Джованни Баттиста Риччоли , SJ (17 апреля 1598 — 25 июня 1671) — итальянский астроном и католический священник ордена иезуитов . Он известен, среди прочего, своими экспериментами с маятниками и падающими телами, обсуждением 126 аргументов, касающихся движения Земли, а также введением нынешней схемы лунной номенклатуры . Он также широко известен открытием первой двойной звезды. Он утверждал, что вращение Земли должно проявляться, потому что на вращающейся Земле земля в разное время движется с разной скоростью.
Риччоли родился в Ферраре . [1] Он вступил в Общество Иисуса 6 октября 1614 года. После завершения послушничества он начал изучать гуманитарные науки в 1616 году, проводя эти исследования сначала в Ферраре, а затем в Пьяченце .
С 1620 по 1628 год изучал философию и теологию в Пармском колледже . Пармские иезуиты разработали мощную программу экспериментов, например, с падающими телами. Один из самых известных итальянских иезуитов того времени, Джузеппе Бьянкани (1565–1624), преподавал в Парме, когда туда прибыл Риччоли. Бьянкани принял новые астрономические идеи, такие как существование лунных гор и текучая природа небес, и сотрудничал с астрономом-иезуитом Кристофом Шайнером (1573–1650) в наблюдениях солнечных пятен. Риччоли упоминает его с благодарностью и восхищением. [2]
К 1628 году обучение Риччоли было завершено, и он был рукоположен . Он просил миссионерскую работу, но эта просьба была отклонена. Вместо этого ему поручили преподавать в Парме. Там он преподавал логику, физику и метафизику с 1629 по 1632 год, а также проводил эксперименты с падающими телами и маятниками. В 1632 году он стал членом группы, которой было поручено формирование молодых иезуитов, среди которых Даниэлло Бартоли . [3] Он провел 1633–1634 учебный год в Мантуе , где сотрудничал с Никколо Кабео (1576–1650) в дальнейших исследованиях маятника. В 1635 году он вернулся в Парму, где преподавал богословие, а также провел свое первое важное наблюдение Луны. В 1636 году его отправили в Болонью в качестве профессора богословия.
Риччоли называл себя богословом, но с сильным и постоянным интересом к астрономии еще со студенческих лет, когда он учился у Бьянкани. Он сказал, что многие иезуиты были теологами, но немногие были астрономами. Он сказал, что, как только в нем возник энтузиазм к астрономии, он уже никогда не смог его погасить, и поэтому он стал более предан астрономии, чем теологии. [ нужна цитата ] В конце концов его начальство в ордене иезуитов официально поручил ему задачу астрономических исследований. Однако он также продолжал писать по теологии (см. ниже).
Риччоли построил в Болонье астрономическую обсерваторию при колледже Сент-Люсии, оснащенную множеством инструментов для астрономических наблюдений, включая телескопы , квадранты , секстанты и другие традиционные инструменты. Риччоли в своих исследованиях занимался не только астрономией, но и физикой, арифметикой, геометрией, оптикой, гномоникой , географией и хронологией. В своей работе он сотрудничал с другими, в том числе с другими иезуитами, в первую очередь с Франческо Марией Гримальди (1618–1663) в Болонье, и поддерживал обширную переписку с другими людьми, разделявшими его интересы, включая Гевелия , Гюйгенса , Кассини и Кирхера . [ нужна цитата ]
Он был награжден премией Людовика XIV в знак признания его деятельности и ее значения для современной культуры. [ нужна цитата ]
Риччоли продолжал публиковать публикации как по астрономии, так и по теологии до своей смерти. Он умер в Болонье в возрасте 73 лет. [4]
Одной из наиболее значительных работ Риччоли был его Almagestum Novum ( Новый Альмагест ) 1651 года, [6] энциклопедический труд, состоящий из более чем 1500 страниц-фолио (38 см х 25 см), плотно заполненных текстом, таблицами и иллюстрациями. Он стал стандартным техническим справочником для астрономов всей Европы: Джон Флемстид (1646–1719), первый английский астроном королевской семьи, коперниканец и протестант, использовал его для своих лекций в Грешаме ; Жером Лаланд (1732–1807) из Парижской обсерватории широко цитировал ее [7] , хотя на тот момент это была старая книга; Католическая энциклопедия 1912 года называет это самым важным литературным произведением иезуитов семнадцатого века. [8] В двух томах было десять «книг», охватывающих все предметы астрономии, связанные с астрономией того времени:
Риччоли предполагал, что «Новый Альмагест» будет состоять из трех томов, но был завершен только первый (1500 страниц, разделенный на две части).
