Галилео ди Винченцо Бонайути де Галилей (15 февраля 1564 - 8 января 1642), обычно называемый Галилео Галилеем ( / ˌ ɡ æ l ɪ ˈ l eɪ oʊ ˌ ɡ æ l ɪ ˈ l eɪ / , США также / ˌ ɡ æ л ɪ ˈ л яː oʊ -/ ; итальянский: [ɡaliˈlɛːo ɡaliˈlɛːi] ) или мононимно как Галилей , был итальянским (флорентийским) [а] астрономом , физиком и инженером, которого иногда называют эрудитом . Он родился в городе Пиза , входившем в то время в состав Флорентийского герцогства и нынешней Италии . [4] Галилея называют отцом наблюдательной астрономии , [5] современной классической физики, [6] научного метода , [7] и современной науки . [8]
Галилей изучал скорость и быстродействие , гравитацию и свободное падение , принцип относительности , инерцию , движение снаряда , а также работал в прикладной науке и технике, описывая свойства маятника и « гидростатических весов». Он был одним из первых разработчиков термоскопа эпохи Возрождения [ 9 ] и изобретателем различных военных компасов . С помощью усовершенствованного телескопа , который он построил, он наблюдал звезды Млечного Пути , фазы Венеры , четыре крупнейших спутника Юпитера , кольца Сатурна , лунные кратеры и солнечные пятна . Он также построил ранний микроскоп .
Защита Галилеем гелиоцентризма Коперника встретила сопротивление со стороны католической церкви и некоторых астрономов. Дело расследовала римская инквизиция в 1615 году, которая пришла к выводу, что его взгляды противоречат принятым библейским толкованиям. [10] [11] [12]
Галилей позже защищал свои взгляды в «Диалоге о двух главных системах мира» (1632), который, по-видимому, нападал на папу Урбана VIII и, таким образом, оттолкнул как папу, так и иезуитов , которые оба поддерживали Галилея до этого момента. [10] Его судила инквизиция, признали «ярым подозреваемым в ереси» и заставили отречься. Он провел остаток своей жизни под домашним арестом. [13] [14] В это время он написал «Две новые науки » (1638), в основном касающиеся кинематики и сопротивления материалов . [15]
Галилей родился в Пизе (тогда часть герцогства Флоренции ) 15 февраля 1564 года [16] , он был первым из шести детей Винченцо Галилея , выдающегося лютниста , композитора и теоретика музыки , и Джулии Амманнати , дочери известного торговца, которая вышла замуж двумя годами ранее в 1562 году, когда ему было 42 года, а ей 24. Галилей сам стал опытным лютнистом и рано усвоил от отца скептицизм по отношению к устоявшимся авторитетам. [17]
Трое из пяти братьев и сестер Галилея пережили младенчество. Младший, Микеланджело (или Микеланджело), также стал лютнистом и композитором, который добавил к финансовым тяготам Галилея оставшуюся часть его жизни. [18] Микеланджело не смог внести свою справедливую долю обещанного отцом приданого их зятям, которые позже попытались искать законные средства для выплаты причитающихся платежей. Микеланджело также иногда приходилось занимать средства у Галилея, чтобы поддержать свои музыкальные начинания и экскурсии. Эти финансовые тяготы могли способствовать раннему желанию Галилея разрабатывать изобретения, которые приносили бы ему дополнительный доход. [19]
Когда Галилео Галилею было восемь лет, его семья переехала во Флоренцию , но он оставался под опекой Муцио Тедальди в течение двух лет. Когда Галилео было десять лет, он покинул Пизу, чтобы присоединиться к своей семье во Флоренции, где он попал под опеку Якопо Боргини. [16] Он получил образование, в частности, в области логики, с 1575 по 1578 год в аббатстве Валломброза , примерно в 30 км к юго-востоку от Флоренции. [20] [21]
Галилей имел тенденцию называть себя только по имени. В то время фамилии были необязательными в Италии, и его имя имело то же происхождение, что и его иногда-семейное имя, Галилей. И его имя, и его семья в конечном итоге произошли от предка, Галилео Бонаюти , важного врача, профессора и политика во Флоренции в 15 веке. [22] Галилео Бонаюти был похоронен в той же церкви, базилике Санта-Кроче во Флоренции , где примерно 200 лет спустя был похоронен и Галилео Галилей. [23]
Когда он называл себя более чем одним именем, иногда это было как Галилео Галилей Линчео, ссылка на то, что он был членом Accademia dei Lincei , элитной научной организации, основанной в Папской области . Для тосканских семей середины XVI века было обычным делом называть старшего сына в честь фамилии родителей. [24] Следовательно, Галилео Галилей не обязательно был назван в честь своего предка Галилео Бонаюти. Итальянское мужское имя «Галилео» (и отсюда фамилия «Галилей») происходит от латинского «Galilaeus», что означает «из Галилеи ». [25] [22]
Библейские корни имени и фамилии Галилея стали предметом известного каламбура. [26] В 1614 году, во время дела Галилея , один из противников Галилея, доминиканский священник Томмазо Каччини , выступил против Галилея с противоречивой и влиятельной проповедью . В ней он особо процитировал Деяния 1:11: «Мужи Галилейские! Что вы стоите и смотрите на небо?». [ необходима цитата ]
Несмотря на то, что он был искренне набожным католиком, [27] Галилей был отцом троих детей вне брака с Мариной Гамбой . У них было две дочери, Вирджиния (родилась в 1600 году) и Ливия (родилась в 1601 году), и сын Винченцо (родился в 1606 году). [28]
Из-за их незаконного рождения Галилей считал девушек невыгодными для замужества, если не создавали проблемы с непомерно дорогой поддержкой или приданым, что было бы похоже на предыдущие обширные финансовые проблемы Галилея с двумя его сестрами. [29] Их единственной достойной альтернативой была религиозная жизнь. Обе девушки были приняты в монастырь Сан-Маттео в Арчетри и оставались там до конца своих дней. [30]
Вирджиния приняла имя Мария Селеста при поступлении в монастырь. Она умерла 2 апреля 1634 года и похоронена вместе с Галилеем в базилике Санта-Кроче во Флоренции . Ливия приняла имя Сестра Арканджела и болела большую часть своей жизни. Винченцо позже был узаконен как законный наследник Галилея и женился на Сестилии Боккинери. [31]
Хотя Галилей в юности серьезно рассматривал возможность стать священником, по настоянию отца он вместо этого поступил в 1580 году в Пизанский университет на медицинский факультет. [32] На него повлияли лекции Джироламо Борро и Франческо Буонамичи из Флоренции. [21] В 1581 году, когда он изучал медицину, он заметил качающуюся люстру , которую потоки воздуха перемещали, чтобы она качалась по большим и меньшим дугам. Ему казалось, по сравнению с его сердцебиением, что люстре требовалось одинаковое количество времени, чтобы качаться вперед и назад, независимо от того, как далеко она качалась. Когда он вернулся домой, он установил два маятника одинаковой длины и качал один с большим размахом, а другой с малым размахом, и обнаружил, что они держали время вместе. Только в работе Христиана Гюйгенса , почти сто лет спустя, таутохронная природа качающегося маятника была использована для создания точных часов. [33] До этого момента Галилея намеренно держали подальше от математики, поскольку врач зарабатывал больше, чем математик. Однако, случайно посетив лекцию по геометрии, он уговорил своего нежелающего отца позволить ему изучать математику и натурфилософию вместо медицины. [33] Он создал термоскоп , предшественника термометра , и в 1586 году опубликовал небольшую книгу о конструкции гидростатических весов, которые он изобрел (что впервые привлекло к нему внимание ученого мира). Галилей также изучал disegno , термин, охватывающий изящное искусство, и в 1588 году получил должность преподавателя в Accademia delle Arti del Disegno во Флоренции, где преподавал перспективу и светотени . В том же году по приглашению Флорентийской академии он прочитал две лекции, «О форме, местоположении и размере Дантова ада» , в попытке предложить строгую космологическую модель ада Данте . [34] Вдохновленный художественной традицией города и работами художников эпохи Возрождения , Галилей приобрел эстетическое мышление . Будучи молодым преподавателем в Академии, он завязал дружбу на всю жизнь с флорентийским художником Чиголи . [35] [36]
