Основоположником экспериментально-математического метода исследования природы был великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564- 1642). Леонардо да Винчи дал лишь наброски такого метода изучения природы, Галилей же оставил развернутое изложение этого метода и сформулировал важнейшие принципы механического мира.
Галилей родился в семье обедневшего дворянина в городе Пизе 15февраля 1564 года (недалеко от Флоренции) в семье знатной, но обедневшей. Отец ученого был композитором и музыкантом, однако на вырученные деньги жить было скудно, и последний подрабатывал торговлей сукном.. До 11 лет Галилей учился в обычной школе, но после переезда семьи во Флоренцию стал учится в школе при монастыре бенедиктинцев, а в 17 лет поступил в Пизанский университет и стал готовиться к профессии врача. Первая научная работа Галилея «Маленькие гидростатические весы» вышла в свет в 1586 году и она принесла некоторую известность Галилею в среде ученых. По рекомендации одного из них- Гвидо Убальде дель Монте Галилей в 1589 году получил кафедру математики в Пизанском университете и в 25 лет стал профессором.
Галилей преподавал студентам математику и астрономию в соответствии с учением Птолемея и к этому же периоду времени относятся его опыты, которые он ставил, бросая различные тела с наклонной Пизанской башни, чтобы убедиться падают ли они в соответствии с учением Аристотеля- тяжелые быстрее, чем легкие. Ответ получился отрицательным.
В работе « О движении» вышедшей в 1590 году Галилей подверг критике аристотелевское учение о падении тел. Критика Галилеем взглядов Аристотеля вызвала недовольство и ученый принял предложение занять кафедру математики в Падуанском университете. Биографы ученого отметили падуанский период как самый плодотворный и счастливый в его жизни. Здесь Галилей обрел семью, женившись на Марине Гамба и у него родились две дочери: Вирджиния (1600), Ливия (1601) и сын Винченцо (1606). В 1606 году Галилей увлекся астрономией
Для торжества теории Коперника и идей, высказанных Джордано Бруно, а следовательно, и для прогресса материалистического мировоззрения вообще огромное значение имели астрономические открытия, сделанные Галилеем с помощью сконструированного им телескопа. Он обнаружил кратеры и хребты на Луне (в его представлении - "горы" и "моря"), разглядел бесчисленные, скопления звезд, образующих Млечный Путь, увидел спутники, Юпитера, разглядел пятна на Солнце и т.д. Благодаря этим открытиям Галилей стяжал всеевропейскую славу "Колумба неба". Астрономические открытия Галилея, в первую очередь спутников Юпитера, стали наглядным доказательством истинности гелиоцентрической теории Коперника, а явления, наблюдаемые на Луне, представлявшейся планетой, вполне аналогичной Земле, и пятна на Солнце подтверждали идею Бруно о физической однородности Земли и неба. Открытие же звездного состава Млечного Пути явилось косвенным доказательством бесчисленности миров во Вселенной. Работы Галилея по астрономии в марте 1610 года он опубликовал в своем труде «Звездный вестник », и это стало началом его новой жизни. тосканский герцог Козимо 11 Медичи предложил Галилею стать придворным математиком и тот принял предложение, возвратившись на жительство во Флоренцию.
Указанные открытия Галилея положили начало его ожесточенной полемике со схоластиками и церковниками, отстаивавшими аристотелевско-птолемеевскую картину мира. Если до сих пор католическая церковь по изложенным выше причинам была вынуждена терпеть воззрения тех ученых, которые признавали теорию Коперника в качестве одной из гипотез, а ее идеологи считали, что доказать эту гипотезу невозможно, то теперь, когда эти доказательства появились, римская церковь принимает решение запретить пропаганду взглядов Коперника даже в качестве гипотезы, а сама книга Коперника вносится в "Список запрещенных книг" (1616 г.). Все это поставило деятельность Галилея под удар, но он продолжал работать над совершенствованием доказательств истинности теории Коперника. В этом отношении огромную роль сыграли работы Галилея и в области механики. Еще будучи студентом Галилео Галилей наблюдал в соборе города Пиза,.что люстры различных размеров и веса, но имеющие одинаковую длину, имеют и одинаковые периоды колебаний. Он сравнил люстры с маятником и на основании этого сделал вывод что период колебаний маятника будет тем больше, чем маятник будет длиннее. Так как в то время механические часы еще не были изобретены для измерения времени при определении периода колебаний Галилей использовал удары собственного пульса.
Господствовавшая в эту эпоху схоластическая физика, основавшаяся на поверхностных наблюдениях и умозрительных выкладках, была засорена представлениями о движении вещей в соответствии с их "природой" и целью, о естественной тяжести и легкости тел, о "боязни пустоты", о совершенстве кругового движения и другими ненаучными домыслами, которые сплелись в запутанный узел с религиозными догматами и библейскими мифами. Галилей путем ряда блестящих экспериментов постепенно распутал его и создал важнейшую отрасль механики - динамику, т.е. учение о движении тел.
Уже с 1616 года Галилея обвиняли в стремлении к ереси, так как учение Коперника в этом году 11 богословов признали ложным и книга Коперника «Об обращении небесных сфер» внесена в индекс запрещенных книг, соответственно запрещалась любая пропаганда учения Коперника.