Риччоли приписывают то, что он был первым человеком, точно измерившим ускорение силы тяжести падающих тел. [9] Книги 2 и 9 «Нового Альмагеста Риччоли» включали значительное обсуждение и обширные экспериментальные отчеты о движении падающих тел и маятников.
Его интересовал маятник как прибор для точного измерения времени. Подсчитав количество колебаний маятника, прошедших между прохождениями определенных звезд, Риччоли смог экспериментально убедиться, что период колебаний маятника с малой амплитудой постоянен с точностью до двух колебаний из 3212 (0,062%). Он также сообщил, что период маятника увеличивается, если амплитуда его качания увеличивается до 40 градусов. Он стремился разработать маятник, период которого составлял бы ровно одну секунду – такой маятник мог бы совершить 86 400 колебаний за 24 часа. Он дважды проверил это непосредственно, используя звезды для отметки времени и набрав команду из девяти коллег-иезуитов для подсчета колебаний и поддержания амплитуды колебаний в течение 24 часов. В результате получились маятники с периодами в пределах 1,85%, а затем 0,69% от желаемого значения; и Риччоли даже стремился улучшить последнее значение. Затем секундный маятник использовался в качестве эталона для калибровки маятников с разными периодами. Риччоли говорил, что маятник не является абсолютно надежным инструментом для измерения времени, но по сравнению с другими методами он является чрезвычайно надежным инструментом. [10]
С помощью маятников, позволяющих отслеживать время (иногда дополненных хором иезуитов, поющих в такт, и маятником, обеспечивающим звуковой таймер) и высокой конструкцией в виде Болонской башни Азинелли , из которой можно было сбрасывать предметы, Риччоли мог точно эксперименты с падающими телами. Он подтвердил, что падающие тела следуют правилу «нечетных чисел» Галилея , так что расстояние, пройденное падающим телом, увеличивается пропорционально квадрату времени падения, что указывает на постоянное ускорение. [11] По мнению Риччоли, падающее тело, вышедшее из состояния покоя, проходит 15 римских футов (4,44 м) за одну секунду, 60 футов (17,76 м) за две секунды, 135 футов (39,96 м) за три секунды и т. д. [12] Другие иезуиты, такие как вышеупомянутый Кабео, утверждали, что это правило не было строго продемонстрировано. [13] Его результаты показали, что, хотя падающие тела обычно демонстрировали постоянное ускорение, существовали различия, определяемые весом, размером и плотностью. Риччоли говорил, что если два тяжелых предмета разного веса бросить одновременно с одной и той же высоты, то более тяжелый из них опустится быстрее, если он имеет одинаковую или большую плотность; если оба объекта имеют одинаковый вес, более плотный опускается быстрее.
