Sve što je do sada rečeno o razvoju nauke samo je praistorija. moderna nauka. A. Einstein i L. Infeld pišu: „Pokušaji čitanja velike priče o tajnama prirode stari su koliko i samo ljudsko razmišljanje. Međutim, pre samo nekoliko više od tri veka, naučnici su počeli da razumeju jezik ove priče. Od tog vremena, odnosno od vremena Galilea i Newtona, čitanje je brzo napredovalo. I dalje: “Najosnovniji problem, koji je zbog složenosti ostao neriješen hiljadu godina, je problem kretanja” ( Cit. ali: Einstein A., Pnfeld L. Evolucija fizike. M., 1965, str. osam.).

Prva ideja vodilja moderna nauka, moderna prirodna nauka pripada Galileju i bavi se problemom kretanja.

Prije Galilea, općeprihvaćeno gledište u nauci bilo je da je brzina kretanja tijela veća što je veća sila koja ga gura, a ako se djelovanje ove sile zaustavi, tijelo će stati. Ovu poziciju je jasno formulirao Aristotel i ona na prvi pogled odgovara iskustvu.

Galileo je pokazao da je ovo gledište pogrešno. Razmotrimo primjer kolica koje je osoba gurala po horizontalnoj stazi. Ako osoba prestane da gura kolica, ona će se otkotrljati na nekoj udaljenosti i stati. Čini se da je Aristotel u pravu. Nemojmo, međutim, žuriti sa zaključcima. Pa, što ako stazu po kojoj se kolica kotrlja učinimo ravnomjernijom i smanjimo trenje između osovina i čahure kotača kolica, na primjer, zbog boljeg podmazivanja. Očigledno, slobodno kretanje kolica nakon uklanjanja sile guranja će trajati duže, kolica će se kotrljati na većoj udaljenosti.

Pretpostavimo da smo uspjeli napraviti stazu savršeno ravnom i, naravno, apsolutno horizontalnom, te smo potpuno ukinuli trenje u kotačima kolica, pa čak i eliminirali trenje između okolnog zraka i stijenki kolica. Zapravo, nemoguće je sve ovo učiniti, ali se može pretpostaviti. Šta bi se onda dogodilo? Odgovorimo na ovo pitanje Galilejevim riječima: „... brzina koja je jednom priopćena tijelu koje se kreće bit će strogo očuvana, budući da su eliminisani vanjski uzroci ubrzanja ili usporavanja, što je stanje koje se nalazi samo na horizontalnoj ravni, jer u slučaju kretanja duž kosoj ravni dolje već postoji uzrok ubrzanja, dok pri kretanju nagore u nagnutoj ravni dolazi do usporavanja; iz ovoga proizlazi da je kretanje u horizontalnoj ravni vječno, jer ako je brzina konstantna, kretanje se ne može smanjiti ili oslabiti, a još manje uništiti" ( Cit. Citirano prema: Einstein L., Infeld L. Ibid., str. 12.)

Stoga, umjesto aristotelovskog gledišta: tijelo se kreće samo kada postoji vanjski utjecaj na njega- Galileo je uveo novi, potpuno drugačiji princip: ako se na tijelo ne vrši nikakav vanjski utjecaj, ono ili miruje ili se kreće pravolinijski konstantnom brzinom. Evo kako su A. Einstein i L. Infeld ocijenili ovo Galilejevo otkriće: „Otkriće koje je napravio Galileo i njegova primjena metoda naučnog rasuđivanja bilo je jedno od najvažnijih dostignuća u historiji ljudske misli i označava pravi početak fizike. Ovo otkriće nas uči da se ne može uvijek vjerovati intuicijama zasnovanim na direktnom promatranju, jer ponekad vode na pogrešan put. Einstein A., Infeld L. Ibid., str. deset.) .

Pre nego što nastavimo priču o tome šta je Galileo radio u nauci, želimo da upoznamo čitaoca sa biografijom i nekim karakternim osobinama ovog briljantnog čoveka.

Galileo Galilei je rođen 15. februara 1564. (iste godine kao i W. Shakespeare) u Pizi. Njegov otac, Vincenzo, bio je muzičar. Porodica je bila aristokratska, ali ne i bogata. Godine 1574. porodica se preselila iz Pize u Firencu. Ovdje je Galileo primljen u monaški red kao iskušenik, studirao u manastiru; glavna stvar koju je naučio za to vreme i koja mu je kasnije bila veoma korisna bila su dela grčkih i latinskih pisaca. Na insistiranje svog oca, Galileo je napustio manastir (zbog navodno teške očne bolesti), a 1581. godine, ponovo pod uticajem svog oca, upisao je Univerzitet u Pizi da studira medicinu.

Međutim, Galileo nije pokazao veliko interesovanje za medicinu. Ali zainteresovao se za matematiku, mehaniku, fiziku i astronomiju. U tome je glavnu ulogu imao očev prijatelj Ostilio Ricci, po njegovom savjetu Galileo je čitao djela Euklida i Aristotela. Ali, što je Galileo bliže upoznavao Aristotelova dela, pre svega mehaniku i fiziku, to su ona kod njega izazivala više sumnji i zamerki.

Galilejeva naučna interesovanja konačno su određena. U potpunosti se posvetio matematici, geometriji, mehanici i fizici, napustio je Univerzitet u Pizi i preselio se u Firencu.

Ime Galileo postalo je poznato među italijanskim matematičarima nakon što je napisao radove u kojima je dao metodu za određivanje sastava metalnih legura zasnovanu na upotrebi hidrostatskih vaga i dao metode za izračunavanje težišta tela različitih oblika (ovo je bilo nastavak Arhimedovih dela).

Od 1589. Galileo je držao katedru matematike na Univerzitetu u Pizi, a od 1592. na Univerzitetu u Padovi. Prema kazivanju biografa, Galileo je tokom svog boravka na Univerzitetu u Pizi bio primoran da svoj nastavni rad vodi po tada opšteprihvaćenom metodu, tj. "prema Aristotelu". Što se tiče njegove naučne aktivnosti, situacija je bila drugačija. U Pizi je Galileo napisao esej „O kretanju“, koji je sačuvan u rukopisu, u kojem je posebno razmatrano pitanje rotacije Zemlje oko sopstvene ose: ne navodeći Kopernikovo ime koje je tada nesumnjivo znao, Galileo je branio svoju poziciju.

Galileo je živio u Padovi oko 18 godina (1592. - 1610.). Njegov nastavni rad na Univerzitetu u Padovi nastavio je da se zasniva na utvrđenim i strogo održanim pozicijama u to vreme. Galileo je, na primjer, bio prisiljen da na predavanjima govori o Ptolemejskom sistemu i da dokazuje navodnu nedosljednost Kopernikovih stavova. Ne zaboravimo da je Giordano Bruno pogubljen u Padovanskom periodu Galilejevog života. Tokom ovih 18 godina, Galileo je, pored Starry Heralda, objavio samo jedan naučni članak - opis takozvanog proporcionalnog kompasa ( Proporcionalni kompas je jednostavan, genijalan alat koji vam omogućava da promijenite skalu dimenzija koje se uzimaju. To se postiže činjenicom da je os rotacije nogu šestara jedna u odnosu na drugu pomična (podešena u skladu sa željenom promjenom skale i fiksna), a mjerenje veličine i njena primjena na promijenjenoj skali izvode se suprotnim krajevima nogu kompasa. Ako je osa rotacije nogu šestara tačno u srednjem položaju, tj. dužina sva četiri dijela nogu šestara je ista, neće doći do promjene skale. Ako pomjerite centar rotacije, na primjer, tako da su dva dijela nogu kompasa 3 puta duža od druga dva, tada će omjer mjerila biti 1:3.) (Sl. 1), čija upotreba olakšava geometrijske konstrukcije i rješavanje mnogih problema.

Godine koje je Galileo proveo u Padovi ispostavile su se za njega kao najkreativnije. U to vrijeme Galileo je došao do svojih zakona pada i konačno se uvjerio u ispravnost Kopernikanske teorije, odnosno bavio se samim problemima kojima su kasnije bila posvećena njegova glavna djela.

Od velike važnosti u životu Galilea bili su poslednjih godina njegov život u Padovi. Za to vrijeme izgradio je svoju prvu optički teleskop, koji je dao povećanje od 3x, a zatim teleskop sa povećanjem od 32x, vršio je posmatranje noćnog neba. Rezultati ovih zapažanja (o kojima se govori u nastavku) bili su od velike važnosti.

