stringtranslate.com

Эванджелиста Торричелли

Евангелиста Торричелли ( / ˌ t ɒr i ˈ tʃ ɛ l i / TORR -ee- CHEL -ee ; [1] [2] итальянский: [evandʒeˈlista torriˈtʃɛlli] ⓘ ; 15 октября 1608 – 25 октября 1647) былитальянскимфизиком и математиком, ученикомГалилея. Он наиболее известен своим изобретением барометра,но также известен своими достижениями воптикеи работой надметодом неделимых.Торрназван в его честь.

Биография

Ранний период жизни

Торричелли родился 15 октября 1608 года в Риме , был первенцем Гаспаре Торричелли и Катерины Анджетти. [3] Его семья была из Фаэнцы в провинции Равенна , тогда входившей в Папскую область . Его отец был текстильщиком, и семья была очень бедной. Видя его таланты, родители отправили его учиться в Фаэнцу, под опеку его дяди Джакомо (Джеймса), монаха -камальдула , который первым позаботился о том, чтобы его племянник получил хорошее базовое образование. Затем он в 1624 году отдал молодого Торричелли в иезуитский колледж, возможно, тот, что находился в самой Фаэнце, чтобы изучать математику и философию до 1626 года, к тому времени его отец Гаспаре умер. Затем дядя отправил Торричелли в Рим изучать науку под руководством бенедиктинского монаха Бенедетто Кастелли , профессора математики в Колледжо делла Сапиенца (ныне Римский университет Сапиенца ). [4] [5] Кастелли был учеником Галилео Галилея . [6] «Бенедетто Кастелли проводил эксперименты с проточной водой (1628), и Папа Урбан VIII поручил ему гидравлические работы». [7] Нет никаких фактических доказательств того, что Торричелли был зачислен в университет. Почти наверняка Торричелли обучался у Кастелли. Взамен он работал у него в качестве секретаря с 1626 по 1632 год по частному соглашению. [8] Из-за этого Торричелли был подвергнут экспериментам, финансируемым Папой Урбаном VIII . Живя в Риме, Торричелли стал также учеником математика Бонавентуры Кавальери , с которым они подружились. [6] Именно в Риме Торричелли также подружился с двумя другими учениками Кастелли, Рафаэлло Маджотти и Антонио Нарди . Галилей любовно называл Торричелли, Маджотти и Нарди своим «триумвиратом» в Риме. [9]

Карьера

Статуя Торричелли в Музее естественной истории Флоренции.

В 1632 году, вскоре после публикации « Диалога о двух главнейших системах мира» Галилея , Торричелли написал Галилею о том, что читал его «с восторгом... человека, который, уже усердно занимаясь всей геометрией... и изучив Птолемея и посмотрев почти все у Тихо Браге , Кеплера и Лонгомонтана , наконец, вынужденный многочисленными соответствиями, пришёл к Копернику и стал галилеянином по профессии и вероисповеданию». (Ватикан осудил Галилея в июне 1633 года, и это был единственный известный случай, когда Торричелли открыто заявил, что придерживается взглядов Коперника.)

За исключением нескольких писем, мало что известно о деятельности Торричелли в период с 1632 по 1641 год, когда Кастелли отправил монографию Торричелли о траектории снарядов Галилею, тогда узнику на его вилле в Арчетри . Хотя Галилей сразу же пригласил Торричелли в гости, Торричелли не принимал приглашения, пока не осталось всего три месяца до смерти Галилея. Причиной этого была смерть матери Торричелли, Катерины Анджетти. [6] «(Т)оно короткое общение с великим математиком позволило Торричелли закончить пятый диалог под личным руководством его автора; он был опубликован Вивиани, другим учеником Галилея, в 1674 году». [7] После смерти Галилея 8 января 1642 года великий герцог Фердинандо II Медичи попросил Торричелли стать преемником Галилея в качестве великого герцога-математика и заведующего кафедрой математики в Пизанском университете . Прямо перед назначением Торричелли подумывал о возвращении в Рим, поскольку во Флоренции, [6] где он изобрел барометр, для него ничего не осталось . В этой новой роли он решил некоторые из величайших математических задач того времени, такие как нахождение площади циклоиды и центра тяжести. В результате этого исследования он написал книгу Opera Geometrica , в которой описал свои наблюдения. Книга была опубликована в 1644 году. [6]

