Галилео галилей - биография. Галилео Галилей – биография жизни и его открытий Галилео галилей основные труды
Чтобы подробно рассказать обо всем, чем обогатил науку итальянский ученый Галилео Галилей. Он проявил себя и в математике, и в астрономии, и в механике, и , и в .
Астрономия
Главная заслуга Г.Галилея перед астрономией заключается даже не в его открытиях, а в том, что он дал этой науке рабочий инструмент – телескоп. Некоторые историки (в частности, Н.Будур) называют Г.Галилея плагиатором, присвоившим изобретение голландца И.Липпершнея. Обвинение несправедливо: о голландской «волшебной трубе» Г.Галилей знал только из венецианского посланника, который не сообщал о конструкции прибора.
Г.Галилей сам догадался об устройстве трубы и сконструировал ее. Кроме того, труба И.Липпершнея давала трехкратное увеличение, для астрономических наблюдений этого было недостаточно. Г.Галилей сумел добиться увеличения в 34,6 раза. С таким телескопом можно было наблюдать небесные тела.
С помощью своего изобретения астроном увидел на Солнце и по их движению догадался, что Солнце вращается. Он наблюдал фазы Венеры, увидел горы на Луне и их тени, по которым рассчитал высоту гор.
Труба Г.Галилея позволила увидеть и четыре самых больших спутника Юпитера. Г.Галилей назвал их Медичийскими звездами в честь своего покровителя Фердинанда Медичи, герцога Тосканского. Впоследствии им дали другие названия: Каллисто, Ганимед, Ио и Европа. Значение этого открытия для эпохи Г.Галилея трудно переоценить. Шла борьба между сторонниками геоцентризма и гелиоцентризма. Открытие небесных тел, вращающихся не вокруг Земли, а вокруг другого объекта, было серьезным аргументом в пользу теории Н.Коперника.
Другие науки
Физика в современном понимании начинается с трудов Г.Галилея. Он является основателем научного метода, сочетающего эксперимент и его рациональное осмысление.
Именно так он изучал, например, свободное падение тел. Исследователь обнаружил, что вес тела не влияет на его свободное падение. Наряду с законами свободного падения он открыл движения тела по наклонной плоскости, инерции, постоянного периода колебаний, сложения движений. Многие идеи Г.Галилея были впоследствии развиты И.Ньютоном.
В математике ученый внес значительный вклад в развитие теории вероятностей, а также заложил основы теории множеств, сформулировав «парадокс Галилея»: натуральных чисел столько же, сколько их квадратов, хотя большая часть чисел не является квадратами.
Изобретения
Телескоп – не единственный прибор, сконструированный Г.Галилеем.
Этот ученый создал первый термометр, правда, лишенный шкалы, а также гидростатические весы. Пропорциональный циркуль, изобретенный Г.Галилеем, до сих пор используется в чертежном деле. Сконструировал Г.Галилей и микроскоп. Большого увеличения он не давал, но для изучения насекомых подходил.
Влияние, оказанное открытиями Г.Галилея на дальнейшее развитие науки, было поистине судьбоносным. И прав был А.Эйнштейн, назвав Г.Галилея «отцом современной науки».
1. Первым, кто направил «зрительную трубу» в небо, превратив ее в телескоп, и получил новые научные данные стал Галилео Галилей. Свой телескоп он изобрел в 1609 году. С его помощью он открыл горы на Луне, а потом и составил первую в мире карту лунной поверхности. С помощью своего изобретения он также открыл четыре спутника Юпитера , обнаружил, что млечный путь состоит из множества звезд, открыл пятно на Солнце и его вращение, фазы у Венеры . Эти астрономические открытия принесли Галилею и его телескопу такую широкую популярность, что он даже наладил производство телескопов.
2. В 1586 году Галилей сконструировал специальные гидростатические весы для определения плотности тел. Ученый описал их конструкцию в трактате «La bilancetta»
3. Принято считать, что Галилео Галилей изобрел термометр. Это произошло в 1592 году. Конструкция термоскопа, а именно так тогда назывался термометр, была примитивной: к стеклянному шару небольшого диаметра припаивалась тонкая стеклянная трубка, которая помещалась в жидкость. Воздух в стеклянном шаре посредством горелки или простым растиранием ладонями нагревался, в результате чего он начинал вытеснять жидкость в стеклянной трубке, показывая тем самым степень увеличения температуры: чем выше становилась температура воздуха в стеклянном шарике, тем ниже опускался уровень воды в трубке. Немаловажную роль при этом играло соотношение объема шара к диаметру трубки: создавая более тонкую трубку, можно было отслеживать незначительные изменения температуры в шаре. В дальнейшем конструкция термоскопа Галилея была доработана одним из его учеников – Фернандо Медичи .
4. Галилео Галилей также считается одним из претендентов на изобретение микроскопа. В 1609 году он разработал «occhiolino» («оккиолино») - «маленький глаз», или составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами. Галилей представил свой микроскоп публике в Академии деи Линчеи. С его помощью Галилей занимался изучением насекомых.
5. В 1606 году Галилео Галилей опубликовал научную статью, где изложил идею и чертежи изобретенного им пропорционального циркуля. Пропорциональный циркуль - простой, остроумный инструмент, позволяющий изменять масштаб снимаемых размеров. Достигается это тем, что ось вращения ножек циркуля относительно друг друга является подвижной (устанавливается в соответствии с желаемым изменением масштаба и закрепляется), а измерение размера и нанесение его в измененном масштабе ведутся противоположными концами ножек циркуля. Если ось вращения ножек циркуля находится точно в среднем положении, то есть длина всех четырех частей ножек циркуля одинакова, изменения масштаба не будет. Если переместить центр вращения, например, так, что две части ножек циркуля будут в 3 раза длиннее двух других, то соотношение масштабов будет 1:3.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Жизнь Галилео Галилея
Галилей родился в 1564 году в итальянском городе Пиза, в семье родовитого, но обедневшего дворянина Винченцо Галилея, видного теоретика музыки и лютниста. Полное имя Галилео Галилея: Галилео ди Винченцо Бонайути де Галилей.
