовались, поскольку были собраны именно для той цели, для которой сегодня их используют музеи: показать . Некоторые из них, такие как компас, складывающийся в форму кинжала, демонстрируют союз науки и силы той эпохи. Но они также иллюстрируют смешение науки и искусства — блестящие артефакты соперничают с произведениями скульптуры.Они также говорят о растущем осознании того, что, как сказал Галилей, природа была великой книгой (« questo grandissimo libro »), написанной на языке математики.
Не все получали удовольствие или даже верили в то, что Галилей утверждал, что видел в небе.
Некоторые из его современников вообще отказывались даже смотреть в телескоп, настолько они были уверены в мудрости Аристотеля. «Эти спутники Юпитера невидимы невооруженным глазом и поэтому не могут оказывать никакого влияния на Землю, а потому были бы бесполезны, а потому не существуют», — провозгласил вельможа Франческо Сицци.Кроме того, говорил Сиззи, появление новых планет невозможно, так как семь было священным числом: «Животным в жилище головы дано семь окон: две ноздри, два глаза, два уха и рот… «Из этого и многих других сходств в Природе, перечислять которые было утомительно, мы заключаем, что число планет обязательно должно быть семь».
Некоторые из тех, кто соизволил воспользоваться телескопом, все еще не верили собственным глазам. Богемский ученый по имени Мартин Хорки писал, что «внизу это работает чудесно, в небе это обманывает.Другие номинально уважали свидетельство телескопа, но изо всех сил старались привести его в соответствие со своими предубеждениями. Ученый-иезуит и корреспондент Галилея по имени отец Клавий попытался спасти идею о том, что Луна была сферой, постулировав совершенно гладкую и невидимую поверхность, протянувшуюся над ней. его покрытые шрамами холмы и долины.
Звездный вестник , однако, имел успех: первые 500 копий были распроданы в течение нескольких месяцев. Телескопы Галилея пользовались большим спросом, и он был назначен главным математиком Пизанского университета.
Со временем находки Галилея начали беспокоить могущественную власть — католическую церковь. Аристотелевское мировоззрение было интегрировано с католическими учениями, поэтому любые вызовы Аристотелю могли привести к конфликту с церковью. То, что Галилей обнаружил недостатки в небесных объектах, было достаточно неприятным. Но некоторые из его наблюдений, особенно изменение фаз Венеры и наличие спутников вокруг других планет, поддержали гелиоцентрическую теорию Коперника, и это сделало работу Галилея потенциально еретической.Библейские буквалисты указывали на книгу Иисуса Навина, в которой Солнце описывается как чудом остановившееся «посреди неба и не спешащее зайти около целого дня». Как могло Солнце остановиться, если, как утверждал Коперник, а теперь и Галилей, оно уже было неподвижно? К 1614 году монах-доминиканец по имени Томмазо Каччини открыто проповедовал против Галилея, называя мировоззрение Коперника еретическим. В 1615 году другой доминиканский монах, Никколо Лорини, подал жалобу на Галилея в римскую инквизицию, трибунал, учрежденный в предыдущем столетии для искоренения ереси.
Эти церковные вызовы сильно обеспокоили Галилея, человека глубоко набожного. Распространено заблуждение, что Галилей был неверующим, но, как говорит Дава Собель, «все, что он делал, он делал как верующий католик». Галилей просто считал, что Писание предназначено не для обучения астрономии, а, скорее, как он писал в письме 1613 года своему ученику Бенедетто Кастелли, «убеждать людей в истинах, необходимых для спасения». Некоторые члены церкви придерживались того же мнения: кардинал Барониус в 1598 году сказал, что Библия предназначена «научить нас, как попасть на небеса, а не тому, как идут небеса.»
В конце 1615 года Галилей отправился в Рим, чтобы лично встретиться с церковными лидерами; он стремился представить свои открытия и обосновать гелиоцентризм. Но мнение Барония оказалось в Риме меньшинством. Галилея предостерегали от защиты коперниканства.
Восемь лет спустя к власти пришел новый папа Урбан VIII, и Галилей снова запросил разрешение на публикацию. Папа Урбан дал разрешение — с оговоркой, что Галилей представляет эту теорию только как гипотезу.Но книга, наконец опубликованная Галилеем в 1632 году, 90 428 «Диалог о двух главных мировых системах» 90 429, явно выступила в пользу коперниканского взгляда и привела папу в ярость.
Итак, в том, что папа Иоанн Павел II более чем через три века сочтет случаем «трагического взаимного непонимания», Галилей был осужден Священной канцелярией инквизиции за то, что «сильно подозревался в ереси, а именно в том, что и поверил ложному и противоречащему Священному и Божественному Писанию учению о том, что Солнце есть центр мира.Он был приговорен к лишению свободы, которое было заменено на домашний арест для уже больного 69-летнего мужчины.
