Имя: Галилео Галилей
Государство: Италия
Сфера деятельности: Ученый
Величайшее достижение: Доказал что планеты вращаются вокруг солнца. Внес огромный вклад в астрономию, физику, математику. Заложил фундамент классической механике.
Италия по праву может считаться кузницей науки – родом из этой замечательной страны были знаменитые ученые, перевернувшие понятие об устройстве мира, физики, астрономы, скульпторы, архитекторы. Не побоявшись конфликта с римско-католической церковью, они рьяно отстаивали свои знания. Для сохранения жизни и возможности работать некоторые отказывались от своих убеждений.
Самый яркий пример такого поведения – Галилео Галилей. Ученый (большинство людей просто называют его Галилей) был одним из самых значительных людей в истории науки. Он жил на переломном перекрестке во времени, когда разные нити мысли встречались на перекрестке наук.
Это были:
- естественная философия, основанная на идеях Аристотеля;
- верования католической Церкви;
- научно обоснованные исследования.
Забегая вперед, отметим, что в конце концов, идеи Галилея и других ученых восторжествовали, потому что они смогли доказать их истинность.
Ранние годы
Будущий великий ученый родился в городе Пиза 15 февраля 1564 года в аристократической семье. Однако нельзя сказать, что семья купалась в роскоши – напротив, от аристократизма осталось одно название. Отец Галилео, Винченцо, был музыкантом. Хотя род был и обедневший, некоторые представители семьи Галилей занимали видные посты в прошлом. Так, несколько предков были членами Совета Флорентийской республики, а также один из предков даже избирался главой города.
О ранних годах мальчика практически ничего не известно. Когда ребенку исполнилось 8 лет, семья переезжает во Флоренцию. Этот город был выбран неслучайно-семейство Медичи всегда покровительствовало деятелям науки и культуры. По достижении 18 лет он поступает в университет Пизы на факультет медицины. Тогда же просыпается интерес к математике. Она настолько поглотила юного студента, что отец опасался, что сын забросит медицину. Уже в то время Галилей позиционирует себя, как яростный спорщик, до победного конца отстаивающий свои взгляды, даже если они шли вразрез с авторитетным мнением ученых.
К сожалению, Галилео побыл студентом лишь 3 года – деньги семьи закончились, и отец не смог далее оплачивать обучение сына. Галилей возвращается во Флоренцию без ученой степени.
Начало карьеры
Постепенно забросив занятия медициной, он стал изобретателем. Одним из его первых приборов были гидростатические весы. Затем, в возрасте 22 лет, Галилей опубликовал книгу о гидростатическом балансе – таким образом его имя стало известно в городе. Однако пока нужно было найти возможность заработать себе на жизнь – технический прогресс находился в самом зачаточном состоянии. Галилео сначала работал учителем рисования.
В возрасте 24 лет, он начал преподавать искусство. На этой работе он не задержался — его научные и математические способности были замечены, и в 1589 году, в возрасте всего 25 лет, он получил предложение работы на факультете математики в Пизанском университете. Молодой ученый работал здесь три года, прежде чем переехать в Падую и стать преподавателем в местном университете в 1592 году. Галилей поселился в этом городе, где он преподавал математику, физику и астрономию, сделал много важных научных открытий.
Эти счастливые плодотворные годы были омрачены печальным событием – в 1591 году скончался отец.
Он продолжает свои изыскания и в 1593 году публикует первую книгу «Механика», где описал все свои наблюдения за несколько лет. После выхода в свет научной работы имя Галилея становится известным почти во всей Италии. Но главное изобретение ждало его впереди – телескоп с вогнутым окуляром, с помощью которого можно было наблюдать за звездами и делать различные астрономические открытия.
Конечно, такие изыскания не могли пройти незамеченными для церкви – уже в 1604 году на стол инквизиции ложится первый донос на Галилея. Якобы он читал в своей комнате запрещенную литературу и занимается астрологией, что тогда приравнивалось к алхимии. Однако на сей раз ему повезло – инквизитор в Падуе симпатизировал молодому дарованию и оставил донос без внимания.
Тем не менее, с помощью телескопа Галилей совершил несколько ошеломляющих открытий, которые спустя годы не переставали волновать потомков — открыл первые спутники на орбите планеты, отличной от Земли – Юпитера. Четыре самых больших спутника планеты, которые он открыл, были названы Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. А вместе известны, как спутники Галилея. Также Галилео обнаружил, что Венера имеет фазы, подобные Луне, начиная от тонкого полумесяца до полного.
Это было первое практическое, наблюдательное доказательство того, что солнце находится в центре Солнечной системы. Кроме этого, ему приписывается открытие кольца Сатурна. Ну и поистине революционное открытие – на Луне есть горы. Для того времени это был настоящий шок. Млечный путь, согласно исследованиям Галилея, состоял из звезд, находящихся неподалеку друг от друга (благодаря чему и складывается впечатление о лунной «дорожке»).
Также он был первым человеком, который увидел планету Нептун. Доподлинно известно это по рисункам в его блокноте. Он заметил, что она движется, в отличие от других звезд. Во времена Галилея планеты Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны уже тысячи лет, и никакие другие не рассматривались и не искались. К сожалению, Галилей потерял след движущейся звезды, которую он нашел. Нептун был обнаружен заново лишь в 1846 году.
