Галилео Галилей

Галилео Галилей

Галилео Галилей, великий итальянский ученый, кому очевидно, принадлежит более значительная роль в развил» метода научного анализа, чем любому другому человеку, родил­ся в 1564 году в городе Пиза. В молодости он учился Пизанского университете, но бросил учебу из-за финансовых проблем. 1 см не менее в 1589 году ему удалось получить пост преподавателя этого университета. Несколькими годами позже он начал рабо­тать на факультете Падуанского университета и оставался там до 1610 года. Именно в этот период он сделал большую часть своих научных открытий.

Первое из важнейших открытий Галилей совершил в области механики. Аристотель учил, что тяжелые предметы падали с большей скоростью, чем легкие, и целые поколения ученых принимали это утверждение, признавая авторитет греческого философа. Однако Галилей решил проверить этот тезис и, про­ведя несколько экспериментов, вскоре обнаружил, что Аристо­тель был не прав. На самом деле тяжелые и легкие предметы падают с одинаковой скоростью, за исключением случаев, ког­да их движение замедляется из-за трения воздуха.

(Между прочим, распространенная версия о том, что Гали­лей проводил свои эксперименты, бросая предметы с Башни знаний в Пизе, не выдерживает критики.)

Придя к такому заключению, Галилей пошел дальше. Он тщательно измерил расстояние, которое проходит падающий предмет в данный период времени, и установил, что путь пада­ющего предмета пропорционален квадрату времени, за которое происходило падение. Это открытие (постоянный коэффици­ент ускорения) значимо само по себе.

Еще более важным представляется то, что Галилей сумел суммировать результаты целой серии экспериментов в матема­тической формуле. Широкое использование математических формул и математических методов — важнейшая характерная черта современной науки.

Другим важным достижением Галилея было открытие за­кона инерции. Первоначально люди полагали, что движущий­ся объект имел бы естественную тенденцию к замедлению дви­жения, если бы к нему не были приложены силы, которые заставляли его двигаться дальше. Однако опыты Галилея пока­зали, что это общее представление ошибочно. Если бы силы, задерживающие движение, такие, например, как трение, мож­но было бы исключить, падающий предмет стремился бы про­должать движение бесконечно. Этот важный принцип, кото­рый Ньютон сформулировал заново и включил в свою собствен­ную систему в качестве первого закона движения, является одним из первостепенных принципов физики.

Самые блестящие открытия Галилей совершил в астрономии.Астрономическая наука в начале 1600-х годов находилась в состоянии великого брожения. В ней происходил важный спор между последователями гелиоцентрической теории Коперника и сторонниками более ранней геоцентрической тео­рии. В 1604 году Галилей объявил о том, что он верит в правоту Коперника, однако в то время у него не было способа доказать это. В 1609 году он узнал об изобретении телескопа в Голлан­дии. Хотя у него было только описание этого прибора, он обладал гениальностью такого свойства, которая позволила eмy вскоре самому изобрести телескоп. Но его телескоп был гораз­до совершеннее. Пользуясь этим новым прибором, он обратил свой талант наблюдателя к небесам и уже через год сделал целую серию важных открытий.

Он смотрел на Луну и видел, что это не гладкая сфера, потому что на ней имеются многочисленные кратеры и высо­кие горы. Небесные тела, решил он, вовсе не такие гладкие и совершенные, у них такая же неровная поверхность, что и на Земле. Он смотрел на Млечный путь и видел, что это, в конеч­ном итоге, не молочное, покрытое туманами тело, а конгломе­рат, состоящий из огромного количества отдельных звезд, ко­торые. находятся так далеко, что невооруженный глаз имеет тенденцию сливать их воедино. Он смотрел на планеты и ви­дел, что вокруг Юпитера вращаются четыре его спутника. Это было ясное доказательство того, что астрономическое тело может вращаться не только вокруг Земли, но вокруг любой другой планеты. Он смотрел на Солнце и видел там солнечные пятна. (В действительности и другие люди наблюдали солнечные пят­на до Галилея, однако ему удалось более широко оповестить общественность о своих открытиях и привлечь к солнечным пятнам внимание научного мира.) Он заметил, что у Венеры фазы подобны фазам Луны. Все вместе это стало значительным свидетельством в пользу теории Коперника о том, что Земля и Другие планеты вращаются вокруг Солнца.

Изобретение телескопа и совершенные с его помощью oткрытия сделали Галилея знаменитым. Однако, поддерживая теорию Коперника, он встретил сопротивление в среде влиятельных церковных кругов, и в 1616 году ему было приказан воздержаться от популяризации учения Коперника. В течение нескольких лет Галилей роптал против этого ограничения. После смерти папы в 1623 году его сменил человек, который бы почитателем Галилея. В следующем году новый папа Урбан VII сделал намек (хоть и весьма двусмысленный), что этот запрет больше не будет действовать.

Следующие шесть лет Галилей посвятил написанию своей самого знаменитого труда — "Диалог о двух главнейших системах мира".

