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 / GAL -il- AY -oh GAL -il- AY , США также / ˌ ɡ æ l ɪ ˈ l iː oʊ -/ GAL -il- EE -oh - , итальянский: [ɡaliˈlɛːo ɡaliˈlɛi] ) или просто Галилей , был итальянским астрономом , физиком и инженером, иногда его называют эрудитом . Он родился в городе Пиза , в то время входившем в состав Флорентийского герцогства . [3] Галилея называют отцом наблюдательной астрономии , [4] современной классической физики, [5] научного метода , [6] и современной науки . [7]
Галилей изучал скорость и скорость , гравитацию и свободное падение , принцип относительности , инерцию , движение снаряда , а также работал в прикладной науке и технике, описывая свойства маятника и « гидростатические балансы». Он был одним из первых разработчиков термоскопа эпохи Возрождения [ 8] и изобретателем различных военных компасов , а также использовал телескоп для научных наблюдений небесных объектов. С помощью построенного им усовершенствованного телескопа он наблюдал звезды Млечного Пути , фазы Венеры , четыре крупнейших спутника Юпитера , кольца Сатурна , лунные кратеры и солнечные пятна . Он также построил первый микроскоп .
Защита Галилеем коперниканского гелиоцентризма (Земля, вращающаяся ежедневно и вращающаяся вокруг Солнца) встретила сопротивление внутри католической церкви и со стороны некоторых астрономов. Этот вопрос расследовала римская инквизиция в 1615 году, которая пришла к выводу, что гелиоцентризм был глупым, абсурдным и еретическим, поскольку противоречил библейскому креационизму . [9] [10] [11]
Позже Галилей защищал свои взгляды в «Диалоге о двух главных мировых системах» (1632 г.), который, по-видимому, нападал на Папу Урбана VIII и, таким образом, оттолкнул как Папу, так и иезуитов , которые до этого момента поддерживали Галилея. [9] Его судила инквизиция, признали «яростно подозреваемым в ереси» и заставили отречься. Остаток жизни он провел под домашним арестом. [12] [13] За это время он написал «Две новые науки» (1638 г.), в первую очередь касающиеся кинематики и сопротивления материалов , обобщая работу, которую он проделал около сорока лет назад. [14]
Галилей родился в Пизе (тогда часть Флорентийского герцогства ), Италия, 15 февраля 1564 года, [15] был первым из шести детей Винченцо Галилея , лютниста , композитора и теоретика музыки , и Джулии Амманнати , которая вышла замуж за в 1562 году. Галилей сам стал опытным лютнистом и рано перенял от своего отца скептицизм по отношению к установленной власти. [16]
Трое из пяти братьев и сестер Галилея пережили младенчество. Самый младший, Микеланджело (или Микеланджело), также стал лютнистом и композитором, что усугубляло финансовое бремя Галилея на всю оставшуюся жизнь. [17] Микеланджело не смог внести свою справедливую долю обещанного приданого их отца своим зятям, которые позже попытались обратиться в суд за причитающимися платежами. Микеланджело также иногда приходилось занимать средства у Галилея для поддержки своих музыкальных начинаний и экскурсий. Эти финансовые трудности, возможно, способствовали раннему желанию Галилея разрабатывать изобретения, которые принесли бы ему дополнительный доход. [18]
Когда Галилео Галилею было восемь лет, его семья переехала во Флоренцию , но на два года он остался под опекой Муция Тедальди. Когда Галилею было десять лет, он покинул Пизу, чтобы присоединиться к своей семье во Флоренции, и там он находился под опекой Якопо Боргини. [15] Он получил образование, особенно в области логики, с 1575 по 1578 год в аббатстве Валломброза , примерно в 30 км к юго-востоку от Флоренции. [19] [20]
Галилей имел тенденцию называть себя только по имени. В то время фамилии в Италии были необязательными, и его имя имело то же происхождение, что и его иногда семейное имя Галилей. И его имя, и фамилия в конечном итоге происходят от предка, Галилео Бонайути , важного врача, профессора и политического деятеля Флоренции 15 века. [21] [22] Галилео Бонайути был похоронен в той же церкви, базилике Санта-Кроче во Флоренции , где около 200 лет спустя был также похоронен Галилео Галилей. [23]
Когда он называл себя более чем одним именем, иногда это было Галилео Галилей Линсео, что имело в виду его членство в Академии деи Линчеи , элитной научной организации в Италии. В тосканских семьях середины шестнадцатого века было обычным называть старшего сына по фамилии родителей. [24] Следовательно, Галилео Галилей не обязательно был назван в честь своего предка Галилео Бонайути. Итальянское мужское имя «Галилей» (и отсюда фамилия «Галилей») происходит от латинского «Galilaeus», что означает «Галилея » , библейско значимого региона на севере Израиля . [25] [21] Из-за этого региона прилагательное галилей ( греческий Γαλιλαῖος, латинский Galileus , итальянский Galileo ), что означает «галилеянин», использовалось в древности (особенно императором Юлианом ) для обозначения Христа и его последователей . [26]
Библейские корни имени и фамилии Галилея должны были стать предметом знаменитого каламбура. [27] В 1614 году, во время дела Галилея , один из противников Галилея, доминиканский священник Томмазо Каччини , произнес против Галилея спорную и влиятельную проповедь . В нем он обязательно процитировал Деяния 1:11: «Мужи Галилейские! что вы стоите и смотрите на небо?» (в латинской версии Вульгаты : Viri Galilaei, quid statis aspicientes in caelum? ). [28]
Несмотря на то, что Галилей был по-настоящему набожным католиком, [29] он стал отцом троих детей вне брака с Мариной Гамба . У них было две дочери, Вирджиния (род. 1600) и Ливия (род. 1601), а также сын Винченцо (род. 1606). [30]
Из-за их незаконного рождения Галилей считал девочек незамужними, если не создавать проблем с непомерно дорогой поддержкой или приданым, что было бы похоже на предыдущие обширные финансовые проблемы Галилея с двумя его сестрами. [31] Их единственной достойной альтернативой была религиозная жизнь. Обе девочки были приняты монастырем Сан-Маттео-ин- Арчетри и остались там до конца своей жизни. [32]
При входе в монастырь Вирджиния взяла имя Мария Селеста . Она умерла 2 апреля 1634 года и похоронена вместе с Галилеем в базилике Санта-Кроче во Флоренции . Ливия взяла имя Сестра Аркангела и большую часть жизни болела. Позже Винченцо был узаконен как законный наследник Галилея и женился на Сестилии Боккинери. [33]