В 1623 году под именем Урбана V111 папой становиться друг Галилея кардинал Маффео Барберини и Галилей надеялся на отмену указанного выше запрета, но получив отказ вернулся во Флоренцию. Там Галилей продолжил работу над своей книгой «Диалог о двух главнейших системах мира» и в 1632 году она увидела свет. Выход книги вызвал острую реакцию церкви и ученого вызвали в Рим. В одном из своих писем Галилей писал: « Я прибыл в Рим 10 февраля 1633 года и положился на милость инквизиции и святого отца…. Сначала меня заперли в замке Троицы на горе, а на следующий день меня посетил комиссар инквизиции и увез меня в своей карете. По дороге он задавал мне разные вопросы и высказал пожелание, чтобы я прекратил скандал, вызванный в Италии моим открытием, касающимся движения земли… На все математические доказательства, которые я мог ему противопоставить, он отвечал мне словами из священного писания: «Земля была и будет неподвижна во веки веков» ».
Следствие по делу Галилея тянулось с апреля по июнь 1633 года и 22 июня Галилей, произнес перед судом инквизиции текст отречения, а после этого выслан на свою виллу. находясь под домашним арестом Галилей пишет «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых областей науки», где в частности излагает основы динамики(закон свободного падения, закон сложения перемещений, учение о сопротивлении материалов) однако книгу отказываются печатать и она выходит только в Голландии в июле 1638 года, однако ослепший ученый так и не смог увидеть свой труд воочию, а мог лишь пощупать его руками.
В ноябре 1979 года римский папа Иоанн Павел 11 официально признал, что инквизиция в 1633 году в отношении ученого допустила ошибку заставив его силой отречься от теории Коперника.
Галилей как основоположник экспериментально-математического метода исследования природы
Как наука физика берет свое начало именно от Галилея. Галилею человечество в целом и физика в частности обязано двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии не только механики, но и физики в целом. Это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести. Исходя из галилеевского принципа относительности Исаак Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчета, а второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел его к понятию инертной и тяжелой массы. Альберт Эйнштейн распространил механический принцип относительности Галилея на все физические процессы, в частности на свет и вывел из него следствия о природе пространства и времени. Объединение же второго галилеевского принципа, который Эйнштейн толковал как принцип эквивалентности сил инерции силам тяготения, с принципом относительности привело его к общей теории относительности.
Благодаря Галилею линзы и оптические приборы стали мощным орудием научных исследований. Как отмечал С. И. Вавилов «именно от Галилея оптика получила наибольший стимул для дальнейшего теоретического и технического развития». Оптические исследования Галилея посвящены также учению о цвете, вопросам природы света, физической оптике. Галилею принадлежит идея конечности скорости распространения света, а в 1607 году он поставил эксперимент по ее определению.
Занимаясь вопросами механики, Галилей открыл ряд ее фундаментальных законов: пропорциональность пути, проходимого падающими телами, квадратам времени их падения; равенство скоростей падения тел различного веса в безвоздушной среде (вопреки мнению Аристотеля и схоластиков о пропорциональности скорости падения тел их весу); сохранение прямолинейного равномерного движения, сообщенного какому-либо телу, до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие не прекратит его (что впоследствии получило название закона инерции). свои открытия и научные выводы Галилей сделал и благодаря своим новым взглядам на природу материи, философски осмысляя и логически строя свои опыты.
Философское значение законов механики, открытых Галилеем, и законов движения планет вокруг Солнца, открытых Иоганном Кеплером (1571 - 1630), было громадным. Понятие закономерности, естественной необходимости родилось, можно сказать, вместе с возникновением философии. Но эти первоначальные понятия были не свободны от значительных элементов антропоморфизма и мифологии, что послужило одним из гносеологических оснований их дальнейшего толкования в идеалистическом духе. Открытие же законов механики Галилеем и законов движения планет Кеплером, давшими строго математическую трактовку понятия этих законов и освободившими понимание их от элементов антропоморфизма, ставило это понимание на физическую почву. Тем самым впервые в истории развитие человеческого познания понятие закона природы приобретало строго научное содержание.
Законы механики были применены Галилеем и для доказательства теории Коперника, которая была непонятна большинству людей, не знавших этих законов. Например, с точки зрения "здравого рассудка" кажется совершенно естественным, что при движении Земли в мировом пространстве должен возникнуть сильнейший вихрь, сметающий все с ее поверхности. В этом и состоял один из самых "сильных" аргументов против теории Коперника. Галилей же установил, что равномерное движение тела нисколько не отражается на процессах, совершающихся на его поверхности. Например, на движущемся корабле падение тел происходит так же, как и на неподвижном. Все эти идеи великий ученый сформулировал В "Диалоге о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой" (1632), научно доказавшем истинность теории Коперника. Эта книга послужила поводом для обвинения Галилея со стороны католической церкви. Ученый был привлечен к суду римской инквизицией; в 1633 г. Как узник инквизиции Галилей до конца своих дней жил на вилле Арчетри около Флоренции и был реабилитирован католической церковью лишь в 1992 году.
Его книга была запрещена, однако приостановить дальнейшее торжество идей Коперника, Бруно и Галилея церковь уже не могла. Итальянский мыслитель вышел победителем.
Используя теорию двойственной истины, Галилей решительно отделял науку от религии Он утверждал, например, что природа должна изучаться с помощью математики и опыта, а не с помощью Библии. В познании природы человек должен руководствоваться только собственным разумом. Предмет науки - природа и человек. Предмет религии - "благочестие и послушание", сфера моральных поступков человека.