В 1589 году он был назначен на кафедру математики в Пизе. В 1591 году его отец умер, и ему доверили заботу о его младшем брате Микеланджело . В 1592 году он переехал в Падуанский университет , где преподавал геометрию, механику и астрономию до 1610 года. [37] В этот период Галилей сделал значительные открытия как в чистой фундаментальной науке (например, кинематика движения и астрономия), так и в прикладной науке (например, сопротивление материалов и создание телескопа). Его многочисленные интересы включали изучение астрологии , которая в то время была дисциплиной, связанной с изучением математики, астрономии и медицины. [38] [39]
Тихо Браге и другие наблюдали сверхновую 1572 года . Письмо Оттавио Бренцони от 15 января 1605 года Галилею привлекло внимание Галилея к сверхновой 1572 года и менее яркой новой 1601 года. Галилей наблюдал и обсуждал сверхновую Кеплера в 1604 году. Поскольку эти новые звезды не показали обнаруживаемого суточного параллакса , Галилей пришел к выводу, что это далекие звезды, и, следовательно, опроверг веру Аристотеля в неизменность небес. [40]
Возможно, основываясь только на описаниях первого практического телескопа, который Ганс Липперсгей пытался запатентовать в Нидерландах в 1608 году, [41] Галилей в следующем году создал телескоп с увеличением около 3x. Позже он создал улучшенные версии с увеличением до 30x. [42] С помощью телескопа Галилея наблюдатель мог видеть увеличенные, прямые изображения на Земле — это было то, что обычно называют наземным телескопом или подзорной трубой. Он также мог использовать его для наблюдения за небом; какое-то время он был одним из тех, кто мог построить телескопы, достаточно хорошие для этой цели. 25 августа 1609 года он продемонстрировал один из своих ранних телескопов с увеличением около 8x или 9x венецианским законодателям. Его телескопы также были прибыльным побочным занятием для Галилея, который продавал их торговцам, которые находили их полезными как в море, так и в качестве предметов торговли. Он опубликовал свои первые телескопические астрономические наблюдения в марте 1610 года в кратком трактате под названием Sidereus Nuncius ( Звездный вестник ). [43]
30 ноября 1609 года Галилей направил свой телескоп на Луну . [44] Хотя он и не был первым человеком, наблюдавшим Луну в телескоп (английский математик Томас Харриот сделал это за четыре месяца до этого, но увидел только «странную пятнистость»), [45] Галилей был первым, кто установил причину неравномерного убывания как затенение света лунными горами и кратерами . В своем исследовании он также составил топографические карты, оценивая высоты гор. Луна не была тем, что долгое время считалось полупрозрачной и идеальной сферой, как утверждал Аристотель, и вряд ли первой «планетой», «вечной жемчужиной, которая величественно вознеслась в небесные эмпиреи», как утверждал Данте . Галилею иногда приписывают открытие лунной либрации по широте в 1632 году, [46] хотя Томас Харриот или Уильям Гилберт, возможно, сделали это раньше. [47]
Художник Чиголи, друг Галилея, включил реалистичное изображение Луны в одну из своих картин; вероятно, он использовал свой собственный телескоп для наблюдения. [35]
7 января 1610 года Галилей наблюдал в свой телескоп то, что он описал в то время как «три неподвижные звезды, совершенно невидимые [b] из-за своей малости», все близко к Юпитеру и лежащие на прямой линии, проходящей через него. [48] Наблюдения в последующие ночи показали, что положения этих «звезд» относительно Юпитера менялись таким образом, который был бы необъясним, если бы они действительно были неподвижными звездами . 10 января Галилей заметил, что одна из них исчезла, наблюдение, которое он приписал тому, что она была скрыта за Юпитером. Через несколько дней он пришел к выводу, что они вращаются вокруг Юпитера: он открыл три из четырех крупнейших лун Юпитера . [49] Он открыл четвертую 13 января. Галилей назвал группу из четырех звезд Медичи в честь своего будущего покровителя, Козимо II Медичи, великого герцога Тосканского , и трех братьев Козимо. [50] Однако позднее астрономы переименовали их в галилеевские спутники в честь их первооткрывателя. Эти спутники были независимо открыты Симоном Марием 8 января 1610 года и теперь называются Ио , Европа , Ганимед и Каллисто , названия, данные Марием в его Mundus Iovialis, опубликованном в 1614 году. [51]
Наблюдения Галилея за спутниками Юпитера вызвали споры в астрономии: планета с меньшими планетами, вращающимися вокруг нее, не соответствовала принципам аристотелевской космологии , которая гласила, что все небесные тела должны вращаться вокруг Земли, [52] [53] и многие астрономы и философы изначально отказывались верить, что Галилей мог открыть что-то подобное. [54] [55] Усугубляя эту проблему, другие астрономы испытывали трудности с подтверждением наблюдений Галилея. Когда он демонстрировал телескоп в Болонье, присутствующие с трудом могли увидеть луны. Один из них, Мартин Хорки, заметил, что некоторые неподвижные звезды, такие как Спика Девы , казались двойными через телескоп. Он воспринял это как доказательство того, что инструмент был обманчивым при наблюдении за небом, что ставило под сомнение существование лун. [56] [57] Обсерватория Христофора Клавия в Риме подтвердила наблюдения и, хотя не была уверена, как их интерпретировать, оказала Галилею геройский прием, когда он посетил ее в следующем году. [58] Галилей продолжал наблюдать за спутниками в течение следующих восемнадцати месяцев, и к середине 1611 года он получил удивительно точные оценки их периодов — подвиг, который Иоганн Кеплер считал невозможным. [59] [60]
Галилей увидел практическое применение своего открытия. Определение восточно-западного положения кораблей в море требовало синхронизации их часов с часами на нулевом меридиане . Решение этой проблемы долготы имело большое значение для безопасной навигации, и Испания, а позже и Голландия учредили крупные призы за ее решение. Поскольку затмения лун, которые он открыл, были относительно частыми, и их время можно было предсказать с большой точностью, их можно было использовать для установки судовых часов, и Галилей подал заявку на призы. Наблюдение за лунами с корабля оказалось слишком сложным, но этот метод использовался для обследования земель, включая перекартографирование Франции. [61] : 15–16 [62]
С сентября 1610 года Галилей наблюдал, что Венера демонстрирует полный набор фаз, аналогичный фазам Луны . Гелиоцентрическая модель Солнечной системы, разработанная Николаем Коперником, предсказывала, что все фазы будут видны, поскольку орбита Венеры вокруг Солнца заставит ее освещенное полушарие быть обращенным к Земле, когда она находится на противоположной стороне Солнца, и быть обращенным от Земли, когда она находится на земной стороне Солнца. В геоцентрической модели Птолемея было невозможно, чтобы орбиты любой из планет пересекали сферическую оболочку, несущую Солнце. Традиционно орбита Венеры была размещена полностью на ближней стороне Солнца, где она могла демонстрировать только фазы полумесяца и новой фазы. Было также возможно поместить ее полностью на дальней стороне Солнца, где она могла демонстрировать только фазы луны и полной фазы. После телескопических наблюдений Галилеем серповидной, горбатой и полной фаз Венеры, модель Птолемея стала несостоятельной. В начале 17-го века, в результате его открытия, подавляющее большинство астрономов перешло к одной из различных геогелиоцентрических планетарных моделей, [63] [64], таких как модели Тихона , Капеллана и расширенной Капеллана, [c] каждая из которых либо с ежедневно вращающейся Землей, либо без нее. Все они объясняли фазы Венеры без «опровержения» предсказания полного гелиоцентризма о звездном параллаксе. Открытие Галилеем фаз Венеры было, таким образом, его наиболее эмпирически и практически влиятельным вкладом в двухэтапный переход от полного геоцентризма к полному гелиоцентризму через геогелиоцентризм. [ необходима цитата ]