Несмотря на неоднократные просьбы о помиловании, последние восемь лет жизни астроном провел взаперти в своем доме, ему было запрещено говорить или писать на темы, которые его так увлекали. (Между тем считается, что запрещенные копии его «Диалога » широко продавались на черном рынке.) Слепота одолела его, и, как он писал другу в 1638 г.: «Вселенная, которую я своими поразительными наблюдениями и ясными демонстрациями увеличенная в сто, более того, в тысячу раз за пределы, обычно видимые мудрецами всех прошлых столетий, теперь для меня настолько уменьшена и уменьшена, она сжалась до скудных пределов моего тела.»
Точный состав некоторых телескопов Галилея остается загадкой. Письменный фрагмент — список покупок, набросанный на письме — позволяет историкам предположить, какие материалы Галилей использовал для своих линз. Итак, ингредиенты для одного из самых известных телескопов в истории — органная труба, формы для придания формы линзам, абразивы для полировки стекла — добавляются вместе с напоминаниями о покупке мыла, гребней и сахара.
Это банальный список — такой же простой, как тусклый тюбик в музейной экспозиции.Однако то, что вышло из этой трубки, как и человек, который ее сделал, было совсем не обычным. Галилей «был одним из тех, кто присутствовал при рождении современной астрономии», — говорит Джинджерич из Гарвард-Смитсониан.
В посвящении «Звездный вестник» , адресованном Козимо II, Галилей приветствовал стремление «сохранить от забвения и уничтожить имена, достойные бессмертия». Но спутники Юпитера, которые он назвал Медичи, стали более известны как спутники Галилея, и в 1989 году космический корабль НАСА, запущенный для их изучения, получил имя Галилео.А 2009 год был назван Организацией Объединенных Наций Международным годом астрономии в честь 400-летия первых телескопических наблюдений Галилея.
Славу, которую искал и получил Галилей, он заработал. «Галилей понимал, что принципиально важно» в его телескопических наблюдениях, — говорит Джинджерич. «А именно, что они показывали нам совершенно новую вселенную».
Дэвид Закс написал для Smithsonian об Элвисе в армии, вечеринке Санта-Клауса и доме детства Джорджа Вашингтона.
Во времена Галилея изучение астрономии использовалось для поддержания и реформирования календаря. Скала / Арт Ресурс, Нью-Йорк Галилей первым открыл спутники Юпитера.Майкл Бенсон / Kinetikon Pictures / Corbis Когда Галилей прочитал об изобретении «подзорной трубы», он быстро приступил к созданию гораздо более мощной версии (один из телескопов Галилея). Мэтт Рурк / AP Images Галилей улучшил первоначальную конструкцию телескопа.Его телескопы увеличивали изображения от 8 до 30 раз. Коллекция Грейнджер, Нью-Йорк Некоторых ученых встревожили наблюдения Галилея (демонстрация его инструментов во Флоренции), но он выразил благодарность за то, что был «первым наблюдателем чудесных вещей». Эрих Лессинг / Art Resource, Нью-Йорк Как видно из его зарисовок, Галилей увидел, что Луна не является идеальной сферой.Национальная библиотека, Флоренция / Коллекция Грейнджер, Нью-Йорк Работа Галилея понравилась Медичи; он назвал спутники Юпитера «звездами Медичи» в «Звездном вестнике» . SSPL / Работа с изображениями Изображенное здесь на картине 19-го века Священное управление инквизиции осудило Галилея за сомнение в том, что Земля является центром вселенной.Реюньон национальных музеев / Art Resource, Нью-Йорк Деррик Питтс из Института Франклина демонстрирует телескоп Галилея на выставке с инструментами из коллекции Медичи. Райан Доннелл Астрономы астрономия Известные ученыеРекомендуемые видео
Сборники, статьи и журналы по истории науки и техники
Узнайте об истории науки и техники, двух разных, но интегрированных областях.Ученые полагаются на развивающиеся технологии для проведения экспериментов и проверки теорий; например, Галилей использовал телескоп в начале 1600-х годов, чтобы разрушить вековую веру в то, что Солнце вращается вокруг Земли. Хотя Галилею приписывают установление основных правил научных исследований, он не был первым ученым, поместившим Солнце в центр Вселенной. За столетие до Галилея изучение неба Николаем Коперником привело к публикации его новаторских теорий гелиоцентризма.
Научная революция достигла своего апогея в 17-м -м -м веке, когда сэр Исаак Ньютон лидировал; его открытие законов движения положило начало рождению современной физики. Уильям Гарвей, такой же англичанин, как и Ньютон, основал современную биологию, изучая кровообращение. Тем временем работы голландского физика Христиана Гюйгенса продвинули области оптики и механики. Гюйгенс также изобрел маятниковые часы.
Технологии и инновации изменили мир в течение следующих нескольких столетий.Паровой двигатель был движущей силой промышленной революции в начале 1800-х годов, а изобретение хлопкоочистительной машины ускорило начало Гражданской войны. Локомотив и двигатель внутреннего сгорания привели к развитию железных и автомобильных дорог и изменили как экономику, так и американское общество в целом. Путешествие по воздуху будет иметь тот же эффект десятилетия спустя. А телеграф, телефон, радио, телевидение и кино изменили то, как люди вели дела и проводили свободное время.