Галилео Галилей придерживался и гелиоцентрической системы – той самой, которую предложил еще Коперник. Сквозь свой телескоп он видел, что польский астроном оказался прав, а его собственные исследования доказали, что именно Солнце находится в центре, и планеты вращаются вокруг него. К сожалению, в те времена многие научные открытия шли вразрез с церковными учениями. Поэтому инквизиция начала обращать более пристальное внимание на Галилея. Ученого вызвали в и потребовали прекратить свои изыскания и не вводить народ в заблуждение. Пришлось подчиниться. Но Галилей не сдался и в 1632 году издал книгу-диалог, в которой сторонники и учений и Птолемея обсуждали солнечную систему и планеты.
Книга была издана и имела успех – первые два месяца. Потом ее запретили, и автора вновь вызвали к Папе Римскому. На сей раз делу дали ход. Следствие длилось несколько месяцев, и результатом стало отречение Галилея от своих убеждений.
Последние годы жизни
Суд закончился в 1633 году, и ему было предписано отправиться на свою виллу Арчертри недалеко от Флоренции с запретом выбираться в Рим, а также заниматься научной деятельностью. Приходилось это делать тайно. В эти годы здоровье ученого заметно ослабло-сказывались годы. Все-таки ему было уже за шестьдесят. Научной деятельностью приходилось заниматься тайно – инквизиция не спускала с Галилея своих зорких глаз.
Галилео Галилей скончался 8 января 1642 года, ему было 77 лет. Он пережил свою старшую дочь Вирджинию, которая умерла 8 годами ранее и ухаживала за больным отцом. На похоронах присутствовали два представителя инквизиции, все труды подлежали тщательной проверке. Чуть позже скончалась еще одна дочь Галилея – Ливия. А затем, внук ученого, названный в его честь, постригся в монахи и уничтожил в огне все труды деда. Таким образом, до нас не дошли оригиналы работ Галилея. Однако, его дело продолжает жить.
Подробности Категория: Этапы развития астрономии Опубликовано 19.09.2012 16:28 Просмотров: 19219
«Требовалась исключительная сила духа, чтобы извлечь законы природы из конкретных явлений, которые всегда были у всех перед глазами, но объяснение которых тем не менее ускользало от пытливого взгляда философов», - так писал о Галилее известный французский математик и астроном Лагранж.
Открытия Галилео Галилея в астрономии
В 1609 г. Галилео Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Сначала его телескоп давал увеличение примерно в 3 раза. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Сам термин телескоп ввёл в науку тоже Галилей (по предложению Федерико Чези). Ряд открытий, которые сделал Галилей при помощи телескопа, способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира , которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея.
Телескоп Галилея в качестве объектива имел одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения.Такая система все ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных любительских телескопах.
Первые телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января 1610 года. Они показали, что Луна, как и Земля, имеет сложный рельеф - покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил результатом попадания на нее солнечного света, отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны (медленное ее колебание) и довольно точно оценил высоту лунных гор.
Планета Венера представилась Галилею в телескопе не блестящей точкой, а светлым серпом, подобным лунному.
Интереснее всего оказалось наблюдение яркой планеты Юпитер. В зрительную трубу Юпитер показался астроному уже не яркой точкой, а довольно большим кружком. Около этого кружка на небе были три звездочки, а через неделю Галилей открыл и четвертую звездочку.
Глядя на рисунок, можно удивиться, почему Галилей не сразу открыл все четыре спутника: ведь они так хорошо видны на фотографии! Но нужно вспомнить, что телескоп у Галилея был очень слабым. Оказалось, что все четыре звездочки не только следуют за Юпитером в его движений по небу, но и обращаются вокруг этой большой планеты. Итак, у Юпитера было найдено сразу четыре луны - четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдал Галилей период обращения этих спутников, но точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема была закрыта.
Галилей открыл также (независимо от Фабрициуса и Хэрриота) солнечные пятна (тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками).
Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира»). По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца.
Галилей установил также, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны, порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем Солнце, и «полновенерие» было невозможно.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца помешали слабость телескопа. 50 лет спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс, в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Галилей утверждал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в таком соотношении, какое следует из теории Коперника. Однако диаметр звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы.
Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, открылся Галилею в виде отдельных звёзд, что подтвердило догадку Демокрита, и стало видно громадное количество неизвестных ранее звёзд.
Галилей написал книгу «Диалог о двух системах мира», в которой подробно обосновал, почему он принимает систему Коперника, а не Птолемея. Основные положения этого диалога следующие:
- Венера и Меркурий никогда не оказываются в противостоянии, а это означает, что они вращаются вокруг Солнца, и их орбита проходит между Солнцем и Землёй.
- У Марса противостояния бывают. Из анализа изменений яркости при движении Марса Галилей сделал вывод, что эта планета тоже вращается вокруг Солнца, но в данном случае Земля находится внутри её орбиты. Аналогичные выводы он сделал для Юпитера и Сатурна.