В 1610 году Галилей также наблюдал планету Сатурн и сначала принял ее кольца за планеты, [65] думая, что это была система из трех тел. Когда он наблюдал планету позже, кольца Сатурна были ориентированы прямо на Землю, заставив его думать, что два тела исчезли. Кольца снова появились, когда он наблюдал планету в 1616 году, еще больше запутав его. [66]
Галилей наблюдал планету Нептун в 1612 году. Она появляется в его записных книжках как одна из многих ничем не примечательных тусклых звезд. Он не осознавал, что это была планета, но он заметил ее движение относительно звезд, прежде чем потерял ее из виду. [67]
Галилей проводил исследования солнечных пятен невооруженным глазом и телескопом . [68] Их существование породило еще одну трудность с неизменным совершенством небес, как это постулируется в ортодоксальной аристотелевской небесной физике. Очевидное годовое изменение их траекторий, наблюдаемое Франческо Сицци и другими в 1612–1613 годах, [69] также предоставило весомый аргумент против как птолемеевской системы, так и геогелиоцентрической системы Тихо Браге. [d] Спор о приоритете в открытии солнечных пятен и в их интерпретации привел Галилея к долгой и ожесточенной вражде с иезуитом Кристофом Шайнером . В середине был Марк Вельзер , которому Шайнер объявил о своем открытии, и который спросил Галилея о его мнении. Оба они не знали о более раннем наблюдении и публикации солнечных пятен Иоганном Фабрициусом . [73]
Галилей наблюдал Млечный Путь , который ранее считался туманным , и обнаружил, что это множество звезд, упакованных так плотно, что с Земли они казались облаками. Он обнаружил много других звезд, слишком далеких, чтобы быть видимыми невооруженным глазом. Он наблюдал двойную звезду Мицар в Большой Медведице в 1617 году. [74]
В « Звездном вестнике » Галилей сообщал, что звезды выглядят как простые вспышки света, по существу не измененные телескопом, и противопоставлял их планетам, которые телескоп показал дисками. Но вскоре после этого в своих «Письмах о солнечных пятнах » он сообщил, что телескоп показал формы как звезд, так и планет «совершенно круглыми». С этого момента он продолжал сообщать, что телескопы показывают округлость звезд, и что звезды, видимые через телескоп, имеют диаметр в несколько секунд дуги. [75] [76] Он также разработал метод измерения видимого размера звезды без телескопа. Как описано в его «Диалоге о двух главных системах мира» , его метод заключался в том, чтобы подвесить тонкую веревку на линии зрения звезды и измерить максимальное расстояние, с которого она полностью закроет звезду. Измерив это расстояние и ширину веревки, он мог вычислить угол, образуемый звездой в точке наблюдения. [77] [78] [79]
В своем «Диалоге» он сообщил , что обнаружил, что видимый диаметр звезды первой величины не превышает 5 угловых секунд , а диаметр звезды шестой величины составляет около 5/6 угловых секунд. Как и большинство астрономов его времени, Галилей не осознавал, что видимые размеры звезд, которые он измерял, были ложными, вызванными дифракцией и атмосферными искажениями, и не представляли истинных размеров звезд. Однако значения Галилея были намного меньше предыдущих оценок видимых размеров самых ярких звезд, таких как сделанные Браге, и позволили Галилею опровергнуть антикоперниканские аргументы, такие как аргументы Тихо Браге о том, что эти звезды должны быть абсурдно большими, чтобы их годовые параллаксы были необнаружимыми. [80] [81] [82] Другие астрономы, такие как Симон Мариус, Джованни Баттиста Риччоли и Мартинус Гортензиус , провели аналогичные измерения звезд, и Мариус и Риччоли пришли к выводу, что меньшие размеры были недостаточно малы, чтобы ответить на аргумент Тихо. [83] [84]
Кардинал Беллармин писал в 1615 году, что система Коперника не может быть защищена без «истинной физической демонстрации того, что не Солнце вращается вокруг Земли, а Земля вращается вокруг Солнца». [85] Галилей считал, что его теория приливов обеспечивает такое доказательство. [86] Эта теория была настолько важна для него, что изначально он намеревался назвать свой Диалог о двух главных мировых системах Диалогом о приливах и отливах моря . [87] Ссылка на приливы была удалена из названия по приказу инквизиции. [ необходима цитата ]
Для Галилея приливы были вызваны плеском воды в морях взад и вперед, когда точка на поверхности Земли ускорялась и замедлялась из-за вращения Земли вокруг своей оси и вращения вокруг Солнца. Он распространил свой первый отчет о приливах в 1616 году, адресованный кардиналу Орсини . [88] Его теория дала первое представление о важности форм океанических бассейнов для размера и времени приливов; он правильно объяснил, например, незначительные приливы на полпути вдоль Адриатического моря по сравнению с приливами на концах. Однако как общее описание причины приливов его теория оказалась неудачной. [ необходима цитата ]
Если бы эта теория была верна, то прилив был бы только один в день. Галилей и его современники знали об этом несоответствии, потому что в Венеции было два прилива в день вместо одного, с интервалом около 12 часов. Галилей отверг эту аномалию как результат нескольких вторичных причин, включая форму моря, его глубину и другие факторы. [89] [90] Позже Альберт Эйнштейн выразил мнение, что Галилей разработал свои «увлекательные аргументы» и принял их некритически из желания получить физическое доказательство движения Земли. [91] Галилей также отверг идею, известную со времен античности и его современника Иоганна Кеплера, о том, что Луна [92] вызывает приливы — Галилей также не интересовался эллиптическими орбитами планет Кеплера . [93] [94] Галилей продолжал выступать в пользу своей теории приливов, считая ее окончательным доказательством движения Земли. [95]
В 1619 году Галилей оказался втянут в спор с отцом Орацио Грасси , профессором математики в иезуитском Collegio Romano . Он начался как спор о природе комет, но к тому времени, когда Галилей опубликовал «Пробирщика» ( Il Saggiatore ) в 1623 году, его последний залп в споре, он превратился в гораздо более широкий спор о самой природе науки. На титульном листе книги Галилей описан как философ и «Matematico Primario» великого герцога Тосканского. [96]
Поскольку «Пробирщик» содержит такое богатство идей Галилея о том, как следует заниматься наукой, его называют его научным манифестом. [97] [98] В начале 1619 года отец Грасси анонимно опубликовал памфлет « Астрономический диспут о трех кометах 1618 года » [99] , в котором обсуждалась природа кометы, появившейся в конце ноября предыдущего года. Грасси пришел к выводу, что комета была огненным телом, которое двигалось по сегменту большого круга на постоянном расстоянии от Земли [100] [101] и поскольку она двигалась по небу медленнее Луны, она должна быть дальше Луны. [ необходима цитата ]
Аргументы и выводы Грасси подверглись критике в последующей статье « Рассуждение о кометах » [102], опубликованной под именем одного из учеников Галилея, флорентийского юриста по имени Марио Гвидуччи , хотя она была в значительной степени написана самим Галилеем. [103] Галилей и Гвидуччи не предложили никакой окончательной собственной теории о природе комет [104] [105], хотя они представили некоторые предварительные предположения, которые, как теперь известно, являются ошибочными. (Правильный подход к изучению комет был предложен в то время Тихо Браге.) В своем вступительном отрывке « Рассуждение» Галилея и Гвидуччи беспричинно оскорбило иезуита Кристофа Шайнера [ 106] [107] [108] , а различные нелестные замечания в адрес профессоров Collegio Romano были разбросаны по всей работе. [106] Иезуиты были оскорблены, [106] [105] и Грасси вскоре ответил собственным полемическим трактатом «Астрономическое и философское равновесие » [109] под псевдонимом Лотарио Сарсио Сигенсано [110], выдавая себя за одного из своих учеников. [ необходима цитата ]
