Ünlü Fransız matematikçi ve gökbilimci Lagrange, Galileo hakkında şöyle yazmıştı: "Her zaman herkesin gözünün önünde olan, ancak yine de açıklaması filozofların meraklı bakışlarından kaçan somut olaylardan doğa yasalarını çıkarmak olağanüstü bir cesaret gerektiriyordu."
Galileo Galilei'nin astronomi alanındaki keşifleri
1609'da Galileo Galilei bağımsız olarak dışbükey merceğe ve içbükey göz merceğine sahip ilk teleskopunu yaptı. İlk başta teleskopu yaklaşık 3 kat büyütme sağlıyordu. Kısa süre sonra 32 kat büyütme sağlayan bir teleskop yapmayı başardı. Terimin kendisi teleskop Galileo da bunu bilime kazandırdı (Federico Cesi'nin önerisi üzerine). Galileo'nun teleskop yardımıyla yaptığı bir dizi keşif bu açıklamaya katkıda bulundu. dünyanın güneş merkezli sistemi Galileo'nun aktif olarak desteklediği ve jeosantristler Aristoteles ve Ptolemy'nin görüşlerini çürüten.
Galileo'nun teleskopunun hedef olarak bir yakınsak merceği vardı ve ıraksak bir mercek göz merceği görevi görüyordu. Bu optik tasarım, ters çevrilmemiş (karasal) bir görüntü üretir. Galileo teleskopunun ana dezavantajları çok küçük görüş alanıdır. Bu sistem hala tiyatro dürbünlerinde ve bazen de ev yapımı amatör teleskoplarda kullanılmaktadır.
Galileo, gök cisimlerinin ilk teleskopik gözlemlerini 7 Ocak 1610'da yaptı. Ay'ın da Dünya gibi karmaşık bir topoğrafyaya sahip olduğunu, dağlarla ve kraterlerle kaplı olduğunu gösterdiler. Galileo, eski çağlardan beri bilinen Ay'ın kül rengi ışığını, Dünya'nın ona çarparak yansıttığı güneş ışığının bir sonucu olarak açıkladı. Bütün bunlar, Aristoteles'in "dünyevi" ve "göksel" karşıtlığı hakkındaki öğretisini çürütüyordu: Dünya, temelde gök cisimleriyle aynı doğaya sahip bir cisim haline geldi ve bu, Kopernik sistemi lehine dolaylı bir argüman olarak hizmet etti: eğer diğer gezegenler hareket ediyorsa, o zaman Dünya'nın da hareket ettiğini varsaymak doğaldır. Galileo da keşfetti serbest bırakma Ay'ın (yavaş titreşimi) ve ay dağlarının yüksekliğini oldukça doğru bir şekilde tahmin etti.
Venüs gezegeni Galileo'ya teleskopta parlak bir nokta olarak değil, aya benzer hafif bir hilal şeklinde göründü.
En ilginç şey parlak gezegen Jüpiter'in gözlemlenmesiydi. Teleskopla Jüpiter artık gökbilimciye parlak bir nokta olarak değil, oldukça büyük bir daire olarak göründü. Bu dairenin yakınında gökyüzünde üç yıldız vardı ve bir hafta sonra Galileo dördüncü bir yıldız keşfetti.
Resme bakıldığında, Galileo'nun neden dört uyduyu da hemen keşfetmediği merak edilebilir: sonuçta, fotoğrafta çok net bir şekilde görülebiliyorlar! Ancak Galileo'nun teleskopunun çok zayıf olduğunu unutmamalıyız. Dört yıldızın da yalnızca gökyüzündeki hareketlerinde Jüpiter'i takip etmekle kalmayıp, aynı zamanda bu büyük gezegenin etrafında da döndüğü ortaya çıktı. Böylece Jüpiter'de aynı anda dört ay bulundu - dört uydu. Böylece Galileo, günmerkezciliğin karşıtlarının argümanlarından birini çürüttü: Ay, Güneş'in etrafında döndüğü için Dünya Güneş'in etrafında dönemez. Sonuçta, Jüpiter'in ya Dünya'nın etrafında (jeosantrik sistemde olduğu gibi) ya da Güneş'in etrafında (güneş merkezli sistemde olduğu gibi) dönmesi gerekiyordu. Galileo bu uyduların yörünge periyodunu bir buçuk yıl boyunca gözlemledi ancak tahminin doğruluğu ancak Newton döneminde elde edildi. Galileo, denizdeki boylamın belirlenmesine ilişkin kritik sorunu çözmek için Jüpiter'in uydularının tutulmalarının gözlemlerini kullanmayı önerdi. Hayatının sonuna kadar üzerinde çalışmış olmasına rağmen kendisi böyle bir yaklaşımın uygulamasını geliştirememişti; Başarıya ulaşan ilk kişi Cassini oldu (1681), ancak denizde gözlem yapmanın zorlukları nedeniyle Galileo'nun yöntemi çoğunlukla kara seferleri tarafından kullanıldı ve deniz kronometresinin icadından sonra (18. yüzyılın ortaları) sorun kapandı.
Galileo ayrıca (Fabricius ve Herriot'tan bağımsız olarak) şunu keşfetti: güneş lekeleri(Güneş üzerindeki karanlık alanlar, sıcaklığı çevredeki alanlara göre yaklaşık 1500 K kadar düşer).
Noktaların varlığı ve bunların sürekli değişkenliği, Aristoteles'in ("ay altı dünya"nın aksine) göklerin mükemmelliği hakkındaki tezini çürütüyordu. Gözlemlerinden Galileo şu sonuca vardı: Güneş kendi ekseni etrafında döner, bu dönme periyodu ve Güneş'in ekseninin konumu tahmin edilir.
Galileo ayrıca Venüs'ün evre değiştirdiğini de tespit etti. Bir yandan bu, Güneş'ten yansıyan ışıkla parladığını kanıtladı (önceki dönemin astronomisinde bu konu hakkında netlik yoktu). Öte yandan, faz değişikliklerinin sırası güneş merkezli sisteme karşılık geliyordu: Ptolemy'nin teorisinde, "aşağıdaki" gezegen olarak Venüs, Dünya'ya her zaman Güneş'ten daha yakındı ve "tam Venüs" imkansızdı.
Galileo ayrıca Satürn'ün garip "eklentilerine" de dikkat çekti, ancak yüzüğün keşfi teleskopun zayıflığı nedeniyle engellendi. 50 yıl sonra Satürn'ün halkası, elinde 92 katlı bir teleskop bulunan Huygens tarafından keşfedildi ve tanımlandı.
Galileo, bir teleskopla gözlemlendiğinde gezegenlerin diskler halinde görülebildiğini, farklı konfigürasyonlarda görünen boyutlarının Kopernik teorisinden aşağıdaki gibi aynı oranda değiştiğini savundu. Ancak teleskopla bakıldığında yıldızların çapı artmaz. Bu, bazı gökbilimciler tarafından güneş merkezli sisteme karşı bir argüman olarak kullanılan yıldızların görünen ve gerçek boyutlarına ilişkin tahminleri çürüttü.
Çıplak gözle sürekli bir parıltı gibi görünen Samanyolu, Galileo'ya Demokritos'un tahminini doğrulayan tek tek yıldızlar şeklinde gösterildi ve daha önce bilinmeyen çok sayıda yıldız görünür hale geldi.
Galileo, İki Dünya Sistemine İlişkin Diyalog adlı bir kitap yazdı ve burada neden Ptolemy yerine Kopernik sistemini kabul ettiğini ayrıntılı olarak açıkladı. Bu diyaloğun ana noktaları şunlardır:
- Venüs ve Merkür hiçbir zaman karşıt konumda değildir, yani Güneş'in yörüngesindedirler ve yörüngeleri Güneş ile Dünya arasındadır.
- Mars'ta karşıtlıklar var. Galileo, Mars'ın hareketi sırasında parlaklıktaki değişiklikleri analiz ederek bu gezegenin de Güneş'in etrafında döndüğü sonucuna vardı, ancak bu durumda Dünya içeri onun yörüngesi. Jüpiter ve Satürn için de benzer sonuçlara vardı.
Dünyanın iki sistemi arasında seçim yapmaya devam ediyor: Güneş (gezegenlerle birlikte) Dünya'nın etrafında dönüyor veya Dünya Güneş'in etrafında dönüyor. Her iki durumda da gezegen hareketlerinin gözlemlenen modeli aynıdır; bu, görelilik ilkesi Galileo'nun kendisi tarafından formüle edilmiştir. Bu nedenle, seçim için Galileo'nun Kopernik modelinin daha basit ve doğal olduğunu belirttiği ek argümanlara ihtiyaç vardır (ancak Kepler'in gezegenlerin eliptik yörüngelerine sahip sistemini reddetti).
Galileo, dünya güneşin etrafında dönerken dünyanın ekseninin neden dönmediğini açıkladı; Bu fenomeni açıklamak için Kopernik, Dünyanın özel bir "üçüncü hareketini" tanıttı. Galileo deneysel olarak şunu gösterdi: serbestçe hareket eden bir tepenin ekseni kendi yönünü korur(“Ingoli'ye Mektuplar”):
“Birçok kişiye gösterdiğim gibi, benzer bir fenomen serbestçe asılı duran herhangi bir cisimde açıkça bulunur; ve ellerinize aldığınız bir su kabına yüzen bir tahta top yerleştirerek ve ardından onları uzatarak kendi etrafınızda dönmeye başlayarak bunu kendiniz doğrulayabilirsiniz; bu topun sizin dönüşünüzün tersi yönde kendi etrafında nasıl döndüğünü göreceksiniz; sen kendi dönüşünü tamamladığın anda o da tam dönüşünü tamamlayacak.”
Galileo, gelgit olayının Dünya'nın kendi ekseni etrafında döndüğünü kanıtladığına inanmakla ciddi bir hata yaptı. Ancak aynı zamanda Dünya'nın günlük dönüşü lehine başka ciddi argümanlar da veriyor:
- Tüm Evrenin Dünya çevresinde günlük bir devrim yaptığını kabul etmek zordur (özellikle yıldızlara olan devasa mesafeler göz önüne alındığında); Gözlemlenen tabloyu yalnızca Dünya'nın dönüşüyle açıklamak daha doğaldır. Gezegenlerin günlük dönüşe eşzamanlı katılımı, bir gezegenin Güneş'ten ne kadar uzakta olursa o kadar yavaş hareket edeceğini söyleyen gözlemlenen modeli de ihlal edecektir.
- Büyük Güneş'in bile eksenel dönüşe sahip olduğu bulunmuştur.
Dünyanın dönüşünü kanıtlamak için Galileo, bir top mermisinin veya düşen bir cismin düşme sırasında dikeyden biraz saptığını zihinsel olarak hayal etmeyi öneriyor, ancak hesaplaması bu sapmanın ihmal edilebilir olduğunu gösteriyor.
Galileo ayrıca Dünya'nın dönüşünün rüzgar dinamiklerini etkilemesi gerektiği yönünde doğru bir gözlem yaptı. Bütün bu etkiler çok daha sonra keşfedildi.
Galileo Galilei'nin diğer başarıları
Ayrıca şunu da icat etti:
- Katıların özgül ağırlığını belirlemek için hidrostatik dengeler.
- Hala ölçeği olmayan ilk termometre (1592).
- Çizimde kullanılan orantısal pusula (1606).
- Mikroskop (1612); Galileo onun yardımıyla böcekleri inceledi.
İlgi alanları çok genişti: Galileo da işin içindeydi optik, akustik, renk teorisi ve manyetizma, hidrostatik(sıvıların dengesini inceleyen bilim) Malzemelerin direnci, tahkimat sorunları(yapay kapatmalar ve bariyerlerle ilgili askeri bilim). Işığın hızını ölçmeye çalıştım. Havanın yoğunluğunu ampirik olarak ölçtü ve 1/400 değerini verdi (karşılaştırın: Aristoteles - 1/10, gerçek modern değer 1/770'tir).
Galileo ayrıca maddenin yok edilemezliği yasasını da formüle etti.
Galileo Galilei'nin bilimdeki tüm başarılarını öğrendikten sonra onun kişiliğiyle ilgilenmemek imkansızdır. Bu nedenle size onun hayat yolculuğunun ana aşamalarını anlatacağız.
Galileo Galilei'nin biyografisinden
Geleceğin İtalyan bilim adamı (fizikçi, tamirci, gökbilimci, filozof ve matematikçi) 1564 yılında Pisa'da doğdu. Zaten bildiğiniz gibi olağanüstü astronomik keşiflerin yazarıdır. Ancak dünyanın güneş merkezli sistemine bağlılığı Katolik Kilisesi ile ciddi çatışmalara yol açtı ve bu da hayatını oldukça zorlaştırdı.
Soylu bir ailede doğdu, babası ünlü bir müzisyen ve müzik teorisyeniydi. Sanata olan tutkusu oğluna da geçti: Galileo müzik ve çizim eğitimi aldı ve aynı zamanda edebi yeteneğe de sahipti.
Eğitim
İlk eğitimini evine en yakın manastırda aldı, hayatı boyunca büyük bir şevkle çalıştı - Pisa Üniversitesi'nde tıp okudu ve aynı zamanda geometriyle de ilgilendi. Üniversitede sadece 3 yıl okudu - babası artık oğlunun eğitimi için para ödeyemiyordu, ancak yetenekli genç adamla ilgili haberler en yüksek yetkililere ulaştı, Marquis del Monte ve Toskana Dükü Ferdinand I Medici tarafından himaye edildi. .
Bilimsel faaliyetler
Galileo daha sonra Pisa Üniversitesi'nde ve ardından bilimsel kariyerinin en verimli yıllarının başladığı daha prestijli Padua Üniversitesi'nde ders verdi. Burada astronomiyle aktif olarak ilgileniyor - kendi ilk teleskopunu icat ediyor. Keşfettiği Jüpiter'in dört uydusuna patronu Medici'nin oğullarının adını verdi (şimdi bunlara Galile uyduları deniyor). Galileo, teleskopla ilgili ilk keşiflerini "Yıldızlı Haberci" adlı makalesinde anlattı; bu kitap, zamanının en çok satan kitabı haline geldi ve Avrupa sakinleri hızla kendileri için teleskop satın aldı. Galileo, Avrupa'nın en ünlü bilim adamı olur; Columbus'la karşılaştırılarak onun onuruna şiirler yazılır.
Bu yıllarda Galileo, bir oğlu ve iki kızı olan medeni bir evliliğe girdi.
Elbette bu tür insanların, taraftarlarının yanı sıra, her zaman yeterince kötü niyetlileri vardır ve Galileo bundan kaçmadı. Kötüleyenler, dünyanın güneş merkezli sistemi hakkındaki propagandasından özellikle öfkelendiler, çünkü Dünya'nın hareketsizliği kavramının ayrıntılı bir şekilde doğrulanması ve dönüşüyle ilgili hipotezlerin reddedilmesi, Aristoteles'in "Cennette" incelemesinde ve Ptolemy'nin "Almagest'inde yer alıyordu. ”.
1611'de Galileo, Papa V. Paul'u Kopernik'in fikirlerinin Katoliklikle tamamen uyumlu olduğuna ikna etmek için Roma'ya gitmeye karar verdi. İyi karşılandı ve onlara teleskopunu göstererek dikkatli ve dikkatli açıklamalar yaptı. Kardinaller, gökyüzüne borunun arkasından bakmanın günah olup olmadığı sorusunu açıklığa kavuşturmak için bir komisyon oluşturdular, ancak bunun caiz olduğu sonucuna vardılar. Romalı gökbilimciler, Venüs'ün Dünya'nın etrafında mı yoksa Güneş'in etrafında mı hareket ettiği sorusunu açıkça tartıştılar (Venüs'ün değişen evreleri açıkça ikinci seçeneğin lehine konuşuyordu).
Ancak Engizisyona ihbarlar başladı. Ve Galileo, 1613'te Kopernik sistemi lehine açıkça konuştuğu "Güneş Lekeleri Üzerine Mektuplar" kitabını yayınladığında, Roma Engizisyonu Galileo'ya karşı sapkınlık suçlamasıyla ilk davasını başlattı. Galileo'nun son hatası, Kopernik'in öğretilerine karşı nihai tavrını ifade etmesi için Roma'ya çağrıda bulunmasıydı. Daha sonra Katolik Kilisesi şu açıklamayla öğretisini yasaklamaya karar verdi: Kilise, Kopernikçiliğin kullanışlı bir matematiksel araç olarak yorumlanmasına itiraz etmiyor, ancak bunu bir gerçeklik olarak kabul etmek, İncil metninin önceki geleneksel yorumunun hatalı olduğunu kabul etmek anlamına gelir.».
5 Mart 1616 Roma, güneş merkezliliği resmi olarak tehlikeli bir sapkınlık olarak tanımladı. Kopernik'in kitabı yasaklandı.
Gerçeği Galileo'nun ikna olduğu kilisenin günmerkezliliği yasaklaması bilim adamı için kabul edilemezdi. Yasağı resmen ihlal etmeden gerçeği savunmaya nasıl devam edeceğini düşünmeye başladı. Ve farklı bakış açılarının tarafsız bir tartışmasını içeren bir kitap yayınlamaya karar verdim. Bu kitabı 16 yıl boyunca materyal toplayarak, argümanlarını geliştirerek ve doğru anı bekleyerek yazdı. Sonunda (1630'da) tamamlandı, bu kitap - “Dünyanın en önemli iki sistemi üzerine diyalog - Ptolemaik ve Kopernik” , ancak yalnızca 1632'de yayınlandı. Kitap, üç bilim aşığı arasındaki diyalog biçiminde yazılmıştır: Kopernikçi, tarafsız bir katılımcı ve Aristoteles ile Batlamyus'un taraftarı. Kitap yazarın vardığı sonuçları içermese de Kopernik sisteminin lehine olan argümanların gücü kendi adına konuşuyor. Ancak tarafsız katılımcıda Papa kendisini ve iddialarını tanıdı ve öfkelendi. Birkaç ay içinde kitap yasaklandı ve satıştan çekildi ve Galileo, sapkınlık şüphesiyle Engizisyon tarafından yargılanmak üzere Roma'ya çağrıldı. İlk sorgunun ardından gözaltına alındı. Ona karşı işkence yapıldığına, Galileo'nun ölümle tehdit edildiğine, işkence odasında sorguya çekildiği, mahkumun gözlerinin önüne korkunç aletlerin yerleştirildiğine dair bir görüş var: içinden büyük miktarda suyun bir kişinin içine döküldüğü deri huniler mide, demir çizmeler (işkence gören kişinin bacaklarına vidalanırdı), kemikleri kırmak için kullanılan kerpetenler...
Her durumda, bir seçimle karşı karşıyaydı: Ya tövbe edip "hayallerinden" vazgeçecekti ya da Giordano Bruno'nun kaderine katlanacaktı. Tehditlere dayanamadı ve yazmaktan vazgeçti.
Ancak Galileo ölümüne kadar Engizisyon'un tutsağı olarak kaldı. Dünyanın hareketi hakkında kimseyle konuşması kesinlikle yasaktı. Yine de Galileo, Dünya ve gök cisimleri hakkındaki gerçeği öne sürdüğü bir makale üzerinde gizlice çalıştı. Kararın ardından Galileo, Medici villalarından birine yerleştirildi ve beş ay sonra evine gitmesine izin verildi ve kızlarının bulunduğu manastırın yanındaki Arcetri'ye yerleşti. Burada hayatının geri kalanını ev hapsinde ve Engizisyon'un sürekli gözetimi altında geçirdi.
Bir süre sonra, sevgili kızının ölümünden sonra Galileo görme yetisini tamamen kaybetti, ancak aralarında Torricelli'nin de bulunduğu sadık öğrencilerine güvenerek bilimsel araştırmalarına devam etti. Engizisyon, yalnızca bir kez, ölümünden kısa bir süre önce, kör ve ağır hasta Galileo'nun Arcetri'den ayrılıp tedavi için Floransa'ya yerleşmesine izin verdi. Aynı zamanda, hapis cezası nedeniyle evden çıkması ve Dünyanın hareketi hakkındaki "lanet olası görüşü" tartışması yasaklandı.
Galileo Galilei 8 Ocak 1642'de 78 yaşında yatağında öldü. Arcetri'ye onursuz bir şekilde gömüldü; Papa da onun bir anıt dikmesine izin vermedi.
Daha sonra Galileo'nun tek torunu da keşiş oldu ve bilim adamının dinsiz olarak sakladığı paha biçilmez el yazmalarını yaktı. Celileli ailesinin son temsilcisiydi.