О детстве Галилея известно немного. С ранних лет мальчика влекло к искусству; через всю жизнь он пронёс любовь к музыке и рисованию, которыми владел в совершенстве. В зрелые годы лучшие художники Флоренции - Чиголи, Бронзино и др. - советовались с ним в вопросах перспективы и композиции; Чиголи даже утверждал, что именно Галилею он обязан своей славой. По сочинениям Галилея можно сделать также вывод о наличии у него замечательного литературного таланта.
Начальное образование Галилей получил в расположенном неподалёку монастыре Валломброза. Мальчик очень любил учиться и стал одним из лучших учеников в классе. Он взвешивал возможность стать священником, но отец был против.
В 1581 году 17-летний Галилей по настоянию отца поступил в Пизанский университет изучать медицину. В университете Галилей посещал также лекции по геометрии (ранее он с математикой был совершенно не знаком) и настолько увлёкся этой наукой, что отец стал опасаться, как бы это не помешало изучению медицины.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0% 93% D0% B0% D0% BB % D0% B8% D0% BB % D0% B5% D0% B9 - cite_note-P1-2
Галилей пробыл студентом неполных три года, за это время он успел основательно ознакомиться с сочинениями античных философов и математиков и заработал среди преподавателей репутацию неукротимого спорщика. Уже тогда он считал себя вправе иметь собственное мнение по всем научным вопросам, не считаясь с традиционными авторитетами. В эти годы он познакомился с теорией Коперника. Астрономические проблемы тогда живо обсуждались, особенно в связи с только что проведённой календарной реформой. В связи с ухудшившимся финансовым положением отца в 1585 году Галилей возвращается во Флоренцию.
В 1589 году Галилей вернулся в Пизанский университет, теперь уже профессором математики. Там он начал проводить самостоятельные исследования по механике и математике. В 1590 году Галилей написал трактат «О движении».
В 1592 году Галилей получил место в престижном и богатом Падуанском университете (Венецианская республика), где преподавал астрономию, механику и математику. Годы пребывания в Падуе - наиболее плодотворный период научной деятельности Галилея. Вскоре он стал самым знаменитым профессором этого города. В эти годы он написал трактат «Механика», который вызвал некоторый интерес и был переиздан во французском переводе.
Поводом к новому этапу в научных исследованиях Галилея послужило появление в 1604 году новой звезды, называемой сейчас сверхновой Кеплера. Это пробуждает всеобщий интерес к астрономии, и Галилей выступает с циклом частных лекций. Узнав об изобретении в Голландии зрительной трубы, Галилей в 1609 году конструирует собственноручно первый телескоп и направляет его в небо. Свои первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звёздный вестник», изданном во Флоренции в 1610 году. Книга имела сенсационный успех по всей Европе, даже коронованные особы спешили заказать себе телескоп. Наступает всеобщее признание Галилео Галилея.
В 1610 году Галилей переезжает во Флоренцию. В этот период он работает при дворе герцога Козимо II Медичи, обучая сыновей тосканского герцога. Формально он также зачислен профессором Пизанского университета, но освобождён от утомительной обязанности чтения лекций.
Галилей продолжает научные исследования. Свои достижения учёный зачастую излагал в задиристо-полемическом стиле, чем нажил немало новых врагов (в частности, среди иезуитов).
Рост влияния Галилея, независимость его мышления и резкая оппозиционность по отношению к учению Аристотеля способствовали формированию агрессивного кружка его противников, состоящего из профессоров-перипатетиков и некоторых церковных деятелей. Особенно возмущали недоброжелателей Галилея его пропаганда гелиоцентрической системы мира, поскольку, по их мнению, вращение Земли противоречило текстам Псалмов.
В 1613 году Галилей выпустил книгу «Письма о солнечных пятнах», в которой открыто высказался в пользу системы Коперника. 25 февраля 1615 года римская инквизиция начала первое дело против Галилея по обвинению в ереси. Она поясняет, что церковь не возражает против трактовки коперниканства как удобного математического приёма, но принятие его как реальности означало бы признание того, что прежнее, традиционное толкование библейского текста было ошибочным. А это, в свою очередь, пошатнёт авторитет церкви. 5 марта 1616 года Рим официально определяет гелиоцентризм как опасную ересь. Книга Коперника была включена в Индекс запрещённых книг «до её исправления».
В начале 1632 года книга «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой» вышла в свет. Книга написана в форме диалога между тремя любителями науки: коперниканцем Сальвиати, нейтральным участником Сагредо и Симпличио, приверженцем Аристотеля и Птолемея. Хотя в книге нет авторских выводов, сила аргументов в пользу системы Коперника говорит сама за себя. Немаловажно также, что книга написана не на учёной латыни, а на итальянском языке. Галилей надеялся, что Папа отнесётся к его уловке так же снисходительно, однако просчитался. В довершение всего он сам безрассудно рассылает 30 экземпляров своей книги влиятельным духовным лицам в Риме. Впоследствии, Галилей был осуждён к тюремному заключению на срок, который установит Папа. Его объявили не еретиком, а «сильно заподозренным в ереси»; такая формулировка также была тяжким обвинением, однако спасала от костра. Папа не стал долго держать Галилея в тюрьме. Ему было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри. Галилей провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции.