Исходя из этого, Галилей пришел к выводу о возможности безграничного познания природы. Мыслитель и здесь вступал в конфликт с господствовавшими схоластическо-догматическими представлениями о незыблемости положений "божественной истины ", зафиксированных в Библии, в произведениях "отцов церкви", схоластизированного Аристотеля и других "авторитетов". Исходя из идеи о бесконечности Вселенной, великий итальянский ученый выдвинул глубокую гносеологическую идею о том, что познание истины есть бесконечный процесс. Эта противоречащая схоластике установка Галилея привела его и к утверждению нового метода познания истины.
Подобно многим другим мыслителям эпохи Возрождения Галилей отрицательно относился к схоластической, силлогистической логике. Традиционная логика, по его словам, пригодна для исправления логически несовершенных мыслей, незаменимо при передаче другим уже открытых истин, но она не способна приводить к открытию новых истин, а тем самым и к изобретению новых вещей. А именно к открытию новых истин и должна, согласно Галилею, приводить подлинно научная методология.
При разработке такой методологии Галилей выступил убежденным, страстным пропагандистом опыта как пути, который только и может привести к истине. Стремление к опытному исследованию природы было свойственно, правда, и другим передовым мыслителям эпохи Возрождения, но заслуга Галилея состоит в том, что он разработал принципы научного исследования природы, о которых мечтал Леонардо. Если подавляющее большинство мыслителей эпохи Возрождения, подчеркивавших значение опыта в познании природы, имели в виду опыт, как простое наблюдение ее явлений, пассивное восприятие их, то Галилей всей своей деятельностью ученого, открывшего ряд фундаментальных законов природы, показал решающую роль эксперимента, т.е. планомерно поставленного опыта, посредством которого исследователь как бы задает природе интересующие его вопросы и получает ответы на них.
Исследуя природу, ученый, по мнению Галилея, должен пользоваться двойным методом: резолютивным (аналитическим) и композитивным (синтетическим). Под композитивным методом Галилей подразумевает дедукцию. Но он понимает ее не как простую силлогистику, вполне приемлемую и для схоластики, а как путь математического исчисления фактов, интересующих ученого. Многие мыслители этой эпохи, возрождая античные традиции пифагореизма, мечтали о таком исчислении, но только Галилей поставил его на научную почву. Ученый показал громадное значение количественного анализа, 6 точного определения количественных отношений при изучении явлений природы. Тем самым он нашел научную точку соприкосновения опытно-индуктивного и абстрактно-дедуктивного способов исследования природы, дающую возможность связать абстрактное научное мышление с конкретным восприятием явлений и процессов природы.
Однако разработанная Галилеем научная методология, но сила в основном односторонне аналитический характер. Это особенность его методологии гармонировала с начавшимся в эту эпоху расцветом мануфактурного производства, с определяющим для него расчленением производственного процесса наряд операций. Возникновение этой методологии было связано со спецификой самого научного познания, начинающегося с выяснения наиболее простой формы движения материи - с перемещения тел в пространстве, изучаемого механикой.
Отмеченная особенность, разработанная Галилеем методологии определила и отличительные черты его философских воззрений, которые в целом можно охарактеризовать как черты механистического материализма. Материю Галилей представлял как вполне реальную, телесную субстанцию, имеющую корпускулярную структуру. Мыслитель возрождал здесь воззрения античных атомистов. Но в отличии от них Галилей тесно увязывал атомистическое истолкование природы с математикой и механикой, Книгу природы, говорил Галилей, невозможно понять, если не овладеть ее математическим языком, знаки которого суть треугольники, круги и другие математические фигуры.
Поскольку механистическое понимание природы не может объяснить ее бесконечное качественное многообразие, Галилей, в известной мере опираясь на Демокрита, первым из философов нового времени развивает положение о субъективности цвета, запаха, звука и т.д. В произведении "Пробирщик" (1623) мыслитель указывает, что частицам материи присущи определенная форма, величина, они занимают определенное место в пространстве, движутся или покоятся, но не обладают ни цветом, ни вкусом, ни запахом, которые, таким образом, не существенны для материи. Все чувственные качества возникают лишь в воспринимающем субъекте.
Воззрение Галилея на материю как на состоящую в своей основе из бескачественных частиц вещества принципиально отличается от воззрений натурфилософов, приписывавших материи, природе не только объективные качества, но и одушевленность. В механистическом взгляде Галилея на мир природа умерщвляется, и материя перестает, выражаясь словами Маркса, улыбаться человеку своим поэтически-чувственным блеском Механистический характер воззрений Галилея, а также идеологическая незрелость класса буржуазии, мировоззрение которого он выражал, не позволили ему полностью освободиться от теологического представления о боге. Он не смог это сделать в силу метафизичности его воззрений на мир, согласно которым в природе, состоящей в своей основе из одних и тех же элементов, ничто не уничтожается и ничего нового не нарождается. Антиисторизм присущ и Галилееву пониманию человеческого познания.