Sonsöz
1737'de Galileo'nun külleri, kendi isteği üzerine Santa Croce Bazilikası'na nakledildi ve burada 17 Mart'ta ciddiyetle Michelangelo'nun yanına gömüldü.
1835 yılında güneş merkezliliği savunan kitaplar yasaklı kitaplar listesinden çıkarıldı.
1979'dan 1981'e kadar, Papa II. John Paul'un girişimiyle, bir komisyon Galileo'yu rehabilite etmek için çalıştı ve 31 Ekim 1992'de Papa II. John Paul, 1633'teki Engizisyonun, bilim adamını Galileo'dan vazgeçmeye zorlayarak bir hata yaptığını resmen kabul etti. Kopernik teorisi.
Önsöz
İnternetin sakinleri - ve bu zaten insanlığın yaklaşık üçte biri - "bilim" kelimesiyle "anne" veya "hava" kelimelerinden daha sık karşılaşıyor. Şaşılacak bir şey yok: İnternette herkes bilimin meyvelerini kullanıyor. İnternetin icadının ardındaki temel bilim ise fiziktir.
Bir başkasına öğretilebilecek her şeye bilim dersek, bilimin soyağacı insanın soyağacıyla iç içe geçmiş demektir. Genetikçilere göre tüm modern insanlar, yaklaşık iki bin yüzyıl önce yaşamış tek bir kadının soyundan gelmektedir. İncil ve kalıtım mekanizmasıyla ilgili nedenlerden dolayı ona Mitokondriyal Havva adı verildi. Genetik avantajlar ve şans, bu atamızın torunlarının, onun soyundan olmayan tüm torunlardan daha uzun yaşamasına ve türümüzü - Homo Sapiens'i, yani Homo sapiens'i - oluşturmasına yardımcı oldu. Büyükannemizin güçlü yönlerinden biri muhtemelen meraklı zekasıydı.
Binlerce yıl boyunca meraklı Eve Sapiens'in torunları, mutlu tesadüfler sayesinde yararlı bilgiler edindiler ve bunları alet yapma teknikleri, yemek tarifleri ve halk bilgeliğinin diğer hazineleriyle birlikte yeni nesillere aktardılar.
Modern bilim tamamen farklı bir şekilde çalışıyor ve Homo sapiens ölçeğinde ancak yakın zamanda ortaya çıktı - yalnızca dört yüzyıl önce, Büyük Bilimsel Devrim döneminde. Ana karakterleri iyi bilinmektedir - Nicolaus Copernicus, Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton. Bu devrimin nedenleri ve Avrupalı olmayan benzerlerinin yokluğu hâlâ ikna edici bir açıklamaya sahip değil. Ancak dört yüzyıl önce yaşananların radikal doğası, bu bilmeceyi çözmeden bile açıktır - bilimsel bilginin genişlemesi ve derinleşmesi yüz kat hızlanmıştır.
Einstein'a göre "modern fiziğin ve aslında tüm modern doğa bilimlerinin babası" Galileo'ydu.
Aynı Einstein bilim tarihi hakkında "Fikirlerin draması" dedi. Bilim, doğru tahminlerde bulunma yeteneğiyle öne çıkıyor, ancak ana keşifleri tamamen tahmin edilemez, bu da insanlığın dramı anlamına geliyor. Bu iki dram bilim yaşamının dönüm noktalarında iç içe geçer. Böyle anlardan bahsedeceğiz. Galileo'nun modern fiziği nasıl icat ettiğiyle başlayalım.
Bölüm 1
Galileo modern fiziği nasıl icat etti?
Arşimet Aristoteles'e karşı
Galileo'ya bazen ilk fizikçi de denir. Bu böyle değildir ve muhtemelen kendisi de itiraz edecektir. Arşimet'i dikkatle inceledi ve ona çok saygı duydu. O gerçek bir fizikçiydi. Arşimet'in cisimlerin yüzdürülmesine ilişkin meşhur kanunu, bugün hiçbir değişiklik yapılmadan hala yürürlüktedir ve her okul çocuğu tarafından bilinmektedir. Galileo üniversitede okurken, başka bir antik Yunan ilk ve ana fizikçi olarak saygı görüyordu - Arşimet'ten bir yüzyıl önce ve Galileo'dan yirmi yüzyıl önce yaşayan Aristoteles. Galileo'nun Aristoteles'in fiziğinden şüphe etmesine yardım eden kişi Arşimed'di.
Bu dramatik üçgeni anlamadan önce farkı anlayalım. Galileo'yu, vardığı sonuçları kabul ettiği ya da karşı çıktığı seleflerinden iki bin yıl ayırmıştı. Ve Galileo'nun takipçileri onun vardığı sonuçları -kontrol ederek, açıklığa kavuşturarak, düzelterek, geliştirerek- neredeyse anında kabul ettiler. Bilimin hızı bu kadar arttıysa ne icat etti?
Galileo'nun, Aristoteles'in hüküm sürdüğü, fiziğin felsefenin bir parçası olarak kabul edildiği on altıncı yüzyıldaki öğrencilik yıllarında şüpheleri vardı. Arşimet'in eserleri o dönemde müfredata dahil edilmedi ve bunun nedeni anlaşılabilir: Arşimet yalnızca bireysel sorunları çözerken, Aristoteles ana sorulara genel cevaplar verdi. Buna ek olarak, Arşimet, garip bir şekilde, o zamanlar bir yenilikti - eserlerinden oluşan bir kitap kısa süre önce yayınlanmıştı, ancak Aristoteles, St. Thomas Aquinas'ın onayıyla yüzyıllar boyunca üniversitelerde çalışılmıştı.
Aristoteles (Raphael'in bir fresk parçası, 1509) ve Arşimet (D. Fetty, 1620). Her iki görüntü de Galileo tarafından görülebilirdi.
Öğrenci Galileo'ya göre genel felsefi cevaplar ikna edici gelmiyordu ve isimlerin otoritesi pek bir fark yaratmıyordu. Müfredatta çok az yer almasına rağmen matematik çok daha ikna edici ve ilginçti. Öğrenci, program dışında ve üniversite dışında düşünceye yönelik yiyecek aramaya başladı. Ve Arşimet'in kitabını profesyonel bir matematikçiden alarak buldu, ancak aynı kitapta Galileo, matematiksel rakamlarla ilgili güzel teoremlerin yanı sıra gerçek olaylarla ilgili - bir kaldıracın hareketi, ağırlık merkezi hakkında - ifadeler buldu. , yüzme hakkında. Bu ifadeler matematiksel doğrulukları açısından daha az ikna edici değildi ve dahası deneysel olarak doğrulanabiliyorlardı.
Galileo ilk buluşunu Arşimet'in en ünlü probleminden etkilenerek yaptı. Kral, kuyumcudan sipariş ettiği altın tacı alınca görevi belirledi. Kral ürünün şeklinden oldukça memnundu ve tacı olması gerektiği kadar ağırdı ama kuyumcu altının bir kısmını gümüşle değiştirmemiş miydi? Kral bu şüpheyle Arşimet'e döndü. Efsaneye göre sorunun çözümü bilgin adamın banyoya daldığı sırada sevinçli bir şekilde "Eureka!" Artık Yunanca'da "Bulundu!" anlamına geldiğini bilmeyenler bile biliyor. Galileo'ya göre bulunan çözümün özü, tacı ve ona eşit ağırlıktaki altın külçesini karşılaştırmak ve bunları suya batırılmış terazilerin üzerine yerleştirmektir: eğer külçe sudaki taçtan daha ağırsa, kuyumcu aldatmış demektir.
Büyük Arşimet yasası, daha doğrusu Arşimet kaldırma kuvveti, daha doğrusu kaldırma kuvvetleri arasındaki fark bu şekilde işler. Ve böyle bir farkı kesin bir doğrulukla (ve aynı zamanda kuyumcuların dürüstlüğünü) ölçmek için 22 yaşındaki Galileo, halkalarla eşit şekilde sarılmış tel şeklinde özel terazilerle geldi. külbütör kolunun kolu. Dengeli olması için teraziyi takmanız gereken yer, halka sayısını ve ölçülen değerin değerini verecektir.
Modern fiziğin kurucusu için mütevazi bir başlangıç mı?
O kadar mütevazı değil. Galileo, buluşunda teorik bir yasanın matematiksel kesinliğini fiziksel ölçümle birleştirerek modern fiziğin iki ana aracını birleştirdi.
Ve buna başlangıç denemez. Sadece genç Galileo Arşimet'in diğer sorunlarını çözmüş olduğu için değil. Kişiliğin başlangıcı çocuklukta dünyaya ve kendine dair bir bakış açısının oluşmasıdır. Genç Galileo, yetenekli bir müzisyen ve müzik teorisyeni olan ve aynı zamanda müziği doğal bir fenomen olarak inceleyen bir babaya sahip olduğu için şanslıydı.
Antik Yunan'da Pisagor bile tellerin uzunluklarına göre çıkardığı sesleri dinlemiş ve şaşırtıcı bir keşifte bulunmuştur: Eğer tellerin uzunlukları 1:2, 2:3, 3:4 tam sayıları gibi ilişkiliyse, bu durumda bunların birleşik sesi uyumlu olur. Pisagor keşfini "Her şey bir sayıdır" ilkesine genelleyerek matematiğin dünyanın yapısındaki anahtar rolünü ilan etti. Müzikal armoniye gelince, Pisagor zamanından beri “uyumlu” sayıların küçük olması gerektiğine inanılıyordu. Ancak Galileo'nun babası ünsüzleri değerlendirmede kendi kulaklarına güvendi ve 16:25 oranının da ahenk ürettiğini keşfettikten sonra otoritenin bu görüşünü cesurca reddetti. Ve oğul babasından deney, matematik, düşünce özgürlüğü ve kişinin kendi duygularına ve aklına güvenmenin bir araya geldiği gerçeği arama konusunda bir ders aldı.
Geleceğin fizikçisi sadece bu konuda babasıyla şanslı değildi. Babası, en büyük oğlunun doktor olmasını ve geniş ailesini geçindirmesine yardımcı olmasını umarak eğitiminin masraflarını karşıladı; müzisyenin kazancı zar zor yetiyordu. Oğlunun tıbbi bilgelik yerine herhangi bir pratik meslek ve dolayısıyla güvenilir bir gelir vaat etmeyen matematikle uğraştığını öğrenen babanın üzüntüsünü hayal edebilirsiniz. Ancak baba karar vermeden önce oğluna kitapları veren matematikçiyle konuştu. Matematikçi onu, oğlunun desteği hak eden bir yeteneğe sahip olduğuna ikna etti. Baba, matematikçinin argümanlarına ve oğlunun çağrısına kulak verdi. Ve oğul güveni haklı çıkardı - babasının ölümünden sonra ailenin desteği haline geldi ve dahası aile isimlerini yüceltti.
Dünya şöhretine giden yol şüpheler ve başarısızlıklarla başladı.
Galileo'nun Aristoteles'i incelediği öğrencilik yıllarında şüpheler ortaya çıktı. Arşimet ilk bakışta Aristoteles'le kıyaslanamaz çünkü o, sonuçlarını dar bir olgu yelpazesi için elde etmiştir. Peki kaldıraç yasası nedir? Burada "hukuk" kelimesi bile garip geliyor. Koldaki yükün büyüklüğünün çarpımı her iki tarafta aynıysa, külbütördeki yüklerin dengeli olduğunu kim anlamıyor?! Evet, Arşimed bu basit yasanın yardımıyla matematiksel mantık yürüten kurnaz figürlerin ağırlık merkezlerini buldu. Ancak sonuç, figürü teorik olarak bulunan ağırlık merkezine asılarak ve hareket etmediğini görerek kontrol edilebilir. Bu zaten fiziktir ve genel olarak matematiksel fizik anlamına gelir. Ancak yine de Arşimet, sonsuz çeşitlilikteki doğa olaylarından yalnızca birkaçını inceledi. Dünyanın yapısını açıklama iddiasında değildi. Yalnızca kendisine uygun dayanak noktası ve güçlü bir kaldıraç verilirse dünyayı, yani yerküreyi döndüreceğine söz verdi.
Aristoteles hırslarını sınırlamadı; dünyevi ve göksel, canlı ve cansız şeyler, etik ve politika ve son olarak fizik ve metafizik hakkında yazdı. "Fizik" sözcüğü bizzat Aristoteles tarafından Yunanca "doğa" sözcüğünden türetilerek ortaya atılmıştır. Ancak "metafizik" sözcüğü, Aristoteles'in eserlerinin yayıncısı tarafından bu cilde "metafizik" adı verilerek türetilmiştir. "Fizik"in yanında, Ne " meta-fizik” ve Yunanca anlamına gelir. Aslında Aristoteles orada bundan bahsediyor önce-fizik veya ilk felsefe hakkında - herhangi bir bilginin en genel temelleri hakkında.
Bu genişlik nefes kesici. Ancak Aristoteles fiziğinin gösterdiği gibi genişlik derinlik gerektirmez. Yüzyıllar boyunca bilimin zirvesi olarak kabul edildi. Bu kadar uzun vadeli otoritenin nedenlerinden biri, bu bilimin gündelik sağduyuyla uyumudur. Örneğin Aristoteles, doğanın boşlukta hareket eden ve etkileşime giren görünmez atomlardan oluştuğu fikrini reddetti - hiç kimse atomları görmediği için, bu, tıpkı boşluk olmadığı gibi onların da var olmadığı anlamına gelir. Aslında doğayı incelemedi, ancak sağduyusuna dayanarak onun tanımına düzen getirdi. Ve gökyüzündeki ve yerdeki hareketlerin temelde farklı olduğu sonucuna vardım. Göksel dünyada tüm hareketler doğal, sonsuz ve daireseldir. Dünyevi dünyada şiddetli hareket kuvvet tarafından belirlenir ve doğal hareket er ya da geç kesinlikle sona erecektir. Aristoteles cisimlerin doğası gereği ağır veya hafif olduğuna inanıyordu: ağır bir cisim doğal olarak aşağı doğru hareket eder, ateş veya duman gibi hafif bir cisim ise doğal olarak yukarı doğru hareket eder. Fiziksel olaylara özellikle yakından bakmazsanız, bu makul görünüyor.
Galileo, Arşimet'in fiziğini tam olarak model olarak kullanarak inceledi. Ve Aristoteles'in doğru olduğunu iddia eden şu sözüne de dikkat çekti: "Ağır bir cisim, daha hafif bir cisimden aynı miktarda daha hızlı düşer, o kadar daha ağırdır." Bu cümle Galileo'ya bilim tarihinin ve hatta dünya tarihinin gidişatını değiştirecek bir dayanak noktası verdi.
Galileo tarihin akışını nasıl değiştirdi?
Aristoteles'i çürütmek zor değildi. Boyutları aynı fakat ağırlıkları farklı olan topların, örneğin on kat düşüşünü gözlemlediğimizde, düşme zamanının on kat farklı olmadığını görmek kolaydır. Görünüşe göre Galileo, şüphelerinin başlangıcında, düşüş hızının yerçekimi farkı tarafından belirlenmediğini tahmin etmişti. Soru şuydu: Ne belirliyor?
Ayrıca, sebepsiz yere en büyük düşünürlerden biri olarak kabul edilmeyen Aristoteles'e de saygılarımızı sunmalıyız. Soruyu ilk soran o oldu. Dolayısıyla böyle bir sorunun yanıtlanabileceğini öne sürmeye cüret ettim. Cevap yanlıştı ama üzerine inşa edilecek bir şeyler zaten vardı. Galileo, akıl yürütme düzeyindeki yanlışlıktan şüpheleniyordu. Düşme hızı vücudun yerçekimi ile orantılıysa, bedeni zihinsel olarak veya fiili olarak iki parçaya bölerseniz ve parçaları birbirine yakın bırakırsanız, her parçanın bütünden daha yavaş düşmesini beklemelisiniz. Saçma bir sonuç, Aristoteles'in hatalı olduğunu gösterir, ancak bundan, sorunun kendisinin doğru olduğu, ona kesin bir yanıtın mümkün olduğu sonucu kesinlikle çıkmaz. Aristoteles'i haklı çıkarmak için, yalnızca yerçekimi bakımından farklı olan cisimlerin düşüşünden bahsettiği söylenebilir. Ama daha doğrusu... hiç vakti yoktu. Onun için bedenlerin düşmesi, çalıştığı pek çok bilim dalından sadece bir tanesiydi. Başlıca başarıları arasında bir düşünme disiplini olarak mantığın yaratılması yer alır. Öğrencilik yıllarında Galileo ve dönemin tüm bilim insanları onun mantık okulundan geçmiştir. Zamanımızın Aristoteles'ine baktığımızda, güçlü düşünürün, her zamanki gibi kendi yaşam gözlemlerine dayanan "sağduyusuna" çok sıkı sıkıya bağlı kaldığını söyleyebiliriz. Ve kuşlar gibi sadece ayaklarınızın altındaki yere değil, kanatlarınızın altındaki havaya da güvenerek ilerleyebilirsiniz. O zaman geçilmez, örneğin çok bataklık bir toprak parçasının üstesinden gelebilirsiniz. Galileo aslında bilimsel hakikat arayışında böylesine kanatlı bir destek yöntemini icat etti.
Galileo Galilei'nin portresi. Sanatçı Ottavio Leoni, 1624 G.
Galileo'nun bilimsel hırsları Aristoteles'ten aşağı değildi, ancak derinlik ve yükseklik kadar genişlikte de çabalamadı. Tüm bilimlere hakim olduğunu iddia etmiyordu, ancak Evrenin tüm fiziğinin (hem ay altı hem de ay üstü) temelinde belirli genel temel yasaların olduğuna inanıyordu ve serbest düşme yasasını çözebileceğine inanıyordu. . Bunu öğrenmek onlarca yıl süren araştırmayı gerektirdi. Ve sonuçlarının ikna edici bir şekilde sunulması daha uzun yıllar aldı.
Onun asıl keşfi şuydu: boşlukta tüm cisimler yerçekimine bakılmaksızın aynı hızla düşer, ancak bu hız hızın kendisi tarafından değil, hızın değişim oranı yani ivme tarafından belirlenir. Sonuçları o kadar yeni ve ilk bakışta gerçeklerden o kadar uzak ki, onları aydınlatmanın ve güneşten daha net hale getirmenin yollarını bulmasaydı, bunları ifade etmek yerine sessiz kalmayı tercih ederdi. ”
Ana yenilik “boşlukta” yatıyor. Aristoteles'e göre boşluk yoktur ve olamaz, çünkü kendisi çeşitli yollarla (örneğin, "boşluk"un "hiçlik" olduğunu ve hiçbir şeyin herhangi bir tartışmayı hak etmediğini söyleyerek) "kanıtlamıştır". Daha da önemlisi Galileo hiçbir deneyinde boşluğu görmedi. Onun hakkında bir şeyi nasıl öğrenebilirdi?
Bu, doğrudan deneyimin bariz sonucuna dayanan Aristoteles'in eski yasasını basitçe çürütmekten daha zordu. Ve Aristoteles kanıtlara güveniyordu. Ve Galileo şunu biliyordu: "Görme yeteneği iyi olsa bile çoğu insan, başkalarının çalışma ve gözlem yoluyla keşfettiklerini, gerçeği yalandan ayırdığını ve çoğunluğa gizli kalanları göremez."
Galileo, yarım asırlık bilimsel düşünce ve deney tecrübesiyle son kitabında böyle yazmıştı. Ancak 25 yaşında araştırmasına başladığında, basit ve doğrudan bir test yapmayı umuyordu; bu, Aristoteles'ten çok kendi hipotezine yönelik bir testti.
Arşimet fiziğinden ilham alan Galileo, kaldırma kuvveti gibi düşme hızının da bir cismin ağırlığına göre değil, yoğunluğuna, yani bir birim hacmin ağırlığına göre belirlendiğini öne sürdü. Aynı büyüklükte, tahta ve kurşundan yapılmış iki topu alıp elinizden suya bırakırsanız, tahta top kurşun toptan daha yavaş düşmekle kalmayacak, aynı zamanda yükselmeye de başlayacaktır. Ya havaya düşmelerine izin verirseniz? Tahta topun ilk başta kurşun topun biraz ilerisinde olduğu ortaya çıktı, ancak daha sonra ağır olan onu yakalayıp geçti. Galileo bunu yayınlamadığı "Hareket Üzerine" adlı taslağında kaydetti - deneyinin sonucu hem Aristoteles'in yasasını hem de kendi hipotezini çürüttü. Burada düşünmemiz gerekiyordu.