Хотя в молодости Галилей серьезно рассматривал возможность стать священником, по настоянию отца он вместо этого поступил в 1580 году в Пизанский университет на получение медицинской степени. [34] На него повлияли лекции Джироламо Борро и Франческо Буонамичи из Флоренции. [20] В 1581 году, когда он изучал медицину, он заметил качающуюся люстру , которую воздушные потоки перемещали, раскачиваясь по все большим и меньшим дугам. Ему казалось, по сравнению с биением его сердца, что люстре нужно одинаковое время, чтобы раскачиваться взад и вперед, как бы далеко она ни раскачивалась. Вернувшись домой, он установил два маятника одинаковой длины и раскачал один с большим размахом, а другой с небольшим, и обнаружил, что они отсчитывают время вместе. Лишь спустя почти сто лет после работы Христиана Гюйгенса таутохронная природа качающегося маятника была использована для создания точных часов. [35] До этого момента Галилея намеренно держали в стороне от математики, поскольку врач получал более высокий доход, чем математик. Однако, случайно посетив лекцию по геометрии, он уговорил своего сопротивляющегося отца позволить ему изучать математику и натурфилософию вместо медицины. [35] Он создал термоскоп , предшественник термометра , и в 1586 году опубликовал небольшую книгу о конструкции гидростатических весов, которые он изобрел (что впервые привлекло к нему внимание научного мира). Галилей также изучал дизайн , термин, охватывающий изобразительное искусство, и в 1588 году получил должность преподавателя в Академии искусств дель Дизеньо во Флоренции, преподавая перспективу и светотень . В том же году по приглашению Флорентийской академии он прочитал две лекции « О форме, местоположении и размере дантовского ада» , пытаясь предложить строгую космологическую модель дантовского ада . [36] Вдохновленный художественной традицией города и произведениями художников эпохи Возрождения , Галилей приобрел эстетический менталитет . Будучи молодым преподавателем Академии, он на всю жизнь подружился с флорентийским художником Чиголи . [37] [38]
В 1589 году он был назначен заведующим кафедрой математики в Пизе. В 1591 году умер его отец, и опеку над ним доверили младшему брату Микеланджело . В 1592 году он переехал в Падуанский университет , где преподавал геометрию, механику и астрономию до 1610 года. [39] В этот период Галилей сделал значительные открытия как в чистой фундаментальной науке (например, кинематике движения и астрономии), так и в как практически -прикладная наука (например, сопротивление материалов и изобретение телескопа). Его многочисленные интересы включали изучение астрологии , которая в то время была дисциплиной, связанной с изучением математики и астрономии. [40] [41]
Тихо Браге и другие наблюдали сверхновую в 1572 году . Письмо Оттавио Бренцони от 15 января 1605 года Галилею привлекло внимание Галилея к сверхновой 1572 года и менее яркой новой звезде 1601 года. Галилей наблюдал и обсуждал сверхновую Кеплера в 1604 году. Поскольку эти новые звезды не имели заметного дневного параллакса , Галилей пришел к выводу, что это далекие звезды, и, следовательно, опроверг аристотелевскую веру в неизменность небес. [42]
Основываясь лишь на неопределенных описаниях первого практичного телескопа, который Ганс Липперши пытался запатентовать в Нидерландах в 1608 году, [43] Галилей в следующем году изготовил телескоп примерно с трехкратным увеличением. Позже он создал улучшенные версии с увеличением примерно до 30-кратного. [44] С помощью телескопа Галилея наблюдатель мог видеть увеличенные вертикальные изображения Земли — это было то, что обычно называют земным телескопом или подзорной трубой. Он также мог использовать его для наблюдения за небом; какое-то время он был одним из тех, кто умел конструировать телескопы, достаточно хорошие для этой цели. 25 августа 1609 года он продемонстрировал венецианским законодателям один из своих первых телескопов с увеличением примерно в 8 или 9 раз . Его телескопы также были прибыльным побочным продуктом для Галилея, который продавал их купцам, которые находили их полезными как на море, так и в качестве предметов торговли. Свои первые телескопические астрономические наблюдения он опубликовал в марте 1610 года в кратком трактате под названием Sidereus Nuncius ( «Звездный вестник» ). [45]
30 ноября 1609 года Галилей навел свой телескоп на Луну . [46] Хотя он и не был первым человеком, наблюдавшим Луну в телескоп (английский математик Томас Хэрриот сделал это за четыре месяца до этого, но увидел лишь «странную пятнистость»), [47] Галилей был первым, кто установил причину этого явления. неравномерное затухание, как окклюзия света от лунных гор и кратеров . В своем исследовании он также составил топографические карты, оценивая высоту гор. Луна не была тем, что долгое время считалось полупрозрачной и совершенной сферой, как утверждал Аристотель, и едва ли была первой «планетой», «вечной жемчужиной, великолепно вознесшейся в небесный эмпирий», как утверждал Данте . Галилею иногда приписывают открытие лунной либрации по широте в 1632 году, [48] хотя Томас Харриот или Уильям Гилберт могли сделать это раньше. [49]
Друг Галилея, художник Чиголи, включил реалистичное изображение Луны в одну из своих картин, хотя, вероятно, для наблюдения использовал собственный телескоп. [37]
7 января 1610 года Галилей наблюдал в свой телескоп то, что он тогда описал как «три неподвижные звезды, совершенно невидимые [a] из-за своей малости», все близко к Юпитеру и лежат на прямой линии, проходящей через него. [50] Наблюдения в последующие ночи показали, что положения этих «звезд» относительно Юпитера менялись таким образом, который был бы необъяснимым, если бы они действительно были неподвижными звездами . 10 января Галилей отметил, что один из них исчез, и это наблюдение он объяснил тем, что он был скрыт за Юпитером. Через несколько дней он пришел к выводу, что они вращаются вокруг Юпитера: он обнаружил три из четырех крупнейших спутников Юпитера . [51] Четвертый он обнаружил 13 января. Галилей назвал группу из четырех звезд Медичи в честь своего будущего покровителя Козимо II Медичи, великого герцога Тосканы , и трех братьев Козимо. [52] Позже астрономы, однако, переименовали их в галилеевы спутники в честь их первооткрывателя. Эти спутники были независимо обнаружены Симоном Мариусом 8 января 1610 года и теперь называются Ио , Европа , Ганимед и Каллисто — имена, данные Мариусом в его «Mundus Iovialis» , опубликованном в 1614 году .