2. Научные достижения
2.1 Механика
Физика и механика в те годы изучались по сочинениям Аристотеля, которые содержали метафизические рассуждения о «первопричинах» природных процессов. В частности, Аристотель утверждал:
· Скорость падения пропорциональна весу тела.
· Движение происходит, пока действует «побудительная причина» (сила), и в отсутствие силы прекращается.
Находясь в Падуанском университете, Галилей изучал инерцию и свободное падение тел. В частности, он заметил, что ускорение свободного падения не зависит от веса тела, таким образом опровергнув первое утверждение Аристотеля.
В своих книгах Галилей сформулировал правильные законы падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь - пропорционально квадрату времени. В соответствии со своим научным методом он тут же привёл опытные данные, подтверждающие открытые им законы. Более того, Галилей рассмотрел и обобщённую задачу: исследовать поведение падающего тела с ненулевой горизонтальной начальной скоростью. Он совершенно правильно предположил, что полёт такого тела будет представлять собой суперпозицию (наложение) двух «простых движений»: равномерного горизонтального движения по инерции и равноускоренного вертикального падения. Галилей доказал, что указанное, а также любое брошенное под углом к горизонту тело летит по параболе. В истории науки это первая решённая задача динамики. В заключение исследования Галилей доказал, что максимальная дальность полёта брошенного тела достигается для угла броска 45° (ранее это предположение высказал Тарталья, который, однако, не смог его строго обосновать). На основе своей модели Галилей (ещё в Венеции) составил первые артиллерийские таблицы.
Галилей опроверг и второй из приведённых законов Аристотеля, сформулировав первый закон механики (закон инерции): при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо равномерно движется. То, что мы называем инерцией, Галилей поэтически назвал «неистребимо запечатлённое движение». Правда, он допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности.
Галилей является одним из основоположников принципа относительности в классической механике, который также был позже назван в его честь. В «Диалоге о двух системах мира» Галилей сформулировал принцип относительности следующим образом:, Для предметов, захваченных равномерным движением, это последнее как бы не существует и проявляет своё действие только на вещах, не принимающих в нём участия».
Эти открытия Галилея, кроме всего прочего, позволили ему опровергнуть многие доводы противников гелиоцентрической системы мира, утверждавших, что вращение Земли заметно сказалось бы на явлениях, происходящих на её поверхности. Например, по мнению геоцентристов, поверхность вращающейся Земли за время падения любого тела уходила бы из-под этого тела, смещаясь на десятки или даже сотни метров. Галилей уверенно предсказал: «Будут безрезультатны любые опыты, которые должны были бы указывать более против, чем за вращение Земли».
Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд). Он также обнаружил, что периоды колебаний маятника соотносятся как квадратные корни из его длины. Результаты Галилея привлекли внимание Гюйгенса, который изобрёл часы с маятниковым регулятором (1657); с этого момента появилась возможность точных измерений в экспериментальной физике.
Многие рассуждения Галилея представляют собой наброски открытых много позднее физических законов. Например, в «Диалоге» он сообщает, что вертикальная скорость шара, катящегося по поверхности сложного рельефа, зависит только от его текущей высоты, и иллюстрирует этот факт несколькими мысленными экспериментами; сейчас мы бы сформулировали этот вывод как закон сохранения энергии в поле тяжести. Аналогично он объясняет (теоретически незатухающие) качания маятника.
В статике Галилей ввёл фундаментальное понятие момента силы.
2.2 Астрономия
В 1609 году Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Отметим, что термин телескоп ввёл в науку именно Галилей (сам термин предложил ему Федерико Чези, основатель «Академии деи Линчеи»). Ряд телескопических открытий Галилея способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира, которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея.
Первые телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января 1610 года. Эти наблюдения показали, что Луна, подобно Земле, имеет сложный рельеф - покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил как результат попадания на наш естественный спутник солнечного света, отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это, в свою очередь, служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны и довольно точно оценил высоту лунных гор.У Юпитера обнаружились собственные луны - четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдений позволили Галилею оценить период обращения этих спутников (1612), хотя приемлемая точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема была закрыта.
Галилей открыл также солнечные пятна. Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис Аристотеля о совершенстве небес. По результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси Солнца.
Галилей установил, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны, порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем Солнце, и «полновенерие» было невозможно.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца помешали слабость телескопа и поворот кольца, скрывший его от земного наблюдателя. Полвека спустя кольцо Сатурна открыл и описал Гюйгенс, в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Галилей показал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в таком соотношении, какое следует из теории Коперника. Однако диаметр звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы.
Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное сияние, распался на отдельные звёзды (что подтвердило догадку Демокрита), и стало видно громадное количество неизвестных ранее звёзд.
В «Диалоге о двух системах мира» Галилей подробно обосновал (устами персонажа Сальвиати), почему он предпочитает систему Коперника, а не Птолемея:
· Венера и Меркурий никогда не оказываются в противостоянии, то есть в стороне неба, противоположной Солнцу. Это означает, что они вращаются вокруг Солнца, и их орбита проходит между Солнцем и Землёй.
· У Марса противостояния бывают. Кроме того, Галилей не выявил у Марса фаз, заметно отличных от полной освещённости видимого диска. Отсюда и из анализа изменений яркости при движении Марса Галилей сделал вывод, что эта планета тоже вращается вокруг Солнца, но в данном случае Земля находится внутри её орбиты. Аналогичные выводы он сделал для Юпитера и Сатурна.