El yazısıyla yazılan bu tuhaf sonuç, ünlü bir tarihçinin Galileo'nun böyle bir deney yapmadığını söylemesine neden oldu; güya retorik bir araçtı. Ancak zamanımızda deney yeniden üretildi ve sonuç Galileev'inkiyle örtüştü. Açıklama fiziksel değil fizyolojikti. Ağır topu tutan el, hafif olanı tutan ele göre onu daha sıkı sıkar ve ağır topu tutan elin başından komut aldığında serbest kalması biraz daha uzun sürer. Bu nedenle ışık topu düşüşe “biraz” daha erken başlar.
Galileo ellerinin bu kadar beceriksiz olduğunu tahmin edemezdi; fizik hakkında düşünüyordu. On yıl boyunca bunu düşündüm ve serbest düşüşü doğrudan incelemenin mümkün olmayacağını fark ettim; bu çok hızlı oluyor. Bir top küçük bir yükseklikten düşerse, göz açıp kapayıncaya kadar bile vaktiniz olmaz, hatta ölçemezsiniz. Ve büyük bir yükseklikten düşen top daha fazla hız kazanacak ve dolayısıyla hava direnci artacaktır. Elinde bir yelpaze tutan herkes bilir: Ne kadar hızlı sallarsanız o kadar zor olur.
Galileo serbest düşüşü "yavaşlatmanın" iki yolunu buldu.
Bunlardan biri topları eğik bir düzlemden aşağıya atmaktır. Eğim açısı ne kadar küçük olursa, hareket o kadar geniş olur ve incelenmesi o kadar kolay olur. Fakat aşağı yuvarlanmaya serbest düşüş denebilir mi? Buna ne istersen diyebilirsin. Daha da önemlisi gerçek fiziksel ilişkidir. Düzlem ne kadar düzgün olursa hareket o kadar serbest olur. Eğim açısı ne kadar büyük olursa, hareket bir düşüşe o kadar benzer ve uçak dikey hale geldiğinde düzenli bir düşüş haline gelir. Eğik bir düzlemle bu tür deneyler gerçekleştiren Galileo, ilk hipotezinin ne kadar yanlış olduğuna ilk kez ikna oldu. Sonuçta her cismin belirli bir sabit hızla düştüğünü varsaydı; bu da hızın ölçüsünün birim zamanda kat edilen mesafe olduğunu ima ediyordu. Sıradan bir serbest düşüşün çok kısa sürmesi nedeniyle böyle düşünebiliyordu. Düşüşü hafif eğimli bir düzlem boyunca harekete uzatarak, hareketin başlangıcında vücudun sonuna göre daha yavaş hareket ettiğini fark etmek daha kolaydır. Bu, hareket hızının arttığı anlamına mı geliyor?
Bu arada ne var? hız mı? Sıradan dilde bu - hız, çabukluk, ve eğer daha hızlıysa şunu söyleyebiliriz: yıldırım hızı ve hatta anlıklık. Günlük dilde bu kelimelerin hepsi eş anlamlıdır. Ancak bilim dilinde - ifadelerin kesinliği ve deneysel olarak test edilmesi için - açıkça tanımlanmış kelimelere - bilimsel kavramlara - ihtiyaç vardır. Kelimelerin açık bir tanımına bir örnek matematik tarafından verilmiştir, ancak yalnızca bir örnek: Matematikte zaman, hareket, hız, yerçekimi yoktur. Bilimde yeni sözünüzü söylemek için çoğu zaman bilime yeni sözcük ve kavramlar katmak gerekir. Galileo modern fiziğe başladığında bilimsel kavramlar özellikle eksikti. Hızın birim zamandaki konum değişikliği olduğunu açıklığa kavuşturması gerekiyordu. Ve ivme, birim zamandaki hızdaki değişimdir. O zaman zamanın doğru ölçümünün başlı başına bir sorun olduğu söylenmelidir. Galileo zamanı tarttı: Başlangıçta bir su akıntısı açtı ve ölçülen aralığın sonunda onu kapattı ve terazide ne kadar zaman geçtiğini belirledi. O zamanlar terazi en doğru ölçüm aracıydı.
Serbest düşüşü incelemenin bir başka yolu da kilisede Galileo'dan doğmuştur, ancak Havva'nın Düşüşü ile bağlantılı değildir. Bir kilise töreni sırasında rahibe bakarken inanılmaz bir fenomeni keşfetti. Yukarıda bir avize asılıydı ve - taslağın iradesine göre - şimdi daha güçlü, şimdi daha zayıf olarak sallanıyordu. Galileo, zamanı kendi nabzının atışlarıyla ölçerek bireysel salınımların süresini karşılaştırdı ve bir avizenin büyük titreşiminin küçük bir titreşim kadar uzun sürdüğünü buldu. Bir ipliğe asılı herhangi bir ağırlık olan sarkaçla ilgili araştırması burada başladı. Galileo bir sarkacın salınımlarını ağırlıkları, ipin uzunluğunu ve ilk sapmayı değiştirerek gözlemledi.
Aynı anda iki sarkacı gözlemleyerek dini gözlemini ikna edici bir şekilde doğruladı. İki özdeş sarkaç alırsanız, ağırlıkları farklı açılarda hafifçe saptırır ve serbest bırakırsanız, sarkaçlar zaman içinde tamamen eşzamanlı olarak salınacaktır: küçük salınımın periyodu büyük salınımın periyoduyla aynıdır. Peki, "bir kirişten eşit uzunlukta iki ip indirirseniz, birinin ucuna bir top kurşun, diğer ucuna bir top pamuk takarsanız, ikisini de eşit şekilde bükerseniz ve sonra onları kendi haline bırakırsanız"? Bir ışık topu için salınımın genliği daha hızlı azalmasına rağmen salınım periyodu yine aynıdır. Daha hafif cisimlerin hareketinde ortamın direnci daha belirgindir. Havadaki ve sudaki hareketleri karşılaştırırsak bu açıkça görülür: “mermer yumurtası, tavuk yumurtasından yüz kat daha hızlı suya batar; Yirmi arşın yükseklikten havaya düştüğünde, bir tavuk yumurtasının ancak dört parmak ilerisindedir.” Bir sarkacın serbest salınımı serbest düşüşe pek benzemez, ancak her ikisi de yerçekimi tarafından belirlenir. Ve salınım salınımının azalmasıyla sarkacın hızı azalacak ve dolayısıyla ortamın direncinin rolü azalacaktır.
Galileo deneylerinin ve akıl yürütmelerinin sonuçlarını yeni bir doğa yasasında özetledi: boşlukta tüm cisimler aynı ivmeyle serbestçe düşer.
Peki Galileo'nun Pisa Kulesi'nden topları düşürdüğü iddia edilen ünlü hikayeye ne dersiniz? Ve iddiaya göre, farklı topların eşzamanlı inişinden hemen sonra bunu izleyen bilimsel kamuoyu, Galileo'nun Aristoteles'e karşı kazandığı muzaffer zaferi tanıdı.
Bu bir efsane. Böyle bir zafer olmadı. Ve hava direncinden dolayı farklı toplar aynı anda yere inemiyordu. Ve bilgili meslektaşlarımız, birkaç istisna dışında, öğrenciyken öğrendikleri ve yeni nesillere öğrettikleri Aristoteles'in otoritesini korudular. Galileo'yu modern fiziğin yanı sıra popüler bilim literatürüne de girmeye iten şey, fikirlerinin reddedilmesiydi. Ana kitapları üç karakter arasındaki konuşmalar şeklindedir. Biri - Simplicio - Aristoteles'in hayranlarının görüşlerini temsil ediyor. İkincisi - Salviati - Galileo'ya benzeyen bağımsız bir araştırmacıdır. Ve üçüncüsü - Sagredo - mantıklı bir kişiye benziyor, belki bilimde bilgili değil, ancak her iki rakibi de dinlemeye ve kimin haklı olduğuna karar vermeden önce açıklayıcı sorular sormaya hazır. Galileo böyle okuyucular için yazmıştı. Onların iyiliği için, kendisinin de katıldığı fikir dramından, kendilerine her şeyin açık olduğu kişilerin kör güveninden, Gerçeği aramada ve doğanın gerçek yasalarını oluşturma yöntemleri konusunda şüphe ruhu.
Eğik kulenin hikayesi ilk kez Galileo'nun öğrencisi tarafından, öğretmenin ölümünden on yıl sonra ve iddia edilen deneylerden yarım yüzyıl sonra yazılan bir biyografide anlatılmıştı. Öğrenci bir tarihçi değil fizikçiydi ve bilime geldiğinde kimin haklı olduğu zaten tamamen belliydi. Galileo'nun otobiyografik kanıtını edebi karakterinin sözlerinde görüyor gibiydi:
Salviati. Aristoteles şöyle der: "Yüz pound ağırlığındaki bir top, yüz arşın yükseklikten düşerken, bir kiloluk top bir arşın gitmeden yere ulaşacaktır." Aynı anda geleceklerini iddia ediyorum. Deneyi yaptığınızda, büyük olanın yere ulaştığında küçük olanın iki parmak genişliğinde geride kalacağını göreceksiniz. Aristoteles'in doksan dokuz arşını bu iki parmağın arkasına gizlenemez.
Galileo'nun kendisi hiçbir zaman Pisa Kulesi'nden top düşürdüğünü iddia etmedi. Onun için yeni serbest düşme yasası eskisinin çürütülmesinden çok daha önemliydi. Topların eğik bir düzlemdeki hareketi ve sarkaçların küçük salınımları, muhteşem halk gösterilerinden çok daha ikna ediciydi.
İlk modern fizikçi mi?
Galileo'yu yeni bir yasa keşfettiği için tebrik eden Sagredo gibi bir okuyucunun şu soruyu sormasının zamanı geldi: Arşimet yasasından nasıl bu kadar farklı ve aslında Galileo "modern fiziğin babası" unvanını nasıl hak etti? ?
Arşimet yasasının avantajı açıktır. Yüzme pratikte önemli bir olgudur, ancak serbest düşme nadir görülen, kısa süreli ve... ölümcül bir olgudur. Çatıdan yere düşmenin tam olarak kaç saniye sürdüğünü bilmek kimin umurunda? Ayrıca Galileo yasası, o zamanlar kimsenin görmediği yalnızca boşluktaki düşüş için kesin bir değer veriyor ve Galileo havanın etkisini hesaba katmadı.
Galileo'nun katkıları açıklanırken deneysel ya da deneysel-matematik bilimini kurduğu, doğayı "matematikleştirdiği" ve "varsayımsal-tümdengelim" yöntemini icat ettiği söyleniyor. Ancak tüm bu ifadeler Galileo'nun kitaplarından çalıştığı ve "en ilahi" olarak adlandırdığı Arşimet için geçerlidir. Fizikçi Arşimed aynı zamanda büyük bir matematikçi ve mühendis-mucitti ve hipotez ve mantıksal çıkarım Arşimet'ten önce bile düşünmenin araçları olarak hizmet ediyordu. Üstelik Galileo'nun hem deneyleri hem de kullandığı matematik, Arşimet'in yapabileceği sınırlar dahilindeydi.
Galileo'yu Einstein'ın ifadesiyle "modern fiziğin babası", daha doğrusu ilk modern fizikçi yapan şey neydi? Bu sorunun cevabını kendisi bulmak isteyen okuyucu, boşlukta serbest düşme yasası üzerinde düşünmeli ve Galileo'nun boşlukta deneyler yapmadığını, yalnızca havada ve suda deneyler yaptığını hesaba katmalıdır.
Galileo'nun ölümünden sonra öğrencisi Torricelli, "Torricelli" adı verilen (neredeyse tamamlanmış) bir boşluk yaratmayı öğrendi. Bunu yapmak için, yaklaşık bir metre uzunluğunda, cıva ile dolu bir test tüpüne ihtiyacınız var. Test tüpünü ters çevirerek ve açık ucunu cıva içeren bir kaba indirerek, test tüpünün üst kısmında bulunan tabanına yakın yaklaşık 24 santimetrelik boşluk elde ediyoruz (hava basıncı normalse - 760 mm Hg) . Böyle bir boşlukta, bir parça tüy ve bir madeni para tamamen aynı şekilde düşer.
Üç yüzyıl sonra, 1971'de, Apollo 15 ay keşif gezisine katılan astronot Dave Scott, Ay yüzeyindeyken televizyon ekranlarında bir çekiç ve bir çekiç fırlattığında milyonlarca televizyon izleyicisi benzer bir resim gördü. elinden tüy çıktı ve aynı anda aya indiler - Galileo yasasına tamamen uygun olarak, çünkü orada hava yok. Bu ay deneyinin raporu yalnızca 40 saniye sürdü:
Yani sol elimde bir tüy, sağ elimde ise bir çekiç var. Buraya gelmemizin nedenlerinden biri, uzun zaman önce cisimlerin çekimsel alanlarda düşüşüyle ilgili önemli bir keşif yapan Galileo adında bir beyefendidir. Keşfini size gösterebileceğimiz en iyi yerin Ay olduğunu düşündük. Şimdi kalemi ve çekici bırakacağım ve umarım aynı anda yüzeye çıkarlar... İşte bu kadar!.. [Houston'dan alkış]<…>bu da Bay Galileo'nun haklı olduğunu kanıtlıyor.
Houston'daki alkışlara katılan bir bilim tarihçisi, Galileo'nun "yerçekimi alanları" kavramı olmadığını, sadece serbest düşüşten bahsettiğini belirtecekti. Ve fizikçiler için Galileo yasası sarkacın küçük salınımlarıyla tamamen doğrulandı, çünkü periyotları ipliğe ne tür bir yük asıldığına bağlı değil.
Boşluk ilk önemliydi " Olumsuz Fizikte "görsel" kavramı. Sonra diğerleri ortaya çıktı - evrensel yerçekimi, elektromanyetik alan, atomlar, elektronlar, ışık kuantumları... Kimse onları görmedi veya dokunmadı, ancak yalnızca bu sevilen kavramlar temelinde, günlük yaşamı dönüştüren teknik icatlar mümkün hale geldi. Ve modern fizikçiler bu kavramları en yaygın "masa" ve "sandalye", "sevgi" ve "dostluk" kelimeleri kadar güvenle kullanıyorlar.
Doğal yetenekleri ve dünyanın bilinebilirliğine, evrenin temel doğasına olan inancı Galileo'nun temel fiziği icat etmesine yardımcı oldu.
Artık bilim ve ona dayalı teknoloji devasa başarılara imza attığında, dünyanın bilinebilirliği açık görünüyor, ancak tüm bu başarılardan önce - on altıncı yüzyılda - durum tamamen farklıydı. O zamanlar doğadaki yasaların gücü hiçbir şekilde genel olarak kabul edilmiyordu. Galileo'nun düşüncelerinin ve ilk deneylerinin başlangıcından çalışmalarının sonuçlarının yayınlanmasına kadar yaklaşık yarım yüzyıl geçti. Yarım asırlık ısrarlı hakikat arayışı - ve günümüzün okul çocuklarının söyleyeceği gibi "hiç akıllıca olmayan" çok basit bir yasa.
Ve Galileo, "sadece geniş ve mükemmel bir bilimin daha uzak alanlarına nüfuz etmek için daha anlayışlı beyinler tarafından kullanılacak olan araştırma yolunu ve yöntemlerini açtığına" ve "bu şekilde bilginin bilimin tüm alanlarını kapsayabileceğine" inanıyordu. doğal olaylar.”
Bölüm 2
Evrendeki ilk astrofizikçi
Galileo'nun çağdaşları, onun astronomik keşiflerinin ana bilimsel başarısının öyküsünde yer almadığını öğrenseler çok şaşırırlardı. Keşifler gerçekten harika, ancak bunlar bir gökbilimci tarafından değil, astrofizikçi Galileo, ilk astrofizikçi ve bu kelimenin ortaya çıkmasından çok önce. İkincisi Newton'du. Ve onların Büyük Bilimsel Devrimdeki suç ortaklarını Kopernik ve Kepler olarak adlandırmak daha iyi olur. astromatematikçiler ve ilkinden çok uzak: çok eski zamanlardan beri astronomi matematiğe dayanıyordu. Gökbilimci, yıldızlı gökyüzünde neler olduğunu doğru bir şekilde tanımlamaya çalışır ve fizikçi, gözlemlenenleri deneysel araştırmaya açık nedenlerle açıklamak ister. Karşılıklı olarak verimli ama farklı iki dünya görüşünden bahsediyoruz ve her görüş bir durumda başarıya, diğerinde utanca yol açabilir.
İlk astrofizikçinin dikkate değer keşiflerinden ve yanılgılarından bahsetmeden önce, o dönemde astronomların gördüğü haliyle Evren'in resmini hatırlayalım.
Astronomik resimler
Bu resim antik çağlardan geldi ve o zamanın bilgilerini özetleyen gökbilimcinin adını taşıyan Ptolemaik dünya sistemi olarak adlandırıldı. Galileo'nun incelediği kitaplarda, dünyanın bu resmi, merkezdeki en küçük dairenin Dünya'yı temsil ettiği bir dizi eşmerkezli daire olarak tasvir ediliyordu. Bu sisteme jeosantrik denir çünkü merkezinde Yunanca Dünya anlamına gelen Gaia bulunur. Profesyoneller elbette bu düz resmin Ptolemy'nin tamamen yer merkezli olmayan üç boyutlu tasarımını aşırı basitleştirdiğini biliyorlardı: Dünya tam merkezde değil, ondan belli bir mesafede. Boş merkezin etrafında sekiz eşmerkezli gök küresi vardır. Dış kürede sayısız sabit yıldız, geri kalan kürede ise tek tek yıldızlar bulunur. dolaşıp, Yunanca gezegenler: Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn ve iki armatür - Güneş ve Ay. Kürelerin her biri kendi ekseni etrafında kendi hızıyla dönmektedir. Sabit yıldızlar küresi bir bütün olarak döner ve günde tam olarak bir devrim yapar. Ve gezegenler daha kurnaz bir şekilde hareket ediyor; her biri, büyük göksel küresine bağlı bir merkez ile "dış döngü" adı verilen belirli bir küçük küreye sabitlenmiş durumda. Yani her gezegen aynı anda iki rotasyona katılıyor. Büyük ve küçük kürelerin tümü tamamen şeffaftır ve bir şekilde birbirlerine müdahale etmezler.
Bu kurnaz düzenlemelerin ve dönüşlerin nedenleri, göksel fenomenlerin dünyevi olanlardan temelde farklı olduğunu söyleyen Aristoteles'e yapılan bir referansla değiştirildi: gökyüzünde her şey özel bir göksel malzemeden - eterden yapılmıştır ve tüm göksel hareketler daireseldir. Ve tüm göksel yapının yegâne üst-nedeninin, onun Yaratıcısı olduğu ilan edilmiştir.
İnsanlar bu cihazı nasıl tanıdı ve gerçekliğe karşılık geliyor mu? Buna, bir on altıncı yüzyıl gökbilimcisi, Ptolemy'nin ilahi dehasına ve kendi sisteminin yardımıyla herhangi bir zamanda gök cisimlerinin konumlarını hesaplama yeteneğine atıfta bulunarak yanıt verirdi. Ancak bu tür hesaplamalar için ne etere ne de Tanrı'ya ihtiyaç vardı; yalnızca gezegenlerin belirli bir andaki konumunu, gök kürelerinin yarıçaplarını ve dönüş hızlarını bilmek yeterliydi. Güneş ve ay tutulmalarını bu şekilde tahmin ettiler ve gezegenin durup ters yönde hareket ettiği zaman gezegenlerin garip gerileme hareketlerini açıkladılar.
Batlamyus'un sistemi gökbilimcilere yüzyıllar boyunca iyi hizmet etti; daha önce, on altıncı yüzyılın ortalarında, Kopernik meslektaşlarının büyük çoğunluğunun görüşüne göre onu tersine çevirdi ya da çok az kişinin düşündüğü gibi tersine çevirdi. Kopernik aslında yıldızlı gökyüzünün Güneş'ten bakıldığında nasıl görüneceğini sordu. Ve gökyüzündeki hareketleri tam olarak Ptolemaios sistemi kadar tanımlayarak güneş merkezli sistemle yanıt verdi. Kopernik aynı tanımlama yöntemini kullandı - büyük ve küçük gök küreleri, ancak merkeze Dünya'yı değil Güneş'i yerleştirdi. Göksel hareketlerin resmi kökten değişti: Sabit yıldızların küresi hareketsiz hale geldi, Dünya kendi ekseni etrafında ve Güneş'in etrafında dönerek Güneş'in etrafında dönen gezegenlerden biri haline geldi. Yalnızca Ay önceki rolünde kaldı - o da Dünya'nın etrafında dönüyordu. Ve Dünya'dan gözlemlenen gökyüzünün resmi elbette aynı kaldı. Gerçekte gözlemlenen bu resmin iki farklı matematik teorisiyle hesaplandığını yalnızca gökbilimciler anladı.