Наблюдения Галилеем спутников Юпитера вызвали споры в астрономии: планета с меньшими планетами, вращающимися вокруг нее, не соответствовала принципам аристотелевской космологии , которая считала, что все небесные тела должны вращаться вокруг Земли, [54] [55] и многих астрономов и философы поначалу отказывались верить, что Галилей мог открыть такое. [56] [57] Усугубляя эту проблему, другие астрономы столкнулись с трудностями при подтверждении наблюдений Галилея. Когда он демонстрировал телескоп в Балонье, присутствующие с трудом могли увидеть спутники. Один из них, Мартин Хорки, наблюдал несколько звезд и обнаружил, что они также окружены звездами поменьше. Он воспринял это как доказательство того, что луны были лишь внутренним дефектом инструмента и что воображение Галилея ушло вместе с ним. Резкая атака Хорького вызвала упрек со стороны Кеплера, но задала тон последующим спорам. [58] [59] Обсерватория Христофора Клавиуса в Риме подтвердила наблюдения и, хотя и не знала, как их интерпретировать, оказала Галилею как герой прием во время его визита в следующем году. [60] 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. [61] [62]
Галилей видел в своем открытии практическое применение. Определение положения кораблей в море с востока на запад требовало синхронизации их часов с часами на нулевом меридиане . Решение этой проблемы долготы имело большое значение для безопасного судоходства, и за ее решение в Испании, а затем и в Голландии были учреждены крупные премии. Поскольку затмения обнаруженных им лун были относительно частыми и их время можно было предсказать с большой точностью, их можно было использовать для установки корабельных часов, и Галилей подал заявку на получение призов. Наблюдение лун с корабля оказалось слишком трудным, но этот метод использовался для наземных съемок, в том числе для изменения карты Франции. [63] : 15–16 [64]
С сентября 1610 года Галилей заметил, что Венера демонстрирует полный набор фаз, аналогичный фазам Луны . Гелиоцентрическая модель Солнечной системы, разработанная Николаем Коперником, предсказывала, что все фазы будут видны, поскольку вращение Венеры вокруг Солнца приведет к тому, что ее освещенное полушарие будет обращено к Земле, когда она находится на противоположной стороне Солнца, и обращено от Солнца. Земли, когда она находилась на земной стороне Солнца. В геоцентрической модели Птолемея ни одна из орбит планет не могла пересечь сферическую оболочку, несущую Солнце. Традиционно орбита Венеры полностью располагалась на ближней стороне Солнца, где она могла видеть только серп и новые фазы. Также можно было полностью поместить его на дальнюю сторону Солнца, где он мог демонстрировать только выпуклые и полные фазы. После телескопических наблюдений Галилеем серповидной, лунной и полной фаз Венеры модель Птолемея стала несостоятельной. В начале 17 века, в результате его открытия, подавляющее большинство астрономов перешло к одной из различных геогелиоцентрических планетарных моделей, [65] [66], таких как модели Тихона , Капеллы и расширенной модели Капеллы, [b] каждый с ежедневным вращением Земли или без него. Все это объяснило фазы Венеры, не «опровергнув» предсказание полного гелиоцентризма о звездном параллаксе. Таким образом, открытие Галилеем фаз Венеры было его наиболее эмпирически практически влиятельным вкладом в двухэтапный переход от полного геоцентризма к полному гелиоцентризму через геогелиоцентризм. [67]
В 1610 году Галилей также наблюдал планету Сатурн и сначала принял ее кольца за планеты, [68] думая, что это трехтельная система. Когда он позже наблюдал за планетой, кольца Сатурна были ориентированы прямо на Землю, что заставило его подумать, что два тела исчезли. Кольца снова появились, когда он наблюдал за планетой в 1616 году, что еще больше сбило его с толку. [69]
Галилей наблюдал планету Нептун в 1612 году. В его записных книжках она фигурирует как одна из многих ничем не примечательных тусклых звезд. Он не осознавал, что это была планета, но заметил ее движение относительно звезд, прежде чем потерять ее из виду. [70]
Галилей изучал солнечные пятна невооруженным глазом и в телескоп . [71] Их существование вызвало еще одну трудность, связанную с неизменным совершенством небес, как это утверждается в ортодоксальной аристотелевской небесной физике. Очевидное годовое изменение их траекторий, наблюдавшееся Франческо Сицци и другими в 1612–1613 гг. [72], также послужило мощным аргументом против как системы Птолемея, так и геогелиоцентрической системы Тихо Браге. [c] Спор по поводу заявленного приоритета в открытии солнечных пятен и в их интерпретации привел Галилея к долгой и ожесточенной вражде с иезуитом Кристофом Шайнером . В середине находился Марк Вельзер , которому Шайнер сообщил о своем открытии и который спросил мнение Галилея. Оба они не знали о более ранних наблюдениях и публикациях солнечных пятен Иоганнесом Фабрициусом . [76]
Галилей наблюдал за Млечным Путем , который раньше считался туманным , и обнаружил, что он представляет собой множество звезд, упакованных так плотно, что с Земли они казались облаками. Он обнаружил множество других звезд, слишком далеких, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Он наблюдал двойную звезду Мицар в Большой Медведице в 1617 году. [77]
В « Звездном вестнике» Галилей сообщил, что звезды выглядят как простые вспышки света, по существу не изменившиеся по внешнему виду под воздействием телескопа, и противопоставил их планетам, которые, как показал телескоп, представляют собой диски. Но вскоре после этого в своих «Письмах о солнечных пятнах» он сообщил, что телескоп показал, что формы звезд и планет «довольно круглые». С этого момента он продолжал сообщать, что телескопы показывают округлость звезд и что звезды, видимые в телескоп, имеют диаметр в несколько угловых секунд. [78] [79] Он также разработал метод измерения видимого размера звезды без телескопа. Как описано в его «Диалоге о двух главных мировых системах» , его метод заключался в том, чтобы повесить тонкую веревку на линии обзора звезды и измерить максимальное расстояние, на котором она могла полностью скрыть звезду. Измерив это расстояние и ширину веревки, он смог вычислить угол, образуемый звездой в его точке наблюдения. [80] [81] [82]
В своем «Диалоге» он сообщил, что обнаружил, что видимый диаметр звезды первой величины составляет не более 5 угловых секунд , а звезды шестой величины — около 5/6 угловых секунд . Как и большинство астрономов своего времени, Галилей не осознавал, что видимые размеры звезд, которые он измерял, были ложными, вызванными дифракцией и атмосферными искажениями, и не отражали истинные размеры звезд. Однако значения Галилея были намного меньше, чем предыдущие оценки видимых размеров самых ярких звезд, например, сделанные Браге, и позволили Галилею опровергнуть антикоперниканские аргументы, например, выдвинутые Тихо, о том, что эти звезды должны быть абсурдно большими. чтобы их годовые параллаксы были незаметными. [83] [84] [85] 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 недостаточно малы, чтобы ответить на аргумент Тихо. [86] [87]
Кардинал Беллармин написал в 1615 году, что систему Коперника нельзя защитить без «истинной физической демонстрации того, что не солнце вращается вокруг земли, а земля вращается вокруг солнца». [88] Галилей рассматривал свою теорию приливов как доказательство такого рода. [89] Эта теория была для него настолько важна, что первоначально он намеревался назвать свой « Диалог о двух главных мировых системах» « Диалогом о приливах и отливах моря» . [90] Упоминание о приливах было удалено из названия по приказу инквизиции. [ нужна цитата ]
По мнению Галилея, приливы были вызваны раскачиванием воды в морях взад и вперед, когда точка на поверхности Земли ускорялась и замедлялась из-за вращения Земли вокруг своей оси и обращения вокруг Солнца. Он распространил свой первый отчет о приливах в 1616 году, адресованный кардиналу Орсини . [91] Его теория дала первое представление о важности форм океанских бассейнов в размере и времени приливов; он правильно учел, например, незначительные приливы на полпути Адриатического моря по сравнению с приливами на концах. Однако в качестве общего объяснения причин приливов его теория потерпела неудачу. [ нужна цитата ]