Autoritet Galilea uvelike je porastao kao rezultat njegovih astronomskih istraživanja. Prihvatio je ponudu velikog vojvode od Toskane, preselio se u Firencu i preuzeo mjesto dvorskog filozofa i dvorskog matematičara, kao i profesora matematike na Univerzitetu u Pizi (pozicija koja ga nije obavezala da drži predavanja). To je Galileju dalo priliku da završi svoj nastavni rad i sve svoje vrijeme posveti naučnom istraživanju.

Godine 1615. Inkvizicija je pozvala Galileja u Rim da objasni svoje djelo koje je imalo jasan prokopernikanski i antiaristotelovski karakter. 3 1616 indeks kongregacije ( Kongregacije - vjerske organizacije, koje se sastoje od duhovnih i svjetovnih lica, na čelu sa monaškim redovima; vodio političku liniju Katoličke crkve. Kongregacija Index je jedna od njih, ona je bila zadužena za cenzuru i sastavila je "Lista zabranjenih knjiga" - na latinskom "Index librorum prohibitorum", otuda i naziv.) odlučio zabraniti Kopernikovu knjigu „O žalbama nebeske sfere“i klasifikujući njegova učenja kao jeretička. Iako Galileo nije spomenut u ovoj odluci, ona ga se direktno ticala - bio je primoran da odustane od štampe i javne podrške učenju Kopernika.

Ipak, Galileo je nastavio svoja naučna istraživanja. Napisao je dva glavna djela: "Dijalog o dva sistema svijeta - ptolemejskom i kopernikanskom" (kratko "Dijalog") i "Razgovori i matematički dokazi koji se tiču ​​dvije nove grane nauke vezane za mehaniku i lokalno kretanje" (ukratko "Razgovori" ). Oba djela, "Dijalog" i "Razgovori", napisana su u obliku razgovora tri osobe - Salviatija, Sagreda i Simplicia. Svi oni nisu fiktivne osobe: Salviati i Sagredo su Galilejevi prijatelji, njegovi sledbenici, Simplicio je jedan od komentatora Aristotela, peripatetik, skolastičar.

Sam Galileo ove ljude karakteriše sledećim rečima: „Već dugi niz godina sam više puta posetio neverovatni grad Veneciju, gde sam razgovarao sa sinjorom Đovanom Frančeskom Sagredom, čovekom visokog porekla i veoma oštrog uma. U isto vrijeme, bio je i sinjor Filip Salvijati, koji je došao iz Firence, čiji je najmanji ukras bila čistoća krvi i briljantno stanje - plemenit um koji nije poznavao veće zadovoljstvo od istraživanja i razmišljanja. Sa ove dvije osobe često sam imao priliku razgovarati o gore navedenim pitanjima ( Galilej ima na umu uglavnom pitanja sistema sveta Ptolomeja i Kopernika.) u prisustvu izvjesnog peripatetičkog filozofa, koji, kako se čini, nije bio toliko sputan u spoznaji istine koliko slave koju je stekao u tumačenju Aristotela ”( Galileo Galilei. Fav. tr. M.: Nauka, tom 1, str. 103.) .

Sadržaj ove dvije izuzetne Galilejeve knjige razmatra se u nastavku. Jedan od njih, "Dijalog", objavljen je čak 1632. godine talijanski u Firenci. Međutim, objavljivanje "Dijaloga" bilo je početak teškog testa za Galilea. Uprkos godinama i podršci uticajnih prijatelja, morao je da ode u Rim i pojavi se pred inkvizicijskim sudom. Nakon dugih ispitivanja, Galileo je bio primoran da se odrekne Kopernikovog učenja i 22. juna 1633. da se javno pokaje. Dijalogu je uvedena zabrana, a sam Galileo je, skoro do svoje smrti, koja je uslijedila 8. januara 1642. (1637. oslijepio), bio primoran da vodi povučeni život u vili u Lrchetriju, nedaleko od Firence.

Latinski prijevod "Dijaloga" objavljen je u brojnim zemljama (uglavnom protestantskim), a 1638. "Razgovori" su objavljeni u Holandiji. Galilejeve knjige su primljene sa velikim interesovanjem.

Govoreći o ličnosti Galileja, o njegovim ljudskim osobinama, potrebno je istaći netrpeljivost prema sholasticizmu i nepromišljeno obožavanje naučnih autoriteta. Pokažimo to na primjeru tri odlomka iz Galilejevog dijaloga. Kroz usta Sagreda, Galilej kaže: „Jednom sam bio u kući jednog veoma poštovanog lekara u Veneciji, gde su se ponekad okupljali - neki da bi naučili, a drugi iz radoznalosti - da pogledaju seciranje leša, nošenog od strane ovog ne samo naučnika, već i veštog i iskusnog anatoma. Upravo tog dana je slučajno istraživao porijeklo i porijeklo nerava, o čemu postoji izvjesna neslaganja među galenskim ljekarima ( Galej je rimski lekar i prirodnjak.) i peripatetičari. Anatomist je pokazao kako živci izlaze iz mozga, prolaze u obliku snažnog trupa kroz potiljak, zatim se protežu duž kičme, granaju se po cijelom tijelu i dopiru do srca u obliku samo jednog vrlo tankog thread. Zatim se obratio plemiću, kojeg je poznavao kao peripatetičkog filozofa, i u čijem je prisustvu sve ovo otkrio i pokazao s izuzetnom pažnjom, i upitao ga je li sada zadovoljan i uvjeren da živci dolaze iz mozga, a ne iz srce. A ovaj filozof je, razmišljajući malo, odgovorio: „Sve si mi to pokazao tako jasno i opipljivo da ako Aristotelov tekst nije rekao suprotno, a direktno kaže da nervi nastaju u srcu, onda bi to bilo potrebno prepoznati. kao istina.!"" ( Galileo Galilei. Fav. tr., t. 1, str. 206.).

Ljudima koji slijepo vjeruju u Aristotelov autoritet, Galileo govori i Salviatijevim riječima: „Mnogo puta sam se iznenadio kako se moglo dogoditi da ti ljudi, nastojeći da podrže bukvalno svaku Aristotelovu riječ, ne primjećuju štetu koju su uzrokuju ugled Aristotela i kako oni, umjesto da povećavaju njegov autoritet, potkopavaju njegov kredibilitet. Jer kada vidim da se toliko trude da podrže te tvrdnje koje su, po mom mišljenju, sasvim očigledne, kako se trude da me ubede da tako treba da postupi pravi filozof i da bi i sam Aristotel učinio upravo to, onda moje poverenje je uvelike smanjeno da je ispravno zaključivao u drugim oblastima, koje su za mene udaljenije" ( Galileo Galilei. Fav. tr., t. 1, str. 209.).

I na kraju, navešćemo još jedan odlomak iz Galilejevog „Dijaloga“ o odnosu prema naučnim autoritetima. Diskusija se vodi između peripatetičkog filozofa Simplicija, koji je već iscrpio svoje dokaze u odbrani stava Aristotela, i pristalice Galilea Salviatija:

« Simplicio. Ali ako ostavimo Aristotela, ko će nam onda služiti kao vodič u filozofiji? Navedite nekog autora.

Salviati. Vodič je potreban u nepoznatim i divljim zemljama, ali na otvorenom i glatkom mjestu samo slijepa osoba treba vodiča. Slijep čovjek će dobro proći ako ostane kod kuće. Onaj ko ima oči na čelu i um treba da ih koristi kao vodiče. Međutim, ne kažem da ne treba slušati Aristotela, naprotiv, hvalim one koji zaviruju u njega i marljivo ga proučavaju. Krivim samo sklonost da se prepustimo Aristotelovoj moći toliko da se slijepo potpišemo za svaku njegovu riječ i, ne nadajući se da ću pronaći druge osnove, njegove riječi smatrati neprikosnovenim zakonom. Ovo je zloupotreba i povlači za sobom veliko zlo što drugi više ne pokušavaju razumjeti moć Aristotelovih dokaza. Galileo Galilei. Fav. tr., t. 1, str. 210.).

Galileo je vjerovao, a to je bio najvažniji izvor njegovog uspjeha, da je polazna tačka za poznavanje prirode posmatranje, iskustvo. Tim povodom Ajnštajn i Infeld pišu ( Einstein L., Infeld L. Evolucija fizike, str. 48.): „Zakoni prirode, koji uspostavljaju vezu uzastopnih događaja, Grcima su bili nepoznati. Nauka koja povezuje teoriju i eksperiment zapravo je započela Galileovim radom.”