Таким образом, осталось выбрать между двумя системами мира: Солнце (с планетами) вращается вокруг Земли или Земля вращается вокруг Солнца. Наблюдаемая картина движений планет в обоих случаях одна и та же, это гарантирует принцип относительности, сформулированный самим Галилеем. Поэтому для выбора нужны дополнительные доводы, в числе которых Галилей приводит большую простоту и естественность модели Коперника. Будучи пламенным сторонником Коперника, Галилей, однако, отверг систему Кеплера с эллиптическими орбитами планет.
Галилей разъяснил, отчего земная ось не поворачивается при обращении Земли вокруг Солнца, для объяснения этого явления Коперник ввёл специальное «третье движение» Земли. Галилей показал на опыте, что ось свободно движущегося волчка сохраняет своё направление сама собой («Письма к Инголи»):
Подобное явление очевидным образом обнаруживается у всякого тела, находящегося в свободно подвешенном состоянии, как я показывал многим; да и вы сами можете в этом убедиться, положив плавающий деревянный шар в сосуд с водою, который вы возьмете в руки, и затем, вытянув их, начнете вращаться вокруг самого себя; вы увидите, как этот шар будет поворачиваться вокруг себя в сторону, обратную вашему вращению; он закончит свой полный оборот в то же самое время, как вы закончите ваш.
Вместе с тем, Галилей сделал серьёзную ошибку, полагая, что явление приливов доказывает вращение Земли вокруг оси. Впрочем, он приводит и другие серьёзные аргументы в пользу суточного вращения Земли:
· Трудно согласиться с тем, что вся Вселенная совершает суточный оборот вокруг Земли (особенно учитывая колоссальные расстояния до звёзд); более естественно объяснить наблюдаемую картину вращением одной Земли. Синхронное участие планет в суточном вращении нарушало бы также наблюдаемую закономерность, согласно которой, чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется.
· Даже у огромного Солнца обнаружено осевое вращение.
Галилей описывает здесь же мысленный эксперимент, который мог бы доказать вращение Земли: пушечный снаряд или падающее тело за время падения немного отклоняются от вертикали; однако приведенный им расчёт показывает, что это отклонение ничтожно. Он сделал верное замечание, что вращение Земли должно влиять на динамику ветров. Все эти эффекты были обнаружены много позже.
2.3 Математика
К теории вероятности относится его исследование об исходах при бросании игральных костей. В его «Рассуждении об игре в кости», время написания неизвестно, опубликовано в 1718 году) проведён довольно полный анализ этой задачи.
В «Беседах о двух новых науках» он сформулировал «парадокс Галилея»: натуральных чисел столько же, сколько их квадратов, хотя большая часть чисел не являются квадратами. Это подтолкнуло в дальнейшем к исследованию природы бесконечных множеств и их классификации; завершился процесс созданием теории множеств.
галилей механика астрономия относительность
2.4 Другие достижения
Галилей изобрёл:
· Гидростатические весы для определения удельного веса твёрдых тел. Галилей описал их конструкцию в трактате «La bilancetta» (1586).
· Первый термометр, ещё без шкалы (1592).
· Пропорциональный циркуль, используемый в чертёжном деле (1606).
· Микроскоп, плохого качества (1612); с его помощью Галилей изучал насекомых.
Галилей занимался также оптикой, акустикой, теорией цвета и магнетизма, гидростатикой, сопротивлением материалов, проблемами фортификации. Провёл эксперимент по измерению скорости света, которую считал конечной (без успеха). Он первым опытным путём измерил плотность воздуха, которую Аристотель считал равной 1/10 плотности воды; эксперимент Галилея дал значение 1/400, что намного ближе к истинному значению (около 1/770). Ясно сформулировал закон неуничтожимости вещества.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные сферы деятельности Галилео Галилея, его открытия в области механики и астрономии. Галилей как создатель первого телескопа. Наблюдения ученого в телескоп за крупными спутниками Юпитера. Протекание болезни итальянского физика, механика и астронома.
презентация , добавлен 23.03.2012
Принцип относительности Галилея. Связь между координатами произвольной точки. Правило сложения скоростей в классической механике. Постулаты классической механики Ньютона. Движение быстрых заряженных частиц. Скорость распространения света в вакууме.
презентация , добавлен 28.06.2013
Анализ ошибок и знаменитых опытов, в ходе которых была открыта кинематика. Фундаментальные открытия Аристотеля. Учения Галилео Галилея. Опыт на Пизанской башне. Вложения Пьера Вариньона в учения о кинематике. Ученые, выделившие отдельный раздел механики.
реферат , добавлен 23.12.2014
Бесконечное и неделимое. Обсуждение Галилеем природы пустоты и возможности ее присутствия в телах. Сходство его теории с идеями Н. Кузанского. Теория движения Галилея. Представитель физики импетуса Дж. Бенедетти. Изменение античного понятия материи.
реферат , добавлен 16.11.2013
Принцип относительности Г. Галилея для механических явлений. Основные постулаты теории относительности А. Эйнштейна. Принципы относительности и инвариантности скорости света. Преобразования координат Лоренца. Основной закон релятивистской динамики.
реферат , добавлен 01.11.2013
Инерциальные системы отсчета. Классический принцип относительности и преобразования Галилея. Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Релятивистский закон изменения длин промежутков времени. Основной закон релятивистской динамики.
реферат , добавлен 27.03.2012
Предпосылки создания теории относительности А.Эйнштейна. Относительность движения по Галилею. Принцип относительности и законы Ньютона. Преобразования Галилея. Принцип относительности в электродинамике. Теория относительности А.Эйнштейна.