Осталось выбрать между двумя системами мира: Солнце (с планетами) вращается вокруг Земли или Земля вращается вокруг Солнца. Наблюдаемая картина движений планет в обоих случаях одна и та же, это гарантирует принцип относительности , сформулированный самим Галилеем. Поэтому для выбора нужны дополнительные доводы, в числе которых Галилей приводит бо́льшую простоту и естественность модели Коперника (однако отверг систему Кеплера с эллиптическими орбитами планет).
Галилей разъяснил, отчего земная ось не поворачивается при обращении Земли вокруг Солнца; для объяснения этого явления Коперник ввёл специальное «третье движение» Земли. Галилей показал на опыте, что ось свободно движущегося волчка сохраняет своё направление сама собой («Письма к Инголи»):
«Подобное явление очевидным образом обнаруживается у всякого тела, находящегося в свободно подвешенном состоянии, как я показывал многим; да и вы сами можете в этом убедиться, положив плавающий деревянный шар в сосуд с водою, который вы возьмете в руки, и затем, вытянув их, начнете вращаться вокруг самого себя; вы увидите, как этот шар будет поворачиваться вокруг себя в сторону, обратную вашему вращению; он закончит свой полный оборот в то же самое время, как вы закончите ваш».
Галилей сделал серьёзную ошибку, полагая, что явление приливов доказывает вращение Земли вокруг оси. Но он приводит и другие серьёзные аргументы в пользу суточного вращения Земли:
- Трудно согласиться с тем, что вся Вселенная совершает суточный оборот вокруг Земли (особенно учитывая колоссальные расстояния до звёзд); более естественно объяснить наблюдаемую картину вращением одной Земли. Синхронное участие планет в суточном вращении нарушало бы также наблюдаемую закономерность, согласно которой, чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется.
- Даже у огромного Солнца обнаружено осевое вращение.
Чтобы доказать вращение Земли, Галилей предлагает мысленно представить, что пушечный снаряд или падающее тело за время падения немного отклоняются от вертикали, но приведенный им расчёт показывает, что это отклонение ничтожно.
Галилей также сделал верное замечание, что вращение Земли должно влиять на динамику ветров. Все эти эффекты были обнаружены много позже.
Другие достижения Галилео Галилея
Он изобрел также:
- Гидростатические весы для определения удельного веса твёрдых тел.
- Первый термометр, ещё без шкалы (1592).
- Пропорциональный циркуль, используемый в чертёжном деле (1606).
- Микроскоп (1612); с его помощью Галилей изучал насекомых.
Круг его интересов был очень широк: Галилей занимался также оптикой , акустикой, теорией цвета и магнетизма , гидростатикой (наука, изучающая равновесие жидкостей), сопротивлением материалов, проблемами фортификации (военная наука об искусственных закрытиях и преградах). Пытался измерить скорости света. Он опытным путём измерил плотность воздуха и дал значение 1/400 (сравните: у Аристотеля – 1/10, истинное современное значение 1/770).
Галилей также сформулировал закон неуничтожимости вещества.
Познакомившись со всеми достижениями Галилео Галилея в науке, невозможно не заинтересоваться его личностью. Поэтому расскажем об основных этапах его жизненного пути.
Из биографии Галилео Галилея
Родился будущий итальянский ученый (физик, механик, астроном, философ и математик) в 1564 году в Пизе. Как вы уже знаете, он является автором выдающихся астрономических открытий. Но его приверженность к гелиоцентрической системе мира привела к серьезным конфликтам с католической церковью, что очень осложняло его жизнь.
Родился он в дворянской семье, его отец был известным музыкантом и теоретиком музыки. Увлечение искусством передалось и сыну: Галилео занимался музыкой и рисованием, а также имел литературный талант.
Образование
Начальное образование он получил в ближайшем от дома монастыре, учился всю жизнь с большой охотой – в Пизанском университете изучал медицину, одновременно увлекался геометрией. В университете он проучился только около 3 лет – отец не мог больше оплачивать учебу сына, но весть о талантливом юноше дошла до высших лиц, ему покровительствовали маркиз дель Монте и тосканский герцог Фердинанд I Медичи.
Научная деятельность
Позже Галилео преподавал в Пизанском университете, а затем в более престижном Падуанском университете, где начались наиболее плодотворные годы его научной деятельности. Здесь же он активно занимается астрономией – изобретает первый собственный телескоп. Обнаруженные им четыре спутника Юпитера он назвал именами сыновей своего покровителя Медичи (сейчас их называют галилеевыми спутниками). Первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звёздный вестник», эта книга стала настоящим бестселлером своего времени, а жители Европы спешно приобретали себе телескопы. Галилей становится самым знаменитым учёным Европы, в его честь сочиняются оды, где он сравнивается с Колумбом.
В эти годы Галилей вступает в гражданский брак, в котором у него рождаются сын и две дочери.
Конечно, у таких людей, кроме приверженцев, всегда достаточно недоброжелателей, не избежал этого и Галилей. Особенно недоброжелателей возмущала его пропагандагелиоцентрической системы миры, ведь подробное обоснование концепции неподвижности Земли и опровержение гипотез о её вращении содержалось в трактате Аристотеля «О небе» и в «Альмагесте» Птолемея.