Так, Галилей высказывал мысль о внеопытном происхождении всеобщих и необходимых математических истин. Это метафизическая точка зрения открывала возможность апелляции к богу как последнему источнику наиболее достоверных истин. Еще яснее эта идеалистическая тенденция проявляется у Галилея в его понимании происхождения Солнечной системы. Хотя он вслед за Бруно исходил из бесконечности Вселенной, однако это убеждение сочеталось у него с представлением о неизменности круговых орбит планет и скоростей их движения. Стремясь объяснить устройство Вселенной, Галилей утверждал, что бог, когда-то создавший мир, поместил Солнце в центр мира, а планетам сообщил движение по направления к Солнцу, изменив в определенной точке их прямой путь на круговой. На этом деятельность бога заканчивается. С тех пор природа обладает своими собственными объективными закономерностями, изучение которых - дело только науки.
К счастью, костры инквизиции в то время в Европе уже поутихли, и ученый отделался только статусом «узника святой инквизиции».
Краткая биография
Галилео Галилей (15 ноября 1564 года – 8 января 1642 года) остался в истории как гениальный астроном и физик. Признается основателем точного естествознания.
Будучи уроженцем итальянского города Пиза, свое образование получал там же - в знаменитом Пизанском университете, обучаясь по медицинской специальности. Однако после ознакомления с сочинениями Евклида и Архимеда будущий ученый так заинтересовался механикой и геометрией, что тут же принял решение оставить университет, всю свою дальнейшую жизнь посвятив естественным наукам.
В 1589 Галилей стал профессором Пизанского университета. Спустя еще несколько лет начал работать в Падуанском университете, где оставался до 1610 года. Дальнейшую свою работу продолжил уже в качестве придворного философа герцога Козимо II Медичи, продолжая заниматься исследованиями в области физики, геометрии и астрономии.
Открытия и наследие
Главными его открытиями являются два принципа механики, оказавшие существенное воздействие на развитие не только самой механики, но и физики в целом. Речь идет о фундаментальном галилеевском принципе относительности для равномерного и прямолинейного движения, а также о принципе постоянства ускорения силы тяжести.
На основе открытого им принципа относительности И. Ньютон создал такое понятие, как инерциальная система отсчёта. Второй же принцип помог ему выработать понятия об инертной и тяжелой массах.
Эйнштейн же и вовсе сумел развить механический принцип Галилея на все физические процессы, в первую очередь на свет, сделав выводы о природе и законах времени и пространства. А объединив второй галилеевский принцип, который он истолковал как принцип эквивалентности инерционных сил силам тяготения, с первым он создал общую теорию относительности.
Кроме этих двух принципов Галилею принадлежит открытие таких законов:
Постоянного периода колебаний;
Сложения движений;
Инерции;
Свободного падения;
Движения тела по наклонной плоскости;
Движения тела, брошенного под углом.
Помимо этих базовых фундаментальных открытий, ученый занимался изобретением и конструированием различных прикладных приборов. Так, в 1609 году он, задействовав выпуклую и вогнутую линзы, создал прибор, представляющий собой оптическую систему – аналог современной подзорной трубы. С помощью этого собственноручно созданного прибора он стал исследовать ночное небо. И весьма преуспел в этом, доработав устройство на практике и сделав полноценный для того времени телескоп.
Благодаря собственному изобретению, Галилей вскоре сумел открыть фазы Венеры, солнечные пятна и мн. др.
Однако пытливый ум ученого не остановился на успешном применении телескопа. В 1610 году, проведя эксперименты и изменив расстояния между линзами, он изобрел и обратную версию телескопа – микроскоп. Роль этих двух приборов для современной науки невозможно переоценить. Он же изобрел и термоскоп (1592 г.) – аналог современного термометра. А также много других полезных приспособлений и приборов.
Астрономические открытия ученого существенно повлияли на научное мировоззрение в целом. В частности, его выводы и обоснования разрешили долгие споры между сторонниками учения Коперника и сторонниками систем, разработанных Птолемеем и Аристотелем. Приведенные очевидные доводы показали, что аристотельская и птолемеевская системы были ошибочны.
Правда, после таких ошеломляющих доказательств (1633г.) ученого тут же поспешили признать еретиком. К счастью, костры инквизиции в то время в Европе уже поутихли, и Галилей отделался только статусом «узника святой инквизиции», запретом работать в Риме (после и во Флоренции, а также и около нее), а также постоянным надзором за собою. Но ученый продолжил относительно активную деятельность. И до болезни, вызвавшей потерю зрения, успел завершить еще один свой известный труд "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки" (1637г.).
Галилео Галилей был хорошо знаком с учением древнегреческого философа . Но, так как оно основывалось лишь на созерцании и размышлении, то Галилей считал, что все происходящее в природе необходимо подтверждать опытами. Это утверждал Галилей о свободном падении тел . В 1585 году Винченцо Галилей, (подробнее: и ) обеднел настолько, что не смог уже помогать сыну, и Галилео вынужден был покинуть университет, хотя до окончания курса ему оставался только один год.
Галилей не прекращал научных занятий
Дома Галилео Галилей не прекращал научных занятий , стараясь чтением восполнить пробел в знаниях, на который его обрекла нужда. В эти годы он издал небольшое сочинение о законах плавания тел и способе определения их плотности с помощью весов особого устройства. Это сочинение Галилея, написанное на живом итальянском языке, а не на мертвом латинском, на котором обычно писали свои книги ученые того времени, привлекло всеобщее внимание. Люди, читавшие его сочинение, поняли, что недоучившийся студент стоит наравне с крупнейшими учеными .
Галилей - профессор математики
По протекции одного знатного господина Гвидо Убельди маркиза дель Монто, молодого Галилея пригласили Пизанский университет - тот самый, в котором он некогда учился, - на должность профессора математики сроком на три года и с окладом шестьдесят флоринов в год.