реферат , добавлен 29.03.2003
Взгляд на ньютоновскую и эйнштейновскую физику. Вторая научная революция. Механистическая картина мира. Оценка вклада Галилео Галилея в науку с современных позиций и его эволюция через Ньютона и до Альберта Эйнштейна, т.е. до физики наших дней.
реферат , добавлен 13.09.2010
Преобразования Галилея и Лоренца. Создание специальной теории относительности. Обоснование постулатов Эйнштейна и элементов релятивистской динамики. Принцип равенства гравитационной и инертной масс. Пространство-время ОТО и концепция эквивалентности.
презентация , добавлен 27.02.2012
История появления новой релятивистской физики, положения которой изложены в работах А. Эйнштейна. Преобразования Лоренца и их сравнение с преобразованиями Галилея. Некоторые эффекты теории относительности. Основной закон и формулы релятивистской динамики.
Образование Галилео и первая известность
В 1581 г. (в 17 лет) он вернулся в родной город Пизу и поступил на медицинский факультет университета. Там юный Галилей увлекся математикой, которую раньше глубоко не изучал. Оказалось, она привлекала его больше медицины. Он с головой погрузился в изучение трудов Архимеда, Эвклида. На формирование типа его мировоззрения повлиял также Коперник. Отцу пришлось смириться со сменой медицинского факультета на философский. Хоть Галилео Галилей овладевал новыми знаниями легко, не все преподаватели его жаловали, так как он любил отстаивать свою точку зрения, невзирая на личности и авторитеты . Возможно, поэтому ему не дали закончить обучение бесплатно (у отца закончились деньги). Хотя там была такая практика: способным ученикам давали возможность доучиваться за счет университета.
Падуя
После кончины отца в 1591 г. Галилей должен был обеспечивать семью. Так как в Пизе ему мало платили, он переехал в 1592 г. в Падую и стал преподавателем точных наук (за него похлопотал дож Венеции). Галилей и до этого был авторитетным ученым, но отрезок жизни в этом древнем городе - самый активный. Он писал научные труды, изобретал и конструировал приборы, делал открытия в астрономии. На личном фронте также случились изменения. Он стал жить с Мариной Гамба, уроженкой Венеции, не оформляя отношения официально. У них появилось трое детей (сын и 2 дочери).
Флоренция
В 1610 г. из-за нехватки денег семья переезжает во Флоренцию, где Галилею пообещали хороший доход при дворе герцога Тосканы Козимо II. Он числился университетским профессором в Пизе, но фактически учил отпрысков герцога наукам и исполнял роль придворного советника.Отношения с католической церковью
Католическая церковь давно “точила на него зуб” за научные взгляды, ведь он нахально опровергал учение Аристотеля. После создания телескопа ученый вовсю наблюдал за небесными телами, и каждый раз убеждался в правоте Коперника. У современного человека нет сомнений, что Земля круглая, а планеты вращаются вокруг Солнца. А тогда вид Солнечной системы глазами Коперника и Галилея вызвали шок у простых граждан. Галилео основательно разозлил духовенство, когда доказал правдивость гелиоцентрической системы, а ведь многие религиозные постулаты твердили, что Земля статична, а Солнце движется вокруг нее. Изобретатель имел большой авторитет в мире науки. Поэтому решил, что этот факт и острый ум помогут убедить Папу в том, что подобные взгляды вовсе не подрывают . Галилей отправился в Рим, где его благосклонно приняли, опробовали телескоп, но когда он начал настаивать на правдивости гелиоцентрической системы, святоши взбунтовались. Страна в те времена была подчинена могущественной католической церкви, которая влияла на все. Своим обращением к Кастелли (последователю), где он доказывал свою правоту относительно религии и его мировоззрения, Галилей спровоцировал инквизицию начать гонения на него. Участились доносы. А “Письма о солнечных пятнах”, где он защищал систему Коперника, дали повод завести дело.
Важно! В 1616 г. эксперты инквизиции вынесли вердикт, что гелиоцентризм - это ересь. Самого ученого пока не трогали, но учение запретили.Галилей имел сильных покровителей, но казнь , которая состоялась не так давно, остудила его пыл. Долгие годы он работал над произведением, в котором пытался отстаивать свои позиции, не навлекая на себя гнева церкви. Следующий Папа, Урбан VIII, был его давним другом, и Галилей обратился к нему в надежде отменить указ. Папа дружески его принял, но не разделил его идеи. Когда в 1632 г. ученый выпустил “Диалог о двух системах мира”, инквизиция снова взялась за него. Изданную книгу вскоре стали изымать, а Галилею приказали ехать в Рим. Он плохо себя чувствовал, но пришлось ехать, иначе его притянули бы в кандалах. Были допросы, следствие, возможно, пытки, заключение. В результате ученого объявили “сильно заподозренным в ереси” и заключили в тюрьму на неопределенный срок. Через некоторое время его наказание смягчили, учитывая почтенный возраст и дружбу с Папой, архиепископом Пикколомини, и разрешили жить в усадьбе Медичи. А после - отпустили доживать свой век в Арчетри, где в монастыре служили его дочери. За ним неусыпно наблюдала инквизиция, не разрешая принимать гостей и выезжать в город.
Последние годы ученого
Галилей впал в уныние после смерти дочери Вирджинии, которая смотрела за ним, его здоровье значительно ухудшилось. Начавшаяся депрессия и потеря зрения подкосили ученого, но науку он так и не смог бросить, хоть и занимался ею в рамках, дозволенных инквизицией. Последним его опусом были “Беседы и математические доказательства двух новых наук”. Он появился в Голландии, без ведома церкви. 08.01.1642 г. Галилео Галилей умер на 78 году жизни. Был похоронен в Арчетри без шумихи по приказу Папского престола, хотя по завещанию последним пристанищем останков ученого должен был быть склеп в базилике Санта Кроче, где покоилась вся его семья. Почти через 100 лет его останки перенесли в базилику и похоронили рядом с . А вот Папский престол официально признал свою ошибку только в 1992 г.