В 1611 г. Галилей решил отправиться в Рим, чтобы убедить Папу Павла V , что идеи Коперника вполне совместимы с католицизмом. Его приняли хорошо, он продемонстрировал им свой телескоп, давая осторожные и осмотрительные пояснения. Кардиналы создали комиссию для выяснения вопроса, не грешно ли смотреть на небо в трубу, но пришли к выводу, что это позволительно. Римские астрономы открыто обсуждали вопрос, движется ли Венера вокруг Земли или вокруг Солнца (смена фаз Венеры ясно говорила в пользу второго варианта).
Но начались доносы в инквизицию. А когда Галилей в 1613 г. Галилей выпустил книгу «Письма о солнечных пятнах», в которой открыто высказался в пользу системы Коперника, римская инквизиция начала первое дело против Галилея по обвинению в ереси. Последней ошибкой Галилея стал призыв к Риму высказать окончательное отношение к учению Коперника. Тогда католическая церковь решила запретить его учение с пояснением, что «церковь не возражает против трактовки коперниканства как удобного математического приёма, но принятие его как реальности означало бы признание того, что прежнее, традиционное толкование библейского текста было ошибочным ».
5 марта 1616 г. Рим официально определяет гелиоцентризм как опасную ересь. Книга Коперника была запрещена.
Церковный запрет гелиоцентризма, в истинности которого Галилей был убеждён, был неприемлем для учёного. Он стал размышлять, как, формально не нарушая запрета, продолжать защиту истины. И решил издать книгу, содержащую нейтральное обсуждение разных точек зрения. Он писал эту книгу 16 лет, собирая материалы, оттачивая аргументы и выжидая благоприятного момента. Наконец (в 1630 г.) она была закончена, эта книга - «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой» , но вышла только в 1632 г. Книга написана в форме диалога между тремя любителями науки: коперниканцем, нейтральным участником и приверженцем Аристотеля и Птолемея. Хотя в книге нет авторских выводов, сила аргументов в пользу системы Коперника говорит сама за себя. Но в нейтральном участнике Папа римский узнал себя и свои аргументы и пришел в ярость. Уже через несколько месяцев книга была запрещена и изъята из продажи, а Галилея вызвали в Рим на суд Инквизиции по подозрению в ереси. После первого допроса его взяли под арест. Существует мнение, что по отношению к нему применялись пытки, что Галилею угрожали смертью, его допрашивали в зале пыток, где перед глазами узника были разложены страшные орудия: кожаные воронки, через которые в желудок человека вливали огромное количество воды, железные сапоги (в них завинчивались ноги пытаемого), клещи, которыми ломали кости...
Во всяком случае, он был поставлен перед выбором: либо он покается и отречётся от своих «заблуждений», либо его постигнет участь Джордано Бруно. Он не вынес угроз и отрекся от своего сочинения.
Но Галилей остался узником инквизиции до самой смерти. Ему строго запретили разговаривать с кем бы то ни было о движении Земли. И все-таки Галилей тайно работал над сочинением, где утверждал истину о Земле и небесных светилах. После вынесения приговора Галилея поселили на одной из вилл Медичи, а спустя пять месяцев ему было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри, рядом с монастырём, где находились его дочери. Здесь он провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции.
Через некоторое время, после смерти любимой дочери, Галилей полностью потерял зрение, но продолжал научные исследования, опираясь на верных учеников, среди которых был Торричелли. Только один раз, незадолго до смерти, инквизиция разрешила слепому и тяжело больному Галилею покинуть Арчетри и поселиться во Флоренции для лечения. При этом ему под страхом тюрьмы было запрещено выходить из дома и обсуждать «про́клятое мнение» о движении Земли.
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года, на 78-м году жизни, в своей постели. Похоронили его в Арчетри без почестей, ставить памятник Папа тоже не позволил.
Позже единственный внук Галилея тоже постригся в монахи и сжёг хранившиеся у него бесценные рукописи учёного как богопротивные. Он был последним представителем рода Галилеев.
Послесловие
В 1737 г. прах Галилея, как он и просил, был перенесён в базилику Санта Кроче, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело.
В 1835 г. книги, защищавшие гелиоцентризм, были вычеркнуты из списка запрещенных.
С 1979 по 1981 годы по инициативе Римского Папы Иоанна Павла II работала комиссия по реабилитации Галилея, и 31 октября 1992 года Папа Иоанн Павел II официально признал, что инквизиция в 1633 году совершила ошибку, силой вынудив учёного отречься от теории Коперника.
Он получает очень хорошее музыкальное образование. Когда ему было десять лет, его семья переехала в родной город его отца, Флоренцию, а затем Галилей был отправлен в школу в бенедиктинский монастырь. Там, в течение четырех лет, он изучал обычные средневековые дисциплины со схоластами.