Если бы эта теория была верной, в день был бы только один прилив. Галилей и его современники осознавали эту несостоятельность, поскольку в Венеции ежедневно бывает два прилива вместо одного, с интервалом примерно в 12 часов. Галилей отверг эту аномалию как результат нескольких вторичных причин, включая форму моря, его глубину и другие факторы. [92] [93] Позднее Альберт Эйнштейн высказал мнение, что Галилей разработал свои «увлекательные аргументы» и принял их некритически из-за стремления к физическому доказательству движения Земли. [94] Галилей также отверг идею, известную с античных времен и высказанную его современником Иоганном Кеплером, о том, что Луна [ 95] вызывает приливы и отливы — Галилей также не интересовался эллиптическими орбитами планет Кеплера . [96] [97] Галилей продолжал выступать в пользу своей теории приливов и отливов, считая ее окончательным доказательством движения Земли. [98]
В 1619 году Галилей оказался втянутым в полемику с отцом Орацио Грасси , профессором математики в иезуитском колледже Романо . Он начался как спор о природе комет, но к тому времени, когда Галилей опубликовал в 1623 году «Пробирщика» ( Il Saggiatore ), его последний залп в этом 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 Тосканы. [99]
Поскольку «Пробирщик» содержит такое богатство идей Галилея о том, как следует практиковать науку, его называют его научным манифестом. [100] [101] В начале 1619 года отец Грасси анонимно опубликовал брошюру « Астрономический диспут о трёх кометах 1618 года» , [102] в которой обсуждалась природа кометы, появившейся в конце ноября предыдущего года. . Грасси пришел к выводу, что комета представляла собой огненное тело, двигавшееся по отрезку большого круга на постоянном расстоянии от Земли, [103] [104] и, поскольку она двигалась по небу медленнее, чем Луна, то она должна была находиться дальше дальше, чем Луна. [ нужна цитата ]
Аргументы и выводы Грасси подверглись критике в последующей статье « Рассуждения о кометах» , [105] опубликованной под именем одного из учеников Галилея, флорентийского юриста по имени Марио Гуидуччи , хотя она в значительной степени была написана самим Галилеем. [106] Галилей и Гуидуччи не предложили собственной окончательной теории о природе комет, [107] [108] , хотя они и представили некоторые предварительные гипотезы, которые, как теперь известно, ошибочны. (Правильный подход к изучению комет был предложен в то время Тихо Браге.) В первом отрывке « Рассуждения Галилея и Гуидуччи» безосновательно оскорблялись иезуит Кристоф Шайнер , [109] [110] [111] и различные нелестные замечания о профессора Collegio Romano были разбросаны по всей работе. [109] Иезуиты были оскорблены, [109] [108] и вскоре Грасси ответил собственным полемическим трактатом «Астрономическое и философское равновесие» , [112] под псевдонимом Лотарио Сарсио Сигенсано, [113] претендуя на звание одного из его собственные ученики. [ нужна цитата ]
«Пробирщик» был разрушительным ответом Галилея на «Астрономические весы» . [105] Он получил широкое признание как шедевр полемической литературы, [114] [115] в котором аргументы «Сарси» подвергаются резкому презрению. [116] Он был встречен с широким признанием и особенно понравился новому папе Урбану VIII , которому он был посвящен. [117] В предыдущем десятилетии в Риме Барберини, будущий Урбан VIII, встал на сторону Галилея и Линцианской академии . [118]
Спор Галилея с Грасси навсегда оттолкнул многих иезуитов, [119] и Галилей и его друзья были убеждены, что они несут ответственность за его позднее осуждение, [120] хотя подтверждающие доказательства этого не являются убедительными. [121] [122]
Во время конфликта Галилея с Церковью большинство образованных людей придерживались аристотелевской геоцентрической точки зрения, согласно которой Земля является центром Вселенной и орбитой всех небесных тел, или новой системы Тихо Браге, сочетающей геоцентризм с гелиоцентризмом. [123] [124] Оппозиция гелиоцентризму и сочинениям Галилея о нем сочетала в себе религиозные и научные возражения. Религиозная оппозиция гелиоцентризму возникла из библейских отрывков, подразумевающих неизменную природу Земли. [d] Научная оппозиция исходила от Браге, который утверждал, что, если гелиоцентризм верен, то должен наблюдаться ежегодный звездный параллакс, хотя в то время его не было. [e] Аристарх и Коперник правильно постулировали, что параллакс незначителен, поскольку звезды расположены очень далеко. Однако Тихо возразил, что, поскольку звезды, по-видимому, имеют измеримый угловой размер , если бы звезды находились на таком расстоянии и их видимый размер обусловлен их физическим размером, они были бы намного больше Солнца. Фактически невозможно наблюдать физические размеры далеких звезд без современных телескопов. [127] [ф]
Галилей защищал гелиоцентризм на основе своих астрономических наблюдений 1609 года . В декабре 1613 года великая герцогиня Флорентийская Кристина выступила против одного из друзей и последователей Галилея, Бенедетто Кастелли , с библейскими возражениями против движения Земли. [g] Вдохновленный этим инцидентом, Галилей написал письмо Кастелли, в котором утверждал, что гелиоцентризм на самом деле не противоречит библейским текстам и что Библия является авторитетом в области веры и морали, а не науки. Это письмо не было опубликовано, но широко распространено. [128] Два года спустя Галилей написал Кристине письмо , в котором расширил свои аргументы, ранее изложенные с восьми страниц до сорока. [129]
К 1615 году сочинения Галилея о гелиоцентризме были переданы римской инквизиции отцом Никколо Лорини , который утверждал, что Галилей и его последователи пытались по-новому истолковать Библию, [d] что рассматривалось как нарушение Трентского собора и выглядело опасно. как протестантизм . [130] Лорини особо цитировал письмо Галилея Кастелли. [131] 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 за этим действиях против коперниканства. [132] Инголи, возможно, был уполномочен Инквизицией написать экспертное заключение по этому противоречию, причем эссе послужило основой для действий Инквизиции. [133] В эссе основное внимание уделялось восемнадцати физическим и математическим аргументам против гелиоцентризма. В первую очередь он заимствован из аргументов Тихо Браге, в частности, о том, что гелиоцентризм потребует наличия звезд, поскольку они кажутся намного больше Солнца. [h] Эссе также включало четыре богословских аргумента, но Инголи предложил Галилею сосредоточиться на физических и математических аргументах, и он не упомянул библейские идеи Галилея. [135]
В феврале 1616 года инквизиционная комиссия объявила гелиоцентризм «глупым и абсурдным в философии и формально еретическим, поскольку во многих местах он явно противоречит смыслу Священного Писания». Инквизиция установила, что идея движения Земли «получает такое же суждение в философии и... что касается богословской истины, то она, по крайней мере, ошибочна в вере». [136] Папа Павел V поручил кардиналу Беллармину передать 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 на месте в центре мира, а Земля движется, и впредь не придерживаться, не учить и не защищать его ни в каком виде». любым способом, устно или письменно». [137] Декрет Конгрегации Индекса запретил «De Revolutionibus» Коперника и другие гелиоцентрические работы до исправления. [137]
В течение следующего десятилетия Галилей держался подальше от этой полемики. Он возобновил свой проект написания книги на эту тему, воодушевленный избранием кардинала Маффео Барберини Папой Урбаном VIII в 1623 году. Барберини был другом и поклонником Галилея и выступал против увещеваний Галилея в 1616 году. В результате появилась книга Галилея: «Диалог о двух главных мировых системах » был опубликован в 1632 году с официального разрешения инквизиции и папского разрешения. [138]
Ранее Папа Урбан VIII лично просил Галилея привести в книге аргументы за и против гелиоцентризма, а также быть осторожным и не выступать в защиту гелиоцентризма. Сознательно или неосознанно, Симпличио, защитник аристотелевской геоцентрической точки зрения в « Диалоге о двух главных мировых системах» , часто попадался на собственных ошибках и иногда производил впечатление дурака. Действительно, хотя Галилей заявляет в предисловии к своей книге, что персонаж назван в честь известного аристотелевского философа ( Симплициус на латыни, «Симпличио» на итальянском языке), имя «Симпличио» на итальянском языке также имеет оттенок «простак». [139] [140] Благодаря этому изображению Симпличио « Диалог о двух главных мировых системах» появился как пропагандистская книга: атака на аристотелевский геоцентризм и защита теории Коперника. [ нужна цитата ]