Книга явилась мастерским изложением свидетельств в за щиту теории Коперника. Она была издана в 1632 году с разрешения церковной цензуры. Однако когда книга появилась всвет, церковные власти пришли в ярость, и Галилей вскоре предстал перед судом римской инквизиции по обвинению i нарушении запрета 1616 года.

Очевидно, что многие представители церкви были недовольны решением подвергнуть преследованию знаменитой ученого. Даже по законам церкви того времени дело, возбужденное против Галилея, было весьма сомнительным, и он отде­лался сравнительно мягким приговором. В действительности он не был заключен в тюрьму, его приговорили лишь к домашнему аресту на его комфортабельной вилле в Арчетри.

Теоретически ему было отказано в праве принимать посетителей, однако этот пункт приговора не соблюдался. Его единственным наказанием было требование публично отказаться от. своей теории о том, что Земля движется вокруг Солнца, чтс этот шестидесятидевятилетний ученый и сделал во время от­крытого судебного заседания. Известна знаменитая, но, похо­же, не подтвержденная фактами история о том, что, закончив свое отречение, Галилей взглянул вниз на землю и тихо про­шептал: "А все-таки она вертится". В Арчетри он продолжал работать над проблемами механики. Здесь в 1642 году он и умер.

Огромный вклад Галилея в развитие науки нашел свое признание. Наибольшее значение имеют такие его научные исследования, как открытие закона инерции, изобретение те­лескопа, его астрономические наблюдения и его гениальные труды, в которых он доказал правоту гипотез Коперника. Еще большего признания заслуживает его роль в развитии методо­логии науки. Многие жившие до него философы-натуралисты, ориентирующиеся на Аристотеля, делали упор на качествен­ность своих наблюдений и классификацию явления. Что же касается Галилея, то он подходил к явлению с позиции его точности и делал количественные наблюдения. Этот акцент на тщательном количественном измерении стал основным мето­дом научного исследования.

Галилею в большей степени, чем кому-либо другому, был присущ эмпирический подход к научному познанию. Он был первым, кто настаивал на необходимости проведения экспери­ментов. Он отказался от представления, что научный вопрос может быть решен при опоре на авторитет, будь то мнение церкви или утверждение Аристотеля. Он также не хотел опи­раться на сложные дедуктивные схемы, которые не были под­креплены опытным путем. Средневековые схоласты долго об­суждали вопрос о том, что должно произойти и почему это происходит, Галилей же при проведении опыта стремился определить, что в действительности должно произойти.

Для его научной позиции был характерен явно не мисти­ческий подход. В этом отношении он был даже более совреме­нен, чем его преемники, такие как Ньютон.

Необходимо также подчеркнуть, что Галилей был глубоко религиозным человеком. Несмотря на судебный процесс и пос­ледующее за ним осуждение, он не отказался ни от религии, ни от церкви, он выступал лишь против попыток церковных вла­стей помешать решению научных проблем. Последующие по­коления вполне справедливо выражают свое восхищение Галилеем как символом протеста против догматизма и авторитар­ных попыток задушить свободу мысли.

Однако самую важную роль он сыграл в создании совре­менного метода научного исследования.

Исаак Ньютон

Закон природы скрыт во тьме

Был много тысяч лет.

"Да будет Ньютон", — Бог сказал,

И появился свет.

Александр Поп

Исаак Ньютон, величайший ученый, оказавший наибольшее на развитие науки, родился в Вулсторпе, в Англии. Рождество 1642 года (в год смерти Галилея). Ньютон родился после смерти отца. Уже ребенком он имел склонность к механике и был очень умелым. Хотя был умным ребенком, в школе он не слишком старался. В Кембриджском университете он быстро изучил то, что тог­да было известно в области математики и естественных наук, и даже занимался собственными исследованиями. В возрасте от 21 до 27 лет Ньютон заложил основы своих теорий, совершив­ших переворот в мировой науке. Середина XVII века была вре­менем быстрого научного развития. Изобретение в начале века телескопа открыло новую эпоху в астрономии. Английский философ Фрэнсис Бэкон и французский философ Рене Декарт призвали ученых Европы не ссылаться более на авторитет Ари­стотеля, а заняться собственными экспериментами.

Галилей воплотил в жизнь этот призыв. Его наблюдения с использованием телескопа перевернули тогдашние астрономи­ческие представления, а его механические опыты позволили установить то, что известно как первый закон ньютоновской механики.

Другие великие ученые, такие как Гарвей с его открытиями в области кровообращения и Кеплер, описавший законы дви­жения планет вокруг Солнца, также дали науке много новых важных сведений. Но в целом чистая наука оставалась ареной игры умов, и еще не было доказательств тому, что наука, соеди­ненная с техникой, может изменить всю жизнь людей, как то предсказывал Фрэнсис Бэкон.

Хотя Коперник и Галилей развенчали некоторые ошибоч­ные концепции древних ученых и внесли большой вклад в лучшее понимание законов Вселенной, но еще не были сфор­мулированы основополагающие принципы, которые могли бы связать воедино разрозненные факты и сделать возможным научное прогнозирование. Именно Ньютон создал такую объе­диняющую теорию и проложил путь, по которому наука следу­ет до настоящего времени.