Винченцо Галилей выбирает почетную и прибыльную профессию врача для своего сына. В 1581 году семнадцатилетний Галилей был зачислен студентом в университет Пирей на факультет медицины и философии. Но состояние медицинской науки в то время наполнило его недовольством и отталкивало его от медицинской карьеры. В то время он случайно посетил лекцию по математике Остильо Ричи, друга своей семьи и был изумлен логикой и красотой геометрии Евклида.
Он сразу же изучил работы Евклида и Архимеда. Его пребывание в университете становится все более и более невыносимым. Проведя там четыре года, Галилей оставил его незадолго до завершения и вернулся во Флоренцию. Там он продолжил учебу под руководством Ричи, который оценил необычайные способности молодого Галилея. Помимо чисто математических вопросов, он знакомился с техническими достижениями. Он изучает древних философов и современных писателей и за короткое время приобретает знания серьезного ученого.
Открытия Галилео Галилея
Закон движения маятника
Учась в Пизе с его наблюдаемостью и острым умом, он обнаруживает закон движения маятника (период зависит только от длины, а не от амплитуды или веса маятника). Позже он предлагает конструкцию устройства с маятником для измерения через равные промежутки времени. В 1586 году Галилей завершил свое первое одиночное исследование гидростатического равновесия и построил новый тип гидростатического баланса. В следующем году он написал чисто геометрическую работу «Теоремы твердого тела».
Первые трактаты Галилея не были опубликованы, но быстро распространяются и выходят на первый план. В 1588 году, по заказу Флорентийской академии, он прочитал две лекции по форме, положению и размеру ада Данте. Они заполнены теоремами механики и многочисленными геометрическими доказательствами, они используются в качестве предлога для развития географии и идей для всего мира. В 1589 году великий князь Тосканский назначил Галилея профессором на факультете математики в Пизанском университете.
В Пизе молодой ученый снова сталкивается с учебной средневековой наукой. Галилей должен научиться геоцентрической системе Птолемея, которая, наряду с философией Аристотеля , адаптированной к нуждам церкви, признается. Он не общается со своими коллегами, спорит с ними и сначала сомневается во многих заявлениях Аристотеля о физике.
Первый научный эксперимент в физике
По его словам, движение тел Земли делится на «естественное», когда они стремятся к своим «естественным местам» (например, движение вниз для тяжелых тел и «восходящее» движение) и «насильственное». Движение останавливается, когда причина исчезает. «Совершенные небесные тела» – это вечное движение в идеальных кругах вокруг центра Земли (и центра мира). Чтобы опровергнуть утверждения Аристотеля, что тела падают на скорости, пропорциональной их весам, Галилей делает свои знаменитые опыты с падением тел с наклоняющейся башни в Пизе.
Это на самом деле первый научный эксперимент в физике и вместе с ним Галилей вводит новый метод приобретения знаний – из опыта и наблюдения. Результатом этих исследований является трактат «Падение тел», в котором излагается основной вывод о независимости скорости от веса падающего тела. Он написан в новом стиле для научной литературы – в форме диалога, в котором раскрывается основной вывод о скорости, не зависящей от веса падающего тела.
Отсутствие научной базы и низкая плата заставляют Галиея покинуть Университет Пизы до истечения трехлетнего срока контракта. В то время, после смерти его отца, он должен взять на себя семью. Галилею предлагается заняться кафедрой математики в Университете Падуи. Университет Падуи был одним из старейших в Европе и был известен духом свободы мысли и независимости от духовенства. Здесь Галилей работал и быстро заработал имя как отличный физик и очень хороший инженер. В 1593 году были завершены его первые две работы, а также «Механика», в которых он изложил свои взгляды на теорию простых машин, изобрел пропорции, с которыми легко выполнять различные геометрические операции – увеличение рисунка и т. д. Его патенты на гидравлическое оборудование также сохранились.
В лекциях Галилея в университете озвучиваются официальные взгляды, он учит геометрии, геоцентрической системе Птолемея и физике Аристотеля.
Знакомство с учением Коперника
В то же время, дома, в среде друзей и учеников, он рассказывает о различных проблемах и излагает свои собственные новые взгляды. Эту двойственность жизни, Галилей вынужден вести долгое время, пока он не станет убедительным в его идеях в общественном пространстве. Считается, что еще в Пизе Галилей познакомился с учением Коперника. В Падуе он уже убежденный сторонник гелиоцентрической системы и имеет в качестве своей главной цели сбор доказательств в эту пользу. В письме к Кеплеру в 1597 году он писал:
«Много лет назад я обратился к идеям Коперника и своей теорией я смог полностью объяснить ряд явлений, которые в целом не могли быть объяснены противоположными теориями. Я придумал много аргументов, которые опровергают противоположные идеи».
Галилейская трубка
В конце 1608 года Галилея достигает известие, что в Нидерландах открыли оптическое устройство, которое позволяет видеть удаленные объекты. Галилей после упорной работы и обработки сотен деталей из оптического стекла, построил свой первый телескоп с увеличением в три раза. Это система линз (окуляров), теперь называемая Галилейской трубкой. Его третий телескоп с 32-кратным увеличением смотрит на небо.
Лишь спустя несколько месяцев наблюдения он опубликовал удивительные открытия в книге:
Луна не является идеально сферической и гладкой, ее поверхность покрыта холмами и впадинами, похожими на Землю.