Галилеей сделался профессором математики и стал пересказывать Аристотеля , как это требовалось по программе. Молодой ученый не против древнегреческого философа; он только иногда делал небольшие поправки и дополнения к его рассуждениям. Галилей готовился к длительным сражениям со сторонниками, последователями Аристотеля, которых и тогда называли перипатетиками .
Первая атака Галилея
Первой атаке Галилея подверглось утверждение Аристотеля о том, что тяжелые предметы будто бы падают быстрее легких . Его студенческие опыты с разного веса показали, что тяжелые предметы , подвешенные на нитках, раскачиваются точно так же, как легкие . Длительность одного качания зависела только от длины нитки, но не от веса маятника.
Уже это одно наводило на мысль, что скорость падения не зависит от веса падающего предмета . Однако привести этот пример Галилей не решился - сторонники Аристотеля могли сказать, что одно дело качание, а другое - падение. Галилей решил бороться с аристотелевцами их же оружием - рассуждением. Перипатетики больше всего любили рассуждать. Галилей говорил им так:
Аристотель утверждает, что камень весом в десять фунтов падает в десять раз быстрее, чем камень весом в один фунт. Хорошо, согласимся с ним. Но скажите, что произойдет, если мы свяжем оба эти камня вместе. С какой скоростью они будут падать?.. Допустим, - продолжал Галилей, - мы запряжем в одну повозку рысака и старую клячу, еле передвигающую ноги. С какой скоростью поедет эта повозка? Безусловно, вы скажете, что старая кляча лишь помешает рысаку. Так и маленький камень, способный падать в десять раз медленнее большого, будет тормозить его падение, мешать ему, и потому два таких камня, связанных вместе, будут падать медленнее, чем один большой камень. Не так ли, господа?
Да, конечно!
Отвечали перипатетики, не замечая подвоха.
Вы согласны со мной? Но, посудите сами, ведь мы связали оба камня вместе так, что из них получился один предмет весом в одиннадцать фунтов. И этот одиннадцатифунтовый предмет тяжелее десятифунтового, и поэтому, согласно Аристотелю, он должен падать не медленнее, а быстрее десятифунтового камня! Не так ли, господа?
Перипатетики молчали, не зная, что возразить Галилею. Ведь, если поверить Аристотелю, действительно получается, что два камня, связанных вместе, должны падать с какой-то неопределенной скоростью - с одной стороны, быстрее, а с другой - как будто медленнее… Галилей тут же пояснял:
Аристотель ошибся . Скорость падения не зависит от веса падающих предметов. Все предметы независимо от их веса падают одинаково быстро.
Галилей смеялся над смущением и растерянностью своих противников и говорил:
Свяжите два камня одинакового веса и уроните их с одной и той же высоты. Если верить вам, то в связанном виде они будут падать вдвое быстрее, чем поодиночке. Словом, если одна лошадь пробегает расстояние между двумя городами за два часа, то вы, наверно, скажете, что две такие лошади, запряженные в повозку, пробегут это же расстояние за один час. Сеньоры, где вы видели таких удивительных лошадей?
Перипатетики расходились, рассерженные насмешками Галилея, а он на них не скупился. Они говорили между собой:
Он осмеливается критиковать Аристотеля. Невежда! Мальчишка! Вот уже два тысячелетия все величайшие умы человечества почитают Аристотеля как мудрейшего из людей. Все сказанное Аристотелем - великая истина! И только безнадежный глупец осмелится это оспаривать!
Галилей пытался приводить новые доводы и примеры, но где уж там - его и слушать не хотели.
Смелый и решительный опыт
Двадцатипятилетний ученый понял, что рассуждениями и доводами перипатетиков не проймешь. Нужен был смелый и решительный опыт , чтобы они воочию убедились в своем заблуждении. На городской площади в Пизе и поныне стоит знаменитая наклонная башня-колокольня, построенная еще в 1174 году.
Ученик Галилея и его биограф - Вивиани рассказывает, что для своих опытов Галилей воспользовался этой башней. Она и в самом деле очень удобна - достаточно высока (пятьдесят семь с половиной метров, или, на флорентийские меры, сто локтей) и наклона. Как сообщает Вивиани, Галилей взбирался на площадку седьмого этажа колокольни, ронял оттуда предметы различного веса: камни, куски железа и дерева - и смотрел, как они падают.
На площадку Пизанской башни затащили два железных ядра : одно весом в сто фунтов , а другое, маленькое, в один фунт . Эти ядра были выбраны не случайно: Аристотель в своих рассуждениях упоминал о предметах как раз такого веса.
У башни собрался народ, пришли профессора-перипатетики, стремившиеся подловить Галилея на какой-нибудь оплошности, собрались студенты, заинтересованные спором, и просто любопытные. Один старый профессор, в темной профессорской шапочке, ревностный сторонник Аристотеля , подошел почти вплотную к тому месту, куда должны были упасть ядра, и, задрав бороду, смотрел наверх, ожидая начала опыта. Галилей одним толчком сбросил ядра.
И все видели, как они одновременно скатились с площадки и полетели оба - и тяжелое и легкое - вместе, рядышком, словно связанные веревочкой. Профессор-перипатетик, злейший противник Галилея, придерживая седую бороду рукой, внимательно следил за полетом ядер. В момент падения он присел на корточки, чуть не распластался по земле, - так хотелось ему не пропустить мгновения, когда ядра коснутся земли. Раздался глухой удар. Перипатетик вскочил и, забывая почтенный свой возраст и профессорское звание, закричал, как мальчишка:
Отстало! Отстало!