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 предполагаемым публичным насмешкам, ни к защите Коперника. [ нужна цитата ]
Галилей оттолкнул одного из своих самых больших и влиятельных сторонников, Папу Римского, и был вызван в Рим для защиты своих сочинений [144] в сентябре 1632 года. Наконец он прибыл в феврале 1633 года и предстал перед инквизитором Винченцо Макулани для предъявления обвинений . На протяжении всего процесса Галилей твердо утверждал, что с 1616 года он добросовестно сдерживает свое обещание не придерживаться ни одного из осужденных мнений, и поначалу даже отрицал, что защищает их. Однако в конце концов его убедили признать, что, вопреки его истинным намерениям, 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 угрозами пыток, если он не скажет правду, но он продолжал отрицать, несмотря на угрозу. [145] [146] [147]
Приговор инквизиции был вынесен 22 июня. Оно состояло из трех основных частей:
По народному преданию, после отречения от своей теории о том, что Земля движется вокруг Солнца, Галилей якобы пробормотал бунтующую фразу « И все же она движется ». Утверждалось, что на картине 1640-х годов испанского художника Бартоломе Эстебана Мурильо или художника его школы, на которой слова были скрыты до реставрационных работ в 1911 году, изображен заключенный в тюрьму Галилей, очевидно смотрящий на написанные слова «E pur si muove». на стене своей темницы. Самый ранний известный письменный отчет об этой легенде датируется столетием после его смерти. На основе картины Стиллман Дрейк написал: «Теперь нет никаких сомнений в том, что знаменитые слова были приписаны Галилею еще до его смерти». [157] Однако интенсивное расследование, проведенное астрофизиком Марио Ливио, показало, что указанная картина, скорее всего, является копией картины 1837 года фламандского художника Романа-Юджина Ван Мальдегема. [158]
После периода общения с дружественным Асканио Пикколомини (архиепископом Сиены ) Галилею разрешили 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, добившись церковного разрешения взять его на себя. [159]
Когда Галилей находился под домашним арестом, он посвятил свое время одной из своих лучших работ — « Двум новым наукам» . Здесь он суммировал работу, проделанную им около сорока лет назад по двум наукам, которые теперь называются кинематикой и сопротивлением материалов , и опубликованную в Голландии, чтобы избежать цензуры. Эту книгу высоко оценил Альберт Эйнштейн. [160] Благодаря этой работе Галилея часто называют «отцом современной физики». В 1638 году он полностью ослеп, у него развилась болезненная грыжа и бессонница , поэтому ему разрешили поехать во Флоренцию для получения медицинской консультации. [14]
Дава Собель утверждает, что до суда и приговора Галилею за ересь в 1633 году Папа Урбан VIII был озабочен судебными интригами и государственными проблемами и начал опасаться преследований или угроз своей жизни. В этом контексте Собел утверждает, что проблема Галилея была представлена папе придворными приближенными и врагами Галилея. Будучи обвиненным в слабости в защите церкви, Урбан отреагировал на Галилея из гнева и страха. [161] Марио Ливио помещает Галилея и его открытия в современный научный и социальный контекст. В частности, он утверждает, что дело Галилея имеет аналог в отрицании науки. [162]
Галилей продолжал принимать посетителей до своей смерти 8 января 1642 года в возрасте 77 лет от лихорадки и учащенного сердцебиения. [14] [163] Великий герцог Тосканы Фердинандо II пожелал похоронить его в основном корпусе базилики Санта-Кроче , рядом с могилами его отца и других предков, и воздвигнуть мраморный мавзолей в его честь. . [164] [165]
Однако от этих планов отказались после того, как Папа Урбан VIII и его племянник кардинал Франческо Барберини выразили протест, [164] [165] [166] , поскольку Галилей был осужден католической церковью за «яростное подозрение в ереси». [167] Вместо этого он был похоронен в небольшой комнате рядом с часовней послушников в конце коридора от южного трансепта базилики до ризницы. [164] [168] Он был перезахоронен в основной части базилики в 1737 году после того, как там был установлен памятник в его честь; [169] [170] Во время этого переезда из его останков были удалены три пальца и зуб. [171] Один из этих пальцев в настоящее время находится на выставке в Музее Галилея во Флоренции, Италия. [172]
Этот и другие факты, немаловажные или менее достойные внимания, мне удалось доказать; и что я считаю более важным, так это то, что для этой обширной и превосходнейшей науки, для которой моя работа является лишь началом, 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 благодаря новаторскому сочетанию экспериментов и математики. [173] Более типичными для науки того времени были качественные исследования Уильяма Гилберта по магнетизму и электричеству. Отец Галилея, Винченцо Галилей , лютнист и теоретик музыки, проводил эксперименты, устанавливающие, возможно, самую старую известную нелинейную зависимость в физике: для натянутой струны высота звука изменяется как квадратный корень из натяжения. [174] Эти наблюдения лежали в рамках пифагорейской музыкальной традиции, хорошо известной производителям инструментов, которая включала тот факт, что деление струны на целое число дает гармоничную гамму. Таким образом, ограниченный объем математики уже давно связан с музыкой и физикой, и молодой Галилей мог видеть, как наблюдения его собственного отца расширяют эту традицию. [175]
Галилей был одним из первых современных мыслителей, четко заявивших, что законы природы являются математическими. В «Пробирщике» он писал: «Философия написана в этой великой книге, Вселенной… Она написана на языке математики, и ее персонажами являются треугольники, круги и другие геометрические фигуры…» [ 176] Его математический анализ является дальнейшим развитием традиции поздних схоластических натурфилософов, которую Галилей усвоил, изучая философию. [177] Его работа ознаменовала еще один шаг к окончательному отделению науки от философии и религии; важное событие в человеческой мысли. Он часто был готов изменить свои взгляды в соответствии с наблюдениями.
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 индуктивных рассуждений . [ нужна цитата ] Галилей продемонстрировал современное понимание правильных отношений 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 представляет собой теоретически идеальную траекторию равномерно ускоренного снаряда при отсутствии сопротивления воздуха или других возмущений. Он признал, что существуют пределы справедливости этой теории, отметив на теоретических основаниях, что траектория снаряда размером, сравнимым с траекторией Земли, не может быть параболой, [178] [179] [180] но, тем не менее, он утверждал, что что на расстояниях, сравнимых с дальностью действия артиллерии того времени, отклонение траектории снаряда от параболы будет очень незначительным. [178] [181] [182]
Используя свой телескоп-рефрактор , Галилей в конце 1609 года заметил, что поверхность Луны не является гладкой. [37] В начале следующего года он наблюдал четыре крупнейших спутника Юпитера. [52] Позже в 1610 году он наблюдал фазы Венеры — доказательство гелиоцентризма — а также Сатурна, хотя он думал, что кольца планеты — это две другие планеты. [68] В 1612 году он наблюдал Нептун и отметил его движение, но не идентифицировал его как планету. [70]
Галилей изучал солнечные пятна, [71] Млечный Путь, а также проводил различные наблюдения за звездами, в том числе как измерял их видимый размер без телескопа. [80] [81] [82]
В 1619 году он придумал термин «Северное сияние» от римской богини рассвета и греческого названия северного ветра, чтобы описать свет в северном и южном небе, когда частицы солнечного ветра заряжают магнитосферу энергией. [183]