Млечный Путь – это собрание многочисленных звезд.
На планете Юпитер есть четыре спутника, которые кружатся вокруг него подобно Луне вокруг Земли.
Несмотря на то, что книгу разрешено печатать, эта книга на самом деле содержит серьезный удар по христианским догматам – уничтожен принцип разницы между «несовершенными» земными телами и «совершенными, вечными и неизменными» небесными телами.
Движение спутников Юпитера использовалось в качестве аргумента в пользу системы Коперника. Первые смелые астрономические достижения Галилея не вызывают внимания инквизиции, напротив, они принесли ему огромную популярность и влияние как прославленного ученого по всей Италии, в том числе и у духовенства.
В 1610 году Галилей был назначен «первым математиком и философом» во дворе правителя Тосканы и его бывшего ученика Козимо II Медичи. Он покидает Университет Падуи после 18 лет проживания там и переезжает во Флоренцию, где он освобождается от какой-либо учебной работы и может заниматься только своими исследованиями.
К аргументам в пользу системы Коперника в скором времени добавлено открытие фаз Венеры, наблюдение кольца Сатурна и солнечных пятен. Он посетил Рим, где его приветствовали кардиналы и папа. Галилей надеется, что логическая безупречность и экспериментальное оправдание новой науки заставят церковь признать это. В 1612 году вышел его важный труд «Отражение на плавающих телах». В нем он дает новые доказательства закону Архимеда и выступает против многих аспектов схоластической философии, утверждая право разума не подчиняться властям. В 1613 году он написал по-итальянски с большим литературным талантом трактат о солнечных пятнах. В то время он также почти обнаружил вращение Солнца.
Запрет учений Коперника
Поскольку на Галилея и его учеников уже были первые атаки, он чувствует необходимость говорить и писать свое знаменитое письмо Кастелли. Он провозгласил независимость науки от богословия и ненужность Писания в исследованиях ученых: «… в математических спорах, мне кажется, Библия принадлежит к последнему месту». Но распространение мнений о гелиоцентрической системе серьезно обеспокоило теологов и в марте 1616 года, с указом Святой Конгрегации, учения Коперника запрещены.
Для всей активной среды сторонников Коперника начинается много лет молчания. Но система становится очевидной только тогда, когда в 1610-1616 гг. основным оружием против геоцентрической системы были астрономические открытия. Теперь Галилей поражает самые основы старого, ненаучного мировоззрения, воздействуя на самые глубокие физические корни мира. Борьба возобновилась с появлением в 1624 году двух произведений в том числе и «Письмо к Инголи». В этой работе Галилей излагает принцип относительности. Обсуждается традиционный аргумент против движения Земли, а именно: если бы Земля вращалась, камень, выброшенный с башни, отставал бы от поверхности Земли.
Диалог по двум основным системам мира – Птолемей и Коперник
В последующие годы Галилей был погружен в работу над основной книгой, которая отражала результаты его 30-летних исследований и размышлений, опыт, накопленный в прикладной механике и астрономии и его общие философские взгляды на мир. В 1630 году завершена обширная рукопись под названием «Диалог по двум основным системам мира – Птолемей и Коперник».
Экспозиция книги была построена в форме беседы между тремя людьми: Сальвиатти, убежденным сторонником Коперника и новой философией; Сагредо, который является мудрым человеком и согласен со всеми аргументами Сальвиатти, но изначально нейтральный; и Симпличчио, защитником традиционной аристотелевской концепции. Имена Сальвиатти и Сагредо носили два друга Галилея, а Симплисио был в честь знаменитого комментатора Аристотеля VI века Симплиция, а по-итальянски это означает «простой».
Диалог дает представление о почти всех научных открытиях Галилея, а также о его понимании природы и возможностях ее изучения. Он стоит на материалистических позициях; считает, что мир существует независимо от человеческого сознания и вводит новые методы исследования – наблюдение, опыт, мысленный эксперимент и количественный математический анализ вместо оскорбительных рассуждений и ссылок на авторитет и догму.
Галилей считает мир единым и изменчивым, не разделяя его на «вечную» и «переменную» субстанцию; отрицает абсолютное движение вокруг фиксированного центра мира: «Могу ли я разумно задать вам вопрос о том, есть ли какой-либо центр мира вообще, потому что ни вы, ни кто-либо еще не доказали, что мир является конечным и имеет определенную форму, а не бесконечную и неограниченную». Галилей прилагал большие усилия, чтобы его работа была напечатана. Он делает ряд компромиссов и пишет читателям, что он не придерживается учения Коперника и предоставляет гипотетическую возможность, которая не соответствует действительности и должна быть отвергнута.
Запрет «Диалога»
В течение двух лет он собирал разрешения от высших духовных властей и цензоров инквизиции, а в начале 1632 года книга вышла из печати. Но очень скоро на нее возникает сильная реакция богословов. Римкого понтифика убедили, что он был изображен под образом Симплицио. Была назначена специальная комиссия богословов, которая объявила работу еретической, а семидесятилетний Галилей был вызван на суд в Риме. Процесс, начатый Инквизицией против него, длится полтора года и заканчивается приговором, согласно которому «Диалог» запрещен.