И показал два пальца. Действительно, фунтовое ядро отстало от своего более тяжелого спутника примерно на расстояние, равное толщине двух пальцев. Оно ударилось о землю не одновременно с большим ядром, а чуть позже его. Это видели многие! Сторонники Аристотеля свистели и улюлюкали. Зеваки, которые ровно ничего не поняли во всей этой истории, орали, радуясь случаю пошуметь.
Зато студенты, любившие смелые речи Галилея, кидали вверх свои шапочки и кричали «ура» - отставание фунтового ядра на каких-то два пальца показалось им сущим пустяком. Рассерженный Галилей вернулся домой. Проклятое маленькое ядро! Почему оно отстало? В стенах университета спор разгорелся с новой силой. Перипатетики перешли в наступление и с озлобленным упрямством твердили:
А все-таки маленькое ядро отстало!
И, встречаясь с Галилеем, вежливо приподнимали шляпы и показывали ему два пальца. Возмущенный насмешками, Галилей говорил своим противникам:
Чему вы радуетесь! Ведь Аристотель утверждал, что стофунтовый предмет, падая с высоты в сто локтей, достигает земли в такое время, за которое маленькое ядро успеет пролететь только один локоть! Значит, расстояние между ними в этот момент должно было бы равняться девяноста девяти локтям. Вы же заметили, что большое ядро опередило маленькое не на девяносто девять локтей, а всего лишь на два пальца. И придираетесь к этому ничтожному расхождению, желая скрыть ошибку Аристотеля на девяносто девять локтей. Толкуя о моей ничтожнейшей ошибке, вы обходите молчанием величайшую ошибку Аристотеля!
Галилео Галилей - величайший мыслитель эпохи Ренессанса, основоположник современной механики, физики и астрономии, последователь идей , предшественник .
Будущий ученый родился в Италии, городе Пиза 15 февраля 1564 года. Отец Винченцо Галилей, принадлежавший к обедневшему роду аристократов, играл на лютне и писал трактаты по теории музыки. Винченцо входил в общество Флорентийской камераты, участники которой стремились возродить древнегреческую трагедию. Результатом деятельности музыкантов, поэтов и певцов стало создание на рубеже XVI-XVII веков нового жанра оперы.
Мать Джулия Амманнати вела домашнее хозяйство и воспитывала четырех детей: старшего Галилео, Вирджинию, Ливию и Микеланджело. Младший сын пошел по стопам отца и впоследствии прославился композиторским искусством. Когда Галилео было 8 лет, семья перебралась в столицу Тосканы, город Флоренцию, где процветала династия Медичи, известная своим покровительством художникам, музыкантам, поэтам и ученым.
В раннем возрасте Галилея отдали в школу при монастыре бенедиктинцев Валломброза. Мальчик проявлял способности к рисованию, изучению языков и точным наукам. От отца Галилео унаследовал музыкальный слух и способность к композиции, но по-настоящему юношу влекла только наука.
Учеба
В 17 лет Галилео отправляется в Пизу для изучения медицины в университете. Юноша, помимо основных предметов и врачебной практики, увлекся посещением математических занятий. Молодой человек открыл для себя мир геометрии и алгебраических формул, что повлияло на мировоззрение Галилея. За те три года, которые юноша обучался в университете, он основательно изучил работы древнегреческих мыслителей и ученых, а также познакомился с гелиоцентрической теорией Коперника.
По истечении трехлетнего срока пребывания в учебном заведении Галилей вынужден был вернуться во Флоренцию в связи с отсутствием средств на дальнейшее обучение у родителей. Руководство университетом не пошло на уступки талантливому юноше, не дало возможности закончить курс и получить ученую степень. Но у Галилео уже был влиятельный покровитель, маркиз Гвидобальдо дель Монте, который восхищался талантами Галилея в области изобретательства. Аристократ похлопотал за подопечного перед тосканским герцогом Фердинандом I Медичи и обеспечил юноше жалование при дворе правителя.
Работа в университете
Маркиз дель Монте помог талантливому ученому получить место преподавателя в Болонском университете. Помимо лекций, Галилео ведет плодотворную научную деятельность. Ученый занимается вопросами механики и математики. В 1689 году на три года мыслитель возвращается в Пизанский университет, но теперь уже в качестве преподавателя математики. В 1692 году на 18 лет переезжает в Венецианскую республику, город Падую.
Совмещая преподавательскую работу в местном университете с научными опытами, Галилео издает книги «О движении», «Механика», где опровергает идеи . В эти же годы происходит одно из важных событий - ученый изобретает телескоп, который позволил наблюдать за жизнью небесных светил. Открытия, сделанные Галилеем при помощи нового прибора, астроном описал в трактате «Звездный вестник».
Вернувшись в 1610 году во Флоренцию, на попечение тосканского герцога Козимо Медичи II, Галилей издает сочинение «Письма о солнечных пятнах», которое критически было встречено католической церковью. В начале XVII столетия инквизиция действовала с большим размахом. И последователи Коперника были у ревнителей христианской веры на особом счету.