Velika zasluga Galileja u astronomiji, u potvrđivanju i odobravanju heliocentrični sistem Copernicus. Uz pomoć gore spomenutih teleskopa koje je napravio, Galileo je otkrio da Sunce rotira oko svoje ose, a na njegovoj površini postoje mrlje; najveća planeta u Sunčevom sistemu, Jupiter, ima satelite nalik na mjesec (Galileo je otkrio 4 najveća satelita od 13 trenutno poznatih); površina mjeseca je planinska, a sam mjesec ima libraciju, tj. vidljive periodične oscilacije klatna oko centra; faze Venere, koje, međutim, ljudi sa oštrim vidom mogu vidjeti golim okom; neobičan pogled na planetu Saturn, stvorenu (sada poznata) svojim prstenovima, koji predstavljaju totalitet čvrste materije. Galileo je otkrio ogroman broj zvijezda nevidljivih golim okom i uz pomoć nedovoljno moćnih instrumenata (mjernih nišana); vidio nešto što je izgledalo kao maglina mliječni put sastoji se od pojedinačnih zvijezda.

Ova zapažanja, koja su od velike važnosti i koja su izazvala neviđeno interesovanje, Galileo je opisao u svom eseju Zvjezdani glasnik. Zanimljivo je da se Kepler, jedan od najvećih matematičara i astronoma 16.-17. veka, upoznao sa Zvezdanim glasnikom koji je stigao u Prag. Kepler je vrlo visoko ogradio Galilejeva zapažanja; to se vidi iz njegovog eseja "Rasprava o zvezdanom glasniku".

Dokaz validnosti Kopernikovog heliocentričnog sistema bio je veoma važan u vreme Galileja. veliki značaj. Činjenica je da je koncept Kopernika napadnut. S jedne strane, to su bili crkveni, uglavnom katolički krugovi, čije dogme nisu ni na koji način koegzistirale s Kopernikovim stavovima. S druge strane, to su bile sumnje u vjernost heliocentričnog sistema svijeta, koje su izrazili brojni naučnici. Sumnje su se uglavnom svodile na to da je u slučaju rotacije Zemlje oko svoje ose ili kretanja u orbiti oko Sunca na površini Zemlje, prema mišljenju ovih naučnika, trebalo da nastane veoma jak (uraganski) vetar, usmjereni u suprotnom smjeru, predmeti izbačeni bi morali ostati iza i pasti na površinu Zemlje daleko od mjesta gdje su bačeni. U stvari, ništa od ovoga se ne dešava.

Galileo u Dijalogu ove sumnje i prigovore formuliše Salviatijevim riječima:

« Salviati. Kao najjači argument svi navode iskustvo sa teškim tijelima: padajući odozgo prema dolje, tijela idu u pravoj liniji okomitoj na površinu Zemlje; ovo se smatra nepobitnim argumentom u prilog nepokretnosti Zemlje. Uostalom, kada bi imao dnevnu cirkulaciju, onda bi toranj, s čijeg vrha je bilo dopušteno da padne kamen, bio transportovan kruženjem Zemlje, dok kamen pada, na stotine lakata ( Lakat je već postojeća mjera dužine, otprilike dužine lakatne kosti (455 - 475 mm).) na istoku, a na takvoj udaljenosti od podnožja kule kamen bi udario u Zemlju" ( Galileo Galilei. Fav. tr., t. 1, str. 224.).

I dalje: „Ptolomej i njegovi sljedbenici daju još jedno iskustvo, slično eksperimentu s napuštenim tijelima; ukazuju na stvari koje se, budući da su odvojene od zemlje, drže visoko u vazduhu, kao što su oblaci i ptice koje lete; a budući da se ne može reći da ih zemlja nosi, budući da nisu u dodiru s njom, čini se nemogućim da bi mogli održati njenu brzinu, a nama se čini da se svi kreću vrlo brzo prema zapadu; ako bismo mi, nošeni Zemljom, prošli svoju paralelu za dvadeset četiri sata - a ovo je najmanje šesnaest hiljada milja - kako bi ptice mogle da izdrže takav pokret? U međuvremenu, u stvari, vidimo da lete u bilo kojem smjeru, bez ikakve opipljive razlike, bilo na istok ili na zapad ”( Galileo Galilei. Fav. itd., tom 1, str. 230) .

Zaista, kakva je zanimljiva nauka o mehanici, kakav složen predmet kretanja i kakve su teške zadatke prije 400 godina morali rješavati najtalentovaniji i najobrazovaniji ljudi! Zapazimo, međutim, istine radi, da se savremeni naučnici suočavaju sa ništa manje teški problemi(o tome će biti riječi u nastavku).

Na prvi pogled može izgledati da su sumnje i prigovori izraženi u vezi sa heliocentričnim sistemom svijeta čvrsti, da su Ptolomej i njegovi sljedbenici u pravu. Ali to, naravno, nije slučaj. Prepustimo riječ Galileju (Salviatiju):

« Salviati. Povuci se sa nekim od svojih prijatelja u prostranu prostoriju ispod palube nekog broda, opskrbi se muhama, leptirima i drugim sličnim malim letećim insektima; neka tamo imate i veliku posudu u kojoj pliva voda i male ribe; objesite, dalje, kantu na vrhu, iz koje će voda kap po kap padati u drugu posudu s uskim vratom, zamijenjenu dolje. Dok brod miruje, pažljivo promatrajte kako se male leteće životinje kreću istom brzinom u svim smjerovima prostorije; ribe će, kao što ćete vidjeti, ravnodušno plivati ​​na sve strane; sve padajuće kapi će pasti u postavljenu posudu, a vi, bacajući predmet, nećete morati da ga bacite sa većom snagom u jednom pravcu nego u drugom, ako su udaljenosti iste; a ako skočite s obje noge odjednom, skočit ćete na istu udaljenost u oba smjera. Sve ovo pažljivo posmatrajte, iako nema sumnje da dokle god brod miruje, tako i treba da bude. Sada prisilite brod da se kreće bilo kojom brzinom, i tada (ako je samo kretanje ravnomjerno i bez kotrljanja u jednom ili drugom smjeru) u svim gore navedenim pojavama nećete naći ni najmanju promjenu i nećete moći odrediti iz bilo kojeg od njih bez obzira da li se brod kreće ili miruje. Skakom ćete se kretati na istom rastojanju po podu kao i do sada, i nećete praviti velike skokove prema krmi nego prema pramcu, s obzirom da se brod brzo kreće, iako se za vrijeme dok ste u zraku, pod ispod vas će se kretati u smjeru suprotnom vašem skoku, i, bacajući nešto suborcu, nećete morati to baciti sa većom snagom kada je on na pramcu, a vi na krmi nego kada je vaš relativni položaj obrnuto ; kapi će, kao i do sada, padati u donji brod, i nijedna neće pasti bliže krmi, iako će dok je kap u zraku, brod putovati mnogo raspona ( Raspon je drevna mjera dužine, približno jednaka udaljenosti između krajeva razvedenog palca i kažiprsta ruke odrasle osobe.) ; ribe u vodi će plivati ​​s manje napora prema prednjem dijelu plovila nego prema stražnjem dijelu plovila; sa istom agilnošću pojuriće na hranu koja se nalazi u bilo kom delu posude; konačno, leptiri i muhe će i dalje letjeti na sve strane, i nikada se neće dogoditi da se skupe kod zida okrenutog prema krmi, kao umorni, prateći brzi pokret broda, od kojeg su bili potpuno izolovani, držeći se dugo vremena u vazduhu; a ako se od kapljice zapaljenog tamjana stvori malo dima, onda će se vidjeti kako se diže i zadržava kao oblak, krećući se ravnodušno, ne više u jednom nego u drugom smjeru. A razlog konzistentnosti svih ovih pojava je taj što je kretanje broda zajedničko za sve objekte na njemu, kao i za vazduh; zato sam rekao da morate biti ispod palube, jer da ste na njoj, odnosno na otvorenom, ne prateći kurs broda, trebali biste vidjeti manje ili više uočljive razlike u nekim od navedenih pojava: dim bi nesumnjivo počeo da zaostaje za vazduhom, muhe i leptiri, zbog otpora vazduha, isto tako ne bi mogli da prate kretanje broda u onim slučajevima kada bi se odvojili od njega na prilično uočljivoj udaljenosti; ako se drže blizu, onda, pošto je sam brod nepravilna struktura i sa sobom nosi dijelove zraka koji su mu najbliži, neće poseban napor pratit će brod; na isti način vidimo, kad jašemo poštom, kako dosadne muhe i konjske mušice prate konje, leteći sad na jedan dio tijela, pa na drugi; u padajućim kapljicama razlika će biti neznatna, a u skokovima ili bačenim tijelima bit će potpuno neprimjetna ”( Galileo Galilei. Fav. tr., t. 1, str. 286 - 287.).

Kao što se sjećamo, Ptolomej je tvrdio da ptice i oblaci ne bi trebali pratiti kretanje Zemlje. Sada, kao što slijedi iz ovog Galilejevog eksperimenta, koji uspostavlja princip relativnosti kretanja, i ptice, i oblaci i sama Zemlja učestvuju u istom kretanju - kretanju Zemlje (koje je u ovom slučaju slično kretanju brod) - i stoga se neće kretati u odnosu jedan prema drugom.