Мало что было известно о Торричелли в отношении его работ по геометрии, когда он принял почетную должность, но после того, как он опубликовал Opera Geometrica два года спустя, он стал высоко цениться в этой дисциплине. [10] «Он интересовался оптикой и изобрел метод, с помощью которого микроскопические линзы могли быть сделаны из стекла, которое можно было легко расплавить в лампе». [7] В результате он спроектировал и построил ряд телескопов и простых микроскопов; несколько больших линз, на которых было выгравировано его имя, до сих пор хранятся во Флоренции . 11 июня 1644 года он написал в письме Микеланджело Риччи :

Мы живем летом в фонде пелаго д'Ария. (Мы живем на дне воздушного океана.) [11]

Однако его работа над циклоидой вовлекла его в спор с Жилем де Робервалем , который обвинил его в плагиате его более раннего решения проблемы ее квадратуры . Хотя кажется, что Торричелли пришел к своему решению независимо, этот вопрос все еще оставался предметом спора вплоть до его смерти. [12]

Смерть

Евангелиста Торричелли изображена на первой полосе Lezioni d'Evangelista Torricelli.
Эксперимент Торричелли
Карта лунного кратера Торричелли

Торричелли умер от лихорадки, скорее всего, брюшного тифа , [3] [13] во Флоренции 25 октября 1647 года, [14] через 10 дней после своего 39-го дня рождения, и был похоронен в базилике Сан-Лоренцо . Он оставил все свои вещи своему приемному сыну Алессандро. «К этому первому периоду относятся его памфлеты о Solidi spherali, Contatti и большая часть положений и различных проблем, которые были собраны Вивиани после смерти Торричелли. Эта ранняя работа во многом обязана изучению классиков». [6] Спустя шестьдесят восемь лет после смерти Торричелли его гений все еще вызывал восхищение современников, о чем свидетельствует анаграмма под фронтисписом Lezioni accademiche d'Evangelista Torricelli, опубликованного в 1715 году: En virescit Galileus alter, что означает «Здесь расцветает другой Галилей».

Почести

В Фаэнце в 1868 году была установлена ​​статуя Торричелли в знак благодарности за все, что Торричелли сделал для развития науки за свою короткую жизнь. [7]

В его честь названы астероид 7437 Торричелли и кратер на Луне.

Его имя носит горный хребет Торричелли на Новой Гвинее .

В 1830 году ботаник Огюстен Пирамус де Кандоль опубликовал Torricellia , род цветковых растений из Азии, принадлежащих к семейству Torricelliaceae . Они были названы в честь Эванджелиста Торричелли. [15]

Работы Торричелли по физике

Прочтение « Двух новых наук» Галилея (1638) вдохновило Торричелли на многочисленные разработки изложенных там механических принципов, которые он воплотил в трактате De motu (напечатанном среди его Opera geometrica , 1644). Сообщение Кастелли Галилею в 1641 году с предложением, чтобы Торричелли поселился у него, привело к тому, что Торричелли отправился во Флоренцию , где встретился с Галилеем и был его секретарем в течение трех оставшихся месяцев его жизни. [12]

Всасывающие насосы и изобретение барометра

Работа Торричелли привела к первым предположениям об атмосферном давлении и последующему изобретению ртутного барометра (от греческого слова baros, означающего вес [16] ), принцип которого был описан еще в 1631 году Рене Декартом , хотя нет никаких доказательств того, что Декарт когда-либо построил такой прибор. [17]

Барометр возник из необходимости решить теоретическую и практическую проблему: всасывающий насос мог поднять воду только на высоту 10 метров (34 фута) (как описано в « Двух новых науках » Галилея ). В начале 1600-х годов учитель Торричелли, Галилей, утверждал, что всасывающие насосы могли выкачивать воду из колодца благодаря «силе вакуума». [16] Этот аргумент, однако, не мог объяснить тот факт, что всасывающие насосы могли поднять воду только на высоту 10 метров.