Галилей внес ряд вкладов в то, что сейчас известно как инженерное дело , в отличие от чистой физики . Между 1595 и 1598 годами Галилей разработал и усовершенствовал геометрический и военный компас , пригодный для использования артиллеристами и геодезистами . Это расширило более ранние инструменты, разработанные Никколо Тартальей и Гвидобальдо дель Монте . Артиллеристам он предлагал, помимо нового и более безопасного способа точного подъема пушек , способ быстрого расчета заряда пороха для 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 вычислений. Под руководством Галилея производитель инструментов Марк Антонио Маццолени изготовил более 100 таких компасов, которые Галилей продал (вместе с написанной им инструкцией по эксплуатации) за 50 лир и предложил курс обучения пользованию компасами за 120 лир . [184]
В 1593 году Галилей сконструировал термометр , используя расширение и сжатие воздуха в колбе для перемещения воды в прикрепленной трубке. [ нужна цитата ]
В 1609 году Галилей вместе с англичанином Томасом Харриотом и другими был одним из первых, кто использовал телескоп-рефрактор в качестве инструмента для наблюдения за звездами, планетами и лунами. Название «телескоп» было придумано для инструмента Галилея греческим математиком Джованни Демизиани [185] [186] на банкете, устроенном в 1611 году принцем Федерико Чези, чтобы сделать Галилея членом его Академии деи Линчеи . [187] В 1610 году он использовал телескоп с близкого расстояния, чтобы увеличить части насекомых. [188] [189] К 1624 году Галилей использовал составной микроскоп . Один из этих инструментов он подарил кардиналу Цоллерну в мае того же года для вручения герцогу Баварии, [190] а в сентябре отправил другой принцу Цези. [191] Линсеанцы снова сыграли роль в названии «микроскопа» год спустя, когда его коллега-член академии Джованни Фабер придумал слово, обозначающее изобретение Галилея, из греческих слов μικρόν ( микрон ), означающих «маленький», и σκοπεῖν ( скопеин ), означающих « смотреть на". Это слово должно было быть аналогом слова «телескоп». [192] [193] Иллюстрации насекомых, сделанные с использованием одного из микроскопов Галилея и опубликованные в 1625 году, по-видимому, были первым четким документальным подтверждением использования сложного микроскопа . [191]
В 1612 году, определив периоды обращения спутников Юпитера, Галилей предположил, что при достаточно точном знании их орбит можно было бы использовать их положения как универсальные часы, и это сделало бы возможным определение долготы . Всю оставшуюся жизнь он время от времени работал над этой проблемой, но практические проблемы были серьезными. Этот метод был впервые успешно применен Джованни Доменико Кассини в 1681 году, а затем широко использовался для крупных межевания земель; этот метод, например, использовался для съемки Франции, а затем Зебулоном Пайком на Среднем Западе Соединенных Штатов в 1806 году. Для морского судоходства, где тонкие телескопические наблюдения были более трудными, проблема долготы в конечном итоге потребовала разработки практичного портативного морского хронометра. , например, Джона Харрисона . [194] В конце своей жизни, будучи полностью слепым, Галилей разработал спусковой механизм для маятниковых часов (так называемый спусковой механизм Галилея ), хотя часы с его использованием не были построены до тех пор, пока Христиан Гюйгенс не изготовил первые полностью рабочие маятниковые часы в 1650-х годах. . [ нужна цитата ]
Галилея несколько раз приглашали для консультирования по инженерным схемам смягчения последствий наводнений рек. В 1630 году Марио Гуидуччи, вероятно, сыграл важную роль в том, чтобы Бартолотти проконсультировал его по поводу плана проложить новый канал для реки Бизенцио недалеко от Флоренции. [195]
Теоретические и экспериментальные работы Галилея по движению тел, наряду с во многом независимыми работами Кеплера и Рене Декарта , были предшественниками классической механики , разработанной сэром Исааком Ньютоном .
Галилей провел несколько экспериментов с маятниками . Принято считать (благодаря биографии Винченцо Вивиани ), что все началось с наблюдения за качаниями бронзовой люстры в Пизанском соборе, используя свой пульс в качестве таймера. Первый зарегистрированный интерес к маятникам, проявленный Галилеем, был зафиксирован в его посмертно опубликованных заметках под названием « О движении » [196] , но более поздние эксперименты описаны в его «Двух новых науках» . Галилей утверждал, что простой маятник изохронен , т. е. его колебания всегда занимают одинаковое количество времени, независимо от амплитуды . На самом деле это верно лишь приблизительно, [197] как это обнаружил Христиан Гюйгенс . Галилей также обнаружил, что квадрат периода напрямую зависит от длины маятника.
Сын Галилея, Винченцо, набросал часы, основанные на теориях своего отца, в 1642 году. Часы так и не были построены, и из-за больших колебаний, необходимых для их спускового механизма , они были бы плохим хронометристом. [ нужна цитата ]
Галилей менее известен, но все же считается одним из первых, кто понял частоту звука. Соскребая долото с разной скоростью, он связал высоту производимого звука с расстоянием между пропусками долота, что является мерой частоты.
К 17 веку конструкции водяных насосов улучшились до такой степени, что они создавали измеримый вакуум, но это не сразу было понято. Что было известно, так это то, что всасывающие насосы не могли поднимать воду выше определенной высоты: 18 флорентийских ярдов по измерениям, проведенным около 1635 года, или около 34 футов (10 м). [198] Этот предел был проблемой в ирригационных проектах, дренажных шахтах и декоративных фонтанах, запланированных герцогом Тосканским, поэтому герцог поручил Галилею исследовать эту проблему. В своей книге «Две новые науки» (1638 г.) Галилей ошибочно предположил, что столб воды, поднятый водяным насосом, сломается под собственным весом, если достигнет высоты более 34 футов. [198]
В 1638 году Галилей описал экспериментальный метод измерения скорости света , заключающийся в том, что два наблюдателя, каждый из которых имеет фонари со ставнями, наблюдают за фонарями друг друга на некотором расстоянии. Первый наблюдатель открывает ставень своей лампы, а второй, увидев свет, немедленно открывает ставень своего фонаря. Время между открытием затвора первым наблюдателем и появлением света от лампы второго наблюдателя указывает на время, необходимое свету для перемещения туда и обратно между двумя наблюдателями. Галилей сообщил, что, когда он попробовал это сделать на расстоянии менее мили, он не смог определить, появился ли свет мгновенно или нет. [199] 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. [200] 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, которая движется с постоянной скоростью по прямой, независимо от ее конкретной скорости или направления. Следовательно, не существует ни абсолютного движения, ни абсолютного покоя. Этот принцип лег в основу законов движения Ньютона и занимает центральное место в специальной теории относительности Эйнштейна .
То, что неравные веса будут падать с одинаковой скоростью, возможно, было предположено еще римским философом Лукрецием . [201] Наблюдения, что объекты одинакового размера и разного веса падают с одинаковой скоростью, задокументированы в работах Иоанна Филопона шестого века , о которых знал Галилей. [202] [203] В 14 веке Николь Орем вывела закон квадрата времени для равномерно ускоренных изменений, [204] [205] , а в 16 веке Доминго де Сото предположил, что тела, падающие в однородную среду, будут быть равномерно ускоренным. [206] Де Сото, однако, не предвидел многих оговорок и уточнений, содержащихся в теории падения тел Галилея. Он, например, не признавал, в отличие от Галилея, что тело будет падать со строго равномерным ускорением только в вакууме и что в противном случае оно со временем достигнет одинаковой конечной скорости.
В 1586 году Симон Стевин (широко известный как Стевинус) и Ян Корнетс де Гроот сбросили свинцовые шары с Ньиве Керк в голландском городе Делфт . Эксперимент установил, что предметы одинакового размера, но разной массы падают с одинаковой скоростью. [35] [207] Хотя эксперимент с Делфтской башней был успешным, он не проводился с той же научной строгостью, что и более поздние эксперименты. Стевину пришлось полагаться на звуковую обратную связь (вызванную столкновением сфер с деревянной платформой внизу), чтобы сделать вывод, что шары падали с одинаковой скоростью. Этот эксперимент получил меньше доверия, чем более содержательная работа Галилео Галилея и его знаменитый мысленный эксперимент «Пизанская башня» 1589 года.