Nemoguće je dati jasniji i uvjerljiviji odgovor na prigovore Ptolemeja od Galilejevih, na osnovu jednostavnog iskustva. razgovor savremeni jezik i koristeći savremenu naučnu terminologiju, rekli bismo da je Galileo uspostavio nezavisnost toka mehaničkih pojava od odabranih inercijski referentni sistemi. Iako će ove stvari biti razmotrene u nastavku, ipak ćemo dati neka pojašnjenja. Referentni sistem se shvata kao sistem tela (možda čak i jednog tela), u odnosu na koje (koje) se razmatra kretanje. Sistem se smatra inercijskim u slučaju kada je u njemu ispunjen položaj koji je uspostavio Galileo: ako nema udarca na tijelo (na tijelo ne djeluje nikakva sila, rekli bismo sada), ono ili miruje ili se kreće pravolinijski duž vodoravne ravnine konstantnom brzinom. Drugim riječima, sistem se smatra inercijskim kada je tijelo oslobođeno interakcije s drugim tijelima. Zapravo, takvi sistemi ne postoje (neke sile uvijek djeluju na tijelo), ali ih možete zamisliti i približiti im se.

Pravolinijsko i ravnomjerno kretanje tijela po horizontalnoj ravni bez ikakvog utjecaja na njega spoljne sile naziva se inercijalno kretanje ( Inercija od latinska reč inercija - mirovanje, neaktivnost; pod inercijom ili inercijom tijela podrazumijeva se svojstvo tijela da održava svoje stanje u slučaju da na njega ne djeluju vanjske sile.) . Otuda i naziv inercijalnih sistema. Galileo je ustanovio: iako je položaj tijela u pokretu (njegove koordinate), njegova brzina, priroda putanje ( Putanja - linija kojom prolazi centar mase tijela koje se kreće.) pokreta zavise od izbora inercijalnog referentnog okvira (na primjer, nepomični brod, tj. Zemlja ili brod koji se kreće u odnosu na Zemlju pravolinijski i jednoliko), zakona mehanike, toka mehaničkih pojava ne zavise od toga koji određeni referentni sistem je proučavan mehanički saobraćaj.

Drugim riječima, mehanički fenomeni, kao što je već spomenuto, odvijaju se na isti način u svim inercijalnim referentnim okvirima. Ova pozicija se naziva Galileovim principom relativnosti. Ne treba je mešati sa Ajnštajnovom teorijom relativnosti, o kojoj će biti reči u nastavku. Govoreći moderno naučni jezik, možemo formulisati Galileov princip relativnosti na sljedeći način: zakoni mehanike su invarijantni (Invarijantnost - nepromjenjivost, nezavisnost bilo koje vrijednosti (vrijednosti, jednačine) u odnosu na neke transformacije; na primjer, nezavisnost jednadžbi mehanike u odnosu na transformacije koordinata i vremena u prijelazu iz jednog inercijalnog referentnog okvira u drugi.) u pogledu izbora inercijalnog referentnog okvira.

Galileo je u "Dijalogu" pokazao da su neosnovane izjave Ptolomejevih pristalica o navodnoj nemogućnosti dnevne rotacije Zemlje oko svoje ose i njenog kretanja u orbiti oko Sunca. Ovo je bio najvažniji argument u korist heliocentričnog sistema Kopernikovog sveta.

Zanimljivo je napomenuti još jedan Galilejev argument u korist heliocentričnog sistema svijeta, Astronomska opažanja pomjeranja nebeska tela, vidljiv sa Zemlje, u principu se može objasniti kako sa stanovišta heliocentričnog sistema svijeta i dnevne rotacije Zemlje oko svoje ose, tako i sa stanovišta geocentričnog sistema svijeta, prema kojem svi nebeski tela se okreću oko nepokretne Zemlje. U prvom slučaju, uzimajući za osnovu heliocentrični sistem svijeta, objašnjenje astronomska posmatranja iza kretanja nebeskih tijela je relativno jednostavno – sve planete Solarni sistem(uključujući i Zemlju) kruže oko Sunca u bliskim kružnim (kako je mislila većina pristalica heliocentričnog sistema u Galilejevo vrijeme) orbitama. U drugom slučaju, odnosno usvajanjem geocentričnog sistema sveta, objašnjenje kretanja nebeskih tela posmatrano sa Zemlje pokazalo se veoma veštačkim: putanje nebeskih tela bi se pokazalo neverovatno složenim, a brzine bi se morale promijeniti od fantastično velikih do vrlo malih.

Evo šta Galileo piše o dnevnoj rotaciji Zemlje oko svoje ose.

« Salviati. Ako uzmemo u obzir ogromnu zapreminu zvezdane sfere u poređenju sa beznačajnošću zemaljske kugle, koja je u njoj sadržana mnogo i mnogo miliona puta, a onda razmislimo o brzini kretanja, koja u danu i noći mora da se završi potpuna revolucija, onda se ne mogu uvjeriti da možda postoji neko ko smatra ispravnijim i vjerovatnijim da takvu revoluciju napravi zvjezdana sfera, dok globus ostaje nepomičan.

Sagredo. Ako apsolutno sve pojave prirode koje mogu zavisiti od ovakvih kretanja u jednom slučaju daju iste posledice kao i u drugom, bez ikakve razlike, onda bih odmah prepoznao onoga ko smatra da je ispravnije pokrenuti ceo Univerzum. , samo da bi Zemlju držao nepomično, još nerazumnije od onog čovjeka koji je, popevši se na vrh kupole vaše vile da pogleda grad i okolinu, zahtijevao da se cijeli kraj vrti oko njega i nije morao rad okreće glavu ”( Galileo Galilei. Fav. tr., t. 1, str. 213.).

Gore je već rečeno o Galilejevim otkrićima u oblasti mehanike, zahvaljujući kojima se on (zajedno s Newtonom) s pravom smatra osnivačem moderne nauke. Uz ono što je već spomenuto, potrebno je navesti još neka značajna Galilejeva dostignuća.

Od velike važnosti su proučavanja slobodnog pada tijela i njihovog kretanja duž nagnute ravni. Galileo je ustanovio da brzina slobodnog pada tijela ne zavisi od njihove mase, kako je mislio Aristotel, a put koji prolaze tijela koja padaju proporcionalan je kvadratu vremena pada. Bilo je to veliko otkriće. To je omogućilo da se u budućnosti uspostavi numerička jednakost gravitacione i inercijalne mase tela, o čemu će biti reči kasnije.

Galileo je stvorio teoriju paraboličkog kretanja i utvrdio da trajektorija bačenog tijela, odnosno tijela koje se kreće pod djelovanjem početnog guranja i gravitacije, je parabola.

Galileo je mnogo uradio na polju teorije čvrstoće i čvrstoće materijala. Vrlo su interesantna razmatranja koja je Galileo iznio o mehaničkoj sličnosti i da u slučaju kada je težina tijela značajna, nema sličnosti u odnosu na snagu tijela.

Evo šta Galileo piše o ovom pitanju: „Ako uzmemo drveni balvan određene debljine, ugrađen, recimo, u zid pod pravim uglom tako da je paralelan s horizontom, i pretpostavimo da njegova dužina doseže krajnju granicu pri čemu još može da drži , tj. da se sa povećanjem svoje dužine za još jednu dlaku lomi od sopstvene težine, onda će ovaj balvan biti jedini te vrste na svetu. Ako je njegova dužina, recimo, sto puta veća od debljine, onda nećemo moći pronaći niti jedan trupac od istog drveta, koji bi, s dužinom većom od debljine za sto puta, mogao izdržati tačno isti iznos kao uzet na primjer: svi dnevnici veća veličina oni će se slomiti, ali će oni manji moći, pored sopstvene gravitacije, da izdrže još neko opterećenje. Ono što sam rekao o sposobnosti izdržavanja vlastite težine odnosi se i na druge strukture ( Cit. Citirano prema: Sedov L.I. Galilei i osnove mehanike. Moskva: Spider, 1961, str. 36-37).

S tim u vezi, Galileo je iznio vrlo interesantna razmatranja o prednostima u smislu "snage" i pokretljivosti malih životinja u odnosu na velike io postojanju ograničenja njihove veličine. Tačno rješenje ovih pitanja pronađeno je tek nakon otprilike tri stotine godina.