После смерти Галилея Торричелли предположил, что мы живем в «море воздуха», которое оказывает давление, во многом аналогичное давлению воды на погруженные в воду предметы. [18] Согласно этой гипотезе, на уровне моря воздух в атмосфере имеет вес, который примерно равен весу 10-метрового столба воды. [16] Когда всасывающий насос создает вакуум внутри трубы, атмосфера больше не давит на столб воды под поршнем, но все еще давит вниз на поверхность воды снаружи, таким образом заставляя воду подниматься до тех пор, пока ее вес не уравновесит вес атмосферы. Эта гипотеза могла бы привести его к поразительному предсказанию: что всасывающий насос может поднять ртуть, которая в 13 раз тяжелее воды, только на 1/13 высоты столба воды (76 сантиметров) в подобном насосе. (Однако возможно, что Торричелли сначала провел эксперимент с ртутью, а затем сформулировал свою гипотезу о море воздуха [18] ).

В 1643 году Торричелли заполнил метровую трубку (с одним запаянным концом) ртутью — в тринадцать раз плотнее воды — и поместил открытый конец трубки в емкость с жидким металлом, а запаянный конец поднял так, чтобы трубка стояла вертикально. Уровень ртути в трубке падал, пока не оказался примерно на 76 сантиметров (30 дюймов) выше поверхности емкости с ртутью, создавая наверху торричеллианский вакуум . [19] Это был также первый зарегистрированный случай создания постоянного вакуума.

Второе недвусмысленное предсказание гипотезы Торричелли о воздушном море было сделано Блезом Паскалем , который утверждал и доказал, что ртутный столб барометра должен падать на больших высотах. Действительно, он немного упал на вершине 50-метровой колокольни и гораздо больше на вершине 1460-метровой горы.

Как мы теперь знаем, высота столба колеблется в зависимости от атмосферного давления в одном и том же месте, что играет ключевую роль в прогнозировании погоды. Базовые изменения высоты столба на разных высотах, в свою очередь, лежат в основе принципа действия высотомера. Таким образом, эта работа заложила основы для современной концепции атмосферного давления , первого барометра , прибора, который позже сыграет ключевую роль в прогнозировании погоды, и первого барометрического высотомера , который измеряет высоту и часто используется в походах, скалолазании, катании на лыжах и авиации.

Решение головоломки всасывающего насоса и открытие принципа барометра и альтиметра увековечили славу Торричелли такими терминами, как «Торричеллиева трубка» и «Торричеллиев вакуум». Торр , единица давления, используемая при измерении вакуума, названа в его честь.

Закон Торричелли

Торричелли также открыл закон, касающийся скорости жидкости, вытекающей из отверстия, который, как позже было показано, является частным случаем принципа Бернулли . Он обнаружил, что вода просачивается через небольшое отверстие в дне контейнера со скоростью, пропорциональной квадратному корню глубины воды. Так что если контейнер представляет собой вертикальный цилиндр с небольшой утечкой на дне, а y — глубина воды в момент времени t , то

для некоторой константы k > 0. [20]

Принцип Торричелли

Понятие центра тяжести было открыто Архимедом. Торричелли, следуя по его стопам, открыл важный новый принцип — принцип Торричелли, который гласит: если любое количество тел соединено таким образом, что при их движении их центр тяжести не может ни подняться, ни опуститься, то эти тела находятся в равновесии. [12] По сути, это версия принципа виртуальной работы. Этот принцип позже был использован Христианом Гюйгенсом для изучения движения маятника.

Изучение снарядов

Торричелли изучал снаряды и то, как они движутся по воздуху. «Возможно, его самым выдающимся достижением в области снарядов было то, что он впервые выдвинул идею оболочки : снаряды, вылетающие с [...] одинаковой скоростью во всех направлениях, описывают параболы, которые касаются общего параболоида. Эта оболочка стала известна как parabola di sicurezza ( парабола безопасности )». [6] [5]

Причина ветра

Торричелли дал первое научное описание причины возникновения ветра :

...ветры возникают из-за разницы в температуре воздуха и, следовательно, плотности между двумя регионами Земли. [4]

Работы Торричелли по математике

Торричелли также известен открытием трубы Торричелли (также - возможно, чаще - известной как рог Гавриила ), площадь поверхности которой бесконечна , но объем конечен. Это рассматривалось как «невероятный» парадокс многими в то время, включая самого Торричелли, и вызвало ожесточенную полемику о природе бесконечности, в которой также участвовал философ Гоббс . [21]

Торричелли также был пионером в области бесконечных рядов. В своей работе De dimensione parabolae 1644 года Торричелли рассмотрел убывающую последовательность положительных членов и показал, что соответствующий телескопический ряд обязательно сходится к , где L — предел последовательности, и таким образом дал доказательство формулы для суммы геометрической прогрессии.