«Пробирщик» был сокрушительным ответом Галилея на « Астрономические весы» . [102] Он был широко признан шедевром полемической литературы, [111] [112] в котором аргументы «Сарси» подвергаются уничтожающему презрению. [113] Он был встречен с широким одобрением и особенно понравился новому папе Урбану VIII , которому он был посвящен. [114] В Риме в предыдущее десятилетие Барберини, будущий Урбан VIII, выступил на стороне Галилея и Академии Линче . [115]
Спор Галилея с Грасси навсегда оттолкнул от него многих иезуитов, [116] и Галилей и его друзья были убеждены, что они были ответственны за его последующее осуждение, [117] хотя подтверждающие это доказательства не являются окончательными. [118] [119]
Во время конфликта Галилея с Церковью большинство образованных людей придерживались геоцентрического взгляда Аристотеля , согласно которому Земля является центром Вселенной и орбитой всех небесных тел, или новой системы Тихо Браге, смешивающей геоцентризм с гелиоцентризмом. [120] [121] Оппозиция гелиоцентризму и трудам Галилея о нем сочетала религиозные и научные возражения. Религиозное противодействие гелиоцентризму возникло из библейских отрывков, подразумевающих неподвижную природу Земли. [e] Научное противодействие исходило от Браге, который утверждал, что если гелиоцентризм верен, должен наблюдаться ежегодный звездный параллакс, хотя в то время ничего не наблюдалось. [f] Аристарх и Коперник правильно постулировали, что параллакс незначителен, поскольку звезды находятся очень далеко. Однако Браге возразил, что поскольку звезды, по-видимому, имеют измеримый угловой размер , если бы звезды были так далеки, они должны были бы быть намного больше Солнца или даже орбиты Земли. [124] Лишь гораздо позже астрономы поняли, что видимые величины звезд были вызваны оптическим явлением, называемым воздушным диском , и были функциями их яркости, а не истинного физического размера (см. Magnitude#History ). [124]
Галилей защищал гелиоцентризм, основываясь на своих астрономических наблюдениях 1609 года . В декабре 1613 года великая герцогиня Флоренции Кристина выступила против одного из друзей и последователей Галилея, Бенедетто Кастелли , с библейскими возражениями против движения Земли. [g] Подстрекаемый этим инцидентом, Галилей написал письмо Кастелли , в котором утверждал, что гелиоцентризм на самом деле не противоречит библейским текстам и что Библия является авторитетом в вопросах веры и морали, а не науки. Это письмо не было опубликовано, но широко распространялось. [125] Два года спустя Галилей написал письмо Кристине , в котором расширил свои аргументы, ранее высказанные на восьми страницах, до сорока страниц. [126]
К 1615 году труды Галилея о гелиоцентризме были представлены Римской инквизиции отцом Никколо Лорини , который утверждал, что Галилей и его последователи пытались переосмыслить Библию, [e] что рассматривалось как нарушение Тридентского собора и выглядело опасно похожим на протестантизм . [127] Лорини специально процитировал письмо Галилея Кастелли. [128] Галилей отправился в Рим, чтобы защитить себя и свои идеи. В начале 1616 года Франческо Инголи инициировал дебаты с Галилеем, отправив ему эссе, оспаривающее систему Коперника. Позже Галилей заявил, что, по его мнению, это эссе сыграло важную роль в последовавших действиях против коперниканства. [129] Инголи, возможно, был заказан инквизицией для написания экспертного заключения по этому спору, и эссе послужило основой для действий инквизиции. [130] Эссе было сосредоточено на восемнадцати физических и математических аргументах против гелиоцентризма. Оно было заимствовано в основном из аргументов Тихо Браге, в частности, что гелиоцентризм потребовал бы звезд, поскольку они кажутся намного больше Солнца. [h] Эссе также включало четыре теологических аргумента, но Инголи предложил Галилею сосредоточиться на физических и математических аргументах, и он не упомянул библейские идеи Галилея. [132]
В феврале 1616 года инквизиторская комиссия объявила гелиоцентризм «глупым и абсурдным в философии, и формально еретическим, поскольку он явно противоречит во многих местах смыслу Священного Писания». Инквизиция обнаружила, что идея движения Земли «получает такое же суждение в философии и... в отношении теологической истины она, по крайней мере, ошибочна в вере». [133] Папа Павел V поручил кардиналу Беллармину доставить это открытие Галилею и приказать ему отказаться от гелиоцентризма. 26 февраля Галилея вызвали в резиденцию Беллармина и приказали «полностью отказаться... от мнения, что Солнце стоит неподвижно в центре мира, а Земля движется, и впредь не придерживаться, не учить и не защищать его каким-либо образом, ни устно, ни письменно». [134] Декрет Конгрегации Индекса запретил «De Revolutionibus» Коперника и другие гелиоцентрические труды до исправления. [134]
В течение следующего десятилетия Галилей держался вдали от споров. Он возродил свой проект написания книги на эту тему, вдохновленный избранием кардинала Маффео Барберини папой Урбаном VIII в 1623 году. Барберини был другом и поклонником Галилея и выступил против увещеваний Галилея в 1616 году. Получившаяся в результате книга Галилея « Диалог о двух главных мировых системах » была опубликована в 1632 году с официального разрешения инквизиции и папского разрешения. [135]
.jpg/1280px-Justus_Sustermans_-_Portrait_of_Galileo_Galilei_(Uffizi).jpg)
Ранее Папа Урбан VIII лично просил Галилея привести аргументы за и против гелиоцентризма в книге и быть осторожным, чтобы не защищать гелиоцентризм. Неосознанно или намеренно, Симпличио, защитник аристотелевского геоцентрического взгляда в «Диалоге о двух главных системах мира» , часто попадался на собственных ошибках и иногда выглядел глупцом. Действительно, хотя Галилей и заявляет в предисловии к своей книге, что персонаж назван в честь известного философа-аристотелева ( Simplicius на латыни, «Simplicio» на итальянском), имя «Simplicio» на итальянском также имеет коннотацию «простак». [136] [137] Такое изображение Симпличио сделало «Диалог о двух главных системах мира» книгой-пропагандой: нападением на аристотелевский геоцентризм и защитой теории Коперника. [ требуется ссылка ]
Большинство историков сходятся во мнении, что Галилей действовал не из злого умысла и был ошеломлен реакцией на свою книгу. [i] Однако Папа не отнесся легкомысленно ни к предполагаемому публичному насмешкам, ни к защите Коперника. [ необходима цитата ]
Галилей оттолкнул одного из своих самых больших и влиятельных сторонников, Папу, и был вызван в Рим, чтобы защитить свои труды [141] в сентябре 1632 года. Он, наконец, прибыл в феврале 1633 года и предстал перед инквизитором Винченцо Макулани для предъявления обвинения . На протяжении всего суда Галилей стойко утверждал, что с 1616 года он добросовестно сдержал свое обещание не придерживаться ни одного из осужденных мнений, и изначально он даже отрицал, что защищает их. Однако в конце концов его убедили признать, что, вопреки его истинному намерению, у читателя его Диалога вполне могло сложиться впечатление, что он был задуман как защита коперниканства. Ввиду довольно неправдоподобного отрицания Галилеем того, что он когда-либо придерживался идей Коперника после 1616 года или когда-либо намеревался защищать их в «Диалоге» , его последний допрос в июле 1633 года завершился угрозой пыток, если он не скажет правду, но он продолжал отрицать это, несмотря на угрозу. [142] [143] [144]
Приговор инквизиции был вынесен 22 июня. Он состоял из трех основных частей:
Согласно популярной легенде, после того, как Галилей отрекся от своей теории о том, что Земля вращается вокруг Солнца, он якобы пробормотал мятежную фразу « И все же она вращается ». Было утверждение, что картина 1640-х годов испанского художника Бартоломе Эстебана Мурильо или художника его школы, на которой слова были скрыты до реставрационных работ в 1911 году, изображает заключенного Галилея, по-видимому, пристально смотрящего на слова «E pur si muove», написанные на стене его темницы. Самое раннее известное письменное упоминание легенды датируется столетием после его смерти. Основываясь на картине, Стиллман Дрейк написал: «Теперь нет никаких сомнений, что знаменитые слова уже были приписаны Галилею до его смерти». [154] Однако интенсивное расследование астрофизика Марио Ливио показало, что указанная картина, скорее всего, является копией картины 1837 года фламандского художника Романа-Эжена ван Мальдегема. [155]
После периода с дружелюбным Асканио Пикколомини (архиепископом Сиены ), Галилею было разрешено вернуться на свою виллу в Арчетри недалеко от Флоренции в 1634 году, где он провел часть своей жизни под домашним арестом. Галилею было приказано читать Семь покаянных псалмов раз в неделю в течение следующих трех лет. Однако его дочь Мария Селеста освободила его от этого бремени, получив церковное разрешение взять его на себя. [156]
Именно тогда, когда Галилей находился под домашним арестом, он посвятил свое время одной из своих лучших работ, « Две новые науки» . Здесь он обобщил работу, которую он проделал около сорока лет назад, по двум наукам, которые теперь называются кинематикой и сопротивлением материалов , опубликованную в Голландии, чтобы избежать цензуры. Эту книгу высоко оценил Альберт Эйнштейн. [157] В результате этой работы Галилея часто называют «отцом современной физики». Он полностью ослеп в 1638 году и заболел мучительной грыжей и бессонницей , поэтому ему разрешили поехать во Флоренцию за медицинской помощью. [15]
Дава Собель утверждает, что до суда над Галилеем и его осуждения за ересь в 1633 году Папа Урбан VIII был занят придворными интригами и проблемами государства и начал опасаться преследований или угроз собственной жизни. В этом контексте Собель утверждает, что проблема Галилея была представлена папе придворными инсайдерами и врагами Галилея. Будучи обвиненным в слабости в защите церкви, Урбан выступил против Галилея из гнева и страха. [158] Марио Ливио помещает Галилея и его открытия в современный научный и социальный контексты. В частности, он утверждает, что дело Галилея имеет свой аналог в отрицании науки. [159]
Галилей продолжал принимать посетителей вплоть до своей смерти 8 января 1642 года в возрасте 77 лет, последовавшей за лихорадкой и учащенным сердцебиением. [15] [160] Великий герцог Тосканы Фердинандо II пожелал похоронить его в главном корпусе базилики Санта-Кроче , рядом с могилами его отца и других предков, и воздвигнуть в его честь мраморный мавзолей. [161] [162]
Однако эти планы были отменены после протеста папы Урбана VIII и его племянника кардинала Франческо Барберини, [161] [162] [163], потому что Галилей был осужден католической церковью за «яростное подозрение в ереси». [164] Вместо этого он был похоронен в небольшой комнате рядом с часовней послушников в конце коридора от южного трансепта базилики до ризницы. [161] [165] Он был перезахоронен в основном корпусе базилики в 1737 году после того, как там был воздвигнут памятник в его честь; [166] [167] во время этого перемещения у его останков были удалены три пальца и зуб. [168] Один из этих пальцев в настоящее время экспонируется в Музее Галилея во Флоренции, Италия. [169]
Этот и другие факты, немалочисленные и не менее достойные знания, мне удалось доказать; и что я считаю более важным, так это то, что для этой обширной и превосходнейшей науки, лишь началом которой является моя работа, открылись пути и средства, с помощью которых другие умы, более проницательные, чем мой, будут исследовать ее отдаленные уголки.
— Галилео Галилей, Две новые науки
Галилей внес оригинальный вклад в науку о движении посредством новаторского сочетания экспериментов и математики. [170] Более типичными для науки того времени были качественные исследования Уильяма Гилберта по магнетизму и электричеству. Отец Галилея, Винченцо Галилей , лютнист и теоретик музыки, провел эксперименты, установив, возможно, старейшее известное нелинейное соотношение в физике: для натянутой струны высота тона изменяется как квадратный корень натяжения. [171] Эти наблюдения лежали в рамках пифагорейской традиции музыки, хорошо известной изготовителям инструментов, которая включала тот факт, что деление струны на целое число дает гармоническую гамму. Таким образом, ограниченное количество математики долгое время было связано с музыкой и физической наукой, и молодой Галилей мог видеть, как наблюдения его собственного отца расширяют эту традицию. [172]
Галилей был одним из первых современных мыслителей, который ясно заявил, что законы природы являются математическими. В «Пробирщике » он писал: «Философия написана в этой великой книге, вселенной... Она написана на языке математики, и ее персонажи — треугольники, круги и другие геометрические фигуры;...» [173] Его математический анализ является дальнейшим развитием традиции, используемой поздними схоластическими натурфилософами, которую Галилей усвоил, когда изучал философию. [174] Его работа ознаменовала еще один шаг к окончательному отделению науки от философии и религии; важное развитие человеческой мысли. Он часто был готов изменить свои взгляды в соответствии с наблюдением.
Для проведения своих экспериментов Галилею пришлось установить стандарты длины и времени, чтобы измерения, сделанные в разные дни и в разных лабораториях, можно было сравнивать воспроизводимым образом. Это обеспечило надежную основу для подтверждения математических законов с помощью индуктивного рассуждения . [ требуется цитата ] Галилей продемонстрировал современное понимание надлежащей связи между математикой, теоретической физикой и экспериментальной физикой. Он понимал параболу как с точки зрения конических сечений , так и с точки зрения ординаты (y), изменяющейся как квадрат абсциссы ( x). Галилей далее утверждал, что парабола является теоретически идеальной траекторией равномерно ускоренного снаряда при отсутствии сопротивления воздуха или других возмущений. Он признал, что существуют пределы обоснованности этой теории, отметив на теоретических основаниях, что траектория снаряда размером, сопоставимым с траекторией Земли, не может быть параболой, [175] [176] [177] но он тем не менее утверждал, что на расстояниях вплоть до дальности артиллерии его времени отклонение траектории снаряда от параболы будет лишь очень незначительным. [175] [178] [179]
Используя свой рефракторный телескоп , Галилей в конце 1609 года заметил, что поверхность Луны не гладкая. [35] В начале следующего года он наблюдал четыре крупнейших спутника Юпитера. [50] Позже в 1610 году он наблюдал фазы Венеры — доказательство гелиоцентризма — а также Сатурна, хотя он думал, что кольца планеты были двумя другими планетами. [65] В 1612 году он наблюдал Нептун и отметил его движение, но не идентифицировал его как планету. [67]
Галилей изучал солнечные пятна, [68] Млечный Путь и делал различные наблюдения за звездами, в том числе и за тем, как измерить их видимый размер без телескопа. [77] [78] [79]
В 1619 году он ввел термин Aurora Borealis, произошедший от имени римской богини утренней зари и греческого названия северного ветра, для описания огней на северном и южном небе, когда частицы солнечного ветра заряжают магнитосферу энергией. [180]
Галилей внес ряд вкладов в то, что сейчас известно как инженерия , в отличие от чистой физики . Между 1595 и 1598 годами Галилей разработал и усовершенствовал геометрический и военный компас, пригодный для использования артиллеристами и геодезистами . Он расширил более ранние инструменты, разработанные Никколо Тартальей и Гвидобальдо дель Монте . Для артиллеристов он предлагал, в дополнение к новому и более безопасному способу точного подъема пушек , способ быстрого расчета заряда пороха для пушечных ядер разных размеров и материалов. Как геометрический инструмент, он позволял строить любой правильный многоугольник , вычислять площадь любого многоугольника или кругового сектора и выполнять множество других расчетов. Под руководством Галилея производитель инструментов Марк'Антонио Маццолени изготовил более 100 таких компасов, которые Галилей продавал (вместе с написанной им инструкцией) за 50 лир и предлагал курс обучения использованию компаса за 120 лир . [181]