Например, роняя шарики из дерева и свинца, которые весили 2,5 унции, Риччоли обнаружил, что после того, как свинцовый шар прошел 280 римских футов, деревянный шар прошел только 240 футов (таблица в «Новом Альмагесте» содержит данные о двадцати одной такой паре). капли). Он объяснил такие различия воздухом и отметил, что при падении тел необходимо учитывать плотность воздуха. [14] Он проиллюстрировал надежность своих экспериментов, предоставив подробные описания того, как они проводились, чтобы каждый мог их воспроизвести, [15] вместе с диаграммами Торре де Азинелли, на которых были показаны высоты, места падения и т. д. [16] ]
Риччоли отмечал, что, хотя эти различия действительно противоречат утверждению Галилея о том, что шары разного веса будут падать с одинаковой скоростью, возможно, Галилей наблюдал падение тел, сделанных из одного и того же материала, но разных размеров, поскольку в этом случае разница во времени падения между двумя шарами намного меньше, чем если бы шары были одного размера, но из разных материалов, или одного и того же веса, но разных размеров и т. д., и эта разница не заметна, если шары не выпущены с очень большой высоты. [17] В то время различные люди выражали обеспокоенность идеями Галилея о падающих телах, утверждая, что было бы невозможно различить небольшие различия во времени и расстоянии, необходимые для адекватной проверки идей Галилея, или сообщая, что эксперименты не согласуются с идеями Галилея. предсказания или жалобы на то, что для тщательной проверки идей Галилея не существует достаточно высоких зданий с четкими путями падения. Риччоли, напротив, смог показать, что он проводил повторяющиеся, последовательные и точные эксперименты в идеальном месте. [18] Таким образом, как отмечает Д.Б. Мели,
Точные эксперименты Риччоли были широко известны во второй половине [семнадцатого] века и помогли прийти к консенсусу относительно эмпирической адекватности некоторых аспектов работы Галилея, особенно правила нечетных чисел и представления о том, что тяжелые тела падают с одинаковыми ускорениями и скоростями. не пропорционален весу. Его ограниченное согласие с Галилеем было значительным, поскольку оно исходило от несимпатичного читателя, который зашел так далеко, что включил текст осуждения Галилея в свои собственные публикации. [19]
Риччоли и Гримальди тщательно изучали Луну, которую Гримальди рисовал карты. Этот материал вошел в 4-ю книгу « Нового Альмагеста» . [20] Карты Гримальди были основаны на более ранних работах Иоганна Гевелия и Михаэля ван Лангрена . На одной из этих карт Риччоли дал названия лунным объектам — имена, которые легли в основу номенклатуры лунных объектов, которая используется до сих пор. Например, Mare Tranquillitatis (Море Спокойствия, место приземления Аполлона-11 в 1969 году) получило свое название от Риччоли. Риччоли назвал большие лунные области по погоде. Он назвал кратеры в честь выдающихся астрономов, сгруппировав их по философии и периодам времени. [21] Хотя Риччоли отверг теорию Коперника, он назвал выдающийся лунный кратер «Коперник» , а другие важные кратеры назвал в честь других сторонников теории Коперника, таких как Кеплер , Галилей и Лансбергиус . Поскольку кратеры, которые он и Гримальди назвали в честь себя, находятся в той же близости, что и эти, тогда как кратеры, названные в честь некоторых других астрономов-иезуитов, находятся в другой части Луны, рядом с очень выдающимся кратером, названным в честь Тихо Браге, лунная номенклатура Риччоли имеет время считалось молчаливым выражением симпатии к теории Коперника, которую он, как иезуит, не мог публично поддержать. [22] Однако Риччоли сказал, что он погрузил всех коперниканцев в бурные воды ( Oceanus Procellarum ). [23] Еще одной примечательной особенностью карты является то, что Риччоли включил в нее прямое заявление о том, что Луна необитаема. Это противоречило предположениям об обитаемой Луне, которые присутствовали в работах Николая Кузанского, Джордано Бруно и даже Кеплера и которые продолжались в работах более поздних писателей, таких как Бернар де Фонтенель и Уильям Гершель . [24] [25]
