Г.Галилей - основатель классической механики

Состояние здоровья Галилея ухудшилось, но он продолжает энергично работать в разрешённых для него областях науки. Вскоре после смерти дочери Галилей полностью потерял зрение, но продолжал научные исследования, опираясь на верных учеников: Кастелли, Торричелли и Вивиани (автора первой биографии Галилея). В письме 30 января 1638 года Галилей заявляет: Я не прекращаю, даже в охватившей меня темноте, строить рассуждения по поводу то одного, то другого явления природы, и я не смог бы дать своему беспокойному уму отдыха, даже если бы пожелал того. Последней книгой Галилея стали «Беседы и математические доказательства двух новых наук», где излагаются основы кинематики и сопротивления материалов. Фактически содержание книги представляет собой разгром Аристотелевой динамики; взамен Галилей выдвигает свои принципы движения, проверенные на опыте. Бросая вызов инквизиции, Галилей вывел в новой книге тех же трёх персонажей, что и в запрещённом ранее «Диалоге о двух главнейших системах мира». В мае 1636 года учёный ведёт переговоры об издании своего труда в Голландии, а затем тайно переправляет туда рукопись. В доверительном письме другу, графу де Ноэлю (которому он посвятил эту книгу) Галилей пишет, что новый труд «снова ставит меня в ряды борцов». «Беседы» вышли в свет в июле 1638 года, а в Арчетри книга попала почти через год -- в июне 1639 года.

Этот труд стал настольной книгой Гюйгенса и Ньютона, завершивших начатое Галилеем построение оснований механики. Только один раз, незадолго до смерти (март 1638 года), 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. Однако спустя несколько месяцев, после появления нидерландского издания «Бесед», разрешение было отменено, и учёному предписали вернуться в Арчетри. Галилей собирался продолжить «Беседы», написав ещё две главы, но не успел выполнить задуманное.

Галилео Галилей умер 8 января 1642 года, на 78-м году жизни, в своей постели. Папа Урбан запретил хоронить Галилея в семейном склепе базилики Санта-Кроче во Флоренции. Похоронили его в Арчетри без почестей, ставить памятник Папа тоже не позволил. Младшая дочь, Ливия, умерла в монастыре. Позже единственный внук Галилея тоже постригся в монахи и сжёг хранившиеся у него бесценные рукописи учёного как богопротивные. Он был последним представителем рода Галилеев. В 1737 году прах Галилея, как он и просил, был перенесён в базилику Санта Кроче, где 17 марта он был торжественно погребён рядом с Микеланджело. В 1758 году Папа Бенедикт XIV велел вычеркнуть работы, защищавшие гелиоцентризм, из «Индекса запрещённых книг»; впрочем, эта работа проводилась неспешно и завершилась только в 1835 году. 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.

5. Механика

Физика и механика в те годы изучались по сочинениям Аристотеля, которые содержали метафизические рассуждения о «первопричинах» природных процессов. В частности, Аристотель утверждал:

Скорость падения пропорциональна весу тела;

Движение происходит, пока действует «побудительная причина» (сила), и в отсутствие силы прекращается.

Находясь в Падуанском университете, Галилей изучал инерцию и свободное падение тел. В частности, он заметил, что ускорение свободного падения не зависит от веса тела, таким образом, опровергнув первое утверждение Аристотеля.

В своей последней книге Галилей сформулировал правильные законы падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь -- пропорционально квадрату времени. В соответствии со своим научным методом он тут же привёл опытные данные, подтверждающие открытые им законы. Более того, Галилей рассмотрел (в 4-й день «Бесед») и обобщённую задачу: исследовать поведение падающего тела с ненулевой горизонтальной начальной скоростью. Он совершенно правильно предположил, что полёт такого тела будет представлять собой суперпозицию (наложение) двух «простых движений»: равномерного горизонтального движения по инерции и равноускоренного вертикального падения. Галилей доказал, что указанное, а также любое брошенное под углом к горизонту тело летит по параболе. В истории науки это первая решённая задача динамики. В заключение исследования Галилей доказал, что максимальная дальность полёта брошенного тела достигается для угла броска 45° (ранее это предположение высказал Тарталья, который, однако, не смог его строго обосновать). На основе своей модели Галилей (ещё в Венеции) составил первые артиллерийские таблицы.

