Механическая картина мира

    Галилео  Галилей – великий итальянский  ученый, один из создателей

классической механики, родился 15 февраля 1564г., в семье небогатого

пизанского дворянина.  Первое образование Галилей получил  в монастыре.

Семнадцати лет  он поступает в Пизанский  университет  сначала на

медицинский факультет, а затем переходит на юридический, где

основате6льно изучает математику и философию. В 1589г. Галилей был

назначен профессором  математики в Пизанский университет. В эти годы

Галилей занимается опровержением учений Аристотеля о  пропорциональности

скорости падения  весу тела. Чтобы опровергнуть данное учение он берет

два тела, одинаковые по форме и размерам (чугунный и  деревянный шары).

Находя соотношения  между скоростью падения и  временем падения, между

пройденным путем  и временем падения, Галилей опроверг многовековое

заблуждение и  доказал постоянство ускорения свободного падения. Но в

университете  механику и астрономию приходилось  излагать в духе

Аристотеля и  Птолемея. В 1592г он становится профессором  университета в

Падуе, где проработал 18 лет (по 1610г.). К концу падуанского  периода

Галилей начинает открыто выступать против системы Птолемея –

Аристотеля.

    Сделав  зрительную трубу с увеличением  в 32 раза и направив ее на

небо, Галилей  обнаружил неровности Луны; Млечный  Путь оказался

состоящим из множества  звезд, число которых росло с  ростом увеличения

трубы; у Юпитера  были найдены четыре спутника. Все  это не

соответствовало учению Аристотеля         о противоположности земного  и

небесного, а  подтверждало систему Коперника.

    В  1612г Галилей издает “Рассуждения  о телах, пребывающих в воде, и

тех, которые в ней движутся”, эта работа была направлена против

механики  Аристотеля. Вслед за ней появляется письмо Галилея  о

солнечных пятнах. Это было тоже опровержение Аристотеля, но оно не

могло пройти незамеченным церковью, церковь обвиняет Галилея  в том, что

он доказывает движение Земли и неподвижность  Солнца; они пытаются

добиться запрещения учения Коперника. В 1615г Галилей  едет в Рим, чтобы

защитить себя и предотвратить запрещение учения Коперника. Но 5 марта

1616г учение  Коперника “как ложное и целиком противное Священному

Писанию” было запрещено, Галилей получил от святой инквизиции негласный

приказ молчать. В 1623г он снова едет в Рим, чтобы  добиться отмены

ограничений в  своей научной деятельности, но официальной  отмены

ограничений ему  добиться не удалось. Несмотря на ограничения Галилей

готовит к опубликованию  свою основную работу “Диалог о  двух главнейших

системах мира: Птолемеевой и Коперниковой”. В  феврале 1632г книга вышла

в свет, туда вошли  все произведения Галилея , все то, что было создано

им с 1590г по1625г. Цель ученого – представить не только

асторономические, но и механические доводы в пользу истинности  учения

Коперника.

    Вращение  Земли, по словам Птолемея, должно  было бы рассеять

находящиеся на ней тела; тела при падении должны были бы двигаться не

вертикально, а  наклонно, так как они будут  отставать от движущейся

Земли; птицы  и облака должны были бы уноситься  на запад. Опровергая эти

аргументы Галилей  приходит к открытию закона инерции. Открытием этого

закона было ликвидировано многовековое заблуждение, выдвинутое

Аристотелем, о  необходимости постоянной силы для  поддержания

равномерного  движения. Современная формулировка этого закона такова:

Всякое тело сохраняет состояние покоя или  равномерного и прямолинейного

движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет

его из этого  состояния. Галилей определил механический принцип

относительности: никакими механическими опытами, проведенными внутри

замкнутой инерциальной системы, невозможно установить: покоится система

или движется равномерно и прямолинейно.

    Разговоры  собеседников о различных астрономических  открытиях

(неровностях  Луны, пятнах на Солнце, фазах  Венеры, спутниках Юпитера)

утверждает мысль  о справедливости теории Коперника.

    Успех  “Диалога” был потрясающим, единомышленники восторженно

приветствуют  Галилея с  открытием новой  эры в изучении природы.

Противники же в свою очередь пустили слух, что  под маской защитника

Аристотеля и  Птолемея выведен сам Папа. Началась травля Галилея, в

сентябре Галилею  было передано повеление папской инквизиции явиться в

Рим, но из –за  болезни Галилея дают небольшую  отсрочку. В феврале 1633г

Галилей прибывает  в Рим, на допросе он отрицал, что  разделял

Коперниково учение после того, как инквизиция объявила его еретическим.