Kopernik sistemi Ptolemaios sisteminden o kadar farklı ki, asıl fikir anlaşılmaz görünüyor: Evrene güneş açısından bakmak. Öyle görünüyor ki Kopernik'e insani eğitimi yardımcı oldu. Antik Yunan dilini çok iyi biliyordu ve Ptolemy'nin eseri onun için eski kitaplardan sadece biriydi. Diğer kitaplardan, Güneş'in Dünya'nın boyutundan çok daha büyük olduğunu ölçebilen ve Dünya'nın Güneş'in etrafında döndüğünü öne süren Samos'lu antik Yunan Aristarkus'u biliyordu. bir. Diğer antik gökbilimciler gibi Ptolemy için de bu argüman Dünya'nın bariz hareketsizliğinden daha ağır basmıyordu ve o, güneş merkezli düşünceyi dikkate bile almadı. Kopernik'in bu fikri neden ve nasıl keşfetmeye karar verdiğini, sezgisinin neden bu kadar tuhaf boyutlara yükseldiğini kendisi açıklamadı. Açık olan şey, büyük Ptolemaios'ta yanılmaz bir dahi değil, bir meslektaş gördüğüdür.
Güneş merkezli fikri keşfetmek için Kopernik'in çok fazla çalışma yapması gerekiyordu: Güneş merkezli sistemin tasarımını herhangi bir gezegenin konumunun hesaplanabilmesi için ayrıntılı olarak açıklamak zorundaydı. Sisteminden birkaç dikkate değer sonuç çıkardı: Gezegenler "geri çekilmeyi" bıraktı, yörüngeler neredeyse dairesel hale geldi ve Güneş'ten uzaklaştıkça dönüş dönemleri uzadı. Uzun yıllar süren çalışmalarını tamamladıktan sonra yayınlanmasını uzun süre erteledi. Astronomik avantajlar - öncelikle gezegenlerin geriye doğru hareketlerinin olmaması - boşuna verilmedi: Kopernik sisteminde Dünya, sakinleriyle birlikte muazzam bir hızla hareket ediyor - saatte binlerce kilometre. Gökyüzüne sadece yarınki hava durumuyla ilgi duyanlar için fiyat çok yüksekti: Farkına varmadan nasıl bu kadar çılgın bir hızla koşabilirsiniz?! Eğitimini geliştirmek istemeyen eğitimli insanlar için de fiyat çok yüksekti.
Ancak başkaları da vardı.
İlk isimlendirilen kişi, gözlemlerinin sayısı ve doğruluğu nedeniyle "Gökbilimcilerin Kralı" unvanını kazanan Tycho Brahe'dir. Kopernik sistemini kabul etti ve... ters yönde bir adım attı; bu, hesaplamaları ve gözlemleri hiçbir şekilde etkilemedi, ancak Dünya'nın hızını iptal etti. Kopernik sisteminde dünyaya Dünya'dan bakmayı önerdi. Sonra Dünya yine Evrenin hareketsiz merkezi olur ve diğer tüm gezegenlerin etrafında döndüğü Güneş döner. Yermerkezli bir bakış açısından güneş merkezli bir sistemdi. Gökbilimci-gözlemci, Dünya'nın etrafında çok daha büyük bir şeyin dönmesinden utanmadı. Yüce Allah evreni nasıl yarattıysa o da öyle dönüyor. Eğer Kopernik sistemi saygısız bir şekilde kurmalı bir oyuncak arabayla kıyaslanırsa, Tycho Brahe'nin yaralanmış arabayı tekerleğinden tutarak havada tuttuğunu söyleyebiliriz: tekerlek hareket etmiyordu ama araba onun etrafında dönüyordu. Tuhaf ama aynı oyuncak.
Batlamyus'un jeosantrik sistemi, Kopernik'in güneş merkezli sistemi ve Tycho Brahe'nin jeoheliosentrik sistemi.
Astromatematikçi Kepler'e göre Kopernik sisteminin matematiksel uyumu tüm dünyevi sorunlara ağır basıyordu. Astrofizikçi Galileo için en ilginç soru tam olarak dünyevi soruydu: Gezegensel hareket neden algılanamıyor? Her ikisinin de çabalarıyla Kopernik'in dünya resminin içeriği genişledi ve derinleşti. Ve bunun beklenmedik bir "yan ürünü", modern bilimin doğuşuydu. Bu nedenle Kopernik'in çalışmaları Bilimsel Devrimin başlangıcı olarak kabul edilir.
Aydınlanmış geleceğimizden de görüldüğü gibi bu devrime katılanlar, şair Pasternak'ın tavsiye ettiği gibi yenilgilerini zaferlerinden ayırmadılar. Ve doğru olanı yaptılar. Bilim tarihinde yenilgiyi zaferden açıkça ayırt etmek için insan ömrü genellikle yeterli değildir. Ve en önemlisi, modern bilimde, fizikçi Einstein'ın açıkladığı gibi, gerçeklerin sağlam zemininden özgürce havalanan zihin, uçuşun nasıl biteceğini ve farklı bir şekilde tekrar havalanması gerekip gerekmediğini önceden bilmez. yön.
Kepler'in altı gezegenden oluşan güneş merkezli fincanı.
25 yaşındaki Kepler'in ilk kitabı "Kozmografik Gizem" (1596), Kepler'in Kozmos resmini açıklamaya yönelik yalnızca ilk adımı gördüğü Kopernik sistemini savunan ilk yayın oldu. Bir sonraki adımı attığından emindi; gezegen sayısını altı olarak açıkladı. Kesin ve güzel matematik kullanılarak açıklanmıştır. Eski matematikçiler bile yalnızca beş tane olduğunu biliyorlardı. düzenli çokyüzlüler(tüm kenarları eşittir). Kepler, bu beş çokyüzlü bir matryoshka bebeğinde her biri iki küreye dokunacak şekilde düzenlenirse - kenarlarıyla yazılı küreye ve köşeleriyle - çevrelenen küreye dokunursa, o zaman tam olarak altı küre elde edeceğinizi fark etti. Altı gezegen küresi! Geriye kalan tek şey, kürelerin boyutlarının gözlemlenenlerle çakışmasını sağlayacak şekilde gerekli çokyüzlüler sırasını seçmekti. Ve başardı, bu da onu tahmininin doğru olduğuna ikna etti. Bu nedenle, muhtemelen altı gezegenin de çok eski zamanlardan beri bilindiği gerçeğine dayanarak, en az bir gezegenin daha keşfedileceği düşüncesine izin vermedi.
Kepler kitabını Galileo'ya gönderdi. Günmerkezciliği tamamen destekleyerek mektupla yanıt verdi:
Sizin gibi ben de uzun zaman önce Kopernik'in fikirlerini kabul ettim ve bunlara dayanarak mevcut teorilerle açıklanamayan doğa olaylarının nedenlerini keşfettim. Pek çok gerekçe ve çürütme yazdım, ancak birkaç kişi arasında ölümsüz bir üne kavuşan ve aptallar kalabalığı tarafından alay konusu olan öğretmenimiz Kopernik'in kaderinden korktuğum için henüz bunları yayınlamaya karar vermedim.
Galileo, Dünya'nın hareketinde yalnızca bir sorun değil, aynı zamanda iyi bilinen ve gizemli bir olguyu, deniz gelgitlerini açıklama fırsatı da gördü. İpucunu (tatlı) su taşıyan bir mavnayı gözlemleyerek buldu. Bir mavna hızlandığında veya yavaşladığında suyun tankın arka veya ön duvarında yükseldiğini ve mavna sabit bir hızda yüzüyorsa tanktaki suyun sabit mavnadakiyle tamamen aynı göründüğünü fark etti. Bir mavnayı Dünya ile ve bir kaptaki suyu okyanusla karşılaştırmak için Evren yasalarının birliğine inanan cesur bir fizikçi olmanız gerekir. Galileo da tam olarak böyleydi ama bu, aklının her uçuşunda başarıyı garantilemiyordu.
Mavnanın Dünya ile karşılaştırılması, Kopernik sistemini temel zorluğundan kurtaran büyük görelilik ilkesine ve eylemsizlik yasasına giden yolun başlangıcıydı. Tanktaki su, mavnanın sabit hızını "fark etmezse", bu her hızda, hatta saatte binlerce kilometrede bile geçerlidir ve bu hız, başka herhangi bir dahili yöntemle - mavna üzerinde deneyler yapılarak - tespit edilemez. pencereleri kapalı bir kabinde mavna. Böylece Kopernik sisteminin ana fiziksel sorunu ortadan kalktı: dünyevi deneyimde Dünya'nın astronomik hızı fark edilmiyor.
Galileo, "büyük mavnanın" - dünyanın yüzeyinin - hızını değiştirerek deniz gelgitlerini açıklamayı üstlendi. Bu değişiklik - hızlanma ve yavaşlama - Dünya'nın Güneş etrafında ve kendi ekseni etrafında dönüş hızlarının Dünya'nın gece tarafına eklenmesi, gündüz tarafında çıkarılması nedeniyle meydana gelir.
Galileo gelgitlerle ilgili bu açıklamayı Kopernik lehine önemli bir argüman olarak değerlendirdi, ancak fikrini hiçbir zaman gerçek bir teoriye dönüştüremedi. Planının bir yanılsama olduğunun hiçbir zaman farkına varmadı. Newton, ölümünden yalnızca kırk yıl sonra gelgitlerin gerçek sebebini, ayın yerçekimini keşfedecekti. Bu fikir dramına tarihin ironisi de ekleniyor. Gerçek şu ki Galileo, Ay ile gelgitler arasında olası bir bağlantı olduğunu defalarca duymuştu, ancak bu olasılığı kategorik olarak reddetti:
Gelgit olaylarını tartışan büyük insanlar arasında, özgür ve keskin bir zihne sahip olan, Dünya'ya atfedilen hareketlerin çok iyi farkında olan, ancak Ay'ın su üzerindeki özel gücünü, gizli özelliklerini ve benzerlerini kabul eden Kepler beni herkesten daha çok şaşırtıyor. çocukluk.
Astrofizik, astronomi ve astroloji
Kepler'i bugünün gözleriyle okuduğunuzda, hem Galileo'nun sert sözlerine hem de Newton'un gelgitleri açıklama konusunda itibar kazanmasına şaşırmak kolaydır. Sonuçta Kepler zaten şunu yazmıştı: "Ay, okyanusun üzerinde olduğundan her taraftan su çekiyor ve kıyılar açığa çıkıyor" ve öyle görünüyor ki bu, mevcut gelgit teorisinin bir özeti. Ancak sıradan bir kelime ile aynı kelimenin ifade ettiği bilimsel kavram arasındaki mesafeyi anlamak gerekir. Galileo'nun zamanında, Kepler'in gezegen sistemini açıklamak için kullandığı "çekim" kelimesi ile cisimlerin düşmesinin nedeni olan "yerçekimi" kelimesi ortak olarak sadece dilbilgisel bir kökene sahipti, fiziksel doğaları değil. işaret ettikleri fenomenler. Bu iki olgunun (göksel ve dünyevi) genel fiziksel doğası, Newton tarafından evrensel çekim yasasında belirlenecektir. Ve Kepler'in açıklamasında Galileo, herhangi bir niceliksel değerlendirme ve doğrulama ipucu olmaksızın yalnızca sözcükleri gördü: tam olarak ne kadar süreyle su aya doğru yükselecek ve kıyılar açığa çıkacak - bir inç mi yoksa bir mil mi?
Araştırmaları sonucunda Galileo, yerçekimi fiziği hakkında çağdaşlarından daha fazla bilgi sahibi oldu ve Kepler'in böyle bir soruya cevap vermeyeceğini fark etti. Denizin gelgitini deniz tabanının hızlanan ve yavaş hareketiyle ilişkilendiren Galileo da gelgit miktarını henüz ölçemiyordu ama en azından bir kaptaki suyla deneyler yaparak, dalganın şeklini değiştirerek cevabı arayabildi. gemi ve ivmenin büyüklüğü. Ancak Kepler'in sözleri gözlemlerin yalnızca bir tür "sanatsal" tanımını sağlıyordu.
Galileo ayrıca Ay'ın konumu ile gelgitler arasındaki bağlantının Kepler'den çok önce konuşulduğunu da çok iyi biliyordu. Ptolemy'nin eski incelemesinde bile astroloji Ay'ın tüm dünya üzerindeki etkisinden bahsediliyor: canlı ve cansız bedenler, nehirler ve denizler, bitkiler ve hayvanlar üzerinde.
Modern yazarlar bazen Galileo'yu Kepler'in açıklamalarındaki "sağlam taneyi" fark etmediği için suçladıktan sonra, bu "körlüğü" Galileo'nun astrolojinin "sahte bilimine" duyduğu tiksinti ile hemen haklı çıkarırlar. Bu yanlış. Hem Kepler hem de Galileo, hem müşterileri hem de sevdikleri için burçlar hazırlayan profesyonel astrologlardı. O zamanlar bu, gökbilimcilerin ve doktorların yaygın bir uygulamasıydı; sahte bilim değil, daha ziyade bir sanattı. Ve yüz milyonlarca "Oğlak burcuna" başarısızlıklardan nasıl kaçınılacağı ve başarıya nasıl ulaşılacağı konusunda evrensel tavsiyelerin verildiği "kitleler için" mevcut astrolojiyle pek az ortak yanı vardı.
Galileo-Kepler zamanında, tahminler ve tavsiyeler vermek için, belirli bir zaman ve yer için - örneğin belirli bir kişinin doğum zamanı ve yeri için - bir burç hazırlandı. Burç, sabit yıldızların ve yedi hareketli yıldızın - gezegenlerin kemerinin konumudur. Bu tür verilerin astronomi bilimi tarafından sağlandığı açıktır. Ve asırların derinliklerinden gelen astroloji, zodyakın her gezegenine ve her takımyıldızına kendi etkisini bahşetti. Astrolog, tüm bu etkileri tahmin edebilmek için - bilinçli veya bilinçsiz olarak - astronomik verilere ek olarak, "hastanın" dünyevi durumlarına ilişkin anlayışına, hayal gücüne, kısacası astroloji sanatına güveniyordu.
Peki Galileo ve gökbilimci arkadaşları bu "sanatın" gerçeklikle bir ilgisi olduğuna gerçekten inanıyorlar mıydı? Onların yerini alalım. Büyük Ptolemaios'tan çifte miras aldılar: astronomi üzerine bir inceleme (Almagest) ve astroloji üzerine bir inceleme (Tetrabiblos). Ptolemy'nin astronomik teorisi yüzyıllar boyunca yapılan gözlemlerle doğrulandı ve Kopernik'in teorisi doğruluk açısından onu geçemedi. Astrolojiyi gözlemlerle doğrulamak neredeyse imkansızdır. Astrolojik tahmin her zaman olasılıksaldır ve benzersiz bir durumdan söz eder. Bu nedenle, bazı tahminler gerçekleşmediyse, belirli bir astrologun sanatından şüphe etmek astrolojinin kendisinden daha kolaydır. İyileştirme sanatı da benzerdir: Belirli bir doktor, tıbbi bilgisine dayanarak belirli bir hastayı tedavi etmeyebilir, ancak bu, tıbbın kendisini geçersiz kılmaz ve hatta doktorun itibarını zedelemez. Bu arada, Galileo'nun zamanında, bir doktorun, amaçlanan tedaviye yönelik olasılıkları değerlendirmek için bir hasta için yıldız falına bakabilmesi gerekiyordu. Ve doktor, kendi tıp sanatının ve astrolojinin ötesinde güçlerin olduğunu biliyordu.
Astrolojinin temel direği, insanların, özellikle de zenginlerin, yaşamdaki başarı şanslarını artırma arzusuydu. Ve bu, yıldızların ve gezegenlerin astronomik gözlemlerini tamamen finansal olarak destekledi. Kopernik modelinin ortaya çıkışı, aynı gözlemlenebilir astronomik gerçekliğin iki teorik tanımı arasında rekabete yol açtı. Ptolemy'nin astronomisinin yenilgisi aynı zamanda astrolojisinin otoritesini de baltaladı.
İlk astrofizikçinin, gökbilimciler arasında son astrolog olduğu ortaya çıktı. Galileo, Kepler'in aksine, hayatının sonuna doğru astrolojiyi dünya görüşünün dışında tutmayı başarmış görünüyordu. Ancak doğa olaylarına yaklaşımlarını farklı kılan bu değildir. Kepler'in ölümünden sonra Galileo bir mektupta şunları söyledi: "Kepler'in zihnini her zaman takdir etmişimdir; keskin ve özgür, hatta belki fazla özgür, ama bizim düşünme tarzlarımız tamamen farklı."
Zihin çok mu özgür? Bu ne anlama geliyor? Bunlar bir astrofizikçinin ve bir astromatematikçinin farklı düşünme biçimleridir. Kepler'in "kozmografik gizem"e düzenli çokyüzlülerin yardımıyla getirdiği çözümü hatırlayalım. Galileo bu çözümü kabul etmedi. Neden çokyüzlüler ve neden bu sırayla? Beş çokyüzlünün 120 olası kombinasyon sağladığını düşünürsek, bu kombinasyonlardan birinde yazılı ve çevrelenmiş kürelerin yarıçaplarının gözlemlenen yörüngelere yakınlığı artık o kadar da çarpıcı değildir.
Galileo, Evreni tek bir güzel formülle tanımlamaya çalışmıyordu; evrenin yapısını ve form çeşitliliğini belirleyen temel fiziksel yasaları arıyordu. Böyle bir araştırma için benzersiz bir yapıya sahip olan astronomik gökyüzü, bir araştırmacı için en iyi laboratuvar değildir. Orada deneysel gözlem yapma koşullarını değiştiremezsiniz; en iyi ihtimalle bu koşulların kendiliğinden değişmesini bekleyebilirsiniz. Dünyevi bir laboratuvarda deneyler yapma ve teorik fikirleri test etme konusunda çok daha fazla özgürlük vardır.
Elbette yıldızlı gökyüzü, sabitliği ve döngüsel değişimleriyle eski çağlardan beri desen arayışına ilham kaynağı olmuştur. Tüm sorunların yıldızlara sahip olduğu harika bir sorun kitabıydı. Bu durumda, tüm fiziksel belirsizliklere ve olasılıksızlıklara rağmen matematiksel kesinliğe sahip problemler kuran astromatematikçiler önemli bir rol oynadı. Kopernik, güneş merkezli sistemiyle dünyanın iki sistemi arasında seçim yapma problemini ortaya çıkardı. Fizikçi Galileo bu görevi üstlendi. Yeni astro-matematiksel tabloyu fiziksel olarak doğrulayarak, karmaşık Kopernik sistemini aslında iki cisimden oluşan en basit sisteme indirgedi - çok büyük ve küçük; burada küçük cisim, büyük cismin (Güneş etrafındaki gezegen, Güneş etrafındaki gezegen) etrafında mükemmel dairesel bir yörüngede düzgün bir şekilde hareket eder. Ay Dünya'nın etrafında). Bu, söylenebilir ki, Galileo'nun güneş sistemi modeli.
Bu basitleştirme birçok kişinin kafasını karıştırıyor ve neredeyse Galileo'nun, tüm göksel hareketlerin tamamen dairesel ve tek biçimli olduğuna inanılan Ptolemaios öncesi zamanlara dönüşü gibi görünüyor. Sonuçta hem Ptolemy'nin hem de Kopernik'in dairesel olmayan gezegen yörüngeleri vardı: her iki sistem de gezegenlerin hareketini tanımlamak için ek küçük küreler (dış döngüler) kullanıyordu. Galileo'nun, Kepler'in tarihe geçen ana keşfini, Tycho Brahe ve yardımcıları tarafından yapılan çok sayıda ve son derece doğru gözlemlere dayanan, gezegen hareketlerinin üç zarif yasasını göz ardı etmesi özellikle endişe vericidir.