Значительная часть «Нового Альмагеста» (книга 9, состоящая из 343 страниц) посвящена анализу миросистемного вопроса: геоцентрична или гелиоцентрична Вселенная? Земля движется или неподвижна? Историк науки Эдвард Грант описал Книгу 9 как «вероятно самый длинный, самый глубокий и авторитетный» анализ этого вопроса, сделанный «любым автором шестнадцатого и семнадцатого веков», [ 26] по его мнению, очевидно заменяющий даже Диалог Галилея о двух главных мировых системах — Птолемеевой и Коперниканской . Действительно, один писатель недавно назвал Книгу 9 «книгой, которую должен был написать Галилей». [27] В книге 9 Риччоли обсуждает 126 аргументов относительно движения Земли — 49 за и 77 против. Для Риччоли вопрос стоял не между геоцентрической мировой системой Птолемея и гелиоцентрической мировой системой Коперника, поскольку телескоп свергнул систему Птолемея; это была геогелиоцентрическая мировая система, разработанная Тихо Браге в 1570-х годах [28] (в которой Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг неподвижной Земли, а планеты вращаются вокруг Солнца – иногда называемую «геолиоцентрической» или «гибридная» система) и система Коперника. Как показано на фронтисписе « Нового Альмагеста» (см. рисунок справа), Риччоли отдавал предпочтение модифицированной версии системы Тихо Браге; вот как он описал систему, которая «пришла [ему] на ум», когда он был в Парме: «она разделяет все с Тихоновой системой, кроме орбит Сатурна и Юпитера; для [мне] их центром было не Солнце, но сама Земля». [29]
Многие авторы ссылаются на анализ Риччоли и 126 аргументов. Однако переводы аргументов «Нового Альмагеста» и обсуждение аргументов в любой степени более современными авторами редки: только для трех аргументов из 126 такие переводы и обсуждения легко доступны. [30] Это, во-первых, аргумент, который Риччоли назвал «физико-математическим аргументом», который был связан с одной из гипотез Галилея; во-вторых, аргумент, основанный на том, что сегодня известно как « эффект Кориолиса »; в-третьих, аргумент, основанный на внешнем виде звезд, видимом в телескопы того времени.
Риччоли обсуждает физико-математический аргумент с точки зрения аргументов как за, так и против движения Земли. Галилей в своем «Диалоге» 1632 года выдвинул гипотезу о том, что кажущееся линейное ускорение камня, падающего с башни, было результатом двух равномерных круговых движений, действующих одновременно — суточного вращения Земли и второго равномерного кругового движения, принадлежащего камню и приобретшего чтобы его не унесло башней. [31] Галилей говорит, что
[Т] истинное и реальное движение камня вообще никогда не ускоряется, но всегда равномерно и равномерно... Поэтому нам не нужно искать каких-либо других причин ускорения или каких-либо других движений для движущегося тела, независимо от того, остается ли оно на башне или при падении движется всегда одинаково; то есть по кругу, с той же скоростью и с той же равномерностью... если линия, описываемая падающим телом, не совсем такая, то она очень близка к ней... [и] согласно этим соображениям, прямая движение полностью исчезает, и природа вообще никогда им не пользуется. [32]
Риччоли объяснил, что эта гипотеза не может работать: она не может применяться к падению тел вблизи полюсов Земли, где круговое движение, вызванное вращением Земли, будет незначительным или вообще отсутствовать; и даже на экваторе, где движение, вызванное вращением Земли, было бы больше, скорость падения, предсказанная идеей Галилея, была слишком медленной. [33] Риччоли утверждал, что проблемы с гипотезой Галилея были признаком против мировой системы Коперника, но современные авторы расходятся во мнениях относительно рассуждений Риччоли по этому поводу. [34]
Риччоли также утверждал, что вращение Земли должно проявляться в полете артиллерийских снарядов, потому что на вращающейся Земле земля на разных широтах движется с разной скоростью. Он написал это
Если мяч выпущен по меридиану к полюсу (а не к востоку или западу), суточное движение приведет к тому, что мяч будет унесен (то есть траектория мяча будет отклонена), при прочих равных условиях: ибо на параллелях, близких к полюсам, земля движется медленнее, тогда как на параллелях, близких к экватору, земля движется быстрее. [36]
Следовательно, если бы пушка, направленная прямо на цель на севере, выпустила шар, этот шар попал бы немного восточнее (справа) от цели благодаря вращению Земли. [37] Но если бы пушка была выпущена на восток, отклонения не было бы, поскольку и пушка, и цель переместились бы на одинаковое расстояние в одном направлении. Риччоли говорил, что лучшие из канониров могут выстрелить снарядом прямо в жерло вражеской пушки; если бы этот эффект отклонения существовал при съемках на север, они бы его обнаружили. Риччоли утверждал, что отсутствие этого эффекта указывает на то, что Земля не вращается. Он был прав в своих рассуждениях в том, что эффект, который он описывает, действительно имеет место. Сегодня он известен как эффект Кориолиса в честь физика девятнадцатого века Гаспара-Гюстава Кориолиса (1792–1843). [38] Однако отклонение вправо [39] на самом деле происходит независимо от направления, в котором направлена пушка (для объяснения этого требуется гораздо более развитое понимание физики, чем то, что было доступно во времена Риччоли). [40] В любом случае, эффект был слишком мал, чтобы канониры того времени могли его обнаружить.