Изобретения
Еще в детстве Галилея увлекала механика, он пытался разобраться, как устроены предметы, благодаря чему они функционируют. Ученый конструировал модели механизмов, причем они были действующими:- Гидростатические весы стали первым изобретением. Они предназначались для определения центра тяжести и плотности твердых тел, определения состава металлических сплавов. В 1586 г. Галилей описал принцип их действия и предназначение в сочинении “Маленькие весы”, благодаря чему прославился в научных кругах. Именно после этой первой славы ему стал покровительствовать маркиз Гвидобальдо дель Монте.
- Термометр также считается изобретением Галилея (“термоскоп”, 1592 г.). Термометр имел вид малого шара из стекла с припаянной прозрачной трубкой, которую погружали в жидкость. Когда воздух в шаре прогревался (теплом рук или горелкой), воздух вымещал жидкость в трубке. При повышении температуры понижался уровень жидкости. Чем тоньше трубка, тем точнее можно было увидеть незначительные повышения температуры. Считается, что этот прибор позже продолжал разрабатывать Фернандо Медичи (ученик).
- Телескоп является одним из самых знаменитых изобретений Галилея. Хотя “зрительная” труба использовалась и раньше, но именно ученый стал изучать с помощью нее небесные тела. Телескопу он обязан своими астрономическими открытиями, да и последующим гонениям инквизиции также. Телескоп представлял собой прибор с 3-кратным увеличением (позже он сделал 32-кратное) с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. С его помощью он рассмотрел и описал видимую сторону Луны, обнаружил спутники Юпитера (4 из них), а также то, что Млечный путь - это отдельные звезды. Еще он уверял, что наша планета, как и прочие, делают обороты вокруг Солнца. Ученый открыл и описал затемнения на поверхности дневного светила, что позже изложил в своем трактате. Галилей выяснил, что и расположены ближе к Солнцу, чем наша планета, рассмотрел кольца и . Ученый узнал, что Солнце и Земля вращаются вокруг собственной оси, спутники вращаются вокруг своих планет, а планеты - вокруг Солнца. Наблюдения за Вселенной окончательно убедили Галилео в правильности точки зрения Коперника.
- Конструирование микроскопа (“маленького глаза”) также приписывают Галилею. Он состоял из выпуклой и вогнутой линзы. Хотя многократного уменьшения прибор не давал, ученый успешно рассматривал с его помощью насекомых. Свое открытие он показал в Академии Деи Линчеи.
- Циркуль как новое изобретение ученого был представлен в научных кругах в 1606 г. Подвижные ножки с центром вращения позволяли изменять масштаб объектов, что стали применять в архитектуре и при создании чертежей.
Достижения в науках
Галилео Галилей был настолько гениальным ученым, что оставил после себя значимый след в разных отраслях наук.Физика
Он был основателем экспериментальной физики. Значение его открытий трудно переоценить. Ему принадлежат 2 принципа механики:- относительности для равномерного и прямолинейного движения;
- постоянства ускорения силы тяжести.
Важно! Расчет формулы колебания маятника позже применили при создании маятниковых часов.
Математика
Знания по математике Галилей успешно применял в других науках. Кроме того, свои интересные умозаключения о теории вероятности он изложил в труде “Рассуждения об игре в кости”. Также ученый в “Беседах о двух новых науках” изложил свои исследования и расчеты на тему натуральных чисел и их квадратов.
Философия и мировоззрение
Если кратко, то основные его идеи о видении мира в том, что он существует вне зависимости от нашего сознания. Материя постоянна и Вселенная является бесконечной. В окружающем мире ничто не исчезает и не возникает из ниоткуда. Просто происходят изменения состояния природных объектов или их составляющих. Материя, которая непрерывно двигается, представляет собой комплекс атомов, которые неделимы. И все движения в природе, космосе, подчиняются законам механики. По Галилею цель науки - найти причины природных явлений. Наблюдения и опыт - основа познания. Многие его открытия появились на свет лишь благодаря тому, что он полагался на собственные опыты, наблюдения, эксперименты, а не на установленные признанными авторитетами догмы. Истинными философами Галилей считал тех, кто “изучает книгу природы” сам, а не зубрил то, что утверждали признанные “светила” науки.Важно! Несмотря на его прогрессивные научные знания и открытия, Галилей был послушным католиком и все же допускал в причине вещей божественное начало. Он четко разделял веру и науку.Его мысли и изыскания были изложены во многочисленных сочинениях, трактатах, письмах коллегам, друзьям и покровителям. Они подчеркивают его несомненный литературный дар. Писал он на итальянском языке, хотя отлично знал и латынь. Ученый настолько четко и доступно излагал свои мысли, умел ярко и доходчиво писать, что его научные труды вполне можно считать литературными произведениями. Галилео Галилея можно по праву считать ответственным за рождение современной науки. Оставаясь преданным католиком, он все же отстаивал свою точку зрения до самой смерти и выдал множество трудов, которые взяли за основу другие ученые следующих веков. Это дало большой толчок развитию всех отраслей науки. Галилео Галилеем восхищаются во всем мире не только как одним из самых умных людей своего времени, но и как одним из самых смелых. Еще больше интересных фактов из биографии Галилео Галилея узнайте из видео ниже.