В биографии ученика Галилея Винченцо Вивиани говорится, что Галилей сбрасывал с Пизанской башни шары из одного и того же материала, но разной массы , чтобы продемонстрировать, что время их падения не зависит от их массы. [208] Это противоречило тому, чему учил Аристотель: тяжелые предметы падают быстрее, чем более легкие, прямо пропорционально весу. [209] [210] Хотя эта история была пересказана в популярных источниках, сам Галилей не упоминал о таком эксперименте, и историки обычно признают, что это был в лучшем случае мысленный эксперимент , которого на самом деле не было. [211] Исключением является Стиллман Дрейк, [212] который утверждает, что эксперимент действительно имел место, более или менее так, как его описал Вивиани. Однако большинство экспериментов Галилея с падающими телами проводилось с использованием наклонных плоскостей, что значительно уменьшало как проблемы времени, так и сопротивления воздуха . [213]
В своей книге «Две новые науки» 1638 года персонаж Галилея Сальвиати , широко известный как представитель Галилея, утверждал, что все неравные веса будут падать с одинаковой конечной скоростью в вакууме. Сальвиати также считал, что это можно экспериментально продемонстрировать путем сравнения движений маятника в воздухе со свинцовыми и пробковыми шариками, которые имели разный вес, но в остальном были похожи. [ нужна цитата ]
Галилей предположил, что падающее тело будет падать с равноускоренным ускорением, пока сопротивление среды, через которую оно падает, остается пренебрежимо малым, или в предельном случае его падения через вакуум. [214] [215] 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 ). [206] [216] Галилей выразил закон квадрата времени, используя геометрические конструкции и математически точные слова, придерживаясь стандартов того времени. (Другим оставалось переформулировать закон в алгебраических терминах . )
Галилей также пришел к выводу, что объекты сохраняют свою скорость при отсутствии каких-либо препятствий для их движения, [217] тем самым противоречив общепринятой гипотезе Аристотеля о том, что тело может оставаться только в так называемом «насильственном», «неестественном» или «вынужденном» состоянии. движение до тех пор, пока агент изменения («движитель») продолжает на него воздействовать. [218] Философские идеи, касающиеся инерции , были предложены Иоанном Филопоном и Жаном Буриданом . Галилей заявил: [219] [220]
Представьте себе любую частицу, спроецированную на горизонтальную плоскость без трения; тогда мы знаем, из того, что было более полно объяснено на предыдущих страницах, что эта частица будет двигаться вдоль той же самой плоскости с движением, которое будет равномерным и вечным, при условии, что эта плоскость не имеет границ.
- Галилео Галилей, Две новые науки, день четвертый.
Но земная поверхность была бы примером такой плоскости, если бы можно было устранить все ее неровности. [221] Это заложено в законы движения Ньютона (первый закон), за исключением направления движения: у Ньютона — прямолинейное, у Галилея — круговое (например, движение планет вокруг Солнца, которое, по его мнению, в отличие от Ньютона, происходит в отсутствие гравитации). Согласно Дейкстерхейсу , концепция инерции Галилея как тенденции к продолжению кругового движения тесно связана с его коперниканскими убеждениями. [222]
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 от Фибоначчи и Архимеда . Анализ и доказательства в значительной степени опирались на евдоксову теорию пропорций , изложенную в пятой книге « Начал» Евклида . Эта теория стала доступной всего столетие назад благодаря точным переводам Тартальи и других; но к концу жизни Галилея его вытеснили алгебраические методы Декарта . Концепция, названная теперь парадоксом Галилея, не была для него оригинальной. Предложенное им решение о невозможности сравнения бесконечных чисел больше не считается полезным. [223]
После смерти Галилея дело Галилея было практически забыто, и споры утихли. Запрет инквизиции на переиздание произведений Галилея был снят в 1718 году, когда было дано разрешение на публикацию издания его произведений (за исключением осужденного « Диалога» ) во Флоренции. [224] В 1741 году Папа Бенедикт XIV санкционировал публикацию полного собрания научных трудов Галилея [225] , которое включало слегка подвергнутую цензуре версию «Диалога » . [226] [225] В 1758 году общий запрет на произведения, пропагандирующие гелиоцентризм, был удален из « Индекса запрещенных книг» , хотя конкретный запрет на версии «Диалога» и «De Revolutionibus» Коперника без цензуры остался. [227] [225] Все следы официального противодействия гелиоцентризму со стороны церкви исчезли в 1835 году, когда эти работы были окончательно исключены из Индекса. [228] [229]
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. [9] С тех пор интерес к нему то возрастал, то ослабевал. В 1939 году Папа Пий XII в своей первой речи перед Папской академией наук , спустя несколько месяцев после избрания на папство, охарактеризовал Галилея как одного из «самых смелых героев исследований... не боящихся камней преткновения». и опасности на пути, и не боясь погребальных памятников». [230] Его близкий советник в течение 40 лет, профессор Роберт Лейбер, писал: «Пий XII был очень осторожен, чтобы не закрыть какие-либо двери (к науке) преждевременно. Он был энергичен в этом вопросе и сожалел об этом в случае с Галилеем». [231]
15 февраля 1990 года в речи, произнесенной в Римском университете Сапиенца , [232] [233] кардинал Ратцингер (впоследствии Папа Бенедикт XVI ) процитировал некоторые современные взгляды на дело Галилея как формирующие то, что он назвал «симптоматическим случаем, который позволяет нам чтобы увидеть, насколько глубока неуверенность в себе в современную эпоху, в науке и технике». [234] Некоторые из взглядов, которые он цитировал, принадлежали взглядам философа Поля Фейерабенда , которого он процитировал: «Церковь во времена Галилея придерживалась гораздо более строгого разума, чем сам Галилей, и она принимала во внимание этические и социальные последствия учения Галилея также. Ее приговор против Галилея был разумным и справедливым, и пересмотр этого приговора может быть оправдан только на основании того, что политически целесообразно». [234] Кардинал не уточнил, согласен ли он или не согласен с утверждениями Фейерабенда. Однако он сказал: «Было бы глупо строить импульсивную апологетику на основе таких взглядов». [234]
31 октября 1992 года Папа Иоанн Павел II признал, что инквизиция допустила ошибку, осудив Галилея за утверждение, что Земля вращается вокруг Солнца. «Иоанн Павел сказал, что теологи, осуждавшие Галилея, не признавали формального различия между Библией и ее интерпретацией». [235]
В марте 2008 года глава Папской академии наук Никола Кабиббо объявил о плане почтить память Галилея, установив его статую внутри стен Ватикана. [236] В декабре того же года, во время мероприятий, посвященных 400-летию первых телескопических наблюдений Галилея, Папа Бенедикт XVI высоко оценил его вклад в астрономию. [237] Однако месяц спустя глава Папского совета по культуре Джанфранко Равази сообщил, что план по возведению статуи Галилея на территории Ватикана был приостановлен. [238]
По мнению Стивена Хокинга , Галилей, вероятно, несет большую ответственность за рождение современной науки, чем кто-либо другой, [239] а Альберт Эйнштейн называл его отцом современной науки. [240] [241]
Астрономические открытия Галилея и исследования теории Коперника привели к долгосрочному наследию, которое включает в себя классификацию четырех больших спутников Юпитера, открытых Галилеем ( Ио , Европа , Ганимед и Каллисто ), как галилеевых спутников . Другие научные начинания и принципы названы в честь Галилея, включая космический корабль «Галилео» , [242] первый космический корабль, вышедший на орбиту вокруг Юпитера, глобальную спутниковую навигационную систему «Галилео» , преобразование между инерциальными системами в классической механике, обозначаемое преобразованием Галилея , и Гал (единица). , иногда известный как Галилей, который является единицей ускорения вне системы СИ . [ нужна цитата ]