В 1593 году Галилей сконструировал термометр , используя расширение и сжатие воздуха в баллоне для перемещения воды в присоединенной трубке. [ необходима ссылка ]
В 1609 году Галилей, наряду с англичанином Томасом Харриотом и другими, был одним из первых, кто использовал рефракторный телескоп в качестве инструмента для наблюдения за звездами, планетами или лунами. Название «телескоп» было придумано для инструмента Галилея греческим математиком Джованни Демисиани [182] [183] на банкете, устроенном в 1611 году принцем Федерико Чези , чтобы сделать Галилея членом своей Академии деи Линчеи [184] В 1610 году он использовал телескоп на близком расстоянии, чтобы увеличить части насекомых [185] [186] К 1624 году Галилей использовал составной микроскоп [ 187] . Он передал один из этих инструментов кардиналу Цоллерну в мае того же года для вручения герцогу Баварскому [187] , а в сентябре он отправил другой принцу Чези. [188] Линсеанцы снова сыграли свою роль в названии «микроскоп» год спустя, когда член академии Джованни Фабер придумал слово для изобретения Галилея из греческих слов μικρόν ( микрон ), что означает «маленький», и σκοπεῖν ( скопейн ), что означает «смотреть». Слово должно было быть аналогично слову «телескоп». [189] [190] Иллюстрации насекомых, сделанные с помощью одного из микроскопов Галилея и опубликованные в 1625 году, по-видимому, были первой четкой документацией использования составного микроскопа . [188]
В 1612 году, определив орбитальные периоды спутников Юпитера, Галилей предположил, что при достаточно точном знании их орбит можно использовать их положения в качестве универсальных часов, и это сделает возможным определение долготы . Он работал над этой проблемой время от времени в течение оставшейся части своей жизни, но практические проблемы были серьезными. Метод был впервые успешно применен Джованни Доменико Кассини в 1681 году и позже широко использовался для крупных наземных съемок; этот метод, например, использовался для съемки Франции, а позже Зебулоном Пайком на Среднем Западе Соединенных Штатов в 1806 году. Для морской навигации, где тонкие телескопические наблюдения были более трудными, проблема долготы в конечном итоге потребовала разработки практичного портативного морского хронометра , такого как хронометр Джона Харрисона . [191] В конце своей жизни, будучи полностью слепым, Галилей спроектировал спусковой механизм для маятниковых часов (называемый спусковым механизмом Галилея ), хотя часы с его использованием не были построены до тех пор, пока первые полностью действующие маятниковые часы не были созданы Христианом Гюйгенсом в 1650-х годах. [ необходима цитата ]
Галилео приглашали несколько раз для консультаций по инженерным схемам для смягчения разлива рек. В 1630 году Марио Гвидуччи, вероятно, сыграл решающую роль в обеспечении того, чтобы Бартолотти консультировал его по схеме прокладки нового русла для реки Бизенцио около Флоренции. [192]
Проблема простых шарикоподшипников заключается в том, что шарики трутся друг о друга, вызывая дополнительное трение. Это можно уменьшить, заключив каждый шарик в сепаратор. Захваченный или сепараторный шарикоподшипник был первоначально описан Галилеем в 17 веке. [193]
Теоретические и экспериментальные работы Галилея по движению тел, наряду с в значительной степени независимыми работами Кеплера и Рене Декарта , были предшественниками классической механики, разработанной сэром Исааком Ньютоном .
Галилей провел несколько экспериментов с маятниками . Широко распространено мнение (благодаря биографии Винченцо Вивиани ), что они начались с наблюдения за качаниями бронзовой люстры в Пизанском соборе, используя свой пульс в качестве таймера. Первый зафиксированный интерес к маятникам, проявленный Галилеем, был в его посмертно опубликованных заметках под названием « О движении » [194], но более поздние эксперименты описаны в его «Двух новых науках» . Галилей утверждал, что простой маятник изохронен , то есть его колебания всегда занимают одинаковое количество времени, независимо от амплитуды . На самом деле, это верно лишь приблизительно, [195] , как было обнаружено Христианом Гюйгенсом . Галилей также обнаружил, что квадрат периода напрямую зависит от длины маятника.
Галилей менее известен, но ему все равно приписывают то, что он был одним из первых, кто понял частоту звука. Скребя зубилом с разной скоростью, он связал высоту производимого звука с интервалом между скачками зубила, мерой частоты.
К XVII веку конструкции водяных насосов усовершенствовались до такой степени, что они производили измеримый вакуум, но это не было сразу понято. Было известно, что всасывающие насосы не могли вытягивать воду выше определенной высоты: 18 флорентийских ярдов согласно измерению, проведенному около 1635 года, или около 34 футов (10 м). [196] Этот предел был проблемой в ирригационных проектах, дренаже шахт и декоративных фонтанах, запланированных герцогом Тосканским, поэтому герцог поручил Галилею исследовать эту проблему. В своих « Двух новых науках» (1638) Галилей ошибочно предположил, что столб воды, вытягиваемый водяным насосом, сломается под собственным весом, как только достигнет высоты более 34 футов. [196]
В 1638 году Галилей описал экспериментальный метод измерения скорости света , поставив двух наблюдателей, у каждого из которых были фонари, снабженные ставнями, и наблюдавших за фонарями друг друга на некотором расстоянии. Первый наблюдатель открывает ставень своей лампы, а второй, увидев свет, немедленно открывает ставень своего фонаря. Время между тем, как первый наблюдатель открыл ставень, и тем, как увидел свет от лампы второго наблюдателя, указывает на время, необходимое свету для перемещения туда и обратно между двумя наблюдателями. Галилей сообщил, что когда он попробовал это на расстоянии менее мили, он не смог определить, появился ли свет мгновенно или нет. [197] Где-то между смертью Галилея и 1667 годом члены флорентийской Академии дель Чименто повторили эксперимент на расстоянии около мили и получили столь же неубедительный результат. [198] С тех пор было установлено, что скорость света слишком велика, чтобы ее можно было измерить такими методами.
Галилей выдвинул основной принцип относительности , согласно которому законы физики одинаковы в любой системе, движущейся с постоянной скоростью по прямой линии, независимо от ее конкретной скорости или направления. Следовательно, не существует абсолютного движения или абсолютного покоя. Этот принцип обеспечил базовую структуру для законов движения Ньютона и является центральным в специальной теории относительности Эйнштейна .
То, что неравные веса будут падать с одинаковой скоростью, могло быть предложено еще римским философом Лукрецием . [199] Наблюдения, что объекты одинакового размера и разного веса падают с одинаковой скоростью, задокументированы в работах шестого века Иоанна Филопона , о которых Галилей был осведомлен. [200] [201] В 14 веке Николь Орем вывел закон квадрата времени для равномерно ускоренного изменения, [202] [203] а в 16 веке Доминго де Сото предположил, что тела, падающие через однородную среду, будут равномерно ускорены. [204] Де Сото, однако, не предвидел многих оговорок и уточнений, содержащихся в теории падения тел Галилея. Например, он не признавал, как это сделал Галилей, что тело будет падать со строго равномерным ускорением только в вакууме, и что в противном случае оно в конечном итоге достигнет равномерной конечной скорости.