В 1600 году уже был казнен на костре , который так и не отрекся от собственных взглядов. Поэтому труды Галилео Галилея католики посчитали провокационными. Сам ученый считал себя примерным католиком и не видел противоречия между своими работами и христоцентрической картиной мира. Библию астроном и математик считал книгой, способствующей спасению души, а вовсе не научным познавательным трактатом.
В 1611 году Галилей отправляется в Рим, чтобы продемонстрировать телескоп Папе Павлу V. Презентацию прибора ученый провел максимально корректно и даже получил одобрение столичных астрономов. Но просьба ученого вынести окончательное решение по вопросу гелиоцентрической системы мира решила его участь в глазах католической церкви. Паписты объявили Галилея еретиком, обвинительный процесс был запущен в 1615 году. Понятие гелиоцентризма официально признается ложным Римской комиссией в 1616 году.
Философия
Главным постулатом мировоззрения Галилея является признание объективности мира независимо от субъективного восприятия человеком. Вселенная вечна и бесконечна, инициирована божественным первотолчком. Ничто в космосе не исчезает бесследно, происходит лишь изменение формы материи. В основе материального мира лежит механическое движение частиц, изучив которое можно познать законы вселенной. Поэтому научная деятельность должна быть основана на опыте и чувственном познании мира. Природа по Галилею - истинный предмет философии, постигая который можно приблизиться к истине и первооснове всего сущего.
Галилей был приверженцем двух методов естествознания - экспериментального и дедуктивного. С помощью первого способа ученый добивался доказательства гипотез, второй предполагал последовательное движение от одного опыта к другому, для достижения полноты знания. В работе мыслитель опирался прежде всего на учение . Критикуя воззрения , Галилей не отвергал аналитического способа, используемого философом античности.
Астрономия
Благодаря изобретенному в 1609 году телескопу, который был создан с применением выпуклого объектива и вогнутого окуляра, Галилей начал наблюдение за небесными светилами. Но трехкратного увеличения первого прибора не хватало ученому для полноценных опытов, и вскоре астроном создает телескоп с 32-кратным увеличением объектов.
Изобретения Галилео Галилея: телескоп и первый компас Первым светилом, которое Галилей подробно изучил с помощью нового прибора, стала Луна. Ученый обнаружил множество гор и кратеров на поверхности спутника Земли. Первое открытие подтверждало, что Земля по физическим свойствам не отличается от других небесных тел. В этом состояло первое опровержение утверждения Аристотеля о разнице земной и небесной природы.
Второе основное открытие в области астрономии касалось обнаружения четырех спутников Юпитера, что в XX веке было подтверждено уже многочисленными космическими фото. Тем самым он опроверг доводы противников Коперника о том, что, если Луна вращается вокруг Земли, то Земля не может вращаться вокруг Солнца. Галилей вследствие несовершенства первых телескопов не смог установить период оборотов этих спутников. Окончательное доказательство вращения лун Юпитера было выдвинуто спустя 70 лет астрономом Кассини.
Галилео обнаружил наличие солнечных пятен, которые он наблюдал на протяжении длительного времени. Изучив светило, Галилей сделал вывод о вращении Солнца вокруг собственной оси. Наблюдая за Венерой и Меркурием, астроном определил, что орбиты планет находятся к Солнцу ближе земной. Галилей обнаружил кольца Сатурна и даже описал планету Нептун, но до конца в этих открытиях ему не удалось продвинуться, в силу несовершенства техники. Наблюдая в телескоп за звездами Млечного пути, ученый удостоверился в их необъятном количестве.
Опытным и эмпирическим путем Галилей доказывает, что Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг своей оси, что еще больше укрепило астронома в правильности гипотезы Коперника. В Риме после оказанного гостеприимного приема в Ватикане Галилей становится членом Академии деи Линчеи, которая была основана князем Чези.
Механика
Основа физического процесса в природе по мнению Галилея - механическое движение. Вселенную ученый рассматривал как сложный механизм, состоящий из простейших причин. Поэтому механика стала краеугольным камнем в научной деятельности Галилея. Галилео сделал множество открытий в области непосредственно механики, а также определил направления будущих открытий в физике.
Ученый первый установил закон падения и подтвердил его эмпирическим путем. Галилей открыл физическую формулу полета тела, движущегося под углом к горизонтальной поверхности. Параболическое движение брошенного объекта имело важное значение для расчета артиллерийских таблиц.
Галилей сформулировал закон инерции, который стал основополагающей аксиомой механики. Еще одним открытием стало обоснование принципа относительности для классической механики, а также расчет формулы колебания маятников. На основе последнего исследования были изобретены первые часы с маятником в 1657 году физиком Гюйгенсом.
Галилей первый обратил внимание на сопротивление материала, чем дал толчок развитию самостоятельной науке. Рассуждения ученого легли впоследствии в основу законов физики о сохранении энергии в поле тяжести, момента силы.
Математика
Галилей в математических суждениях приблизился к идее теории вероятности. Собственные исследования на этот счет ученый изложил в трактате «Рассуждения об игре в кости», который был издан через 76 лет после смерти автора. Галилей стал автором знаменитого математического парадокса о натуральных числах и их квадратах. Расчеты Галилей зафиксировал в труде «Беседы о двух новых науках». Наработки легли в основу теории множеств и их классификации.