Galileo je rođen u gradu Pizi u porodici muzičara. Galilejev otac je želio da ga učini doktorom, zbog čega ga je poslao na Univerzitet u Pizi 1581. godine. Međutim, Galilejevi interesi leže u drugom području, pa se, nakon što je napustio studije, preselio u Firencu. Ovdje je Galileo počeo proučavati matematiku i mehaniku i napisao nekoliko radova o mehanici. Godine 1589. Galileo je dobio katedru na Univerzitetu u Pizi, a 1592. na Univerzitetu u Padovi, gdje je radio do 1610. Za sve to vrijeme Galileo se bavio naučnim istraživanjima u oblasti fizičkih i matematičkih nauka, kao i kao tehnički problemi svog vremena.

Galileo Galilei

Galileo je prilično rano postao protivnik mehanike i astronomije Aristotela. Vivijani, Galilejev učenik, svjedoči da je Galileo, još u Pizi, opovrgao Aristotelovo učenje da teška tijela padaju brže od lakih. Prema njegovom svjedočenju, Galileo je navodno čak izvodio eksperimente, bacajući razna tijela sa nagnutog tornja u Pizi kako bi eksperimentalno potvrdio zabludu Aristotelovog mišljenja 1 . Galilejevo pismo Kepleru, napisano 1597. godine, svedoči o Aristotelovom ranom kritičkom stavu prema astronomiji. U ovom pismu on piše:

“Smatram sebe srećnim što sam našao tako velikog saveznika u potrazi za istinom. Zaista, bolno je vidjeti da je tako malo ljudi koji teže istini i spremni su napustiti perverzan način filozofiranja. Ali ovo nije mjesto za žaljenje na tužno stanje našeg vremena, samo želim da vam poželim puno sreće u vašem divnom istraživanju. To radim tim spremnije jer sam dugi niz godina bio privrženik Kopernikovog učenja. Objasnio mi je uzrok mnogih pojava koje su potpuno neshvatljive sa stanovišta opšteprihvaćenih stavova. Da opovrgnem ovo drugo, prikupio sam mnogo argumenata, ali se ne usuđujem da ih objavim. Naravno, odlučila bih se za ovo da ima više ljudi poput vas. Ali pošto to nije slučaj, ostajem oprezan. 2 .

Argumenti u odbranu Kopernikove doktrine, o kojima Galilej govori u svom pismu, verovatno su bila njegova nova otkrića u oblasti mehanike (kasnije će ih citirati u odbranu ove doktrine).

Nakon 13 godina, Galileo je imao nove argumente koji su potvrdili Kopernikovo učenje. Oni su se već zasnivali na Galilejevim astronomskim otkrićima. Godine 1608. ili 1609

Galileo je saznao za izum holandskih majstora teleskopa i 1609. je sam dizajnirao takav teleskop. Galilejeva teleskopska cijev imala je konveksno sočivo objektiva i konkavno sočivo okulara.

Povećao se više od trideset puta (slika 11). Posmatrajući nebo ovim teleskopom, Galileo je napravio niz važnih zapažanja. Otkrio je da se površina Mjeseca - nebeskog tijela - suštinski ne razlikuje po izgledu zemljine površine. Kao i Zemlja, Mjesec ima planinske vrhove i depresije. Galileo je dalje ustanovio da su planete, za razliku od fiksne zvijezde slični su Mjesecu i vidljivi su kroz cijev u obliku okruglih svjetlećih diskova. Venera, baš kao i Mjesec, vremenom mijenja svoj izgled od okruglog diska do uskog polumjeseca. Galileo je otkrio i Jupiterove mjesece. Primijetio je da se četiri male zvijezde (sateliti) okreću oko Jupitera, baš kao što se Mjesec okreće oko Zemlje. Galileo je takođe ustanovio da je broj nepokretnih zvezda mnogo veći od onoga što se može videti golim okom.

Oslanjajući se na svoja otkrića, Galileo je oprezno, ali uporno krenuo putem širenja i potkrepljivanja Kopernikovog učenja kao teorije stvarnog ustrojstva Univerzuma. Odmah je naišao na otpor teologa, koji su ili poricali Galilejeva otkrića, ili su se pozivali na autoritet sveto pismo . Međutim, Galileo se vješto borio, pokušavao se ne doticati čisto teoloških pitanja. Godine 1516. poremećena crkva zvanično je osudila Kopernikovo učenje, njegova knjiga je uvrštena na listu zabranjenih, a Galileo je upozoren da se od sada ne usuđuje da se pridržava ovog učenja i da ga propagira. Galileo je bio primoran da ćuti neko vreme. Međutim, činjenični materijal koji je prikupio iz oblasti mehanike i astronomije, a koji je potvrda Kopernikanskog sistema, primorao je Galileja, uprkos zabrani crkve, da traži načine da po svaku cenu odbrani Kopernika. Galileo je znao da u isto vrijeme može računati na svoj autoritet naučnika, koji je u to vrijeme bio veliki, kao i na naklonost nekih krugova višeg klera. Međutim, bilo je nemoguće govoriti direktno u odbranu "kopernikanske jeresi" a da ih inkvizicija odmah ne uhvati. Nakon što je procijenio cijelu situaciju, Galileo je odlučio da napiše knjigu koja bi suštinski potkrijepila Kopernikanski sistem, ali na način da se autor knjige formalno ne bi mogao optužiti da ga brani. Ova knjiga je objavljena 1632. pod naslovom "Dijalog o dva glavna sistema svijeta: ptolemejskom i kopernikanskom". Napisana je u obliku razgovora ili rasprave između pristalica Kopernikovog učenja - Senjora Salvijatija i branitelja Ptolomejevog sistema - Simplicia. U sporu je učestvovala i treća osoba - Sagredo, koji je u suštini stao na stranu Salviatija. Da bi se zaštitio od optuživanja za herezu, Galileo je u predgovoru istakao da je doktrina o kretanju Zemlje zabranjena od strane crkve i da se u knjizi o toj doktrini samo raspravlja, a ne potvrđuje. Međutim, ni predgovor ni forma eseja nikoga nisu mogli zavarati. Branilac ptolemejskog sistema - Simplicio je izgledao veoma blijedo i stalno je bio tučen argumentima i šalama svojih protivnika. Čitalac je jasno zamišljao na čijoj je strani autor i kojem cilju zapravo teži. Ubrzo nakon objavljivanja ove knjige, pokrenuta je tužba protiv Galilea. Početkom 1633. Galileo je pozvan u Rim, gdje je optužen da se oglušio o dekret kojim se zabranjuje pridržavanje i promoviranje Kopernikovog učenja. Galileo je odbacio ovu optužbu, ističući da on nigdje ne tvrdi istinitost ove doktrine, već o njoj govori samo po svoj prilici kao hipotezi. Međutim, morao je priznati da je, zanesen, isuviše uvjerljivo iznio uslovne argumente za stav koji je htio opovrgnuti. Inkvizicija je bila zadovoljna ovim objašnjenjem, ali je zahtijevala javno odricanje od Kopernikovog učenja, što je Galilej morao učiniti. Nakon procesa, Galileo je, pod nadzorom inkvizicije, nastavio da uči naučna djelatnost i napisao novu rasprava"Razgovori i matematički dokazi o dvije nove nauke", posvećena pitanjima mehanike, akustike i nekim drugim. Rukopis ovog djela štampan je u Holandiji 1638. Godine 1642. Galileo je umro. Njegovoj smrti bila su prisutna dva predstavnika inkvizicije.

Izvana, Galilejev proces je izgledao kao pobeda crkve, ali u stvarnosti je to bio njen poraz. Kao rezultat Galilejevih aktivnosti i njegove borbe, heliocentrična doktrina je postala široko poznata i zaokupila umove kulturnih ljudi Evrope. Istina, knjiga Galileja, kao i knjiga Kopernika, dugo je vremena (do 1822.) bila na listi zabranjenih knjiga. Međutim, već u drugoj polovini XVII vijeka. ova zabrana je zanemarena.

U Dijalogu su date dvije vrste argumenata u odbranu Kopernikanske teorije. Prvo, Galileo se oslanja na svoja astronomska otkrića, koja su potvrdila da je Zemlja isto tijelo kao i druge planete, te je nemoguće govoriti o njenoj isključivosti. Drugo, argumenti zasnovani na njegovim otkrićima u oblasti mehanike. Oni su opovrgli Aristotelovu teoriju kretanja i uklonili prigovore na kretanje Zemlje, koje je iznio Ptolomej. Već Kopernik odbacuje ove prigovore, tvrdeći da se kretanje tijela zajedno sa Zemljom mora smatrati prirodnim kretanjem. Galileo ide još dalje, tvrdeći da je svako kretanje po horizontalnoj površini na Zemlji, ako se izuzmu sile trenja, prema Aristotelovoj terminologiji prirodno, odnosno kretanje koje ne zahtijeva djelovanje sile. To traje zauvijek, zadržavajući svoju brzinu. Istovremeno, Galileo ne tvrdi samo ovu poziciju, već se poziva na iskustvo. Učesnici dijaloga raspravljaju o ovom iskustvu. Razmatramo kretanje tijela duž savršeno glatke (tj. bez trenja) nagnute ravni. Ako se tijelo kreće gore po nagnutoj ravni, tada se njegova brzina smanjuje, ako se kreće dolje, povećava se. Pitanje je kako se tijelo kreće duž horizontalne ravni? Odgovor se nameće sam od sebe: tijelo se kreće konstantnom brzinom. Galileo će kasnije formulisati ovaj zaključak u opštijem obliku:

“Kada se tijelo kreće duž horizontalne ravni ne nailazeći na bilo kakav otpor kretanju, tada je, kao što znamo iz svega što je gore navedeno, njegovo kretanje jednoliko i stalno bi se nastavilo da se ravan proteže u prostoru bez kraja.” 3 .