Gezegensel hareketlerde uyum arayan Kepler, gençliğinde gezegenlerin konumunun kozmografik gizemini "çözerken" kullandığı aynı astro-matematiksel düşünce tarzına güveniyordu. Birçok astronomik gözlemde Kepler, evrenin orada saklı olduğuna inandığı matematiksel uyumu aradı. Ancak bir serap olduğu ortaya çıkan ilk sır, 25 yaşındaki Kepler tarafından ilham veren hızlı bir saldırıyla "ortaya çıkarıldıysa", Kepler'in üç yasasını aramak uzun yıllar aldı.
Önünde uzun sayı sütunları vardı; astronomik gözlemlerden elde edilen kapsamlı veriler ve yorulmadan bu kuru sayıların arkasında matematiksel bir model aradı. Yörüngelerin oval olduğunu biliyordu ama matematikte farklı ovaller vardı. Sekiz yıl süren hipotezler ve testler onu yörüngenin şeklinin elips olduğu sonucuna götürdü. Bir daire bir sayıyla - noktalarından merkeze olan mesafe ve bir elips - ikiyle tanımlanır: iki odak merkezi arasındaki mesafe ve noktalarından odaklara olan mesafelerin sabit toplamı. Odaklar arasındaki mesafe ne kadar küçük olursa elips daireye o kadar yakın olur. Pusula ile değil, kordonu her iki ucundan düzlemdeki bir çiviye bağlayarak, ortaya çıkan ilmeği bir kalemle çekip bir çizgi çizerek bir daire çizerseniz bunu anlamak kolaydır. İki farklı çiviye ip bağlayarak çizgi çekerseniz elips elde edilecektir.
Kepler'in ilk iki yasası, yörüngenin bir elips olduğunu, odak noktalarından birinin Güneş olduğunu ve gezegenin Güneş'e ne kadar yakınsa hızının da o kadar yüksek olduğunu belirtir. 1609 yılında Kepler bu yasaları “Yeni Astronomi” kitabında yayınlayarak Galileo’ya gönderdi. Tek kelimeye cevap vermedi.
Bu ne anlama geliyor? Gerçekten de, altı rakamla tahmin edilen "kozmografik" çokyüzlülerin aksine, Kepler'in yeni desenleri o zamanın en kapsamlı ve doğru gözlemlerine dayanıyor. Keşfedilen matematiksel zarafet, Kopernik'in güneş fikrinin doğruluğunu kanıtlamadı mı? Sonuçta yörüngeler yalnızca gezegenlere güneş açısından baktığınızda eliptiktir.
Galileo'nun metinleri bu sorulara doğrudan cevap vermiyor. Kendisinin ve Kepler'in "çok farklı düşünme biçimleri" hakkındaki sözlerinden hareketle bir cevap önerilebilir.
Galileo sadece matematiği bilmek ve takdir etmekle kalmıyordu, aynı zamanda bilimin
Evrenin büyük kitabında yazılmıştır - sürekli gözümüze açık olan bir kitap, ancak yalnızca onun dilini anlamayı öğrenenler tarafından anlaşılabilir. Bu kitap matematik dilinde yazılmıştır ve içindeki harfler üçgenler, daireler ve diğer geometrik şekillerdir; bunların yardımı olmadan karanlıkta labirentte dolaşan bir kişi içindeki tek bir kelimeyi bile anlayamaz.
Ancak Galileo matematikte yalnızca bilginin bir aracı olarak görüldü. Anlamaya çalıştı içerik Evrenin kitaplarını okuyun ve her şeyden önce Evrenin hangi temel üzerinde durduğunu öğrenin. Bu, matematiğin zarafet veya karmaşıklık göstermesini gerektirmez; daha ziyade fiziksel kavramların icat edilmesine ve hayali deneylerin gerçekleştirilmesine yardımcı olmasını gerektirir.
Einstein: "Galileo modern fiziğin ve aslında tüm modern doğa bilimlerinin babasıdır." “Her şey mümkün olduğu kadar basit yapılmalı, ancak olması gerektiğinden daha basit olmamalıdır.” “Rab kurnazdır ama kötü niyetli değildir.”
Elbette Galileo bazı gezegen yörüngelerinin dairesel olmadığını biliyordu. Ama aynı zamanda diğerlerinin neredeyse dairesel olduğunu da biliyordu. Bu, astronominin fiziksel temelini incelemek için dairesel bir yörüngenin makul bir basitleştirme olduğu anlamına gelir. Aynı şekilde Galileo serbest düşme yasasını ararken hava direncini ortadan kaldırarak durumu basitleştirdi. Einstein'ın emri bununla ilgili: "Her şey mümkün olduğu kadar basit yapılmalı, ancak olması gerektiğinden daha basit değil." Fizikçiler böyle düşünüyor.
Evet, bu yöntemle ve gezegen hareketi modeliyle Galileo bir gelgit teorisi yaratmayı başaramadı; bu olgunun, düşündüğünden daha temelden uzak olduğu ortaya çıktı. Ancak bu yaratıcı başarısızlık, araştırmanın "yan ürünleri" olan görelilik ilkesi ve ivmenin temel kavramıyla meyvesini verdi.
Deneysel Astrofiziğin Doğuşu
1609'da "Yeni Astronomi" kitabını Galileo'ya gönderen Kepler'in, İtalyan meslektaşının sessizliğine gücenecek zamanı olmadı. 1610 baharında çarpıcı bir haber aldı:
Almanya'ya, sen, benim Galileo'm, başkasının kitabını okumak yerine kendi ve en inanılmaz içeriğini aldığın haberi geldi - iki gözlük merceğinin yardımıyla şimdiye kadar bilinmeyen dört gezegenin bulunduğu, bu kitabın zaten basıldığı ve yayınlanacağı. sonraki elçilerle gelin. Bu haber beni o kadar şaşırttı ki sakinleşemedim. Nitekim on üç yıl önce yayınlanan “Kozmografik Gizem” adlı kitabımda, beş düzenli çokyüzlü, Güneş çevresinde altıdan fazla gezegene izin vermiyor. Ancak Dünya'nın etrafında dönen bu altı Ay'dan biri olmayan bir Ay varsa, o zaman neden Jüpiter'in çevresinde ay olmasın? Peki şimdiye kadar dört gezegen gizlenmişse, pek çok yenisinin keşfedilmesini bekleyebilir miyiz?
Solda, karasal bakış açısından (geriye doğru hareket döngüleri ile) ve güneş açısından (Kepler'in birinci yasası) gezegenin yörüngeleri bulunmaktadır. Sağda Galileo'nun fiziksel modeli
1610 baharında “uydu” terimi henüz mevcut değildi ve Ay türünün tek örneği olduğu için buna gerek yoktu. Mart ayında yayınlanan "Yıldızlı Haberci" kitabında Galileo, keşfettiği "gezegenleri", alışılmadık bir şekilde yerleştirilmiş iki gözlük merceğiyle donanmış, gözüne göründükleri şekliyle yıldızlar olarak adlandırdı.
Bu kitabı aldıktan sonra Kepler, birkaç hafta içinde Galileo'nun Jüpiter'in dört uydusuna ek olarak birkaç şaşırtıcı gerçeği daha keşfettiğini öğrendi. En yakın astronomik nesne olan Ay'da dağları ve çöküntüleri keşfetti ve en uzaktaki "sabit" yıldızların sanıldığından çok daha fazla olduğu ortaya çıktı. Aksine, bazı astronomik nesneler ortadan kayboldu veya daha doğrusu dönüştü: en büyüğü Samanyolu da dahil olmak üzere bulutsular, devasa yıldız koleksiyonları olarak ortaya çıktı.
Tüm bu keşifler deneysel astrofiziğin ilk sonuçları oldu - fiziksel bir cihaz - teleskop yardımıyla elde edilen astronomik gerçekler.
Galileo için bu, dünyaya nasıl baktığınıza bağlı olarak kaderin bir hediyesi, mutlu bir kaza ya da Cennetten bir hediyeydi. Bir tarihçinin gözüyle bakarsanız, araştırmacının sıkı çalışması nedeniyle bu hediyeyi hak etmişsiniz demektir.
Teleskobun kendisi İtalya'dan çok uzakta, Hollanda'da icat edildi. Ve fizikçiler tarafından değil, gözlük uzmanları tarafından icat edildi. Bilinmeyen bir nedenden ötürü ya da yapacak bir şey olmadığı için, yanlış yerleştirilmiş, ancak birbiri ardına dışbükey olan iki mercekten baktılar, uzaktaki nesnelerin gözle görülür şekilde yaklaştığını gördüler. Buluş hemen önemli uygulamalar buldu. Örneğin, toplantıya hazırlanmak için düşmanın yaklaşımını önceden tespit etmek. Veya kimin ne yaptığını görmek için uzaktan casusluk yaparak merakınızı giderin.
Galileo'nun merakı yanlara, dünyevi meselelere değil, yukarıya doğru yönelmişti. Bu nedenle, en yeni buluşu en genel anlamda öğrenen Galileo, kendisi birkaç boru yaptı, büyütmeyi otuz kata çıkardı ve cihazı gökyüzüne, uzak ama düşüncelerine yakın nesnelere doğrulttu. Teleskop bu şekilde ortaya çıktı.
Yaptığı ilk şey Ay'ın dağlık manzaralarını keşfedip çizmek oldu. Daha sonra Jüpiter'in yakınında tamamen bilinmeyen küçük yıldızları keşfedecek kadar şanslıydı ve ertesi gece bu yıldızların konumlarının değiştiğini fark etti. Böyle bir şans elbette yıldızlı gökyüzünü avucunuzun içi gibi bilmeyi ve olağanüstü dikkati gerektiriyordu. Gözlemlerine devam eden Galileo, yeni yıldızların sürekli olarak Jüpiter'in "gezgin yıldızı" yakınında kaldıklarını ve Jüpiter'e göre konumlarının düzenli aralıklarla tekrarlandığını keşfetti. Ay'ın Dünya etrafındaki hareketini anımsatıyordu. Galileo, Jüpiter'in dört "uyunu" keşfettiğini fark etti ve keşfini bunların yörünge dönemlerini ölçerek tamamladı.
Böylece, Kopernik'in ana fikrini destekleyen yeni ve açık bir argüman ortaya çıktı: küçük olanlar, Güneş'in etrafındaki gezegenler ve Dünya'nın etrafındaki Ay gibi, büyük bir gök cismi - Jüpiter'in etrafında dönüyor. Galileo ve Kepler, Kopernik'in haklı olduğuna zaten yeterince inanıyorlardı, ama diğer gökbilimciler için, hatta daha fazlası için. Olumsuz Gökbilimciler için bu tür bir açıklık, Ptolemy'nin kitap otoritesinden daha ağır basabilir. Tabii eğer açık gözlerle bakarsanız. Ve bu o kadar da kolay olmadı, Galileo'nun Yıldızlı Haberci'nin yayımlanmasından altı ay sonra yazdığı mektubundan da anlaşılacağı üzere:
İnsanın büyük aptallığına gülelim Kepler'im. Yerel bilim adamları, binlerce kez davet etmeme rağmen ne gezegenlere, ne Ay'a, ne de teleskopa hiç bakmadılar. Onlar için fizik, kişinin gerçeği doğada değil, metinleri karşılaştırarak araması gereken bir tür kitaptır. Büyü gibi mantıksal argümanlarla gökyüzünden yeni gezegenleri kaldırmak için elinden geleni yapan ilk yerel filozofu dinlediğinizde nasıl da gülersiniz!..
Örneğin o dönemde felsefi bir gökbilimcinin öne sürdüğü argümanlar şunlardır:
Hayvanın kafasında, vücudun mikrokozmosunu aydınlatmak, ısıtmak ve beslemek için havanın içeri alındığı yedi pencere vardır: iki burun deliği, iki göz, iki kulak ve bir ağız. Aynı şekilde, göksel makrokozmosta iki olumlu yıldız, iki olumsuz yıldız, iki armatür ve belirsiz ve kayıtsız Merkür vardır. Buradan ve listelenmesi yorucu olan yedi metal vb. gibi doğanın diğer birçok benzer düzenlemesinden tam olarak yedi gezegene ihtiyaç olduğunu anlıyoruz. Üstelik Jüpiter'in bu uyduları çıplak gözle görülmez ve bu nedenle Dünya'ya etki edemezler, dolayısıyla işe yaramazlar, dolayısıyla da yokturlar. Ayrıca Yahudiler ve diğer eski halklar, tıpkı modern Avrupalılar gibi, haftayı yedi gezegenin adlarından alan yedi güne böldüler. Yani gezegen sayısını arttırırsak bütün bu bütünsel ve güzel sistem çöker.
Galileo'nun buna söyleyecek hiçbir şeyi yoktu. Ve onların argümanlarının ikna edici olmadığını gören ve gençliklerinde öğrendiklerinden ayrılmak istemeyen, dünyanın yeni resminde teolojik kusurlar arayan benzer gökbilimciler arasında gülmeye vakti yoktu. Arayan her zaman bulur. Ve İncil'de, kelimenin tam anlamıyla alınırsa, Dünya'nın hareketsizliğinden bahseden satırlar buldular. Bu, gerçeği doğada aramak istemeyenlerin elinde müthiş bir silah haline geldi. Galileo ve Kopernik'i Kutsal Yazılara aykırı olmakla suçlayan bilginler, kilise yetkililerine başvurdular.
Galileo rakiplerinin önüne geçmeye karar verdi ve 1611'de kendisi de bir teleskop alarak Roma'ya gitti. Argümanlarının gücüne ve astronomik keşiflerinin ikna ediciliğine inanmak için nedenleri vardı: Yıldızlı Haberci'nin yayınlanmasından birkaç ay sonra, Medici Dükü'nün sarayında fahri ve yüksek maaşlı baş bilim adamı görevini aldı. Floransa'nın hükümdarı.
Roma'da, birkaç yıl önce bilim severler ve koruyucuları tarafından oluşturulan ilk bilimsel topluluklardan biri olan Accademia dei Lancei (Lynx-Eyed Academy) tarafından onurlandırıldı. Galileo bu topluluğa katılma davetini kabul etti ve ardından kitaplarını, bu Akademinin üyeleri gibi okuyuculara odaklanarak yazdı; astronomi veya fizik alanında profesyonel olduklarını iddia etmiyordu, ancak açık gözlerle ve yeni bilimsel fikirlere ve gerçeklere büyük bir ilgiyle bakıyordu.
Papa'nın sarayında Galileo'yu daha az başarı beklemiyordu. Bu, Batı dünyasının yakın zamanda yeni bir Gregoryen takvimine geçmesinin inisiyatifiyle Katolik Kilisesi'nin astronomiye özel ilgi gösterdiği bir dönemdi. Takvim reformunun geliştirilmesine, diğer yüksek nitelikli gökbilimcilerle birlikte Cizvit Tarikatına mensup gökbilimci ve matematikçi Clavius öncülük etti. Kısa bir süre önce (Reform'un sapkınlığına yanıt olarak) kurulan bu Tarikatın ana misyonu aydınlanma ve eğitimdi. Takvim reformu Kopernik'in yeni astromatematiğine dayanıyordu. Ve Galileo, teleskopik gözlemlerinde Venüs'ün Ay'ın evrelerine benzer evrelerini keşfederek Kopernik sistemi lehine yeni bir argüman ekledi. Venüs, Ay'dan farklı olarak uzaktayken küçük bir disk, yakınken ise büyük bir hilal şeklinde görülüyordu. Bu Venüs'ün Dünya'nın değil Güneş'in etrafında döndüğünü kanıtladı.
Paradoksal zıtlık: Üniversite astronom profesörleri, eski otoritelerin olağan metinlerine tutunarak, Galileo'nun hem teleskopunu hem de gözlemsel keşiflerini inkar ederken, papalık astronomları her ikisini de mi onaylıyor?! Buradaki temel fark, papalık tahtına yakınlık değil, papalık gökbilimcilerinin takvim reformuna dahil olduğu, üniversite profesörlerinin ise yalnızca eski metinleri yorumladığı pratik meseledir.
Venüs'ün evreleri Galileo tarafından çizilmiş ve şematik olarak tasvir edilmiştir.
Galileo başka bir pratik konuyla meşguldü; gerçek Evrenin temel fiziğini araştırıyordu. Papalık gökbilimcilerinin onun astronomik keşiflerini onaylamasının önemli bir "ama"sı vardı. Onlar için Kopernik sistemi doğru matematikti, çünkü sonuçları gözlemlere karşılık geliyordu, ancak bu sistemi Tycho Brahe'nin Dünya'nın hareketsiz olduğu jeoheliosentrik versiyonunda kabul ettiler - o zamanlar bilinen tüm gözlemlere tam olarak uygun olarak günlük deneyimlerden başlayarak. Sonuçta karasal astronomik hesaplamalar için önemli olan tek şey gök cisimlerinin Dünya'ya göre nasıl hareket ettiğidir. Papalık gökbilimcileri için Kopernik sistemi, ara hesaplamalar için yalnızca başka bir şema anlamına geliyordu.
Galileo ve Kepler, Dünya'nın diğer gezegenler gibi Güneş'in etrafında döndüğünden emindi, ancak henüz bunun doğrudan bir kanıtı yoktu; yalnızca dolaylı, varsayımsaldı. Bu nedenle Kepler, her ikisi de zamanlarının ilk gökbilimcileri olarak kabul edilse de işbirliği yaptığı Tycho Brahe'yi ikna edemedi. Ancak Galileo, astronomik keşiflerine çok değer veren papalık astronomlarını ikna edemedi. Birinci sınıf gökbilimci-gözlemciler için, gerçek güneşmerkezlilik yalnızca şüpheli bir hipotez değil, aynı zamanda işe yaramazdı: yine de hesaplamaların dünyevi bir gözlemcinin bakış açısına - yer merkezli bir resme getirilmesi gerekiyordu. Yere sıkı sıkıya bağlı olan bu tür gökbilimciler, Dünya'nın hareketinin gözlemlenebilir belirtileri hakkında bilgi edinmeyi umarak Galileo'yu dikkatle dinlediler, ancak yalnızca Evrenin yapısı (yani Güneş sistemi) hakkında argümanlar aldılar ve evrenin neden döndüğünü açıkladılar. Dünya o kadar algılanamaz ki, evrenin uyumuyla ilgili şüpheli benzetmeler ve sözler de var.
Peki ayaklarınızın altındaki Dünya ile gökyüzündeki hareketleri dışında haklarında hiçbir şey bilinmeyen uzak "gezgin" yıldızlar arasındaki benzetme gerçekten bu kadar ikna edici mi? Peki yakındaki Ay'da keşfedilen dağlar uzak gezegenlerin de aynı şekilde yapılandığını mı kanıtlıyor? Dünyanın dönüşünü neden doğrudan Dünya üzerinde belgelemediğimizi haklı çıkarmak için neden bu kadar ileri gidelim? Sonuçta, bir atlıkarıncaya döndüğünüzde, gözleriniz kapalıyken bile dönüşü hissediyor musunuz? Elbette atlıkarınca günde veya yılda bir devrim yaparsa dönüşü fark etmek zordur, ancak Jüpiter'in uyduları teleskopun icadından önce görünmezdi. Dolayısıyla, eğer gerçekten varsa, bu rotasyona doğrudan tanıklık etmenin bir yolunu bulmamız gerekiyor. Aksi takdirde, güneşmerkezlilik hesaplamalar için yararlı olan başarılı bir matematiksel hipotez olarak kalacaktır, ancak daha fazlası olmayacaktır.
Dünya'ya sıkı sıkıya bağlı bir gökbilimci Galileo'ya bu türden bir şey söyleyebilirdi. Ve kabul etmek gerekir ki, on yedinci yüzyılın başında buna cevap verecek hiçbir şey yoktu. Dünyanın dönüşünün (kendi ekseni etrafında ve Güneş etrafında) görsel doğrudan kanıtı yalnızca iki yüzyıl sonra ortaya çıktı: Foucault'nun sarkacı, Beer yasası (Kuzey Yarımküre'de bir nehrin sağ kıyısını yıkayıp götürdüğüne göre), "sabit" yer değiştirme Dünyanın hareketi nedeniyle yıldızlar. Ancak bundan çok önce, astrofizikçilerin böyle bir kanıta ihtiyacı yoktu - on yedinci yüzyılın sonunda, Galileo'nun başlattığı çalışmayı tamamlayan Newton, güneş sistemindeki tüm hareketleri yöneten temel fizik yasalarını formüle ettiğinden beri. Bu yasaların sonucu Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketidir. Diğer bir sonuç ise bu hareketin Dünya üzerindeki tezahürlerinin çok belirgin derecede küçük olmasıdır; yalnızca yüzde birin bir kısmı.