Торричелли развил далее метод неделимых Кавальери . Многие математики 17 века узнали об этом методе через Торричелли, чьи труды были более доступны, чем труды Кавальери. [ 22]

Итальянские подводные лодки

Торричелли (S-512);0837310

Несколько подводных лодок ВМС Италии были названы в честь Эванджелисты Торричелли:

Избранные произведения

Его оригинальные рукописи хранятся во Флоренции, Италия. Следующие работы были напечатаны:

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "Torricelli, Evangelista". Lexico UK English Dictionary . Oxford University Press . Архивировано из оригинала 2022-06-11.
  2. ^ "Torricelli". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster . Получено 6 августа 2019 .
  3. ^ ab Frank N. Magill (13 сентября 2013 г.). XVII и XVIII века: Словарь мировых биографий. Taylor & Francis. стр. 3060–. ISBN 978-1-135-92421-8.
  4. ^ ab O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. , "Evangelista Torricelli", Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
  5. ^ ab Chisholm 1911.
  6. ^ abcdefg Робинсон, Филип (март 1994 г.). «Эванджелиста Торричелли». The Mathematical Gazette . 78 (481): 37–47. doi :10.2307/3619429. JSTOR  3619429. S2CID  250441421.
  7. ^ abcd Джервис-Смит, Фредерик Джон (1908). Эванджелиста Торричелли . Oxford University Press. стр. 9. ISBN 9781286262184.
  8. ^ "Evangelista Torricelli". Сервер всемирной паутины Turnbull . JJ O'Conno и EF Robertson . Получено 2016-08-05 .
  9. ^ Фаваро, Антонио, изд. (1890–1909). Опера Галилео Галилея. Национальное издание. Том. XVIII (на итальянском языке). Флоренция: Барбера. п. 359.
  10. ^ Манкосу, Паоло; Эцио, Вайлати (март 1991 г.). «Бесконечно длинное тело Торричелли и его философское восприятие в семнадцатом веке». Isis . 82 (1): 50–70. doi :10.1086/355637. JSTOR  233514. S2CID  144679838.
  11. ^ Уокер, Габриэль (2010). Океан воздуха: естественная история атмосферы . Лондон: Bloomsbury. ISBN 9781408807132.
  12. ^ abc  Одно или несколько из предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии :  Chisholm, Hugh , ed. (1911). "Torricelli, Evangelista". Encyclopaedia Britannica . Vol. 27 (11th ed.). Cambridge University Press. pp. 61–62.
  13. ^ Аннелис Уайлдер-Смит ; Марк Шоу; Эли Шварц (7 июня 2007 г.). Медицина путешествий: Истории за наукой. Routledge. стр. 71. ISBN 978-1-136-35216-4.
  14. ^ Тимбс, Джон (1868). Чудесные изобретения: от морского компаса до электрического телеграфного кабеля. Лондон: Джордж Рутледж и сыновья. стр. 41. ISBN 978-1172827800. Торричелли умер в 1647 году.
  15. ^ "Torricellia DC. | Plants of the World Online | Kew Science". Plants of the World Online . Получено 12 марта 2021 г. .
  16. ^ abc "Еванджелиста Торричелли".
  17. ^ Тимбс, Джон (1868). Чудесные изобретения: от морского компаса до электрического телеграфного кабеля. Лондон: Джордж Рутледж и сыновья. С. 41. ISBN 978-1172827800. Получено 2 июня 2014 г.
  18. ^ ab «Истории болезни Гарварда в экспериментальной науке, том I». Издательство Гарвардского университета. 1957.
  19. ^ Джиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: эссе по истории научных идей . Princeton University Press. стр. 100. ISBN 0-691-02350-6.
  20. ^ Драйвер, Р. (май 1998 г.). «Закон Торричелли: Идеальный пример элементарного ОДУ». The American Mathematical Monthly . 105 (5): 454. doi :10.2307/3109809. JSTOR  3109809.
  21. ^ Havil, Julian (2007). «Глава 8: Труба Торричелли». В тупике!: математическое доказательство неправдоподобных идей. Princeton University Press. С. 82–91. ISBN 978-0-691-12056-0.
  22. ^ Амир Александр (2014). Бесконечно малые: как опасная математическая теория сформировала современный мир . Scientific American / Фаррар, Штраус и Жиру. ISBN 978-0374176815.

Ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Евангелистой Торричелли .