U ovom obliku, Galileo formuliše zakon inercije. Ovo još nije opšta formulacija zakona inercije, koja je data kasnije. Ali ovdje je, naravno, urađeno u osnovi novi korak. U ovoj formulaciji, uniformno kretanje se shvata kao pravolinijsko kretanje sa konstantnom brzinom, a ovaj zakon se već suštinski razlikuje od formulacija teorija "impetusa". S druge strane, treba napomenuti da iako je Galileo formulirao zakon inercije za horizontalno kretanje, on ga je shvatio šire. O tome se može suditi iz načina na koji Galileo raspravlja o pitanju zašto se objekti ne razlijeću od Zemlje koja rotira, kao što je slučaj sa brzo rotirajućim točkom. Galileo definitivno kaže da tijelo odbačeno sa oboda kotača tada teži da se kreće pravolinijski tangencijalno konstantnom brzinom, bez obzira da li odleti u horizontalnom ili nekom drugom smjeru, a to sprječava samo gravitacija.

Istovremeno se postavlja pitanje zašto se tijela koja se nalaze na Zemlji, tokom njene rotacije, ne raspršuju s njene površine? Galileo ne rješava ovo pitanje, smatrao je, govoreći modernim terminima, da je centrifugalno ubrzanje zanemarivo u odnosu na ubrzanje gravitacije.

Dakle, vidimo da je, s jedne strane, Galileo zakon inercije shvatio šire nego što ga je formulisao, a s druge strane, vjerovatno je shvatio da se kretanje Zemlje ne može smatrati striktno inercijskim.

Istovremeno sa zakonom inercije, Galileo koristi još jednu osnovnu odredbu klasične mehanike, takozvani zakon nezavisnosti djelovanja sila, opet u primjeni na kretanje tijela u Zemljinom gravitacijskom polju. Tijelo teži, prema Galileju, da zadrži svoju horizontalnu brzinu ne samo kada ga podupire horizontalna ravan, već i kada slobodno pada, tj. ako tijelo pada, tada na horizontalnu komponentu brzine ne djeluje sila gravitacije koja djeluje vertikalno. S druge strane, promjena vertikalne komponente brzine pod djelovanjem gravitacije ne ovisi o tome da li se tijelo giba horizontalno ili ne.

Na osnovu uspostavljeni zakoni Galileo objašnjava zašto ne primjećujemo kretanje Zemlje dok smo na njoj. Tako, na primjer, slobodno padajući kamen pada okomito, jer u trenutku bacanja ima istu brzinu kao i površina Zemlje u mjestu bacanja. Ovu brzinu održava prilikom pada. Galileo kao potvrdu navodi iskustvo bacanja kamena sa jarbola broda u pokretu. On analizira druge eksperimente s bacanjem tijela na Zemlju i pokazuje da je uz njihovu pomoć nemoguće pobiti hipotezu o kretanju Zemlje. Sumirajući svoja objašnjenja, Galileo formuliše klasični princip relativnosti. On naglašava da se kretanje po inerciji može uočiti samo bez učešća u tom kretanju, jer ono ne utiče na stvari koje su u takvom kretanju. Objašnjavajući ovu situaciju, Galileo daje sljedeći primjer:

„Izdvojte se s nekim od svojih prijatelja“, piše on, „u prostranoj prostoriji ispod palube broda, zalihe muvama, leptirima i drugim sličnim malim letećim insektima; neka tamo imate i veliku posudu u kojoj pliva voda i male ribe; objesite dalje, iznad, kantu, iz koje će voda kap po kap padati u drugu posudu s uskim vratom, zamijenjenu dolje. Dok brod miruje, pažljivo promatrajte kako se male leteće životinje kreću istom brzinom u svim smjerovima prostorije; ribe će, kao što ćete vidjeti, ravnodušno plivati ​​na sve strane; sve kapljice koje padaju pasti će u zamijenjenu posudu, a vi, bacajući predmet, nećete morati da ga bacite s većom snagom u jednom smjeru nego u drugom, ako su udaljenosti iste i ako skočite s obje noge odjednom , zatim skočite na istu udaljenost u bilo kojem smjeru. Sve ovo pažljivo posmatrajte, iako nema sumnje da dokle god brod miruje, tako i treba da bude. Sada učinite da se brod kreće bilo kojom brzinom, i tada (ako je samo kretanje ravnomjerno i bez kotrljanja u jednom ili drugom smjeru) u svim navedenim pojavama nećete naći ni najmanju promjenu i nećete moći odrediti ni iz jednog od njima bez obzira da li se brod kreće ili miruje." 4 .

Galilejeva otkrića u oblasti mehanike bila su u direktnoj vezi sa njegovim potkrepljivanjem Kopernikovog učenja, ali su, naravno, imala i samostalan značaj (odnosno za razvoj mehanike uopšte). Strogo govoreći, razvoj mehanike kao doktrine mehaničkog kretanja počinje Galilejevim radovima. Ostale studije o Galileovoj mehanici biće razmatrane u nastavku.

Galileo, istaknuti predstavnik naučne revolucije, zaslužan je ne samo za borbu za potkrepljivanje heliocentričnog sistema sveta, i ne samo kao osnivač mehanike. Izložio je novu eksperimentalnu metodu za proučavanje prirode, koja je postala glavna metoda eksperimentalne prirodne nauke. Izvor znanja, prema Galileju, je iskustvo i samo iskustvo. On osuđuje sholastiku, odvojenu od stvarnosti i zasnovanu isključivo na autoritetima. Zasluga Galileja nije samo u tome što on smatra da je iskustvo izvor znanja. Iskustvo kao izvor znanja proklamovano je i prije Galileja, a nauka je zapravo izgrađena na iskustvu prije njega. Aristotel je, kako Galileo ispravno naglašava, prepoznao da je iskustvo izvor znanja. Za razvoj nauke bilo je važno kako znanje treba graditi iz iskustva, odnosno pronaći pravo naučna metoda iskustvo: Galileo je upravo to uradio. Prije Galileja iskustvo je bilo samo, da tako kažem, polazna tačka znanja. Metoda istraživanja u uopšteno govoreći sastojao se uglavnom od dvije veze: direktnih zapažanja (vrlo često slučajnih) i konstrukcije opće teorije zasnovane na ovim zapažanjima. Treća karika, koja se sastojala u provjeravanju zaključaka izgrađene teorije, ili je potpuno izostala, ili je bila u povoju, nije ni na koji način razvijena. Stoga je nauka u antici imala kontemplativni karakter. Ona je ostala ista u okvirima srednjovjekovne sholastike, a to je odredilo, s jedne strane, njen grubo empirijski, a s druge strane spekulativni karakter. Takvo je bilo Aristotelovo učenje o nebu i njegovoj dinamici. Zasnovan je na najjednostavnijim direktnim zapažanjima, bez detaljne analize. Svakodnevna praksa antike i srednjeg vijeka pokazala je, na primjer, da se, da bi se ista kola vukla većom brzinom, mora uložiti više napora ili da često teža tijela padaju brže od lakih. Ova i slična zapažanja su se Aristotelu činila dovoljnim da konstruiše sistem svake dinamike, koji je imao fantastičan karakter. Ni Aristotel ni njegovi učenici nisu pomišljali da pokušaju ne samo da pomire teoriju kretanja sa uočenim činjenicama, već da izvuku posljedice iz ove teorije i na posebno osmišljenim eksperimentima provjere njenu ispravnost ili neispravnost.