İnanç ve bilgi
Galileo on altıncı yüzyılın sonunda neden Dünya'nın hareketine ikna oldu? Evrenin yapısına ilişkin dolaylı argümanlara ve genel fikirlerine neden bu kadar güvendi ve neden gerçekçi astronomların ciddi itirazlarına önem vermedi? Tarihçilerin bu sorulara net bir cevabı yok, ancak Galileo'nun parlak önyargılarının - Evrenin temel yasasına ve insanın bu yasayı anlama yeteneğine olan inancının - temel fiziği icat etmesine yardımcı olduğu açıktır.
Yirminci yüzyılın ortalarında şair-yayıncı tarihçiler adına şu soruyu yanıtlamaya çalıştı:
Ne yazık ki kafiyeli cevap gerçek hikayeyle çelişiyor. Birincisi, Galileo'nun bilimsel meslektaşları, birkaç istisna dışında, Dünya'nın hareketsiz olduğunu kesin olarak biliyorlardı. İkincisi, Katolik Kilisesi'nin başpapazları onun görüşlerini bilerek ona uzun yıllar oldukça olumlu davrandılar. Sadece bilimsel hipotezlerden bahsettiğimiz sürece bunların tartışılmasına izin verildi.
Galileo'nun bilimsel muhalifleri dünyevi argümanları tüketip Kutsal Yazıları ele aldığında durum değişti. Orada elbette astronomi yok, gezegen yok, Dünya'nın düz mü yoksa küresel mi olduğuna dair tek bir kelime yok. Ancak İncil'deki hikayenin anlamını unutarak, güneşin hareket ettiği - doğup battığı ve dünyanın gökkubbesinin hareketsiz olduğu şeklindeki günlük fikirleri ifade eden ifadeler bulabilirsiniz. Galileo'nun muhalifleri, İncil'i kalkan olarak tutarak uygun alıntılarla kendilerini silahlandırdılar. Eğer bu tür rakiplere dikkat etmeseydi, bilimini sakince sürdürebilirdi. “Çobanların” arasındaki iyi dileklerini sunanların ona tavsiye ettiği şey buydu.
Ancak Galileo bu tavsiyeye uymadı. O sadece özgürce düşünmekle kalmadı, aynı zamanda Tanrı'ya da özgürce inandı. Kutsal Kitap, Tanrı'nın benzerliğinde yaratılmış insandan söz ediyordu; bu onun içsel desteğiydi, ancak dış dünya hakkında bir bilgi kaynağı değildi - bu dünyanın insan için yaratılmış olması ve bilgiye açık olması dışında. Bu nedenle Galileo, İncil'in bilimsel araştırmaların sonuçlarıyla ve özellikle de Dünyanın hareketiyle çelişemeyeceğinden emindi. Bu sonuca, fiziksel araştırmalarında olduğu gibi kendi aklını kullanarak ulaştı.
Bu İncil anlayışının kilise geleneğinde de mevcut olduğunu söylemek gerekir. Galileo konuştuğu bir kardinalin sözlerini aktardı: "İncil göklerin nasıl hareket ettiğini değil, cennete nasıl gidileceğini öğretir." İncil aynı zamanda yalan söylememeyi de öğretir ve Galileo, iyi dilekçilerin tavsiyelerine kulak asmadı, ancak İncil hakkındaki anlayışını ve Dünya'nın hareket ettiğine olan inancını dürüstçe ifade etti. Astronomik keşifleri ve bunların tanınması güvenini artırdı.
Bir kardinalin özel konuşmada İncil hakkında söylemesine izin verilen şeyler, bu meslekten olmayan bir kişi için, bu kişi ünlü bir gökbilimci olsa bile, yasaktır. Özellikle sadıklar ihtiyatlı bir şekilde ihbar gönderirken. 1616'da Engizisyon uzmanları, Dünyanın hareketi hakkındaki ifadenin "bilimsel açıdan saçma ve Kutsal Yazılara aykırı" olduğuna karar verdiler. Resmi kararname daha yumuşak geldi ama tarihe geçmeden 70 yıl önce Kopernik'in kitabından başlayarak üç kitap yasaklandı. Bu kararnamede Galileo'dan bahsedilmiyordu - ona olan saygı o kadar büyüktü ki, başpiskoposlar kendilerini sözlü öğütlerle sınırladılar. Daha sonra bizzat Papa ona, Dünyanın hareketinin gerçek olarak ifade edilememesine rağmen, Ptolemy ve Kopernik'in sistemlerinin matematiksel hipotezler olarak tartışılıp karşılaştırılabileceğini açıkladı. Kopernik sisteminin yalnızca matematiksel bir hipotez olduğu vurgulanarak, Kopernik'in kitabı düzeltilinceye kadar yalnızca bir süreliğine yasaklandı.
Yaratıcı Galileo nasıl dürüst kalacağını ve kilisenin uyarısını ihlal etmemeyi başardı. Ptolemy ve Copernicus'un hipotezlerini tartışmasına ve karşılaştırmasına izin verildiği için, üç karakter arasında geçen bir konuşma şeklinde bir kitap yazacaktı; ikisi Kopernik ve Ptolemy'nin konumlarını, üçüncüsü ise tarafsız sağduyuyu sunuyordu. Kimin haklı olduğuna okuyucu karar versin.
Galileo, on beş yıl sonra “Dünyanın İki Ana Sistemi Üzerine Diyalog” kitabını tamamladı. Hiç zorluk çekmeden kilise sansürünün onayını aldı ve 1632'de kitabın ilk kopyaları matbaadan çıktı. Ancak kısa süre sonra Katolik Kilisesi bilim tarihine müdahale etti - kendi kararıyla kitaplara el konuldu ve Galileo Engizisyona çağrıldı. Meşhur şerefsiz duruşma birkaç ay sürdü. Galileo, Kopernik sistemini yalnızca bir hipotez olarak ele alan 1616 tarihli kilise talimatını ihlal etmekle suçlandı: kitabından hangi hipotezin doğru olduğu çok açıktı. Mahkeme kitabı yasakladı ve Galileo'yu ömür boyu hapis cezasına çarptırdı.
Soruşturmanın perde arkasında ve duruşma sırasında, hem kişisel güdüler hem de kilise politikalarının faktörleri iş başındaydı, ancak bu olayların temelinde güçlü bir atalet yasası fark edilebilir. Ataletin fiziksel yasasını keşfeden Galileo, insan ataletinin etkisini tam anlamıyla deneyimledi. Elbette Kilise'nin bakanları, Dünya'nın hareketi lehine astrofiziksel argümanlar sistemini derinlemesine inceleyemediler ve basitçe - ataletten dolayı - gençliklerinde ustalaştıkları fikirlere bağlı kaldılar. Sonuçta, bilimin seçkin insanları, özellikle de "gökbilimcilerin kralı" Tycho Brahe bu fikirlere bağlı kaldı.
Eğer bu rolü üstlenmemiş olsalardı, kilise yargıçlarını bilimsel ataletlerinden dolayı kınamamak mümkün olurdu. ilmi uzmanlar: 1616 ve 1633 tarihli kilise kararnamelerinde, Dünya'nın hareketinin öncelikle bilimsel olarak yanlış olduğu ve yalnızca ikinci olarak İncil'e aykırı olduğu kabul edildi. Bu nedenle, yargıç-soruşturmacılar, olağan fikri korumak için resmi konumlarını kişisel amaçlar için kullandılar. Bu başlı başına bir din meselesi değildi: Galileo'nun öğrencileri ve ateşli destekçileri arasında din adamları da vardı. Ve mahkeme bile oybirliğiyle karar vermedi; on yargıçtan yalnızca yedisi kararı imzaladı.
Cezanın infazı ve Kilise'deki en yüksek güç o zamanlar tek bir kişinin elindeydi: Papa Urban VIII. Halen bir kardinal olmasına rağmen Galileo'nun astronomik keşiflerine hayran kaldı ve Papa olduktan sonra ona iltifat ederek Ptolema sistemi ile birlikte Kopernik sistemini de tartışmasına izin verdi. Ancak her iki sistemin de sonsuza kadar yalnızca hipotez olarak kalacağına dair kendince nedenleri vardı: Bazı hipotezler belirli bir olguyu tatmin edici bir şekilde açıklasa bile, her şeye gücü yeten Tanrı, bu olguyu tamamen farklı, insan aklının erişemeyeceği bir şekilde üretebilir ve O'nun her şeye gücü yetmesi, insanın anlayışının olanaklarıyla sınırlı olamaz. Papa iddiasını Galileo'ya sundu ve o ne yaptı? Bu argümanı, Aristoteles'in modası geçmiş felsefesini temsil eden ve Papa'ya çok saldırgan görünen bir karakterin ağzından dile getirdi:
Simplicio.<…>Yüce Allah'ın suya gözlemlenebilir değişken hareketi [gel-git] hareket eden su kütleleri dışında bir şekilde verip veremeyeceği sorusunun tek bir yanıtının mümkün olduğunu biliyorum: Bunu akıl almaz birçok yolla yapmış olabilir. aklımıza. Ve eğer öyleyse, o zaman İlahi gücü herhangi bir insan icadıyla sınırlamak aşırı küstahlık olur.
Bu nedenle, hapis cezalarını ev hapsiyle değiştirdiği için Kutsal Dalai Lama'ya da teşekkür etmeliyiz. Ve bir bilim tarihçisi, nezaketi unutarak, Galileo'nun kiminle buluşabileceğine karar veren Engizisyon tarafından sürekli gözetim altında olduğu gerçeğine bile teşekkür edebilir. Fizikçinin coşkulu mizacının tek bir çıkış yolu vardı - fiziğin ilk temel yasası olan serbest düşme yasasını kanıtladığı ikinci ve en önemli kitap üzerinde çalışmak.
Papalık tartışmasına gelince, Galileo bunu zarar vermek için kullanmadı. Yeni - temel - fiziğin özüyle ilgiliydi. Görünüşe göre bu iddia, modern tercümede İncil'deki "Rab'bin yolları gizemlidir" ifadesine dayanıyordu: "O'nun kararları anlaşılmaz ve O'nun yolları araştırılamaz." Tanrı'ya olan şüphe götürmez inancı ve Tanrı Sözü'ne olan tam güveniyle Galileo buna ne diyebilirdi?
Bu cümlenin bağlamının Evrenin yapısından değil, Tanrı'nın insana karşı tutumundan ve özgürlüğü ve benzersizliğiyle insanın iç dünyasından bahsettiğini söyleyebilirdi. Ve dış dünya - Evren - zaten yıldızlı gökyüzüyle birlikte kişiye bir istikrar ve düzenlilik örneği verir. Allah'ın insana bilme yeteneğini vermesi boşuna değildir. Galileo bunu kendisi de hissetti. Ve kendi deneyiminden, bir kişinin yalnızca makul hipotezler ileri sürmekle kalmayıp, aynı zamanda bunları test etme, reddetme veya onaylama, Yaratıcının yarattığı Evrenin yapısına uygunluklarını kurma yeteneğine de sahip olduğunu biliyordu. İncil'de yüzme kanunu hakkında hiçbir şey söylenmiyor ama Arşimet bu kanunu keşfetmeyi başardı. Ve Galileo doğanın temel yasalarını ararken evrenin yasalarına olan inancına güveniyordu.
Evrenin yapısında Rab'bin yollarını keşfeden ve deneyimin ve matematik dilinin bu yapıyı anlamayı nasıl mümkün kıldığını bilen Galileo, İncil'i kendisine yabancı görevlerden ve dolayısıyla bilimsel bilginin sonuçlarıyla çelişkilerden savundu. . Yaratıcı hakkında Papa Urban VIII'den daha iyi bir fikre sahipti ve gerçekle ilgili olarak Roma Papasından daha kutsaldı.
Işık hızı ilk temel sabittir
Galileo'nun başarısızlıkları arasında biri o kadar öğretici ki, buna başarısızlık demeye cesaret edemiyoruz.
Galileo son kitabında ışığın hızını ölçmeye çalışmaktan bahsetmişti ve görünüşe göre bunun nedeni başka bir hızı, ses hızını ölçmekti. Bunlar elbette “iki büyük fark”. Sesinizin yankısını duyduktan sonra, sesin kısa ama fark edilir bir süre sonra geri döndüğünü ve bu nedenle anında yayılmadığını, ancak yüksek de olsa bir hızda yayıldığını anlamak kolaydır. Ancak günlük deneyimlerde ışığın ışık kaynağından aydınlatılan nesneye gitmesinin zaman aldığına dair hiçbir kanıt yoktur. Aristoteles bunu felsefi olarak şöyle özetledi: "Işık bir şeyin hareketi değil, bir şeyin varlığıdır." Galileo'nun çağdaşlarının tümü aynı şeyi düşünüyordu. “Işık hızı” tabirini ilk kullanan oydu.
Ses hızının ilk ölçümlerinde ışığın anlık ya da sonsuz hızı da varsayılmıştı. Bir top atışını uzaktan gözlemleyip, atışın parıltısının hemen görüldüğüne inanarak, ateş ile atış sesi arasındaki süreyi ölçtüler. Topa olan mesafeyi bu süreye bölerek ses hızının saniyede yaklaşık 500 metre (gerçek değerin yalnızca bir buçuk katı) olduğunu belirlediler.
Ancak Galileo, ışığın anlıklığının sadece bir hipotez olduğuna inanıyordu ve bunu nasıl test edeceğini buldu. Bunu yapmak için, açılıp kapatılabilen fenerleri olan iki kişiye ihtiyacınız var - şimdi şöyle diyecekler: aç ve kapat. Öncelikle yakınlardayken başka bir el fenerinin ışığını gördüklerinde el fenerini açma alıştırması yaparlar. Daha sonra uzun bir mesafeye dağılırlar. Birincisi feneri yakar ve ikincisinin fenerini yaktığını görür. Birincisi feneri yaktığı andan ikinci fenerin ışığını gördüğü ana kadar geçen süreyi ölçer. Bu süre zarfında ışık ileri geri hareket etti.
İkinci fener yakın mesafedeki kadar hızlı açılırsa, diye yazıyor Galileo, o zaman ışık anında ulaşıyor ve eğer ışık zaman alıyorsa, o zaman üç millik bir mesafe gecikmeyi tespit etmek için yeterli olacaktır. Deney, örneğin 8-10 mil kadar bir mesafede yapılırsa, o zaman bir teleskop kullanarak uzaktaki bir el fenerinin zayıf ışığını görebilirsiniz.
Galileo'nun sözlerine bakılırsa böyle bir deneyi yalnızca bir mil mesafede gerçekleştirdi ve gecikmeyi fark etmedi. Ancak alışılmadık derecede hızlı yayılmasına rağmen ışığın anında hareket etmediğini öne sürdü.
Modern fiziğin babası, tespit etmek için üç milin neden yeterli olacağını açıklamadı. Olumsuz-ışığın anlıklığı ve o zaman neden mesafeyi 10 mil'e çıkarıyoruz? Bir nabız atışı minimum süre olarak kabul edilirse, gerçekleştirdiği deney, ışığın iki mili bir saniyeden daha kısa sürede, yani ses hızının en az 10 katı bir hızla kat ettiği anlamına geliyordu. Ve eğer gecikme 10 mil mesafede bile tespit edilemezse, bu, ışık hızının ses hızından en az 100 kat daha hızlı olduğu anlamına gelecektir.
Işık hızının ses hızından milyon kat daha hızlı olması Galileo'nun hatası değil. Eğer bundan şüphelenmiş olsaydı, deneyi için dünya kilometrelerinin yeterli olmadığını anlayabilir ve keşfettiği Jüpiter'in uydularını hatırlayabilirdi. Sonuçta uydu, dönerken Jüpiter'in gölgesinden çıktığında açılan ve gölgesine girdiğinde kapanan bir fener görevi görüyor. Elbette böyle bir fener Galileo'nun deneyine doğrudan uygun değil; düzenli aralıklarla herhangi bir komut vermeden açılıyor. Ancak dünyevi gözlemcinin teleskopa bakarken bile hareketsiz oturmadığını fark ederek deneyim değiştirilebilir: teleskop ve Dünya gezegeniyle birlikte Güneş'in etrafında hareket eder. Gözlemci Jüpiter'e yaklaştığında, uydunun her bir sonraki "yükselişi", "konumlandırılmış" (ortalama) olandan daha önce gözlemlenir, çünkü uydudan gelen ilk ışının Dünya'ya daha kısa bir mesafe kat etmesi gerekir. İlk ışın, Dünya'nın hızıyla orantılı ve ışık hızıyla ters orantılı bir periyodun kesri kadar erken ulaşacak. Bu, Jüpiter'in uydusunun yükselişindeki ilerlemenin (veya gecikmenin) ölçülmesiyle ışık hızının hesaplanabileceği anlamına gelir.
Galileo'nun kendisi böyle bir yöntem düşünmedi, ancak onun ruhunda hem astronominin dünyevi uygulamaları hem de dünyevi fiziğin gök olaylarının anlaşılmasına uygulanması vardı. Ayrıca ışığın hızını ölçmek için dünyevi bir deneyde teleskopun kullanılmasını önerdi. Ve Jüpiter'in uydularını keşfettikten ve onların dönüş dönemlerini ölçtükten sonra, bunda her uydunun yükselme anında gök saatinin "çarptığını" gördüm. Galileo, herkesin (teleskopu olan) erişebileceği böyle bir saatin coğrafi boylamı belirlemek için kullanılabileceğini fark etti. Bu da uzun mesafeli navigasyon ve ekonomi açısından hayati önem taşıyordu.
Yani modern fiziğin babası sadece onu icat etmekle kalmadı, aynı zamanda bilim, teknoloji ve ekonominin karşılıklı ilişkisini de gösterdi.
Galileo'nun fiziği, doğanın temel yasalarının araştırılmasında teori ve deneyin ustaca etkileşimini ortaya çıkardı. Kanunun artan hassasiyetle test edilmesinin ne kadar önemli olduğu açıktır. Ancak çoğu zaman ölçümlerin düşük doğruluğu keşiflerin yapılmasına yardımcı oldu. Örneğin, Galileo için en önemli yasa olan bir sarkacın salınım periyodunun salınımların genliğine bağlı olmadığı yönündeki yasa, genlik ne kadar küçük olursa o kadar doğru bir şekilde yerine getirilir. Dolayısıyla Galileo bu yasayı nabzıyla değil de çok hassas bir kronometreyle test etmiş olsaydı, işi onun için daha zor olurdu.
Jüpiter'in uyduları da aynı şekilde. Galileo onların devrim dönemlerini ölçtükten sonra daha ileriki çalışmalarını gökbilimcilere bıraktı. Ayrıca bu uyduları boylamı belirlemek için evrensel saatler olarak kullanma fikrini de onlara miras olarak bıraktı. Bunu yapmak için, uyduların dönüş periyotlarını veya tutulma programlarını mümkün olduğunca doğru bir şekilde bilmek gerekiyordu; bu, onların doğasında olan astronomik doğruluk için çabalayan gökbilimcilerin yaptığı şeydi. Galileo'nun ölümünden otuz yıl sonra gökbilimciler kozmik saatte tuhaf bir düzensizliği tespit etmeye yetecek kadar gözlem biriktirmişlerdi. Uydunun yörünge periyodu bazen daha kısa, bazen daha uzundu. Bu eşitsizlik kendi modelini ortaya çıkardı: Dünya Jüpiter'e yaklaştığında bu süre kısaldı, uzaklaştığında ise uzadı. İşte o zaman Galileo uydularını inceleyen gökbilimciler, Galileo'nun ışığın muazzam ama sınırlı bir hızla gittiğine olan güvenini hatırladılar. Uydu periyotlarına ilişkin gözlemleri gezegen hareketleri bilgisiyle birleştirerek, ilk kez saniyede 220 bin kilometre olan ve gerçek değere yakın olan saniyede yaklaşık 300 bin kilometrelik ışık hızını elde ettik.
Böylece Galileo'nun sezgisi şaşırtıcı bir şekilde haklı çıktı. Ve bu çok şaşırtıcı. Sonuçta ışığın sonlu hızına dair gözlemlenebilir bir kanıt yoktu. Ve Galileo'nun ışık bilimiyle uğraşan seçkin çağdaşları Kepler ve Descartes, ışığın hızının sonsuz olduğunu düşünüyorlardı. Galileo neden meslektaşlarından daha anlayışlıydı? Çünkü o bir dahiydi ve temel bir fizikçiydi.