Отчасти потому, что в 2009 году исполнилось четвертое столетие со дня первых зарегистрированных астрономических наблюдений Галилея с помощью телескопа, Организация Объединенных Наций объявила его Международным годом астрономии . [243] Глобальная схема была разработана Международным астрономическим союзом (МАС), а также одобрена ЮНЕСКО — органом ООН, ответственным за вопросы образования, науки и культуры. Международный год астрономии 2009 был задуман как глобальный праздник астрономии и ее вклада в общество и культуру, стимулирующий во всем мире интерес не только к астрономии, но и к науке в целом, с особым уклоном к молодежи. [ нужна цитата ]
В его честь названы планета Галилей и астероид 697 Галилея . [ нужна цитата ]
Галилей несколько раз упоминается в «оперном» разделе песни Queen « Богемская рапсодия ». [244] Он занимает видное место в песне « Galileo » в исполнении Indigo Girls и «Galileo» Эми Грант на ее альбоме Heart in Motion . [245]
О жизни Галилея в двадцатом веке были написаны пьесы, в том числе « Жизнь Галилея » (1943) немецкого драматурга Бертольта Брехта с экранизацией (1975) и «Лампа в полночь » (1947) Барри Стависа [246 ] как а также спектакль 2008 года «Галилео Галилей». [247]
Ким Стэнли Робинсон написал научно-фантастический роман под названием «Сон Галилея» (2009), в котором Галилей переносится в будущее, чтобы помочь разрешить кризис научной философии; история движется вперед и назад между временем Галилея и гипотетическим далеким будущим и содержит много биографической информации. [248]
Галилео Галилей недавно был выбран в качестве основного мотива для дорогой коллекционной монеты: памятной монеты номиналом 25 евро, выпущенной в честь Международного года астрономии , отчеканенной в 2009 году. Эта монета также посвящена 400-летию изобретения телескопа Галилея . На аверсе изображена часть его портрета и телескоп. На заднем плане изображен один из первых его рисунков поверхности Луны. В серебряном кольце изображены другие телескопы: Телескоп Исаака Ньютона , обсерватория в Кремсмюнстерском аббатстве , современный телескоп, радиотелескоп и космический телескоп . В 2009 году также был выпущен Галилеоскоп . Это массовый недорогой образовательный 2-дюймовый (51 мм) телескоп относительно высокого качества. [ нужна цитата ]
Ранние работы Галилея, описывающие научные инструменты, включают трактат 1586 года под названием «Маленькие весы» ( La Billancetta ), описывающий точные весы для взвешивания предметов в воздухе или воде [249] , а также печатное руководство 1606 года «Le Operazioni del Compasso Geometrico et Militare» о работе геометрического инструмента. и военный компас. [250]
Его ранними работами по динамике, науке о движении и механике были «Пизан де Моту» («О движении») около 1590 года и « Механика» в Падуане около 1600 года . Первый был основан на гидродинамике Аристотеля-Архимеда и считал, что скорость гравитационного падения в жидкой среде пропорциональна превышению удельного веса тела над весом среды, при этом в вакууме тела будут падать со скоростями, пропорциональными их удельному весу. Он также придерживался динамики импульса Филопонана , в которой импульс является саморассеивающимся, и свободное падение в вакууме будет иметь необходимую конечную скорость в зависимости от удельного веса после начального периода ускорения. [ нужна 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 тленны. [251] В « Письмах о солнечных пятнах» также сообщается о его телескопических наблюдениях полного набора фаз Венеры в 1610 году, а также об открытии загадочных «придатков» Сатурна и их еще более загадочном последующем исчезновении. В 1615 году Галилей подготовил рукопись, известную как « Письмо к великой княгине Кристине », которое не публиковалось в печатном виде до 1636 года. Это письмо представляло собой переработанную версию « Письма к Кастелли» , которое инквизиция осудила как посягательство на богословия, защищая коперниканство как физически истинное, так и согласующееся со Священным Писанием. [252] В 1616 году, после приказа инквизиции Галилею не придерживаться и не защищать позицию Коперника, Галилей написал « Рассуждение о приливах » ( Discorso sul flusso e il reflusso del mare ), основанное на коперниканской земле, в Форма частного письма кардиналу Орсини . [253] В 1619 году Марио Гуидуччи, ученик Галилея, опубликовал лекцию, написанную в основном Галилеем под названием « Рассуждение о кометах» ( Discorso Delle Comete ), в которой выступал против иезуитской интерпретации комет. [254]
В 1623 году Галилей опубликовал «Пробирщик — Il Saggiatore» , в котором критиковал теории, основанные на авторитете Аристотеля, и продвигал эксперименты и математическую формулировку научных идей. Книга имела большой успех и даже нашла поддержку среди высших эшелонов христианской церкви. [255] После успеха «Пробирщика» Галилей в 1632 году опубликовал «Диалог о двух главных мировых системах» ( Dialogo sopra i Due Massimi sistemi del mondo ). Теория Коперника и негеоцентрическая модель Солнечной системы привели к тому, что Галилея предстали перед судом и запретили публиковать. Несмотря на запрет на публикацию, Галилей опубликовал свои «Рассуждения и математические демонстрации, относящиеся к двум новым наукам» ( Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a Due Nuove Scienceenze ) в 1638 году в Голландии , за пределами юрисдикции инквизиции. [ нужна цитата ]
Основные письменные произведения Галилея таковы: [256]
В последние годы своей жизни Галилео Галилей держал библиотеку, насчитывающую не менее 598 томов (560 из которых идентифицированы) на вилле Иль Джойелло , на окраине Флоренции. [258] В условиях домашнего ареста ему было запрещено писать и публиковать свои идеи. Однако он продолжал принимать посетителей вплоть до своей смерти, и именно через них он получал новейшие научные тексты из Северной Европы. [259]
Учитывая свой прошлый опыт, Галилей, возможно, опасался, что его коллекция книг и рукописей будет конфискована властями и сожжена, поскольку в его последней воле и завещании не было никаких упоминаний о таких предметах. Подробный перечень был составлен только позже, 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. [259]
Книги, личные документы и неотредактированные рукописи Галилея были затем собраны Винченцо Вивиани , его бывшим помощником и учеником, с намерением сохранить работы своего старого учителя в опубликованном виде. Этот проект так и не был реализован, и в своем завещании Вивиани завещал значительную часть коллекции больнице Санта-Мария-Нуова во Флоренции, где уже существовала обширная библиотека. Ценность имущества Галилея не была осознана, и дубликаты были разосланы по другим библиотекам, таким как Biblioteca Comunale degli Intronati , публичная библиотека в Сиенне. В более поздней попытке специализировать библиотечные фонды тома, не связанные с медициной, были переданы в Biblioteca Magliabechiana, ранний фонд того, что впоследствии стало Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze , Национальной центральной библиотекой во Флоренции. [259]
Небольшая часть коллекции Вивиани, включая рукописи Галилея и рукописей его сверстников Евангелисты 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 расходиться, 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 владельцев магазинов, а остальную часть коллекции Вивиани у братьев Панзанини. Как рассказывается в мемуарах Нелли: «Мое большое счастье получить такое чудесное сокровище так дешево произошло благодаря невежеству людей, продававших его, которые не знали ценности этих рукописей...»
Библиотека оставалась под опекой Нелли до его смерти в 1793 году. Зная ценность собранных рукописей своего отца, сыновья Нелли попытались продать то, что им осталось, французскому правительству. Фердинанд III, великий герцог Тосканы, вмешался в продажу и приобрел всю коллекцию. Архив рукописей, печатных книг и личных документов был передан на хранение в Палатинскую библиотеку во Флоренции, в результате чего в 1861 году коллекция объединилась с Библиотекой Мальябечиана. [259]
Дюэм, П. (1911). «История физики». В Герберманне, Чарльз (ред.). Католическая энциклопедия . Нью-Йорк: Компания Роберта Эпплтона.
СМИ из Commons
Цитаты из Wikiquote
Тексты из Wikisource