Риччоли также использовал телескопические наблюдения звезд, чтобы опровергнуть теорию Коперника. Если смотреть в маленькие телескопы того времени, звезды выглядели как маленькие, но отчетливые диски. Эти диски были ложными – вызваны дифракцией волн света, попадающих в телескоп. Сегодня они известны как диски Эйри в честь астронома девятнадцатого века Джорджа Бидделла Эйри (1801–1892). Настоящие звездные диски, как правило, слишком малы, чтобы их можно было увидеть даже в лучшие современные телескопы. Но на протяжении большей части семнадцатого века считалось, что эти диски, видимые в телескоп, были настоящими телами звезд. [41] Согласно теории Коперника, звезды должны были лежать на огромных расстояниях от Земли, чтобы объяснить, почему среди них не наблюдалось годового параллакса. Риччоли и Гримальди провели многочисленные измерения звездных дисков с помощью телескопа, предоставив подробное описание своей процедуры, чтобы любой желающий мог ее повторить. Затем Риччоли рассчитал физические размеры, которые должны были бы иметь измеренные звезды, чтобы они оба находились настолько далеко, насколько требовалось в теории Коперника, чтобы не было параллакса и чтобы размеры были видимы в телескоп. В результате во всех случаях звезды были огромными, затмевая Солнце. В некоторых сценариях размер одной-единственной звезды может превысить размер всей Вселенной, по оценкам такого геоцентриста, как Тихо Браге. Эта проблема, которую появление звезд в телескоп поставило перед теорией Коперника, была отмечена еще в 1614 году Симоном Мариусом, который сказал, что телескопические наблюдения дисков звезд подтверждают теорию Тихона. Проблема была признана коперниканцами, такими как Мартин ван ден Хове (1605–1639), который также измерял диски звезд и признавал, что проблема огромных размеров звезд может заставить людей отвергнуть теорию Коперника. [42]
Другие аргументы, представленные Риччоли в девятой книге « Нового Альмагеста», были разнообразными. Были споры относительно того, смогут ли здания стоять или птицы смогут летать, если Земля вращается; какие движения естественны для тяжелых предметов; что представляет собой более простое и элегантное небесное устройство; было ли небо или Земля более приспособлены для движения и более легко и экономично перемещались; был ли центр вселенной более или менее благородным положением; и многие другие. Многие антикоперниканские аргументы в « Новом Альмагесте» имели корни в антикоперниканских аргументах Тихо Браге. [43]
Риччоли энергично выступал против системы Коперника и даже охарактеризовал некоторые аргументы в пользу неподвижности Земли как неопровержимые. Однако он также опроверг некоторые антикоперниканские аргументы, приняв сторону коперниканцев в своих утверждениях о том, что вращение Земли не обязательно будет ощущаться, что оно не разрушит здания и не оставит птиц. [44] Некоторые авторы предполагают, что Риччоли, возможно, был тайным коперниканецом, которому в силу его положения иезуита пришлось притворяться, что он выступает против этой теории. [45]
Другой выдающейся астрономической публикацией Риччоли была его Astronomia Reformata ( Реформатская астрономия ) 1665 года — еще один большой том, хотя и составлявший лишь половину « Нового Альмагеста» . Содержание этих двух существенно пересекается; Реформатскую астрономию можно рассматривать как сокращенную и обновленную версию Нового Альмагеста .