Işığın hızını düşünen Galileo, fiziksel olayların tüm dünyasını gördü ve bu dünyanın derin birliğine inandı. İçbükey bir aynada toplanan güneş ışığının kurşunu eritebileceğini bilerek, ışığın bu "şiddetli" hareketini, "hareketin eşlik ettiği ve üstelik çok hızlı" bir yıldırım deşarjı ve barut patlamasıyla karşılaştırdı. Ve şu sonuca vardı: "Dolayısıyla, ışığın eyleminin hareket olmadan yapılabileceğini, hatta en hızlı hareketin bile yapılabileceğini hayal edemiyorum."
Galileo Doğa Kitabının "matematiğin dilinde yazıldığından" emindi ama bu kitabın içeriğinin fizik olduğunu biliyordu. Bu nedenle, sezgisini dinleyerek onun sözüne inanmadı, ancak bunu bir fizikçi için en güvenilir şekilde - ölçüm deneyleri yoluyla - nasıl test edeceğini anladı. Bunu ışıkla yapmayı başaramadı; ölçümlerin doğruluğu çok düşüktü. Ancak fiziğe ışığın sonlu hızı fikrini vermeyi başardı. Bu fikir, başka bir hediye - Jüpiter'in Galile uyduları - sayesinde, ölümünden yalnızca birkaç on yıl sonra, ölümsüz şöhretinin en başında, bilimin güvenilir bir gerçeği haline geldi.
Şimdi Galileo'nun ışık hızı sorununun ilk kez gündeme geldiği son kitabı "İki Yeni Bilimle İlgili Konuşmalar ve Matematiksel Kanıtlar"dan bir konuşma parçası dinleyelim:
Işığın en hızlı hareketi hakkında
Sagredo. Yaklaşık üç avuç çapındaki içbükey bir ayna tarafından toplanan güneş ışığının kurşunu nasıl hızla erittiğini ve çeşitli yanıcı malzemeleri nasıl ateşlediğini gördüm. Işığın bu kadar şiddetli bir eylemi, hareket olmadan mümkün müdür?
Salviati. Diğer durumlarda - yıldırım düşmesi veya barut patlaması gibi - yanma ve çürümeye hareket ve çok hızlı hareket eşlik eder. Bu nedenle ışığın hareketinin hareket olmadan gerçekleşebileceğini, hem de en hızlı hareketin gerçekleşebileceğini hayal edemiyorum.
Sagredo. Peki bu hareket ne kadar hızlı olmalı? Diğer hareketler gibi anlık mı yoksa zamanla mı oluşuyor? Bunun nasıl bir şey olduğunu deneyimleyerek öğrenmek mümkün mü?
Simplicio. Günlük deneyimler ışığın anında yayıldığını göstermektedir. Bir topun ateşini uzaktan izlediğimizde, atışın parıltısı hemen gözümüze ulaşır, sesi ise ancak fark edilebilir bir süre sonra kulağımıza ulaşır.
Sagredo. Bu tür deneylerden yalnızca sesin ışıktan daha yavaş hareket ettiği sonucuna varabiliriz, ancak ışığın anında geldiği sonucunu çıkaramayız.
Salviati. Bu tür gözlemlerin sonuçsuz kalması, beni ışığın gerçekten anında hareket edip etmediğini bulmanın bir yolunu bulmaya yöneltti.
İki deneycinin her birinin açılıp kapanabilen birer fener tutmasını sağlayın. Önce yan yana durarak kendi fenerlerini açma alıştırması yaparlar, diğerinin ışığını fark ederler. Daha sonra yaklaşık üç mil kadar dağılırlar ve geceyi bekledikten sonra fenerlerini tekrar yanıp sönerler. İkinci fener yakında olduğu kadar hızlı açılırsa ışık anında ulaşır, ancak ışığın yanması zaman alırsa üç millik bir mesafe gecikmeyi tespit etmek için yeterli olacaktır. Örneğin on mil kadar bir mesafede bir deney yapılırken, uzaktaki bir fenerin zayıf ışığını görmek için teleskoplar kullanılabilir.
Ben bu deneyi yalnızca bir mil uzakta yaptım ve ışığın anında geri gelip gelmediğine ikna olmadım. Sadece neredeyse anında son derece hızlı olduğu açıktır. Ben bunu 8-10 mil öteden görülebilen bir şimşek çakmasıyla karşılaştırırdım. Bulutların arasında belli bir yerde bir şimşek çakmasının başlangıcını veya kaynağını görüyoruz ve şimşeklerin komşu bulutları nasıl deldiğini görüyoruz. Bu da yayılmasının biraz zaman alacağı anlamına geliyor. Sonuçta her yerde aynı anda bir şimşek çaksa, kaynağını, ortasını ve uzak kısmını ayırt edemezdik. Kendimizi fark edilmeden hangi okyanusta bulduk? Boşluk ve sonsuzluk, bölünemeyen atomlar ve anlık hareketler; binlerce tartışmadan sonra kıyıya ulaşabilecek miyiz?
Parçanın sonundaki acıklı soruya Galileo kitabıyla cesur ve iyimser bir şekilde yanıt verdi. Ancak sorunun kendisi fizikçiyi, yani temel fizikçiyi açığa çıkarıyor. Matematiksel zihniyete sahip seçkin meslektaşları Kepler ve Descartes, gerçek fiziksel dünyayı tek bir matematiksel prensip veya küçük bir küme ile tamamen ve nihai olarak kucaklama görevini cesurca üstlendiler ve hedeflerine ulaştıklarını düşündüler: Altılı kupa Kepler'deydi. gezegenler, Descartes - fiziğin yedi ilkesi. Ve Galileo, evrenin yapısı hakkında sorular sorma ve bunlara ikna edici - ölçücü - yanıtlar arama konusunda yeterli özgürlüğe ve cesarete sahip herkese yetecek kadar işin olacağı büyük bir yolun yalnızca başlangıcında olduğunu anladı.
Cesaretinden dolayı kendisine sorular sormayı gerçekten çok isterim.
Neden ışık hızının sadece sonlu değil, aynı zamanda "en hızlı" olduğunu düşünüyor? Herhangi bir hız nasıl maksimum olabilir? Işık hızının doğanın temel bir sabiti olduğunun, zifiri karanlıkta bile meydana gelen herhangi bir fiziksel olayda yer aldığını biliyor mu?
Bilim bu soruları Galileo'nun yaşamından üç yüzyıl sonra, Newton, Maxwell ve Einstein'ın isimleriyle ilişkilendirilen temel fizikteki birkaç dramatik dönüşümden sonra yanıtladı. Temel fiziğin mucidinin tarihteki ilk temel sabite giden yolu açması ancak hayrete düşebilir.
Bölüm 3
Yerçekimi ilk temel kuvvettir
Cennetten dünyaya ve geriye
Modern fizikte dört temel kuvvetten bahsediliyor. Yer çekimi kuvveti ilk keşfedilen kuvvettir. Okul çocukları tarafından biliniyor evrensel çekim kanunuçekim gücünü belirler F herhangi bir kitle arasında M Ve M, mesafeye göre ayrılmış R:
F = GmM/R 2 .
Okul çocuklarına genellikle Newton'un kendisinin böyle bir formül yazmadığı söylenmez. Sadece çekimin madde miktarıyla orantılı, uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu savundu. Madde miktarıyla orantılılık şaşırtıcı değil, ancak Newton kuvvetin küpteki değil de karedeki mesafeye bağlı olduğunu nasıl tahmin etti?
Okul çocuklarına da genellikle ilk tahmin edenin kendisi olmadığı söylenmez. Newton'un yer çekimi yasasını keşfetmesi bile bir kapanış olarak adlandırılabilir. Bu varsayımı Kepler'in gezegen yasalarında özetlediği astronomik gözlemlerle doğrulayarak soruyu kapattı. Newton'un çağdaşlarının gözündeki en büyük başarısı, Kepler yasalarını yerçekimi yasasından türetmesiydi. Bunu yapmak için dünya tarihinin gözünde büyük bir şey yapması gerekiyordu: Genel bir hareket teorisi yaratmak -mekanik, bunun için yeni bir matematik dili icat etmek. Hareketin ana kanunu ile ilgili ivme A kitleler M ona etki eden kuvvetle F
ve icat edilen matematiksel aparat (diferansiyel hesap), cisimlerin gökyüzündeki ve dünyadaki hareketiyle ilgili her türlü problemin çözülmesini mümkün kıldı.
İlk göksel problem gökbilimci Edmond Haley (Halley) tarafından çözüldü. Hareket kanunu ve yerçekimi kanununa dayanarak 1682 kuyruklu yıldızının 76 yıl sonra geri döneceğini öngördü. Ve doğru zamanda geldi! Bundan önce, Kepler'in eski yasalarını "yalnızca" yeni hareket ve yerçekimi yasalarından türeten Newton'un teorisinden hâlâ şüphe duyulabilirdi. Ancak fiziğin göksel zaferi ona dünyevi sorunlarda da zafer vaat ediyordu.
Bu vesileyle bir tarihçi şunları kaydetti: “Modern bilim, Galileo'nun eğik düzlemi boyunca gökten yeryüzüne indi.” Dünyevi fiziğin aynı eğimli düzlem boyunca göklere yükseldiğini söylemek için daha az neden yok. Galileo gökten yalnızca bir soru aldı: Neden Dünya'nın kendi ekseni ve Güneş etrafındaki hareketi saatte binlerce kilometrelik muazzam hızlarda bu kadar algılanamaz? Bu sorunun cevabını Dünya'da aradı ve buldu; iki ana aracının (deney ve matematiksel açıdan kesin dil) yardımıyla hareketi inceledi. Cevabı - eylemsizlik yasası ve görelilik ilkesi - Newton, Mekaniğin Birinci Yasasını çağırdı. Ve ivmenin anahtar rolünü keşfeden Galileo'nun serbest düşme yasası, hareketin ana yasası olan İkinci Yasa için bir ipucu verdi.
Galileo'nun rolü yalnızca yer çekimi yasasında görünmez. Ölümünden iki yüzyıl sonra bu adaletsizliği düzelten, antika meraklısı bir zanaatkar, Fransız Bilimler Akademisi'nin eline geçen tarihi belgelerden oluşan bir koleksiyon hazırladı. Galileo, Pascal, Newton ve diğer önemli isimlerin yer aldığı gazeteler böyle bir tablo çiziyordu. (İtalyan) Galileo'nun yaşamının son yıllarında teorik olarak Kepler'in ikinci yasasından gök cisimlerinin çekim kuvvetinin uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğu sonucunu çıkardığı iddia edildi. Bu keşfini gök mekaniğini bu temelde kuran ve gezegenlerin kütlelerini de hesaplayan (Fransız) Pascal'a bildirdi ve kendisi de bunu (İngiliz) Newton'a bildirdi. Ve o, utanmadan ve vicdansızca, başkalarının sonuçlarını kendisininmiş gibi yayınladı.
İngilizlerin başarılarını kıskançlıkla takip eden Fransız Akademisi, sansasyonel belgeleri hevesle inceledi, ta ki koleksiyondaki mektuplardan birinin henüz 10 yaşındayken Newton'a gönderildiğini keşfedene kadar. Koleksiyonun yazarı kronolojiyle anlaşamadı. Ve bilim tarihiyle hiç anlaşamıyordu.
Tarih elbette hayatta kalan belgesel kanıtlara (mektuplar, el yazmaları, yayınlar) bağlıdır. Ancak bir kişi hakkında çok fazla kanıt olduğunda tamamen yeni bir kanıt oluşturmak çok zordur. 75 yaşındaki Galileo'nun, Kepler'in ikinci yasasından yerçekimi yasasını çıkardığına ancak kitaplarını okumayan ve birinin diğerinden nasıl çıkarılabileceğini anlamayanlar inanabilir.
Galileo, Kepler'in yasalarına ve hatta gezegenleri hareket ettiren kuvvetin kaynağı olarak Güneş'e, bu kuvvetin mesafeyle (karesine değil) ters orantılı olarak azaldığına ve Güneş'in kuvvetine ilişkin ifadelerine hiç önem vermedi. “ilgili bedenlerin sempatisi”, onların “bağlantı kurma arzusu” olarak yerçekimi. Kepler bu “çabayı” bazen sadece manyetizmaya benzetmiş, bazen de onunla özdeşleştirmiştir. Metinlerinden bir kuvveti mi yoksa iki kuvveti mi kastettiği belli değil. Sadece fizikçilerden umutlu olduğu açık, çünkü şunu yazdı: "Fizikçiler kontrol etsin..."
1600 yılında İngiliz Gilbert, "Mıknatıs, Manyetik Cisimler ve Büyük Mıknatıs - Dünya Üzerine" kitabını yayınladı; burada, diğer şeylerin yanı sıra, Dünya'nın büyük bir mıknatıs olduğu fikrini ifade etti ve bunu bir model kullanarak deneysel olarak doğruladı. Dünya'nın - pusula iğnesinin topun yüzeyindeki davranışını takip eden küresel bir mıknatıs. Bu kitaptan etkilenen Kepler, gezegen sistemindeki manyetik kuvvetler hakkında yazdı ve fiziğin son sözünü astronomiye tanıttı. Ancak Hilbert'in aksine Kepler herhangi bir spesifik, en azından niteliksel argüman sunmadı ve manyetik fiziği ne gezegensel kuvvetlerin mesafeyle ters orantılı olarak azaldığı hipoteziyle ne de kendi kesin gezegen hareket yasalarıyla ilişkilendirmedi. Fizikçi Galileo, bilimin bu şekilde ele alınmasında "fazla özgür" bir zihnin ya da basitçe anlamsızlığın bir tezahürünü gördü. Hilbert'in araştırmasına gelince, bunu çok takdir etti ve "biraz daha matematikçi" olmasını diledi. Galileo'nun matematiği sevdiği için değil, matematiksel olarak kesin bir dilin deneysel doğrulamaya ve dolayısıyla kesin bilgiye giden yolu açması nedeniyle.
Temel fizikçi Galileo, Kepler'in yasalarına, genç Kepler'in gezegenlerinin kozmografisinden daha az zarif olmayan ama gezegen sisteminin fiziksel özüne daha fazla nüfuz etmeyen matematiksel ilişkiler olarak bakabilirdi. İki noktadan yalnızca bir düz çizgi ve gezegensel gözlemlerin birçok noktasından - belki zarif olanlar da dahil olmak üzere istediğiniz sayıda farklı eğri - çizebilirsiniz. Hareketlerinin parametrelerini değiştirerek gezegenlerle deney yapamazsınız. Bu nedenle Galileo, icat edilmesi gereken dünyevi bir deneye dayanarak ve mümkün olan en basit yörüngeyi (özellikle Dünya ve Venüs'ün yörüngeleri neredeyse tamamen dairesel olduğundan dairesel) kullanarak gezegen fiziğinin temel yasalarına nüfuz etmeye çalıştı.
Yerçekimi yasasını türetmek için "çekim" kelimesini deneysel araştırmalara açık fiziksel bir kavram haline getirmek gerekiyordu. Bu kavramı ölçülebilir niceliklerle, özellikle de hareketin kendisiyle ilişkilendirmek gerekiyordu. Newton'un yaptığı da buydu. Ve bundan önce yalnızca gezegensel kuvvetlerden ve bunların mesafeye bağımlılığından söz edilebilirdi.
1/ ile orantılı bir kuvvet hakkında ilk "konuşma" R 2, Fransız gökbilimci Buyot'un 1645 yılındaki kitabında yer almıştır. Yazar, Copernicus, Galileo ve Kepler'i onurlandırdı, ancak gezegensel kuvvet -Kepler'e göre değil- aydınlanmaya benzetiliyordu ve ışık kaynağından uzaklaştıkça tam olarak 1/ gibi azalıyordu. R 2. Ancak daha sonra aynı kitapta Buyo, itici bir gücün varlığını reddetti. Yalnızca bundan bile Kepler'in hipotezinin ikna edici olmayan doğası açıktır. Galileo'nun Bouillot'nun konuşmalarını çocukça bulacağını hayal etmek kolaydır: Işık ile gezegensel kuvvetler arasındaki benzetme nereden geliyor?! Ancak Fransız gökbilimcinin kitabı yayımlandığında Galileo üç yıl önce çoktan tarihe geçmişti. Ve yine de mesafenin karesiyle ters orantılı bir kuvvet hakkındaki ikna edici olmayan sözler tarihe geçti. Ve Newton zamanına ulaştık.
Ne oluyor?! En önemli fiziksel fikir yasadışı olarak doğdu ve uzun süre kimsesiz olarak mı yaşadı?! Ve modern fiziğin babası onun doğumuna en çok karşı mı çıktı?! Evet ama tam olarak değil. Öncelikle şairin şu sözleri bilimsel fikirlere uygundur: “Keşke şiirin hangi saçmalıklardan yetiştiğini bilseydiniz, hiç utanmadan…” Yeni bir şeyin doğuşu her zaman bir mucizedir. İkincisi, fikir 1 /R 2 ancak onlarca yıl sonra ortaya çıkan diğer fikirlerle birleştirildiğinde önem kazandı.
Bilim tarihi, diğer ilginç tarihler gibi, benzersiz bir olaylar dizisidir. Dolayısıyla tarihin dilek kipini bilmediğine dair klişe ifade. Tarih bilmiyor ama tarihe bakan fizikçi alışkanlık olarak biliyor düşünce deneyleri, değişiyor - mümkün olan sınırlar dahilinde- gerçekte olanların olasılıklarını ve olasılık dışılıklarını değerlendirmek için tarihi karakterlerin eylemleri ve yeni bir olaylar zincirinin ortaya çıkarılması. Bu düşünme yöntemi için, modern fiziği yaratırken onu ustaca kullanan Galileo'ya teşekkür etmeliyiz. Düşünce deneyi, maliyeti ne olursa olsun bilinen gerçeklerin izin verdiği deneysel bir tasarımdır. Deney koşullarının özgürce değiştirilmesiyle, sorular sormak ve bilinen gerçekleri ve doğa yasalarını kullanarak bunları yanıtlamak daha kolaydır.
Bu tekniği fizikten tarihine aktararak şu soruyu soralım: “Galileo ışık hızını bilebilir miydi?” Elbette tarihsel olarak gerçek yetenekleri, bilgisi, düşünce tarzı ve önyargıları çerçevesinde. Tarih bu soruya olumsuz yanıt vermemizi sağlıyor. Onun icat ettiği türden bir deneyde, o zamanın teknolojisinin tüm kaynakları göz önüne alındığında bile, açıkça doğruluktan yoksundu. Ve Jüpiter'in uydularını içeren bir deney yapmak için fiziği bırakmak, gözlemsel astronom olmak ve en az bir yıl boyunca gözlemler yapmak, bazı nedenlerden dolayı daha önce ölçtüğü uyduların periyotlarını açıklığa kavuşturmak zorunda kaldı. İnanılmaz görünüyor. Dolayısıyla ışığın hızının sonlu olduğu konusunda önyargılı olmasına rağmen, ışığın hızını keşfedemedi.
Galileo ayrıca gezegensel çekimin olmadığı konusunda da önyargılıydı. Ancak bu, sorunun cevabının net olduğu anlamına gelmiyor:
Galileo evrensel çekim yasasını bulmuş olabilir mi?
Ünlü fizikçi ve komik adam Richard Feynman, yerçekimi yasasının arka planını şöyle özetledi:
Kepler'in zamanında bazıları gezegenlerin güneşin etrafında döndüğüne çünkü görünmez meleklerin onları yörüngeleri boyunca ittiğine inanıyordu. Bu gerçeklerden çok da uzak değil: Melekler gezegenleri birlikte değil, yörünge boyunca merkeze doğru itiyorlar.
Kısa tutma çabasıyla Feynman önemli bir ara adımı atladı. Galileo, gezegenin Güneş etrafındaki dairesel hareketinin doğal ve özgür bir hareket olduğunu düşünerek melekler olmadan da bunu yaptı. Gezegenlerin yörüngelerinin büyüklüğü ve hızları sorusu cevapsız kaldı, ancak Galileo onu üzmeyen veya kafasını karıştırmayan, yalnızca onu kışkırtan birçok açık soru gördü. Kepler gibi Galileo da diğer gezegenlerin doğası gereği Dünya'ya benzediğine inanıyordu ve ayın dağlık yüzeyini teleskopla görerek bu inancı güçlendi. İnancı ona, Dünya'daki doğa yasalarını incelemenin gezegen hareketlerinin yasalarını anlamaya yardımcı olacağı umudunu verdi.