Galileo se ponaša drugačije: istražujući kretanje, on se odvaja od neposrednih rezultata pojedinačnih eksperimenata. Zakoni i propisi na koje se oslanja su naučne apstrakcije i ne proizilaze iz pojedinačnih vidljivih činjenica. Dakle, zakon inercije Galileo nije mogao direktno testirati na iskustvu. Bilo je nemoguće direktno posmatrati kretanje tela bez trenja. A zakon da tijelo pada ravnomjernim ubrzanjem nije se, strogo govoreći, u to vrijeme mogao provjeriti ni iskustvom. Međutim, naučna apstrakcija dublje prodire u suštinu fenomena nego što običan iskaz činjenica, koji je izraz opšteg što se krije u tim činjenicama, nadilazi fenomene u čijem proučavanju prvo nastaje. Naučna apstrakcija se izražava u obliku hipoteze. Hipoteza vam omogućava da predvidite nove činjenice i pojave na osnovu zaključaka iz nje. Stoga naučna hipoteza postaje ideja vodilja u daljim naučnim istraživanjima. Istovremeno, testiranje zaključaka iz njegovih posljedica i predviđanja pretvara hipotezu u naučni zakon.

Galilejev eksperimentalni metod posebno se jasno vidi na primjeru njegovog proučavanja zakona pada tijela. Galileo polazi od pretpostavke da tijela padaju konstantnim ubrzanjem. Ovo je još uvijek hipoteza; iako se zasniva na direktnim zapažanjima i nekim razmatranjima, ipak je nagađanje. Galileo izvlači posljedice iz ovih pretpostavki. On dokazuje da ako tijelo pada ravnomjernim ubrzanjem, odnosno ako v~t, tada je prijeđeni put proporcionalan t 2 . Tehnika eksperimenta nije dozvoljavala direktnu provjeru ovog zaključka (u to vrijeme nije bilo ni običnih satova s ​​klatnom). Stoga Galileo odlučuje da testira ovaj zakon za slučaj tijela koja se kreću duž nagnute ravni. Uzima dugačku dasku s utorom obloženim pergamentom. Ispod jednog kraja daske učvršćuje postolje tako da daska formira nagnutu ravan. Time što loptica klizi niz žlijeb, mjeri vrijeme potrebno da lopta pređe - određenu udaljenost duž žlijeba. Galileo je mjerio vrijeme kretanja lopte količinom vode koja je istjecala iz posude kroz malu rupu. Nakon mjerenja, Galileo je otkrio da se tijelo kreće jednoliko ubrzano duž nagnute ravni, a to vrijedi za nagnute ravnine s različitim uglovima nagiba. Stoga Galileo zaključuje da ovaj položaj vrijedi i za slobodan pad, budući da se vertikalno kretanje tijela naniže može smatrati graničnim slučajem njegovog kretanja duž nagnute ravni, kada ugao nagiba teži 90°. Dakle, eksperiment potvrđuje glavnu hipotezu i sada možemo pretpostaviti da je zakon pada uspostavljen. Ova studija sasvim jasno sadrži novu poveznicu: potkrepljenje navedene hipoteze, zaključak iz nje uz pomoć posebno osmišljene eksperimentalne studije.

Dakle, metoda naučno istraživanje Galileo se može okarakterisati na sljedeći način: iz zapažanja i eksperimenata uspostavlja se pretpostavka - hipoteza, koja, iako je generalizacija eksperimenata, uključuje nešto novo što nije direktno sadržano u svakom konkretnom eksperimentu. Hipoteza omogućava izvođenje određenih posljedica na strogo matematički i logički način, predviđanje nekih novih činjenica koje se mogu eksperimentalno provjeriti. Provjera posljedica i potvrđivanje hipoteze - pretvara je u fizički zakon. U osnovi, ova metoda postaje glavna metoda, po kojoj se razvija prirodna nauka.

Galileo je u svojim spisima također iznio glavne karakteristike nove ideje o prirodi materije, kretanja i zakona materijalnog svijeta - mehaničkog materijalizma. Galileo je bio protivnik Aristotelove doktrine o materiji i obliku, au svojim je spisima oživio ideje drevnih atomista. Materijalne stvari, prema Galileju, sastoje se od bezbroj sitnih čestica, između kojih postoje praznine. Promjene u prirodi nastaju kao rezultat kretanja i preraspodjele ovih čestica koje se ne uništavaju i ne stvaraju ponovo. Oživljavajući atomističku hipotezu, Galileo ističe glavne karakteristike kvantitativnog mehaničkog razumijevanja prirode. On poriče bezbrojne skrivene kvalitete koje uvode skolastičari (težnje, nesklonosti, itd.) i smije se njihovoj metodologiji. Materija, prema Galileju, ima samo jednostavna geometrijska i mehanička svojstva.

„Nikada“, piše Galileo, „neću zahtevati od spoljašnjih tela ništa osim veličine, figura, količine i manje ili više brzih pokreta da bih objasnio pojavu osećaja ukusa, mirisa i zvuka; i mislim da ako bismo eliminisali uši, jezike, nosove, onda bi ostali samo figure, brojevi i pokreti, ali ne i mirisi, ukusi i zvukovi, koji su, po našem mišljenju, izvan živog bića ništa drugo do prazna imena. 5 .

Tako je nauka u liku Galileja pokrenula ofanzivu na cijelom frontu protiv svjetonazora srednjovjekovnih teologa, svećenika, monaha i skolastika, uslijed čega mu je zadat porazan udarac. Istovremeno, Galileo je postavio temelje za novu eksperimentalnu metodu za proučavanje prirode, bio je jedan od osnivača prirodnih nauka i novog pogleda na svijet - mehaničkog materijalizma, koji je postao glavni svjetonazor fizičara i prirodnih znanstvenika općenito. Konačno, Galileo je postavio temelje dinamike; sa njegovim istraživanjem, zapravo, počinje da se razvija ova oblast fizičkih nauka.

1 O pitanju valjanosti ovog svjedočenja, Vivijani trenutno iznosi različita mišljenja. Neki istoričari poriču autentičnost ovih eksperimenata, dok drugi smatraju da Vivijanijevom svjedočenju treba vjerovati.
2 Daneman F. Istorija prirodnih nauka. T. II. M.-L., ONTI, 1933, str. 29.
3 Galileo Galileo. Odabrani radovi. T. II. M., "Nauka", 1964, str. 304.
4 Galileo Galileo, Izabrana djela. T. I. M., "Nauka", 1964, str. 286.
5 Antologija svjetske filozofije. T. II. M., "Misao", 1970, str. 224-225.

Galileo Galilei i njegova uloga u razvoju klasične nauke

Rad na opravdanju heliocentrizma započeo je Galileo Galilei, čiji su radovi predodredili cjelokupno lice klasične, a po mnogo čemu moderne nauke. On je bio taj koji je postavio temelje novom tipu pogleda na svijet, kao i novoj znanosti - matematičkoj eksperimentalnoj prirodnoj znanosti. Da bi dublje prodro u matematičke zakone i shvatio pravu prirodu prirode, Galileo je poboljšao i izumio mnoge tehničke uređaje i alate – sočivo, teleskop, mikroskop, magnet, vazdušni termometar, barometar, itd. Njihova upotreba je dala prirodna nauka nova dimenzija nepoznata Grcima. Nekadašnja razmišljanja o univerzumu su popustila pilot studija kako bi se shvatili univerzalni matematički zakoni koji u njemu djeluju.

G. Galileo (1564-1642)

Vrlo je važno da je Galileo spojio svoju sistematsku orijentaciju na iskustvo sa željom za njegovim matematičkim razumijevanjem. I to je tako visoko postavio da je smatrao mogućim tradicionalnu logiku kao beskorisno oruđe razmišljanja u potpunosti zamijeniti matematikom, koja je jedina sposobna naučiti čovjeka umjetnosti dokazivanja.

Matematička analitička metoda Galilea dovela ga je do mehaničkog tumačenja bića, omogućila mu da formuliše koncept fizičkog zakona u njegovom modernom smislu. Možemo pretpostaviti da je, počevši od rada ovog naučnika, nauka potpuno prekinula sa čisto kvalitativnim tumačenjem prirode. Galilejeva otkrića u oblasti mehanike i astronomije bila su od posebnog značaja za uspostavljanje nove vrste nauke. Upravo su oni postavili čvrste temelje u opravdanju heliocentrizma.

Heliocentrizam je slika svijeta, koja predstavlja centar Univerzuma, Sunce, oko kojeg se okreću sve planete, uključujući i Zemlju.

Jedan od najozbiljnijih problema koji je kočio uspostavljanje novog pogleda na svijet bilo je dugogodišnje vjerovanje, koje se formiralo u antici i održalo se kroz srednji vijek, da postoji suštinska razlika između zemaljskih i nebeskih pojava i tijela. Od vremena Aristotela, vjerovalo se da su nebesa lokacija idealnih tijela, koja se sastoje od etra i rotiraju u idealnim kružnim orbitama oko Zemlje. Zemaljska tijela nastaju i funkcioniraju po potpuno drugačijim zakonima. Stoga su, prije nego što su stvorili sveobuhvatne teorije i otkrili zakone prirode, naučnici New Agea morali opovrgnuti podjelu na zemaljsko i nebesko. Prvi korak u tom pravcu napravio je Galileo.