Отречение от своих взглядов
22 июня 1633 года перед всеми кардиналами и членами инквизиции Галилей читает текст отречения от своих взглядов. Это событие якобы говорит о полном подавлении его сопротивления, но на самом деле это следующий большой компромисс, который он должен сделать для продолжения своей научной работы. Легендарная фраза: «Eppur si muove» (и все-таки она вертится) оправдана его жизнью и работой после процесса. Как говорят, он произнес эут фразу после отречения, однако, на самом деле этот факт является художественным вымыслом 18 века.
Галилей находится под домашним арестом под Флоренцией, и, несмотря на почти потерянное зрение, он много работает над новым большим трудом. Рукопись была тайно вывезена из Италии ее поклонниками, а в 1638 году она была напечатана в Нидерландах под названием «Лекции и математические доказательства двух новых наук».
Лекции и математические доказательства двух новых наук
Лекции – это вершина работы Галилея. Они были написаны снова как беседа в течение шести дней между тремя собеседниками – Сальвиати, Сагредо и Симпличчио. Как и прежде, Сальвати играет ведущую роль. Симпличио больше не спорил, а задавал вопросы только для более подробных объяснений.
В первый, третий и четвертый день раскрывается теория движения падающих и брошенных тел. Второй день посвящен теме материалов и геометрического равновесия. В пятой лекции приведены математические теоремы, а последний содержит неполные результаты и идеи о теории сопротивления. Он имеет наименьшее значение среди шести. Что касается материального сопротивления, то работа Галилея является новаторской в этой области и играет важную роль.
Самые ценные результаты содержат первая, третья и пятая лекции. Это высшая точка, которую Галилей достиг в своем понимании движения. Рассматривая падение тел, он подводит итог:
«Я думаю, что если бы сопротивление среды было полностью удалено, все тела падали бы с той же скоростью».
Теория равномерного прямолинейного и равновесного движения далее развивается. Появляются результаты его многочисленных экспериментов по свободному падению, движению на наклонной плоскости и движению тела, брошенного под углом к горизонту. Четко сформулирована временная зависимость и исследуется параболическая траектория. Опять же, принцип инерции доказан и используется как фундаментальный во всех соображениях.
Когда «Лекции» выходят из печати, Галилей полностью слеп. Но в последние годы своей жизни он работает. В 1636 году он предложил метод точного определения долготы на море с помощью спутников Юпитера. Его мечта – организовать многочисленные астрономические наблюдения из разных точек земной поверхности. С этой целью он ведет переговоры с голландской комиссией о принятии своего метода, но получает отказ и церковь запрещает его дальнейшие контакты. В своих последних письмах своим последователям он продолжает делать важные астрономические соображения.
Галилео Галилей умер 8 января 1642 года в окружении своих учеников Вивиани и Торичелли, его сына и представителя инквизиции. Только через 95 лет его прах разрешили перевозить во Флоренцию, двум другим великим сыновьям Италии, Микеланджело и Данте. Его изобретательная научная работа, проходящая через строгие критерии времени, дает ему бессмертие среди имен самых ярких художников физики и астрономии.
Чтобы подробно рассказать обо всем, чем обогатил науку итальянский ученый Галилео Галилей. Он проявил себя и в математике, и в астрономии, и в механике, и , и в .
Астрономия
Главная заслуга Г.Галилея перед астрономией заключается даже не в его открытиях, а в том, что он дал этой науке рабочий инструмент – телескоп. Некоторые историки (в частности, Н.Будур) называют Г.Галилея плагиатором, присвоившим изобретение голландца И.Липпершнея. Обвинение несправедливо: о голландской «волшебной трубе» Г.Галилей знал только из венецианского посланника, который не сообщал о конструкции прибора.
Г.Галилей сам догадался об устройстве трубы и сконструировал ее. Кроме того, труба И.Липпершнея давала трехкратное увеличение, для астрономических наблюдений этого было недостаточно. Г.Галилей сумел добиться увеличения в 34,6 раза. С таким телескопом можно было наблюдать небесные тела.
С помощью своего изобретения астроном увидел на Солнце и по их движению догадался, что Солнце вращается. Он наблюдал фазы Венеры, увидел горы на Луне и их тени, по которым рассчитал высоту гор.
Труба Г.Галилея позволила увидеть и четыре самых больших спутника Юпитера. Г.Галилей назвал их Медичийскими звездами в честь своего покровителя Фердинанда Медичи, герцога Тосканского. Впоследствии им дали другие : Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. Значение этого открытия для эпохи Г.Галилея трудно переоценить. Шла борьба сторонниками геоцентризма и гелиоцентризма. Открытие небесных тел, вращающихся не вокруг Земли, а вокруг другого объекта, было серьезным аргументом в пользу теории Н.Коперника.
Другие науки
Физика в современном понимании начинается с трудов Г.Галилея. Он является основателем научного метода, сочетающего эксперимент и его рациональное осмысление.