Галилей опроверг и второй из приведённых законов Аристотеля, сформулировав первый закон механики (закон инерции): при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо равномерно движется. То, что мы называем инерцией, Галилей поэтически назвал «неистребимо запечатлённое движение». Правда, он допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности (видимо, из астрономических соображений). Правильную формулировку закона позднее дали Декарт и Ньютон; тем не менее, общепризнанно, что само понятие «движение по инерции» впервые введено Галилеем, и первый закон механики по справедливости носит его имя.

Галилей является одним из основоположников принципа относительности в классической механике, который также был позже назван в его честь. В «Диалоге о двух системах мира» Галилей сформулировал принцип относительности следующим образом: Для предметов, захваченных равномерным движением, это последнее как бы ни существует и проявляет своё действие только на вещах, не принимающих в нём участия.

Эти открытия Галилея, кроме всего прочего, позволили ему опровергнуть многие доводы противников гелиоцентрической системы мира, утверждавших, что вращение Земли заметно сказалось бы на явлениях, происходящих на её поверхности. Например, по мнению геоцентристов, поверхность вращающейся Земли за время падения любого тела уходила бы из-под этого тела, смещаясь на десятки или даже сотни метров. Галилей уверенно предсказал: «Будут безрезультатны любые опыты, которые должны были бы указывать более против, чем за вращение Земли».

Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд). Он также обнаружил, что периоды колебаний маятника соотносятся как квадратные корни из его длины. Результаты Галилея привлекли внимание Гюйгенса, который изобрёл часы с маятниковым регулятором (1657); с этого момента появилась возможность точных измерений в экспериментальной физике.

Многие рассуждения Галилея представляют собой наброски открытых много позднее физических законов. Например, в «Диалоге» он сообщает, что вертикальная скорость шара, катящегося по поверхности сложного рельефа, зависит только от его текущей высоты, и иллюстрирует этот факт несколькими мысленными экспериментами; сейчас мы бы сформулировали этот вывод как закон сохранения энергии в поле тяжести. Аналогично он объясняет (теоретически незатухающие) качания маятника.

В статике Галилей ввёл фундаментальное понятие момента силы.

Вывод.

Мировоззрение Галилея основывается на признании объективного существования мира, т.е. его существования вне и независимо от человеческого сознания. Подлинную цель науки Галилей видел в отыскании причин явлений. Он утверждал, что познание внутренней необходимости явлений есть высшая ступень знания. Исходным пунктом познания природы Галилей считал наблюдение, основой науки - опыт.

Учёный Галилей не был героем. Он признал себя побеждённым. Но в истории науки он остался великим учёным, а суд над Галилеем, даже по выражению приверженцев католической религии, “был самой роковой ошибкой, которую когда-либо допускали церковные власти относительно науки”.

Список литературы

1. Гайденко П.П. - Философские и религиозные истоки классической механики// Естествознание в гуманитарном контексте.-М.: Наука, 1999

2. Веселовский И.Н. - Кеплер и Галилей // Историко-астрономические исследования, вып. XI. -- М.: 1972

3. Выгодский М.Я.- Галилей и инквизиция. -- М.-Л.: 1934

4. Шмутцер Э., Шютц В. - Галилео Галилей. -- М.: Мир, 1987

5. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. - 3-е изд.,-М.: МЦНМО,2001

6. Предтеченский Е.А. Галилео Галилей.В книге: Коперник, Галилей, Кеплер, Лаплас и Эйлер, Кетле. Биографические повествования (библиотека Ф. Павленкова, том 21)Челябинск: Урал, 1997

Размещено на Allbest.ru