В 1586 году Симон Стевин (широко известный как Стевин) и Ян Корнетс де Гроот сбросили свинцовые шары с Новой церкви в голландском городе Делфт . Эксперимент установил, что объекты одинакового размера, но разной массы падают с одинаковой скоростью. [33] [205] Хотя эксперимент в Делфтской башне был успешным, он не был проведен с той же научной строгостью, что и более поздние эксперименты. Стевин был вынужден полагаться на звуковую обратную связь (вызванную ударами сфер о деревянную платформу внизу), чтобы сделать вывод, что шары падали с одинаковой скоростью. Эксперимент получил меньше доверия, чем более содержательная работа Галилео Галилея и его знаменитый мысленный эксперимент с Пизанской башней 1589 года.
Биография ученика Галилея Винченцо Вивиани утверждает, что Галилей сбрасывал шары из одного и того же материала, но разной массы , с Пизанской башни, чтобы продемонстрировать, что время их падения не зависит от их массы. [206] Это противоречило тому, чему учил Аристотель: тяжелые предметы падают быстрее, чем более легкие, в прямой зависимости от веса. [207] [208] Хотя эта история была пересказана в популярных источниках, нет ни одного рассказа самого Галилея о таком эксперименте, и историки в целом признают, что это был в лучшем случае мысленный эксперимент , который на самом деле не имел места. [209] Исключением является Стиллман Дрейк, [210] который утверждает, что эксперимент действительно имел место, более или менее так, как его описал Вивиани. Однако большинство экспериментов Галилея с падающими телами проводились с использованием наклонных плоскостей, где как проблемы времени, так и сопротивления воздуха были значительно уменьшены. [211]
В своей работе 1638 года « Две новые науки » персонаж Галилея Сальвиати , которого широко считают представителем Галилея, утверждал, что все неравные веса будут падать с одинаковой конечной скоростью в вакууме. Сальвиати также считал, что это можно экспериментально продемонстрировать, сравнив движения маятника в воздухе с грузами из свинца и пробки, которые имели разный вес, но в остальном были похожи. [ требуется ссылка ]
Галилей предположил, что падающее тело будет падать с равномерным ускорением, пока сопротивление среды, через которую оно падает, остается пренебрежимо малым, или в предельном случае его падения через вакуум. [212] [213] Он также вывел правильный кинематический закон для расстояния, пройденного при равномерном ускорении, начиная с состояния покоя, а именно, что оно пропорционально квадрату прошедшего времени ( d ∝ t 2 ). [204] [214] Галилей выразил закон квадрата времени, используя геометрические построения и математически точные слова, придерживаясь стандартов того времени. (Другим оставалось переформулировать закон в алгебраических терминах.) [ необходима цитата ]
Галилей также пришел к выводу, что объекты сохраняют свою скорость при отсутствии каких-либо препятствий для их движения, [215] тем самым противореча общепринятой гипотезе Аристотеля о том, что тело может оставаться в так называемом «насильственном», «неестественном» или «вынужденном» движении только до тех пор, пока агент изменения («движитель») продолжает воздействовать на него. [216] Философские идеи, касающиеся инерции, были предложены Иоанном Филопоном и Жаном Буриданом . Галилей утверждал: [217] [218]
Представьте себе любую частицу, спроецированную вдоль горизонтальной плоскости без трения; тогда мы знаем из того, что было более подробно объяснено на предыдущих страницах, что эта частица будет двигаться вдоль этой же плоскости равномерным и непрерывным движением, при условии, что плоскость не имеет границ.
— Галилео Галилей, Две новые науки, День четвертый
Но поверхность Земли была бы примером такой плоскости, если бы можно было устранить все ее неровности. [219] Это было включено в законы движения Ньютона (первый закон), за исключением направления движения: у Ньютона оно прямолинейное, у Галилея — круговое (например, движение планет вокруг Солнца, которое, по его мнению, и в отличие от Ньютона, происходит в отсутствие гравитации). Согласно Дейкстерхейсу, концепция Галилея об инерции как тенденции к сохранению кругового движения тесно связана с его коперниканскими убеждениями. [220]
Хотя применение Галилеем математики к экспериментальной физике было новаторским, его математические методы были стандартными для того времени, включая десятки примеров метода квадратного корня обратной пропорции , переданного Фибоначчи и Архимедом . Анализ и доказательства в значительной степени опирались на теорию пропорции Евдокса , изложенную в пятой книге «Начал» Евклида . Эта теория стала доступна только столетие назад, благодаря точным переводам Тартальи и других; но к концу жизни Галилея ее вытеснили алгебраические методы Декарта . Концепция, теперь называемая парадоксом Галилея , не была оригинальной для него. Предложенное им решение, что бесконечные числа нельзя сравнивать, больше не считается полезным. [221]
Дело Галилея было в значительной степени забыто после смерти Галилея, и споры утихли. Запрет инквизиции на перепечатку работ Галилея был снят в 1718 году, когда было дано разрешение на публикацию издания его работ (за исключением осужденного « Диалога ») во Флоренции. [222] В 1741 году Папа Римский Бенедикт XIV санкционировал публикацию издания полного собрания научных трудов Галилея [223] , которое включало слегка отцензурированную версию «Диалога » . [224] [223] В 1758 году общий запрет на работы, пропагандирующие гелиоцентризм, был удален из Индекса запрещенных книг , хотя конкретный запрет на неотцензурированные версии «Диалога » и «О вращении небесных сфер» Коперника остался. [225] [223] Все следы официального противодействия гелиоцентризму со стороны церкви исчезли в 1835 году, когда эти работы были окончательно исключены из Индекса. [226] [227]
Интерес к делу Галилея возродился в начале 19 века, когда протестантские полемисты использовали его (и другие события, такие как испанская инквизиция и миф о плоской Земле ) для нападок на римский католицизм. [10] С тех пор интерес к нему то возрастал, то угасал. В 1939 году Папа Пий XII в своей первой речи в Папской академии наук , через несколько месяцев после своего избрания на папский престол, описал Галилея как одного из «самых смелых героев исследований... не боящихся препятствий и рисков на пути, и не страшащихся погребальных памятников». [228] Его близкий советник на протяжении 40 лет, профессор Роберт Лейбер, писал: «Пий XII был очень осторожен, чтобы не закрыть преждевременно ни одну дверь (в науку). Он был энергичен в этом вопросе и сожалел об этом в случае с Галилеем». [229]
15 февраля 1990 года в речи, произнесенной в Римском университете Ла Сапиенца , [230] [231] кардинал Ратцингер (впоследствии Папа Бенедикт XVI ) процитировал некоторые современные взгляды на дело Галилея, как формирующие то, что он назвал «симптоматическим случаем, который позволяет нам увидеть, насколько глубока неуверенность в себе современной эпохи, науки и техники сегодня». [232] Некоторые из приведенных им взглядов принадлежали философу Паулю Фейерабенду , которого он процитировал следующим образом: «Церковь во времена Галилея придерживалась гораздо более разумных доводов, чем сам Галилей, и она также принимала во внимание этические и социальные последствия учения Галилея. Ее вердикт против Галилея был рациональным и справедливым, и пересмотр этого вердикта может быть оправдан только на основании того, что является политически уместным». [232] Кардинал не указал четко, соглашался ли он или не соглашался с утверждениями Фейерабенда. Однако он сказал: «Было бы глупо строить импульсивную апологетику на основе таких взглядов» [232] .