В 20 -м -м веке несколько ключевых фигур произвели дальнейшую революцию в науке: Альберт Эйнштейн с его теориями относительности; Макс Планк, изучая квантовую теорию; и Вернер Гейзенберг, который почти создал область квантовой механики. В науках о жизни одно из самых исторических прорывов было сделано Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком, которые нанесли на карту структуру двойной спирали молекулы ДНК. Кроме того, научные исследования имеют жизненно важное значение для искоренения таких страшных бедствий, как оспа и полиомиелит.
Развитие компьютеров во второй половине 20-го -го -го века привело к еще большему научному прогрессу. Компьютеры позволили исследователям обрабатывать данные и выполнять расчеты мгновенно и с большей точностью. Кроме того, ученые могли проверять свои теории с помощью компьютерных моделей. В начале 21 -го века Интернет и социальные сети повлияли на то, как люди взаимодействуют друг с другом. Действительно, компьютерные технологии изменили мир так, как Галилей и Ньютон не могли себе представить.
Молекулярные выражения: наука, оптика и вы — Хронология
Галилео Галилей
(1564-1642)
Галилео Галилей родился в Пизе, Италия, в 1564 году, в том же году, когда родился Уильям Шекспир и когда умер Микеланджело. Галилея обучал на дому его отец, дворянин, хорошо известный своими музыкальными занятиями. В возрасте 11 лет Галилей был отправлен в бенедиктинский монастырь Санта-Мария-ди-Валломброза, где он, как и другие дети знати, изучал латынь, греческий язык, религию и музыку.Именно когда он поступил в Пизанский университет в 1581 году, Галилей начал подвергать сомнению учение Аристотеля, особенно его теорию падающих предметов. Аристотель предположил, что предметы разного веса падают с разной скоростью. Галилей заметил во время прогулки, что градины падают на землю в одно и то же время, независимо от их размера. Его знаменитый эксперимент по сбросу шаров разного размера с Пизанской башни привел к новым представлениям о физике и идее о том, что «законы» науки могут и должны подвергаться сомнению.Образ Галилея, стоящего на вершине Пизанской башни и роняющего предметы, является общим для многих учебников и научных справочников, потому что он символизирует поворотный момент в науке как средстве исследования.
Многочисленные и разнообразные достижения Галилея охватывают такие научные дисциплины, как астрономия, физика и оптика. Он также был изобретателем, математиком и писателем. После неудачного времени в университете Галилей оставил формальное образование, чтобы самостоятельно изучать математику и физику.К 1580-м годам он стал профессором математики в Пизанском университете, а затем в Падуанском университете. Он оставался в Падуе до 1610 года, где проводил время, экспериментируя, изучая и изобретая. К 1632 году он изобрел геометрический и военный компас, построил термоскоп, запатентовал машину для повышения уровня воды, изобрел микроскоп на треноге, построил телескоп и написал противоречивый « Диалог о двух главных мировых системах» . О телескопе он сказал:
» До моих ушей дошел слух, что некий Флеминг сконструировал подзорную трубу…. Услышав известие, я принялся размышлять над проблемой… Наконец, не жалея ни труда, ни средств, мне удалось сконструировать для себя настолько превосходный инструмент, что видимые с его помощью предметы появлялись почти в тысячу раз больше и более чем в тридцать раз ближе, чем если смотреть нашим естественным зрением. »
Этот новый инструмент, телескоп (слово, которое не использовалось до 1611 года), станет инструментом как славы Галилея, так и его изгнания и заключения.Глядя в телескоп, Галилей наблюдал и рисовал то, что видел: фазы Луны, Млечный Путь, скопления звезд и явления, которые, казалось, подтверждали его идею о том, что Земля не является центром Вселенной. Вопреки популярной системе Птолемея, Галилей предположил, что Земля была одним из многих небесных тел, составляющих нашу Солнечную систему.
Взгляды Галилея не были с готовностью приняты Церковью, и он был вызван к Папе Римскому для объяснения своих диссидентских взглядов.На просьбу отказаться от тех самых идей, которые он мог подтвердить своими собственными наблюдениями, Галилей отказался и был сослан в Сиену. В возрасте 69 лет Галилею разрешили вернуться домой. В течение следующих нескольких лет его здоровье ухудшилось, и он полностью ослеп. Его единственный источник помощи, его дочь, сестра Мария Целеста, умерла в 1634 году. В 1642 году, в год рождения Исаака Ньютона, Галилей умер в своем доме.
Хотя Галилея помнят как за его эксперименты с гравитацией, так и за его астрономические наблюдения, его изобретение телескопа, вероятно, является его самым значительным вкладом.Другие важные области влияния Галилея включают механику, микроскопию и магнетизм.
НАЗАД К ПИОНЕРАМ ОПТИКИ
Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021 автор Майкл В. Дэвидсон и Университет штата Флорида. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав.Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим
Группа графического и веб-программирования
в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.