Галилео Галилей - величайший мыслитель эпохи Ренессанса, основоположник современной механики, физики и астрономии, последователь идей , предшественник .
Будущий ученый родился в Италии, городе Пиза 15 февраля 1564 года. Отец Винченцо Галилей, принадлежавший к обедневшему роду аристократов, играл на лютне и писал трактаты по теории музыки. Винченцо входил в общество Флорентийской камераты, участники которой стремились возродить древнегреческую трагедию. Результатом деятельности музыкантов, поэтов и певцов стало создание на рубеже XVI-XVII веков нового жанра оперы.
Мать Джулия Амманнати вела домашнее хозяйство и воспитывала четырех детей: старшего Галилео, Вирджинию, Ливию и Микеланджело. Младший сын пошел по стопам отца и впоследствии прославился композиторским искусством. Когда Галилео было 8 лет, семья перебралась в столицу Тосканы, город Флоренцию, где процветала династия Медичи, известная своим покровительством художникам, музыкантам, поэтам и ученым.
В раннем возрасте Галилея отдали в школу при монастыре бенедиктинцев Валломброза. Мальчик проявлял способности к рисованию, изучению языков и точным наукам. От отца Галилео унаследовал музыкальный слух и способность к композиции, но по-настоящему юношу влекла только наука.
Учеба
В 17 лет Галилео отправляется в Пизу для изучения медицины в университете. Юноша, помимо основных предметов и врачебной практики, увлекся посещением математических занятий. Молодой человек открыл для себя мир геометрии и алгебраических формул, что повлияло на мировоззрение Галилея. За те три года, которые юноша обучался в университете, он основательно изучил работы древнегреческих мыслителей и ученых, а также познакомился с гелиоцентрической теорией Коперника.
По истечении трехлетнего срока пребывания в учебном заведении Галилей вынужден был вернуться во Флоренцию в связи с отсутствием средств на дальнейшее обучение у родителей. Руководство университетом не пошло на уступки талантливому юноше, не дало возможности закончить курс и получить ученую степень. Но у Галилео уже был влиятельный покровитель, маркиз Гвидобальдо дель Монте, который восхищался талантами Галилея в области изобретательства. Аристократ похлопотал за подопечного перед тосканским герцогом Фердинандом I Медичи и обеспечил юноше жалование при дворе правителя.
Работа в университете
Маркиз дель Монте помог талантливому ученому получить место преподавателя в Болонском университете. Помимо лекций, Галилео ведет плодотворную научную деятельность. Ученый занимается вопросами механики и математики. В 1689 году на три года мыслитель возвращается в Пизанский университет, но теперь уже в качестве преподавателя математики. В 1692 году на 18 лет переезжает в Венецианскую республику, город Падую.
Совмещая преподавательскую работу в местном университете с научными опытами, Галилео издает книги «О движении», «Механика», где опровергает идеи . В эти же годы происходит одно из важных событий - ученый изобретает телескоп, который позволил наблюдать за жизнью небесных светил. Открытия, сделанные Галилеем при помощи нового прибора, астроном описал в трактате «Звездный вестник».
Вернувшись в 1610 году во Флоренцию, на попечение тосканского герцога Козимо Медичи II, Галилей издает сочинение «Письма о солнечных пятнах», которое критически было встречено католической церковью. В начале XVII столетия инквизиция действовала с большим размахом. И последователи Коперника были у ревнителей христианской веры на особом счету.
В 1600 году уже был казнен на костре , который так и не отрекся от собственных взглядов. Поэтому труды Галилео Галилея католики посчитали провокационными. Сам ученый считал себя примерным католиком и не видел противоречия между своими работами и христоцентрической картиной мира. Библию астроном и математик считал книгой, способствующей спасению души, а вовсе не научным познавательным трактатом.
В 1611 году Галилей отправляется в Рим, чтобы продемонстрировать телескоп Папе Павлу V. Презентацию прибора ученый провел максимально корректно и даже получил одобрение столичных астрономов. Но просьба ученого вынести окончательное решение по вопросу гелиоцентрической системы мира решила его участь в глазах католической церкви. Паписты объявили Галилея еретиком, обвинительный процесс был запущен в 1615 году. Понятие гелиоцентризма официально признается ложным Римской комиссией в 1616 году.
Философия
Главным постулатом мировоззрения Галилея является признание объективности мира независимо от субъективного восприятия человеком. Вселенная вечна и бесконечна, инициирована божественным первотолчком. Ничто в космосе не исчезает бесследно, происходит лишь изменение формы материи. В основе материального мира лежит механическое движение частиц, изучив которое можно познать законы вселенной. Поэтому научная деятельность должна быть основана на опыте и чувственном познании мира. Природа по Галилею - истинный предмет философии, постигая который можно приблизиться к истине и первооснове всего сущего.
Галилей был приверженцем двух методов естествознания - экспериментального и дедуктивного. С помощью первого способа ученый добивался доказательства гипотез, второй предполагал последовательное движение от одного опыта к другому, для достижения полноты знания. В работе мыслитель опирался прежде всего на учение . Критикуя воззрения , Галилей не отвергал аналитического способа, используемого философом античности.
Астрономия
Благодаря изобретенному в 1609 году телескопу, который был создан с применением выпуклого объектива и вогнутого окуляра, Галилей начал наблюдение за небесными светилами. Но трехкратного увеличения первого прибора не хватало ученому для полноценных опытов, и вскоре астроном создает телескоп с 32-кратным увеличением объектов.