Ньютон обычно неохотно публиковал результаты своих исследований, и, хотя основные его концепции были сформу­лированы к 1669 году, многое было опубликовано значительно позднее. Первой работой, в которой он сделал свои открытия достоянием гласности, была его поразительная книга о приро­де света. Проведя ряд опытов, Ньютон пришел к выводу, что

обычный белый свет представляет собой смесь всех цветов радуги. Он также произвел тщательный анализ законов отраже­ния и рефракции света. На основе познания этих законов в 1668 году он создал первый телескоп-рефрактор — телескоп того же типа, который и теперь используется в главных астрономичес­ких обсерваториях. Об этих, как и о других своих опытах и открытиях, Ньютон доложил на заседании Британского коро­левского научного общества, когда ему было 29 лет.

Даже и достижения Исаака Ньютона в оптике обеспечили ему включение в наш перечень, но гораздо существеннее: и его открытия в математике и механике стало не просто семенем, из которого выросла современная математическая теория; без этого метода было бы невозможно большинство достижений современной науки.

Но главные открытия Ньютона были сделаны в области механики. Галилей открыл первый закон движения тел, не подчиненных влиянию внешних (посторонних) сил. На прак­тике, конечно, все предметы подчинены каким-то внешним силам, и вопрос о движении предметов при указанных обстоя­тельствах есть важнейший вопрос механики. Эта-то проблема и была решена Ньютоном, открывшим знаменитый второй закон механики, по сути — самый фундаментальный из законов клас­сической физики. Этот второй закон, математически выражен­ный формулой F=ma, гласит, что ускорение равно силе, делен­ной на массу предмета. К двум законам механики Ньютон до­бавил знаменитый третий закон, гласящий, что каждое дей­ствие вызывает равное противодействие, а также (самый знаме­нитый) закон всемирного тяготения. Эти четыре закона меха­ники, составляют единую систему, с помощью которой воз­можно исследование, по сути, всех макроскопических механи­ческих систем, от колебаний маятника до движения планет вокруг Солнца.

Ньютон не просто сформулировал эти законы механики, но сам, используя математические методы, показал, как эти законы можно использовать для решения актуальных задач.

Знание законов Ньютона позволяет решить чрезвычайно широкий круг научно-технических проблем. При его жизни эти законы нашли наиболее яркое применение в области астроно­мии. В 1687 году он опубликовал свой великий труд "Матема­тические начала естественной философии", обычно именуе­мые просто "Начала", где он сформулировал законы механики и закон всемирного тяготения. Ньютон показал, что, используя эти законы, можно довольно точно предсказать движение пла­нет вокруг Солнца. Принципиальная проблема астрономичес­кой динамики — проблема предсказуемости движения небес­ных тел — была разрешена Ньютоном с помощью одного вели­колепного хода. Вот почему его нередко называют также вели­ким астрономом.

На чем основывается наша оценка научных заслуг Ньюто­на? Если просмотреть индексы научных энциклопедий, то можно найти там больше ссылок на Ньютона и на его откры­тия, чем на любого другого из ученых. Надо учесть также, что писал о Ньютоне Лейбниц, тоже великий ученый, с которым Ньютон резко полемизировал: "Если говорить о математике с начала мира до времен Ньютона, то он сделал для этой науки больше, чем все другие". Великий французский ученый Лаплас называл "Начала" "величайшим произведением человеческого гения". Величайшим гением считал Ньютона также Лагранж, а Эрнст Мач в 1901 году писал, что "с того времени все достиже­ния в математике были просто развитием законов механики на основе идей Ньютона".

В столь кратком обзоре, как наш, невозможно подробно рассказать обо всех свершениях Ньютона, хотя и его более частные достижения также заслуживают внимания. Так, Исаак Ньютон внес значительный вклад в термодинамику и акустику, сформулировал важнейший принцип сохранения количества энергии, создал свою знаменитую биномную теорему, внес не­малый вклад в астрономию и космогонию.

Но, признав Ньютона величайшим из гениев, оказавшим наибольшее влияние на мировую науку, все же можно спро­сить, почему здесь он поставлен прежде таких выдающихся политиков, как Александр Великий или Вашингтон, или вели­чайших религиозных вождей, таких как Христос или Будда. Мое мнение: несмотря на все значение политических или рели­гиозных преобразований, большинство людей в мире точно так же проживали как за 500 лет до Александра, так и 500 лет спустя. Точно так же повседневная жизнь большинства людей в 1500 году нашей эры была почти такой же, как и за 1500 лет до нашей эры.

Между тем с 1500 года с развитием и подъемом современ­ной науки в быту людей, в их работе, питании, одежде, прове­дении досуга и т.д. произошли революционные изменения. Не меньшие изменения произошли и в философии, и в религиоз­ном мышлении, в политике и экономике. Ньютон, гениальный ученый, оказал наибольшее влияние на развитие современной науки, а потому заслуживает одного из самых почетных мест (второго по значению) в любом перечне самых влиятельных исторических лиц.

Ньютон умер в 1727 году и первым из ученых был удостоен чести быть погребенным в Вестминстерском аббатстве.