Galileo, Dünya'da serbest düşme yasasını ve ufka belli bir açıyla fırlatılan bir cismin hareket yasasını keşfetti. Böyle bir hareketin yörüngesi, okul çocuklarının artık bildiği gibi, bir paraboldür. Galileo bu keşfini uzun süre yayınlamadı. Sonucun "düz Dünya" yaklaşımında elde edildiğini anladı: parabol, yörüngeyi daha doğru bir şekilde tanımlar, boyutu Dünya'nın yarıçapına göre ne kadar küçük olursa, yani başlangıç hızı o kadar düşük olur veya parabolün parçası o kadar küçük olur. yörünge dikkate alınır. Başlangıç hızı, Dünya'nın küreselliğinin artık ihmal edilemeyeceği kadar yüksek olduğunda, "büyük bir hareket" durumunda yörüngenin şeklinin ne olacağını bilmiyordu.
Zorluk teorikti ve deney yardımcı olamadı: Laboratuvarda Dünya'nın küreselliğini fark etmek için laboratuvarın boyutlarının Dünya'nın yarıçapıyla karşılaştırılabilir olması gerekiyordu. Ancak Galileo, kendisinin büyük bir uzman olduğu bir düşünce deneyinden yararlanabilirdi. Tek yapmanız gereken düşünce deneycisine bir soru bulmaktı.
Mesela bu. Eğer bir topu yatay olarak düşük hızda fırlatırsanız, top yakınlardaki bir yere düşecek ve dik bir parabol şeklinde hareket edecektir. Başlangıç hızı arttırılırsa parabol daha düz hale gelecektir. Ve topun, düşerken küreselliği nedeniyle "aşağı" inen Dünya yüzeyinden aynı mesafede kalması için hangi hızda fırlatılması gerekir?
Galileo, Dünya'nın yarıçapını bilerek, Pisagor teoreminden daha karmaşık olmayan bir matematik kullanarak bu sorunu çözebilirdi. R ve serbest düşüş ivmesi G, onun tarafından ölçüldü. Mevcut bir öğrencinin görebileceği gibi gerekli hız,
V= (gR) 1/2 ~ 8 km/sn.
Bu elbette ilk kaçış hızı, yani topun atılması gereken hız dünyanın yapay uydusu. Bu ilk kez 1957'de Rusya'da yapıldı, ancak on yedinci yüzyıl İtalya'sında bu tür kelimeler bilinmiyordu ve hıza astronomik deniyordu. Oldukça astrofizikseldi. Ancak astrofizikçi Galileo'ya göre Dünya yüzeyinden sabit bir mesafede uçan zihinsel bir top elbette Ay'a benzeyecektir.
Bununla birlikte, Ay için ortaya çıkan ilişkinin ne yazık ki doğru olmadığına ve çok güçlü bir şekilde geçerli olmadığına kolaylıkla ikna edilebilirdi. Ay'ın hızı olması gerekenden 60 kat daha az. Ay'ın hızı ve uzaklığı iyi bilindiğinden Galileo yer çekiminin ivmesini düşünmüş olmalıydı. G kendim ölçtüm. Ancak bunu Ay'ın yüksekliğinde değil, Dünya yüzeyinde ölçtü. Ay'ın yüksekliğindeki serbest düşüşün ivmesi Dünya'dakinden 3600 kat daha az olsaydı bu ilişki gerçekleşmiş olurdu. Ay'a olan uzaklık Dünya'nın yarıçapının 60 katıdır. Bu şu hipotezi akla getiriyor: Yerçekimi ivmesi, Dünya'dan uzaklıkla, uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değişir.. Galileo bu hipotezi hem Jüpiter'in uydularında hem de Güneş'in uyduları olan gezegenlerde doğrulayabilirdi. Sonuç olarak yeni bir doğa kanunu elde edecekti: serbest düşmenin genel kanunu serbest düşüşün ivmesini belirleyen g(R) uzak bir noktada R göksel bir kütleden M
g(R) = GM/R 2 ,
burada G bir sabittir, her gök cismi için aynıdır, yani temel bir sabittir.
Galileo genel serbest düşme yasasını nasıl keşfedebildi?
Serbest düşüşü incelerken Galileo, uzaya yatay olarak atılan bir topun, şekli başlangıç hızıyla belirlenen bir parabol boyunca düştüğünü buldu. V ve serbest düşüşün hızlanması G: yatay hız korunur V G = V ve zamanla dikey olarak artar V V = GT.
Zihinsel Galileo ile efsanevi kuleye tırmanarak bir düşünce deneyi yapalım. Topları artan hızla yatay olarak atacağız. Atış hızı düşükse, top dik bir parabol boyunca kulenin yakınındaki yere düşecektir. Ve eğer hız çok yüksekse, parabol çok düzleşecek ve top Dünya'dan çok uzağa uçacaktır.
Sorun şu ki, topun serbestçe düşmesi ve "aşağı" yuvarlanan dünya yüzeyinden aynı yükseklikte kalması için hangi hızda atılması gerektiğidir?
Artık bir okul çocuğu bile bu soruyu, belirtilen diyagramı çizerek, Pisagor teoremini uygulayarak ve Dünya'nın yarıçapını hesaba katarak cevaplayabilir. R
Galileo Galilei (1564-1642), Nicolaus Copernicus ve Giordano Bruno'nun fikirlerinin doğruluğunu pratikte doğruladı:
- - teleskopu icat etti;
- - teleskop kullanarak gök cisimlerini araştırdı;
- - gök cisimlerinin yalnızca bir yörünge boyunca değil, aynı zamanda kendi eksenleri etrafında da hareket ettiğini kanıtladı;
- - Güneş'te noktalar ve Ay'da çeşitli manzaralar (dağlar ve çöller - "denizler") keşfedildi;
- - diğer gezegenlerin etrafında keşfedilen uydular;
- - düşen cisimlerin dinamiklerini inceledi;
- - Evrendeki dünyaların çokluğunu kanıtladı.
Galileo, aşağıdakilerden oluşan bir bilimsel araştırma yöntemi ortaya koydu:
- - gözlem;
- - bir hipotez ileri sürmek;
- - hipotezin pratikte uygulanmasına ilişkin hesaplamalar;
- - öne sürülen hipotezin pratikte deneysel (deneysel) test edilmesi.
Ve Kopernik ve Bruno'nun çalışmalarının halefi oldu. En çok modern fiziğin kurucusu olarak bilinir.
Bilimsel araştırmanın ana yöntemini akıl yürütme veya gözlem değil, deney haline getiren ilk bilim adamıydı. O zamanlar “düşen” Pisa Kulesi'nin tepesinden farklı boyutlarda toplar atarak geniş, hatta skandal bir ün kazandı. Daha önce herkes Aristoteles'in daha ağır bir topun daha hafif olandan daha hızlı düşeceğine inanıyordu ve kimse bunu pratikte kontrol etmeyi düşünmemişti. İlk kontrol eden Galileo oldu. Ve Aristoteles'in aksine her iki topun da aynı anda düştüğü ortaya çıktı. Galileo şöyle açıklıyor: Örneğin bir tüyün havaya bir taşın düşmesinden çok daha yavaş düştüğü deneyimlerden bilinen durumlar vardır - bunun nedeni havadaki dirençtir. Bir boşlukta (bu tür deneyler daha sonra gerçekleştirildi), hem taş hem de tüy eşit şekilde düşer.
Farklı yüksekliklerden düşme süresini ölçen Galileo, topların sabit hızla değil, ivmelenerek düştüğü sonucuna varıyor. Hareketli cisimlerle deneyler yapan Galileo, kuvvetin etkisi altındaki hareket ile ataletin etkisi altındaki hareket arasında bir fark olduğunu görüyor. Kuvvetin etkisi sonucunda vücut ivmelenerek hareket eder, hızını veya hareket yönünü değiştirir. Kuvvet etki etmezse, vücut ya hareketsiz kalır (eğer hareketsizse) ya da ataletin etkisi altında hareket etmeye devam eder (eğer daha önce hareket ediyorsa).
Buradan Galileo, bugün genel olarak bilinen, ancak o günlerde tuhaf görünen bir sonuca varıyor: Dinlenme durumu ile düzgün doğrusal hareket durumu arasında temel bir fark yok. Ve bu sonuç, Kopernik teorisinin lehine ilk argüman oldu. Daha önce Kopernik'i eleştirenler, Dünya hareket ederse bunu hissedeceğimizi, Dünya'nın ayaklarımızın altından uzaklaşacağını söylemişlerdi. Galileo böyle bir şeyin olmadığını kanıtladı. Dünya dairesel bir yörüngede hareket etmesine rağmen, bu yörüngenin yarıçapı o kadar büyüktür ki, alışılagelmiş uzunluk ölçeklerimizde bu hareket neredeyse doğrusaldır ve dolayısıyla hissedilmez.
Galileo'nun haklı olduğunun ikinci reddedilemez kanıtı teleskoptu. O zamana kadar dışbükey ve içbükey camların "büyütme" ve "küçültme" özellikleri zaten keşfedilmişti. Tam da o yıllarda, farklı insanlar bağımsız olarak, dışbükey ve içbükey camın birleşiminden uzaktaki nesneleri yakınlaştıran bir teleskop oluşturmanın mümkün olduğunu keşfettiler. 1610 yılında Galileo yaptığı teleskopu gökyüzüne doğrultan ilk kişi oldu. Bu ilk teleskoptu. Galileo hemen o zaman için inanılmaz birçok keşif yaptı. Ayın dağlarla kaplı olduğu ortaya çıktı - bu nedenle dünyevi ile göksel arasında hiçbir fark yoktur ve diğer gök cisimlerinde kabartma temelde dünyevi olandan farklı değildir.
Jüpiter'in 4 uydusu olduğu ortaya çıktı - bu, Dünya'nın etrafında dönen Ay'ın gezegenler dünyasında bir istisna olmadığı ve dolayısıyla Dünya'nın diğerleriyle aynı gezegen olduğu anlamına geliyor. Venüs teleskopla gözlemlendiğinde aya benzer bir hilal olduğu ortaya çıktı ve evreleri sürekli değişiyordu - bu ancak hem Dünya'nın hem de Venüs'ün Güneş'in etrafında dönmesi durumunda gerçekleşebilirdi. Güneş'in kendisinde bile lekeler vardı - buna göre o ilahi bir şey değil, sıradan bir gök cismi. Samanyolu'nun birçok yıldızdan oluştuğu ortaya çıktı; Evrenin sınırlarının önceden düşünülenden çok daha geniş olduğu ortaya çıktı.
Galileo, "Dünyanın İki Ana Sistemi Üzerine Diyalog" adlı eserini Roma'ya götürdüğünde parlak umutlarla doludur. Aklı başında olan her insan bunda Ptolemaik sistemin tamamen çöküşünü görecek ve Kopernik'in büyük mantığını anlayacaktır. Kutsal sarayın uşağı Riccardi, taslağın basılması için onay verir, ancak birdenbire bir şeyden korkarak iznini geri alır ve zaten Floransa'da olan başka bir sansürcüyü tavsiye eder. Orada, 1632'de 68 yaşındaki Galileo, hayatının ana kitabını yayınladı.
Vatikan öfkeliydi. Galileo yargılandı, duruşma iki aydan fazla sürdü. Galileo'nun Fransız biyografi yazarlarından biri, "Büyük adamın aşağılanması derin ve tamdı" diye yazmıştı. “Bu aşağılanmada, bir bilim adamının en ateşli inançlarından feragat etme ve acılara ve yangın korkusuna yenik düşmüş bir adamın azabına sürüklenmişti...”
22 Haziran 1633'te St. Minerva manastırının kilisesinde, mahkemenin tüm piskoposlarının ve kardinallerinin huzurunda, karara uyarak diz çökerek tahttan çekilme fermanını okudu. Galileo'nun dizlerinden kalkarken şöyle bağırdığını iddia ediyorlar: "Ama hâlâ dönüyor!" Ancak durumun böyle olması pek mümkün değildi. Engizisyon, tamamen resmi bir tahttan çekilmesi nedeniyle onu asla affetmeyecekti. Ondan beklenen tevbe ve tevazuydu; eğilmek değil, düşüncelerini kırmak gerekiyordu...
Galileo, 1564 yılında İtalya'nın Pisa şehrinde doğdu; bu, Bruno'nun öldüğü yılda 36 yaşında olduğu ve gücünün ve sağlığının tam anlamıyla geliştiği anlamına geliyordu.
Genç Galileo olağanüstü matematiksel yetenekler keşfetti; matematik üzerine çalışmaları eğlenceli romanlar gibi yuttu.
Galileo, Pisa Üniversitesi'nde yaklaşık dört yıl çalıştı ve 1592'de Padua Üniversitesi'nde matematik profesörü pozisyonuna geçti ve 1610'a kadar burada kaldı.
Galileo'nun tüm bilimsel başarılarını aktarmak imkansızdır; o alışılmadık derecede çok yönlü bir insandı. Müziği ve resmi iyi biliyordu, matematiğin, astronominin, mekaniğin, fiziğin gelişmesi için çok şey yaptı...
Galileo'nun astronomi alanındaki başarıları şaşırtıcıdır.
...Her şey bir teleskopla başladı. 1609'da Galileo, Hollanda'da bir yerde uzağı gören bir cihazın ortaya çıktığını duydu ("teleskop" kelimesi Yunancadan bu şekilde çevrilmiştir). İtalya'da hiç kimse bunun nasıl çalıştığını bilmiyordu; yalnızca temelinin optik gözlüklerden oluştuğu biliniyordu.
Bu, şaşırtıcı yaratıcılığıyla Galileo için yeterliydi. Birkaç hafta süren düşünce ve deneylerden sonra, bir büyüteç ve çift içbükey camdan oluşan ilk teleskopunu topladı (şimdi dürbünler bu prensip üzerine inşa edilmiştir). Cihaz ilk başta nesneleri yalnızca 5-7 kat, ardından 30 kat büyütüyordu ve bu o zamanlar için zaten çok fazlaydı.
Galileo'nun en büyük başarısı teleskopu gökyüzüne çeviren ilk kişi olmasıdır. Orada ne gördü?
Bir insan nadiren yeni, bilinmeyen bir dünyayı keşfetme mutluluğunu yaşar. Yüz yılı aşkın bir süre önce Kolomb, Yeni Dünya'nın kıyılarını ilk gördüğünde böyle bir mutluluk yaşadı. Galileo'ya cennetin Kolomb'u denir. Evrenin olağanüstü genişlikleri, yalnızca yeni bir dünya değil, sayısız yeni dünya, İtalyan gökbilimcinin bakışına açıldı.
Teleskobun icadından sonraki ilk aylar elbette Galileo'nun hayatındaki en mutlu aylardı; bir bilim adamının kendisi için dileyebileceği kadar mutluydu. Her gün, her hafta yeni bir şey getirdi... Evrenle ilgili önceki tüm fikirler çöktü, dünyanın yaratılışıyla ilgili tüm İncil hikayeleri peri masallarına dönüştü.
Böylece Galileo teleskopunu Ay'a doğrultuyor ve filozofların hayal ettiği gibi hafif gazlardan oluşan eterik bir cisim değil, bilim adamının akıllıca yüksekliğini uzunluğuna göre belirlediği geniş ovaları, dağları olan Dünya'ya benzer bir gezegen görüyor. onların gölgesi.
Ama önünde gezegenlerin görkemli kralı Jüpiter var. Peki ne olur? Jüpiter, etrafında dönen ve güneş sisteminin daha küçük bir versiyonunu üreten dört uyduyla çevrilidir.
Boru Güneş'e yöneliktir (tabii ki füme camdan). Kusursuzluğun en saf örneği olan İlahi Güneş, lekelerle kaplıdır ve hareketleri, Güneş'in de Dünyamız gibi kendi ekseni etrafında döndüğünü göstermektedir. Giordano Bruno'nun tahminleri ne kadar çabuk doğrulandı!
Teleskop, gökyüzünü geçen bu sisli şerit olan gizemli Samanyolu'na çevrilir ve şimdiye kadar insan gözünün erişemediği sayısız yıldıza ayrılır! Cesur kahin Roger Bacon'un üç buçuk yüzyıl önce bahsettiği şey bu değil miydi? Bilimde her şeyin bir zamanı vardır, sadece bekleyip savaşabilmeniz gerekir.
Biz kozmonotların çağdaşları için Galileo'nun keşiflerinin insanların dünya görüşlerinde nasıl bir devrim yarattığını hayal etmek bile zor. Kopernik sistemi görkemlidir ancak sıradan insanın zihni tarafından çok az anlaşılmaktadır; kanıta ihtiyacı vardı. Artık kanıt ortaya çıktı; bu, Galileo tarafından harika başlığı "Yıldızlı Haberci" olan bir kitapta verilmişti. Artık şüphe duyan herkes teleskopla gökyüzüne bakabilir ve Galileo'nun açıklamalarının doğruluğuna ikna olabilir.
Seçkin İtalyan fizikçi ve gökbilimci Galileo Galilei, 15 Şubat 1564'te Pisa şehrinde (kuzeybatı İtalya) doğdu. Başı fakir bir asilzade olan ailesinde Galileo'nun yanı sıra beş çocuk daha vardı. Çocuk 8 yaşındayken aile, genç Galileo'nun yerel manastırlardan birinde okula başladığı Floransa'ya taşındı. O zamanlar en çok sanatla ilgileniyordu, ancak doğa bilimlerinde de başarılıydı. Bu nedenle okuldan mezun olduktan sonra tıp okumaya başladığı Pisa Üniversitesi'ne girmesi onun için zor olmadı. Ancak aynı zamanda kendi inisiyatifiyle katıldığı bir ders olan geometriye de ilgi duydu.
Galileo üniversitede üç yıl okudu ancak ailesinin maddi durumu kötüleştiği için mezun olamadı. Daha sonra eve dönüp iş bulmaya çalışmak zorunda kaldı. Neyse ki yetenekleri sayesinde, çalışmalarının devamı için ödeme yapmayı kabul eden Dük Ferdinand I de' Medici'nin himayesini almayı başardı. Bundan sonra Galileo, 1589'da Pisa Üniversitesi'ne döndü ve burada kısa süre sonra matematik profesörü oldu. Bu ona öğretme ve aynı zamanda bağımsız araştırma yapma fırsatı verdi. Bir yıl sonra bilim adamının mekanik üzerine ilk çalışması yayınlandı. Buna "Hareket Üzerine" adı verildi.
Büyük bilim adamının hayatının en verimli dönemi burada geçti. Ve onun sayesinde 1609 astronomide gerçek bir devrim yarattı. Temmuz ayında, sonsuza kadar tarihe geçecek bir olay meydana geldi - gök cisimlerinin ilk gözlemleri yeni bir alet olan optik teleskop kullanılarak yapıldı. Galileo'nun kendisi tarafından yapılan ilk tüp yalnızca üç kat artış sağladı. Bir süre sonra, insan görüşünü 33 kat artıran geliştirilmiş bir versiyon ortaya çıktı. Onun yardımıyla yapılan keşifler bilim dünyasını şok etti. İlk yıl Jüpiter'in dört uydusu keşfedildi ve gökyüzünde çıplak gözle görülebilenden çok daha fazla yıldız olduğu keşfedildi. Galileo Ay'ı gözlemledi, üzerindeki dağları ve ovaları keşfetti. Bütün bunlar Avrupa çapında ünlü olmak için yeterliydi.
1610'da Floransa'ya taşınan bilim adamı araştırmasına devam etti. Burada Güneş'teki noktaları, kendi ekseni etrafındaki dönüşünü ve Venüs gezegeninin evrelerini keşfettiler. Bütün bunlar ona İtalya ve ötesindeki birçok üst düzey kişinin şöhretini ve desteğini getirdi.
Ancak Katolik Kilisesi tarafından sapkınlık olarak sınıflandırılan Kopernik'in öğretilerini açıkça savunması nedeniyle Roma ile ilişkilerinde ciddi sorunlar yaşadı. Ve 1632'de "Dünyanın en önemli iki sistemi - Ptolemaik ve Kopernik üzerine Diyalog" başlıklı büyük bir eserin yayınlanmasından sonra, açıkça sapkınlığı desteklemekle suçlandı ve duruşma için mahkemeye çağrıldı. Sonuç olarak Galileo, güneş merkezli bir dünya sistemine verdiği destekten açıkça vazgeçmek zorunda kaldı. Ona atfedilen ifade: "Ama yine de dönüyor!" belgesel kanıtı yok...