Изобретения Галилео Галилея: телескоп и первый компас Первым светилом, которое Галилей подробно изучил с помощью нового прибора, стала Луна. Ученый обнаружил множество гор и кратеров на поверхности спутника Земли. Первое открытие подтверждало, что Земля по физическим свойствам не отличается от других небесных тел. В этом состояло первое опровержение утверждения Аристотеля о разнице земной и небесной природы.
Второе основное открытие в области астрономии касалось обнаружения четырех спутников Юпитера, что в XX веке было подтверждено уже многочисленными космическими фото. Тем самым он опроверг доводы противников Коперника о том, что, если Луна вращается вокруг Земли, то Земля не может вращаться вокруг Солнца. Галилей вследствие несовершенства первых телескопов не смог установить период оборотов этих спутников. Окончательное доказательство вращения лун Юпитера было выдвинуто спустя 70 лет астрономом Кассини.
Галилео обнаружил наличие солнечных пятен, которые он наблюдал на протяжении длительного времени. Изучив светило, Галилей сделал вывод о вращении Солнца вокруг собственной оси. Наблюдая за Венерой и Меркурием, астроном определил, что орбиты планет находятся к Солнцу ближе земной. Галилей обнаружил кольца Сатурна и даже описал планету Нептун, но до конца в этих открытиях ему не удалось продвинуться, в силу несовершенства техники. Наблюдая в телескоп за звездами Млечного пути, ученый удостоверился в их необъятном количестве.
Опытным и эмпирическим путем Галилей доказывает, что Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг своей оси, что еще больше укрепило астронома в правильности гипотезы Коперника. В Риме после оказанного гостеприимного приема в Ватикане Галилей становится членом Академии деи Линчеи, которая была основана князем Чези.
Механика
Основа физического процесса в природе по мнению Галилея - механическое движение. Вселенную ученый рассматривал как сложный механизм, состоящий из простейших причин. Поэтому механика стала краеугольным камнем в научной деятельности Галилея. Галилео сделал множество открытий в области непосредственно механики, а также определил направления будущих открытий в физике.
Ученый первый установил закон падения и подтвердил его эмпирическим путем. Галилей открыл физическую формулу полета тела, движущегося под углом к горизонтальной поверхности. Параболическое движение брошенного объекта имело важное значение для расчета артиллерийских таблиц.
Галилей сформулировал закон инерции, который стал основополагающей аксиомой механики. Еще одним открытием стало обоснование принципа относительности для классической механики, а также расчет формулы колебания маятников. На основе последнего исследования были изобретены первые часы с маятником в 1657 году физиком Гюйгенсом.
Галилей первый обратил внимание на сопротивление материала, чем дал толчок развитию самостоятельной науке. Рассуждения ученого легли впоследствии в основу законов физики о сохранении энергии в поле тяжести, момента силы.
Математика
Галилей в математических суждениях приблизился к идее теории вероятности. Собственные исследования на этот счет ученый изложил в трактате «Рассуждения об игре в кости», который был издан через 76 лет после смерти автора. Галилей стал автором знаменитого математического парадокса о натуральных числах и их квадратах. Расчеты Галилей зафиксировал в труде «Беседы о двух новых науках». Наработки легли в основу теории множеств и их классификации.
Конфликт с церковью
После 1616 года, переломного в научной биографии Галилея, он был вынужден уйти в тень. Ученый опасался выражать собственные идеи явно, поэтому единственной книгой Галилео изданной после объявления Коперника еретиком, стало сочинение 1623 года «Пробирщик». После смены власти в Ватикане Галилей воспрянул духом, он считал, что новый Папа Урбан VIII благосклоннее отнесется к коперниковским идеям, нежели его предшественник.
Но после появления в печати в 1632 году полемического трактата «Диалог о двух главнейших системах мира» инквизиция вновь возбудила против ученого процесс. История с обвинением повторилась, но на этот раз для Галилео все закончилось гораздо хуже.
Личная жизнь
Живя в Падуе, молодой Галлилей познакомился с подданой Венецианской республики Мариной Гамба, которая стала гражданской женой ученого. В семье Галилея родилось трое детей - сын Винченцо и дочери Вирджиния и Ливия. Так как дети появились вне венчаного брака, девушкам впоследствии пришлось стать монахинями. В 55 лет Галилео удалось узаконить только сына, поэтому юноша смог жениться и подарить отцу внука, который в дальнейшем так же, как и тети, стал монахом.
Галилео Галилей был объявлен вне закона После того, как инквизиция объявила Галилео вне закона, он переселился на виллу в Арчетри, что находилась недалеко от монастыря дочерей. Поэтому довольно часто Галилей мог видеть любимицу, старшую дочь Вирджинию, вплоть до ее смерти в 1634 году. Младшая Ливия не навещала своего отца по причине болезненности.
Смерть
В результате кратковременного заточения в 1633 году Галилей отрекся от идеи гелиоцентризма и попал под бессрочный арест. Ученого поместили под домашнюю охрану в городе Арчетри с ограничением общения. Галилео пробыл на тосканской вилле безвыездно до последних дней жизни. Сердце гения остановилось 8 января 1642 года. В момент смерти рядом с ученым находились два студента - Вивиани и Торричелли. За 30-е годы удалось издать последние труды мыслителя - «Диалоги» и «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» в протестантской Голландии.
Гробница Галилео Галилея После кончины католики запретили хоронить прах Галилео в склепе базилики Санта Кроче, где хотел упокоиться ученый. Справедливость восторжествовала в 1737 году. Отныне могила Галилея находится рядом с . Еще через 20 лет церковь реабилитировала идею гелиоцентризма. Оправдания Галилео пришлось ждать гораздо дольше. Ошибка инквизиции была признана только в 1992 году Папой Иоанном Павлом II.