31 октября 1992 года Папа Иоанн Павел II признал, что инквизиция ошиблась, осудив Галилея за утверждение, что Земля вращается вокруг Солнца. «Иоанн Павел сказал, что теологи, осудившие Галилея, не признавали формального различия между Библией и ее толкованием». [233]
В марте 2008 года глава Папской академии наук Никола Кабиббо объявил о плане почтить память Галилея, воздвигнув ему статую внутри стен Ватикана. [234] В декабре того же года во время мероприятий, посвященных 400-летию первых телескопических наблюдений Галилея, Папа Римский Бенедикт XVI высоко оценил его вклад в астрономию. [235] Однако месяц спустя глава Папского совета по культуре Джанфранко Равази сообщил, что план воздвигнуть статую Галилея на территории Ватикана был приостановлен. [236]
По словам Стивена Хокинга , Галилей, вероятно, несет большую ответственность за рождение современной науки, чем кто-либо другой, [237] а Альберт Эйнштейн называл его отцом современной науки. [238] [239]
Астрономические открытия Галилея и исследования теории Коперника привели к прочному наследию, которое включает в себя категоризацию четырех больших лун Юпитера, открытых Галилеем ( Ио , Европа , Ганимед и Каллисто ), как галилеевых лун . Другие научные начинания и принципы названы в честь Галилея, включая космический корабль Галилея . [240]
Отчасти потому, что 2009 год был годом четвертого столетия со дня первых зарегистрированных астрономических наблюдений Галилея с помощью телескопа, Организация Объединенных Наций запланировала его как Международный год астрономии . [241]
Ранние работы Галилея, описывающие научные приборы, включают трактат 1586 года под названием «Маленькие весы» ( La Billancetta ), описывающий точные весы для взвешивания объектов в воздухе или воде [242] и печатное руководство 1606 года «Le Operazioni del Compasso Geometrico et Militare» о работе геометрического и военного компаса. [243]
Его ранними работами по динамике, науке о движении и механике были его около 1590 года Пизанская работа De Motu (О движении) и около 1600 года Падуанская работа Le Meccaniche (Механика). Первая была основана на аристотелевско-архимедовой гидродинамике и утверждала, что скорость гравитационного падения в жидкой среде пропорциональна избытку удельного веса тела над удельным весом среды, в результате чего в вакууме тела будут падать со скоростями, пропорциональными их удельному весу. Она также придерживалась динамики импульса Филопона , в которой импульс рассеивается сам по себе, а свободное падение в вакууме будет иметь существенную конечную скорость в соответствии с удельным весом после начального периода ускорения. [ необходима цитата ]
«Звездный вестник» ( Sidereus Nuncius ) Галилея 1610 года был первым научным трактатом, опубликованным на основе наблюдений, сделанных с помощью телескопа. В нем сообщалось о его открытиях:
Галилей опубликовал описание солнечных пятен в 1613 году под названием «Письма о солнечных пятнах » , предполагая, что Солнце и небеса подвержены порче. [244] «Письма о солнечных пятнах» также сообщали о его телескопических наблюдениях 1610 года за полным набором фаз Венеры и его открытии загадочных «придатков» Сатурна и их еще более загадочного последующего исчезновения. В 1615 году Галилей подготовил рукопись, известную как « Письмо к великой княгине Кристине », которая не была опубликована в печатном виде до 1636 года. Это письмо было пересмотренной версией «Письма к Кастелли» , которое было осуждено инквизицией как вторжение в теологию, поскольку оно защищало коперниканство как физически истинное и как соответствующее Писанию. [245] В 1616 году, после того как инквизиция приказала Галилею не придерживаться и не защищать позицию Коперника, Галилей написал « Рассуждение о приливах » ( Discorso sul flusso e il reflusso del mare ), основанное на теории Коперника о Земле, в форме частного письма кардиналу Орсини . [246] В 1619 году Марио Гвидуччи, ученик Галилея, опубликовал лекцию, написанную в основном Галилеем под названием «Рассуждение о кометах» ( Discorso Delle Comete ), в которой он выступил против иезуитской интерпретации комет. [247]
В 1623 году Галилей опубликовал «Пробирщика» — «Il Saggiatore» , в котором критиковал теории, основанные на авторитете Аристотеля, и пропагандировал эксперименты и математическую формулировку научных идей. Книга имела большой успех и даже нашла поддержку среди высших эшелонов христианской церкви. [248] После успеха «Пробирщика » Галилей опубликовал « Диалог о двух главнейших системах мира» ( Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo ) в 1632 году. Несмотря на то, что он старался следовать инструкциям инквизиции 1616 года, утверждения в книге в пользу теории Коперника и негеоцентрической модели Солнечной системы привели к тому, что Галилея судили и запретили публиковать его работы. Несмотря на запрет на публикацию, Галилей опубликовал свои «Рассуждения и математические доказательства, относящиеся к двум новым наукам» ( Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze ) в 1638 году в Голландии , за пределами юрисдикции инквизиции. [ необходима цитата ]
Основные письменные труды Галилея следующие: [249]
В последние годы своей жизни Галилео Галилей держал библиотеку, насчитывающую не менее 598 томов (560 из которых были идентифицированы) на вилле Il Gioiello , на окраине Флоренции. [251] Под ограничениями домашнего ареста ему было запрещено писать или публиковать свои идеи. Тем не менее, он продолжал принимать посетителей вплоть до своей смерти, и именно через них он получал новейшие научные тексты из Северной Европы. [252]
В завещании Галилея не упоминается его коллекция книг и рукописей. Подробный перечень был составлен только после смерти Галилея, когда большая часть его имущества, включая библиотеку, перешла к его сыну Винченцо Галилею-младшему. После его смерти в 1649 году коллекция унаследовала его жена Сестилия Боккинери. [252]
Книги Галилея, личные документы и неотредактированные рукописи были затем собраны Винченцо Вивиани , его бывшим помощником и учеником, с намерением сохранить работы своего старого учителя в опубликованном виде. Это был проект, который так и не был реализован, и в своем последнем завещании Вивиани завещал значительную часть коллекции больнице Санта Мария Нуова во Флоренции, где уже существовала обширная библиотека. Ценность имущества Галилея не была реализована, и дубликаты были разбросаны по другим библиотекам, таким как Biblioteca Comunale degli Intronati , публичная библиотека в Сиене. В более поздней попытке специализировать фонды библиотеки, тома, не связанные с медициной, были переданы в Biblioteca Magliabechiana, раннюю основу того, что должно было стать Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze , Национальной центральной библиотекой во Флоренции. [252]
Небольшая часть коллекции Вивиани, включая рукописи Галилея и его коллег Эванджелисты Торричелли и Бенедетто Кастелли , была оставлена его племяннику, аббату Якопо Панзанини. Эта небольшая коллекция сохранялась до смерти Панзанини, когда она перешла к его внучатым племянникам Карло и Анджело Панзанини. Книги из коллекций Галилея и Вивиани начали рассеиваться, поскольку наследники не смогли защитить свое наследство. Их слуги продали несколько томов на макулатуру. Около 1750 года флорентийский сенатор Джованни Баттиста Клементе де'Нелли услышал об этом и купил книги и рукописи у лавочников, а остальную часть коллекции Вивиани — у братьев Панзанини. Как рассказывает Нелли в своих мемуарах: «Моя огромная удача в приобретении столь дешевого сокровища произошла из-за невежества продававших его людей, которые не знали ценности этих рукописей...»
Библиотека оставалась на попечении Нелли до его смерти в 1793 году. Зная ценность собранных отцом рукописей, сыновья Нелли попытались продать то, что им осталось, французскому правительству. Фердинанд III, великий герцог Тосканский, вмешался в продажу и выкупил всю коллекцию. Архив рукописей, печатных книг и личных документов был передан на хранение в Палатинскую библиотеку во Флоренции, объединив коллекцию с библиотекой Мальябекиана в 1861 году. [252]
Воган по-прежнему считается их изобретателем, хотя ... некоторые римские корабли Неми, датируемые примерно 40 г. н. э., включали их в свою конструкцию, а Леонардо да Винчи ... приписывают первое изобретение принципа шарикоподшипников, хотя он не использовал их для своих изобретений. Другой итальянец, Галилей, описал использование шарика в сепараторе.
В этой статье использован текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии : Duhem, P. (1911). «История физики». В Herbermann, Charles (ред.). Catholic Encyclopedia . Нью-Йорк: Robert Appleton Company.
Медиа из Commons
Цитаты из ВикицитатникаТексты из Викиресурса