Галилей твердо стоял на том, что в дискуссионном порядке о

гелиоцентрической системе Мира и писать, и говорить не запрещалось, а

сама книга  была выпущена с разрешения цензуры. После допроса Галилей

был арестован  и заключен в кандалы инквизиции. 22 июня 1633г в церкви

Святой Марии  при большом стечении народа состоялся  последний акт

судилища над  Галилеем. По приговору его книга  была запрещена, а сам он

подлежит тюремному  заключению, длительность, которого оставлена  на

усмотрение Святой службы. Унизительный акт судилища и отречения сильно

подорвали здоровье больного Галилея, но несмотря не на все  Галилей

мысленно видел  свое будущее произведение “Беседы  и математические

доказательства”, в котором идеи “Диалога” получали свое дальнейшее

развитие. «Беседы» были закончены в 1637г. В книге обобщено все то, что

сделал Галилей  в области механики. В 1642г Галилея  не стало. Ушел из

жизни один из замечательных  мыслителей, великий астроном, механик,

физик, математик.

    Галилей  считается одним из основоположников  опытного естествознания

и новой науки. Именно он сформулировал требования к научному

эксперименту, состоящие  в устранении побочных обстоятельств, в умении

видеть главное. Путем эксперимента Галилей опроверг учение Аристотеля о

пропорциональности  скорости падения весу тела, показал, что воздух

имеет вес и  определил его плотность. Он был  первым, кто направил

зрительную трубу  на небо в научных целях, тем самым, расширив сферу

познания. Мысленные  эксперименты Галилея построены  на идеализации

движения шаров, тележек и других материальных объектов по горизонтали и

наклонной плоскости. Мысленный эксперимент получил  в дальнейшем широкое

распространение в физике  и стал важнейшим  методом познания, им

пользовался Максвелл при создании теории электромагнитного  поля.

Мысленные эксперименты позволили многим ученым (Максвелл, Больцман,

Карно и др.) установить закономерности в хаотическом тепловом движении

и термодинамики. Таким образом, и принцип относительности  Галилея,

получивший свое дальнейшее развитие в теории относительности, и

мысленный эксперимент, введенный в науку им же и ставший  необходимым

методом современной  физики, свидетельствуют о чрезвычайно  высоком

методологическом  уровне, на котором в своих исследованиях  стоял великий

итальянский ученый. 

            4.Иоган Кеплер и открытие законов небесной механики. 

    Иоган  Кеплер родился 27 декабря 1571г,  отец его, Генрих Кеплер,

разорившийся  дворянин, служил простым солдатом, мать – дочь

деревенского  трактирщика, не умела читать и писать. При рождении

мальчик чудом  остался жив. Когда ему исполнилось четыре года родители

бросили его, в 13 лет он умирал в третий раз, но жизнь  не покидала его.

Окончив в 1579г  монастырскую школу, Кеплер перевелся  в духовную

трехгодичную  школу, после которой остался  в Тюбингенской семинарии, а

после – в Тюбингенском университете. В университете он познакомился с

учением Коперника, став его горячим сторонником. Работая  учителем

математики и  философии в училище г. Граца, он вместе с преподаванием

стал заниматься научной работой по астрономии, а  также составлять

календари и  гороскопы. Кеплер был вынужден заниматься астрологией,

чтобы не умереть  с голоду, прокормить свою семью  и вести исследования

по астрономии.

    За  свою жизнь Кеплер написал  много работ. Его первая книга,

изданная в 1597г., вышла под интересным названием «Космографическая

тайна». Кеплер поставил задачу найти числовые отношения  между орбитами

планет. Пробуя различные комбинации чисел, он пришел к геометрической

схеме, по которой  можно было отыскивать расстояния планет от Солнца.

Свою работу Кеплер отослал датскому астроному Тихо Браге и Г.Галилею.

Из-за преследования  со стороны католической церкви жизнь  на родине

стала невыносимой, и Кеплер едет в Прагу. Там он был  назначен имперским

математиком и  должен был работать под руководством Тихо Браге –

имперского астронома. В 1601г умирает Тихо Браге и  в руках Кеплера

оказался журнал тридцатилетних наблюдений «короля  астрономии».

    В  1609г появилась на свет книга  Кеплера «Новая астрономия или

Небесная физика с комментариями на движение планеты Марс по наблюдениям

Тихо Браге». В течение восьми лет трудился он над расчетами, семьдесят

раз пришлось повторять  каждое вычисление, но, не смотря не на все он

сформулировал первые два закона о движении планет:

1. Все планеты  движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых

   находится  Солнце.

2. Радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете,  за равные промежутки

   времени  описывает равные площади.

    Нужда  и несчастье продолжает преследовать  его, в 1611г умерли его

жена и сын, и он остался с двумя детьми на руках. Материальная нужда

заставила его  покинуть Прагу, и он уехал в Линц, где он занял место