Конфликт с церковью
После 1616 года, переломного в научной биографии Галилея, он был вынужден уйти в тень. Ученый опасался выражать собственные идеи явно, поэтому единственной книгой Галилео изданной после объявления Коперника еретиком, стало сочинение 1623 года «Пробирщик». После смены власти в Ватикане Галилей воспрянул духом, он считал, что новый Папа Урбан VIII благосклоннее отнесется к коперниковским идеям, нежели его предшественник.
Но после появления в печати в 1632 году полемического трактата «Диалог о двух главнейших системах мира» инквизиция вновь возбудила против ученого процесс. История с обвинением повторилась, но на этот раз для Галилео все закончилось гораздо хуже.
Личная жизнь
Живя в Падуе, молодой Галлилей познакомился с подданой Венецианской республики Мариной Гамба, которая стала гражданской женой ученого. В семье Галилея родилось трое детей - сын Винченцо и дочери Вирджиния и Ливия. Так как дети появились вне венчаного брака, девушкам впоследствии пришлось стать монахинями. В 55 лет Галилео удалось узаконить только сына, поэтому юноша смог жениться и подарить отцу внука, который в дальнейшем так же, как и тети, стал монахом.
Галилео Галилей был объявлен вне закона После того, как инквизиция объявила Галилео вне закона, он переселился на виллу в Арчетри, что находилась недалеко от монастыря дочерей. Поэтому довольно часто Галилей мог видеть любимицу, старшую дочь Вирджинию, вплоть до ее смерти в 1634 году. Младшая Ливия не навещала своего отца по причине болезненности.
Смерть
В результате кратковременного заточения в 1633 году Галилей отрекся от идеи гелиоцентризма и попал под бессрочный арест. Ученого поместили под домашнюю охрану в городе Арчетри с ограничением общения. Галилео пробыл на тосканской вилле безвыездно до последних дней жизни. Сердце гения остановилось 8 января 1642 года. В момент смерти рядом с ученым находились два студента - Вивиани и Торричелли. За 30-е годы удалось издать последние труды мыслителя - «Диалоги» и «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» в протестантской Голландии.
Гробница Галилео Галилея После кончины католики запретили хоронить прах Галилео в склепе базилики Санта Кроче, где хотел упокоиться ученый. Справедливость восторжествовала в 1737 году. Отныне могила Галилея находится рядом с . Еще через 20 лет церковь реабилитировала идею гелиоцентризма. Оправдания Галилео пришлось ждать гораздо дольше. Ошибка инквизиции была признана только в 1992 году Папой Иоанном Павлом II.
Сообщение на тему: Жизнь и деятельность Галилео Галилея
Основоположником экспериментально-математического метода исследования
природы был великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642).
Леонардо да Винчи дал лишь наброски такого метода изучения природы, Галилей
же оставил развернутое изложение этого метода и сформулировал важнейшие
принципы механического мира.
Галилей родился в семье обедневшего дворянина в городе Пизе (недалеко
от Флоренции). Убедившись в бесплодии схоластической учености он углубился
в математические науки. Став в дальнейшем профессором математики
Падуанского университета, ученый развернул активную научно-
исследовательскую деятельность, особенно в области механики и астрономии.
Для торжества теории Коперника и идей, высказанных Джордано Бруно, а
следовательно, и для прогресса материалистического мировоззрения вообще
огромное значение имели астрономические открытия, сделанные Галилеем с
помощью сконструированного им телескопа. Он обнаружил кратеры и хребты на
Луне (в его представлении - "горы" и "моря"), разглядел бесчисленные,
скопления звезд, образующих Млечный Путь, увидел спутники, Юпитера,
разглядел пятна на Солнце и т. д. Благодаря этим открытиям Галилей стяжал
все европейскую славу "Колумба неба". Астрономические открытия Галилея, в
первую очередь спутников Юпитера, стали наглядным доказательством
истинности гелиоцентрической теории Коперника, а явления, наблюдаемые на
Луне, представлявшейся планетой, вполне аналогичной Земле, и пятна на
Солнце подтверждали идею Бруно о физической однородности Земли и неба.
Открытие же звездного состава Млечного Пути явилось косвенным
доказательством бесчисленности миров во Вселенной.
Указанные открытия Галилея положили начало его ожесточенной полемике
со схоластиками и церковниками, отстаивавшими аристотелевско-птолемеевскую
картину мира. Если до сих пор католическая церковь по изложенным выше
причинам была вынуждена терпеть воззрения тех ученых, которые признавали
теорию Коперника в качестве одной из гипотез, а ее идеологи считали, что
доказать эту гипотезу невозможно, то теперь, когда эти доказательства
появились, римская церковь принимает решение запретить пропаганду взглядов
Коперника даже в качестве гипотезы, а сама книга Коперника вносится в
"Список запрещенных книг" (1616 г.). Все это поставило деятельность Галилея
под удар, но он продолжал работать над совершенствованием доказательств
истинности теории Коперника. В этом отношении огромную роль сыграли работы
Галилея и в области механики. Господствовавшая в эту эпоху схоластическая
физика, основавшаяся на поверхностных наблюдениях и умозрительных
выкладках, была засорена представлениями о движении вещей в соответствии с
их "природой" и целью, о естественной тяжести и лег кости тел, о "боязни
пустоты", о совершенстве кругового движения и другими ненаучными домыслами,
которые сплелись в запутанный узел с религиозными догматами и библейскими
мифами. Галилей путем ряда блестящих экспериментов постепенно распутал его
и создал важнейшую отрасль механики - динамику, т. е. учение о движении