Именно так он изучал, например, свободное падение тел. Исследователь обнаружил, что вес тела не влияет на его свободное падение. Наряду с законами свободного падения движения тела по наклонной плоскости, инерции, постоянного периода колебаний, сложения движений. Многие идеи Г.Галилея были впоследствии развиты И.Ньютоном.
В математике ученый внес значительный вклад в развитие теории вероятностей, а также заложил основы теории множеств, сформулировав «парадокс Галилея»: натуральных чисел столько же, сколько их квадратов, хотя большая часть чисел не является квадратами.
Изобретения
Телескоп – не единственный прибор, сконструированный Г.Галилеем.
Этот ученый первый , правда, лишенный шкалы, а также гидростатические весы. Пропорциональный циркуль, изобретенный Г.Галилеем, до сих пор используется в чертежном деле. Сконструировал Г.Галилей и микроскоп. Большого увеличения он не давал, но для изучения насекомых подходил.
Влияние, оказанное открытиями Г.Галилея на дальнейшее развитие науки, было поистине судьбоносным. И прав был А.Эйнштейн, назвав Г.Галилея «отцом современной науки».
15 февраля 1564 года в городе Пиза в семье Винченцо Галилея родился сын Галилео, в последствии, великий итальянский ученый Галилео Галилей, о котором знает теперь весь мир.
О семье Галилея
Семья его не была богатой, но отец был докой в разных направлениях: и в математике, и в музыке, и в искусствоведении и даже в сочинении музыки. В одиннадцатилетнем возрасте Галилей с родителями переезжает в итальянский город — Флоренцию. Он проходил обучение в стенах монастыря, изучая труды классиков. Отец был против монашеской карьеры своего сына и вскоре забрал его оттуда. В семнадцатилетнем возрасте Галилей начинает свое основательное изучение философских и математических наук в Пизанском университете, первоначально обучаясь медицине, он переквалифицировался на юридический факультет. Юноша увлекается работами Архимеда, а также Евклида. Уже в 1586 году публикуется его первое совсем маленькое сочинение, темой которого стали гидростатические весы, сконструированные им лично.
Об учебе и основной деятельности
Всего через три года Галилей, которому исполнилось всего 25 лет — уже профессор Пизанского университета по науке математике. Много легенд существует об этом отрезке времени, особенно интересно описываются его публичные опыты со сбрасыванием человеческих тел с башни города Пиза. Период с 1592 по 1610 гг., когда ученый по предложению, поступившему от правительства Венецианской республики, был назначен на должность профессора в Падуйский университет, считается наиболее плодотворным за все годы его работ, относительно вопроса гидростатики, механики, сопротивления материалов, а также теории простейших машин.
Галилей был противником системы изучения астрономии и механики по общепринятой схеме Птолемея — Аристотеля, что привело к тому, что к концу работы в Падуе уже мог открыто об этом говорить. С этого времени у ученого наступает очень трудный период его жизни, это время инквизиции в Италии. Несмотря на то, что Падуя считался городом весьма далеким от инквизиторов, Галилей все же возвращается в родной город Флоренцию и начинает свою новую службу уже при дворе Медичи, думая, что там будет под защитой сильных мира сего. Как у каждого успешного ученого, у него было довольного много врагов, так, например, мракобесы и невежды отрицательно отзывались о результатах его наблюдений. Устраивали постоянные проверки, в результате которых справедливость открытий ученого все же подтверждалась.
Об открытиях
После изобретения зрительной трубы, ученый приступил к ее конструкции. И уже меньше, чем через год, создал трубу с увеличением в три раза. Прошло еще немного времени, и он достиг ошеломляющего результата — его труба дала увеличение в тридцать два раза! Ученому представилась уникальная возможность увидеть разные фазы Венеры, он обнаружил наличие гор на лунной поверхности и спутники у планеты Юпитер (их было четыре).
Его величайшее открытие — это множество звезд, которые создают Млечный путь. Это совершенно опровергало взгляды Аристотеля, но являлось подтверждением системы, которую считал верной Коперник. После выхода в свет «Звездного вестника» (новая книга Галилео), где он лично, со свойственным ему деловитым тоном, отчитался о проведенных наблюдениях в телескоп и опубликовал соответствующие выводы, происходит новое осмысление современников его работы и открытий. «Колумб неба» — так стали называть ученого-астронома. Теперь стало возможным исследовать Вселенную с помощью земной механики, а это уже настоящий переворот в мировоззрении и науке.
Примечательно, что работы Галилея изложены понятным, очень близким к нашему современному, слогом с точной формулировкой всех утверждений и положений. Благодаря экспериментам, проводимым им, было напрочь опровергнуто учение великого Аристотеля, в котором утверждалось, что скорость хода падения пропорциональна весу падающего тела. Велика роль Галилея в механике, именно он смог дать точное определение явлению равноускоренного движения, а также нашел законы маршрута и колебаний скорости в нем. Благодаря бессмертным творениям великого ученого был расчищен путь для использования классическими и современными физиками, для их открытий. Ярким примером таковых стал И.Ньютон.
Галилео Галилей дожил до 78 лет, и в 1642 году скончался на руках своих преданных учеников — Торричелли и Вивиани. Прах великого математика, астронома, физика и механика покоится в церкви Санта Кроче (Флоренция).