« Реформированная астрономия» содержит обширный отчет об изменении внешнего вида Сатурна. [47] В раздел, посвященный Юпитеру, включена очевидная запись очень раннего (если не самого раннего) [48] наблюдения Большого Красного Пятна Юпитера , сделанная Леандером Бандтиусом, настоятелем Дунисбурга и владельцем особенно прекрасного телескопа в конец 1632 года. Также в этот раздел Риччоли включает сообщения о появлении и исчезновении поясов облаков Юпитера с течением времени. [49]
Появление физико-математического аргумента в реформатской астрономии послужило поводом для Стефано дельи Анджели (1623–1697) предпринять «неожиданную, несколько неуважительную, а иногда и легкомысленную атаку» [50] на Риччоли и его аргумент. Джеймс Грегори опубликовал в Англии в 1668 году отчет о возникшем публичном и личном споре по поводу падающих предметов. Это было прелюдией к приглашению Роберта Гука (1635–1703) Исааку Ньютону (1642–1727) возобновить научную переписку с Королевским обществом и к их последующей дискуссии о траектории падения тел, «которая отвлекла внимание Ньютона». от «прочих дел» и обратно к изучению земной и небесной механики». [51] Реформированная астрономия представляла собой адаптацию накапливающихся наблюдательных данных в пользу эллиптической небесной механики Иоганна Кеплера: она включила эллиптические орбиты в геогелиоцентрическую теорию Тихона. [52] Риччоли принял идеи Кеплера, но остался противником гелиоцентрической теории. Действительно, после спора с Анджели отношение Риччоли к гелиоцентризму ужесточилось. [53]
Между 1644 и 1656 годами Риччоли занимался топографическими измерениями, работая с Гримальди, определяя значения окружности Земли и соотношения воды и суши. Однако дефекты метода дали менее точные значения градусов дуги меридиана , чем Снеллиус , полученный несколькими годами ранее. Снеллиус ошибся примерно на 4000 метров; но Риччоли ошибся более чем на 10 000 метров. [54] Риччоли нашёл 373 000 педов , несмотря на то, что ссылки на римскую степень в древности всегда составляли 75 миллиариев или 375 000 педов.
Ему часто приписывают то, что он был одним из первых, кто наблюдал в телескоп звезду Мицар и отметил, что это двойная звезда ; однако Кастелли и Галилей наблюдали это гораздо раньше.
По словам Альфредо Диниса,
Риччоли пользовался большим авторитетом и большой оппозицией как в Италии, так и за рубежом, не только как человек энциклопедических знаний, но и как человек, который мог понимать и обсуждать все актуальные вопросы космологии, наблюдательной астрономии и географии того времени. [55]
Произведения Риччоли написаны на латыни .
Книги Риччоли о просодии неоднократно перерабатывались и выдержали множество изданий.
и заявив, что «доказательство» Риччоли никогда не может быть ничем иным, как очередной гипотезой (стр. 64–65). Койре (1955) соглашается, что «физико-математический» аргумент Риччоли был слабым, но говорит, что Риччоли просто было трудно понять новые идеи или адаптировать старые (такие как относительность движения) к новым концепциям, таким как движение Земли. Койре подчеркивает, что эту проблему разделяли многие в семнадцатом веке, поэтому этот аргумент мог произвести впечатление даже на «острый ум» того времени (стр. 354, 352, включая примечания). Грейни (arXiv:1103.2057v2 2011) утверждает, что гипотеза Галилея предложила возможную новую физику, которая объяснила бы движение в теории Коперника элегантным и последовательным образом и, следовательно, усилила бы теорию. Подрывая гипотезу Галилея, аргумент Риччоли, основанный на экспериментах, лишил теорию этой связности и элегантности (стр. 21–22).Все «доказательство Галилея» [неподвижности Земли], построенное и «доказанное» Риччоли, есть не что иное, как карикатура даже на [предположение] Галилея – не говоря уже об истинной мысли Галилея по этому вопросу!
Брок, Генри Матиас (1912). «Джованни Баттиста Риччоли». В Герберманне, Чарльз (ред.). Католическая энциклопедия . Том. 13. Нью-Йорк: Компания Роберта Эпплтона.
СМИ, связанные с Джованни Риччоли, на Викискладе?