Nakon ulaska 1608 . teleskop je izmišljen, Galileo ga je poboljšao i pretvorio u teleskop sa povećanjem od 30x. Uz njegovu pomoć, napravio je niz izvanrednih astronomskih otkrića. Među njima su planine na Mjesecu, mrlje na Suncu, faze Venere, četiri najveća Jupiterova satelita. On je prvi vidio da je Mliječni put skup ogromnog broja zvijezda. Sve ove činjenice su dokazale da nebeska tijela nisu eterična stvorenja, već sasvim materijalni objekti i fenomeni. Uostalom, ne mogu postojati planine na idealnom tijelu, kao na Mjesecu, ili mrlje, kao na Suncu.

Uz pomoć svojih otkrića u mehanici, Galileo je uništio dogmatske konstrukcije aristotelovske fizike koje su dominirale skoro dvije hiljade godina. Galileo se suprotstavio misliocu, čiji se autoritet smatrao neospornim, i po prvi put empirijski testirao mnoge njegove izjave, čime je postavio temelje za novu granu fizike - dinamiku - nauku o kretanju tijela pod djelovanjem primijenjenih sila. Prije toga, jedina više ili manje razvijena grana fizike bila je statika.

Statika je nauka o ravnoteži tela pod dejstvom primenjenih sila koju je osnovao Arhimed.

Galileo je takođe studirao slobodan pad tijela i na osnovu svojih zapažanja ustanovio da to uopće ne ovisi o težini ili sastavu tijela. Nakon toga je formulirao pojmove brzine, ubrzanja, pokazao da rezultat djelovanja sile na tijelo nije brzina, već ubrzanje.

Galileo je analizirao i pokret bacanja, na osnovu čega je došao do ideje inercije, koja još nije precizno formulirana, ali je odigrala ogromnu ulogu u daljnjem razvoju prirodne znanosti. Za razliku od Aristotela, koji je vjerovao da sva tijela teže do mjesta koje im je dodijeljeno prirodom, nakon čega se kretanje zaustavlja, Galileo je vjerovao da tijelo koje se kreće teži da ostane u stalnom ravnomjernom pravolinijskom kretanju ili miruje, osim ako ga neka vanjska sila ne zaustavi. ili ne odstupa od pravca svog kretanja. Ideja inercije omogućila je da se pobije jedan od prigovora protivnika heliocentrizma, koji su tvrdili da bi objekti koji se nalaze na površini Zemlje, u slučaju njenog kretanja, neminovno bili odbačeni s nje, te da bi bilo koji projektil lansiran prema gore pod pravim uglom bi nužno sletio na određenoj udaljenosti od početne tačke bacanja. Koncept inercije je objasnio da Zemlja koja se kreće automatski prenosi svoje kretanje na sva tijela na njoj.

Još jedna zamjerka protivnika heliocentrizma bila je da mi ne osjećamo kretanje Zemlje. Odgovor na njega dao je i Galileo u klasičnom principu relativnosti koji je formulisao. Prema ovom principu, nemoguće je bilo kakvim mehaničkim eksperimentima koji se izvode unutar sistema utvrditi da li sistem miruje ili se kreće ravnomjerno i pravolinijski. Takođe, klasični princip relativnosti kaže da ne postoji razlika između mirovanja i ravnomernog pravolinijskog kretanja, oni su opisani istim zakonima. Jednakost kretanja i odmora, tj. inercijski sistemi - miruju ili se kreću jedan u odnosu na drugi jednoliko i pravolinijski, dokazao je Galileo rasuđivanjem i brojnim primjerima. Na primjer, putnik u brodskoj kabini sa sa dobrim razlogom vjeruje da knjiga koja mu leži na stolu miruje. Ali čovjek na obali vidi da brod plovi, i ima sve razloge da tvrdi da se knjiga kreće i, osim toga, istom brzinom kao i brod. Da li se knjiga zapravo kreće tako ili miruje? Na ovo pitanje se očigledno ne može odgovoriti jednostavnim "da" ili "ne". Svađa između putnika i muškarca na obali bila bi gubljenje vremena kada bi svako od njih branio samo svoje gledište i negirao gledište partnera. Obojica su u pravu, a da bi se dogovorili oko pozicija, samo treba da prepoznaju da knjiga istovremeno miruje u odnosu na brod i da se kreće u odnosu na obalu sa brodom.

Zakoni mehanike, zajedno sa njegovim astronomskim otkrićima, dali su fizičku osnovu za kopernikansku hipotezu, koju sam njen tvorac još nije imao. Od hipoteze, heliocentrična doktrina je sada počela da dobija status teorije.

Ali pitanje odnosa između zemaljskih i nebeskih kretanja, samo kretanje Zemlje nije objašnjeno. Pravo kretanje planeta takođe nije mnogo odgovaralo njihovom opisu u heliocentričnoj hipotezi Kopernika (kružno kretanje), kao ni u Ptolomejevom geocentrizmu.

Velike greške Velikog Galileja

Pređimo iz antičkih vremena u prednjutnovsko doba, kada je veliki Galileo "vladao" mehanikom. Razvoj dinamike kao nauke vezuje se za ime velikog italijanskog naučnika renesanse Galileo Galilei(1564-1642). Najveća zasluga Galileja kao naučnika mehanizma bila je u tome što je prvi postavio temelje naučne dinamike, što je zadalo snažan udarac dinamici Aristotela. Galileo je dinamiku nazvao "naukom o kretanju u odnosu na mjesto". Njegov esej "Razgovori i matematički dokazi o dvije nove nauke" sastoji se od tri dijela: prvi dio je posvećen ravnomjernom kretanju, drugi ravnomjerno ubrzanom, a treći prinudnom kretanju bačenih tijela.

U drevnoj mehanici termin "brzina" nije postojao. Razmatrana su manje ili više brza kretanja, kao i „jednakobrzinska“, ali nije bilo kvantitativne karakteristike ovih kretanja u vidu brzine. Galileo je prvi put pristupio rješenju problema ravnomjernog i ubrzanog kretanja masivnih tijela i razmatrao kretanje tijela po inerciji.

Galileju se pripisuje otkriće zakona inercije. To rade čak iu udžbenicima - školskim i ne samo. Galileo je ovaj zakon izrazio na sljedeći način: "Kretanje tijela na koje ne djeluju sile (naravno, vanjske) ili je njihova rezultanta jednaka nuli je jednoliko kretanje u krugu." Dakle, prema Galileju, nebeska tijela su se kretala, "prepuštena sama sebi". Zapravo, kretanje po inerciji, kao što je poznato, može biti samo ravnomjerno i pravolinijsko. Što se tiče nebeskih tijela, ona su iz ovog kretanja "srušena" od strane vanjske sile - sile gravitacije.

S obzirom na Galilejev pogled na inerciju, uvjereni smo u njegovu nezakonitost: greška u zaključivanju nastala je zbog činjenice da Galileo nije znao za zakon univerzalne gravitacije, koji je kasnije otkrio Newton.

Dokazujući princip relativnosti, Galileo je tvrdio da ako se brod kreće jednoliko i bez nagiba (slika 23), onda nijedan mehanički eksperiment ne može otkriti ovo kretanje. Predložio je mentalno postavljanje plovila iz kojih teče voda, s ribama koje plivaju u njima, letećim mušicama i leptirima u skladištu, i tvrdio da se, bez obzira da li brod stoji ili se kreće ravnomjerno, njihove radnje ne mijenjaju. Istovremeno, ne treba zaboraviti da kretanje broda nije pravolinijsko, već kružno (iako, duž kruga velikog radijusa, koji je jedan ili drugi dio Zemlje).

Rice. 23. Galilejev brod (vidi se da plovi u krug)

Sada znamo da je u sistemu koji se kreće duž krive, koja je takođe kružnica, nemoguće poštovati zakon inercije: ovaj sistem nije inercijalan. Zaista, u Galileovom principu, vrijednost brzine relativnog kretanja ne igra ulogu, kao ni brzina kretanja jednog inercijalnog okvira u odnosu na drugi.

Ali ako je brod dat prvi kosmička brzina(8 km/s), tada će svi objekti u njegovom skladištu, kao i sam brod, postati bestežinski. Mehanički eksperiment izveden sa dovoljnom preciznošću pokazat će da će se za stvarne brzine kretanja kretanja tijela u skladištu broda u pokretu i broda koji miruje razlikovati jedno od drugog. Štoviše, kretanje tijela će se promijeniti ako se brod kreće istom brzinom, ali različitim kursevima - na primjer, duž meridijana i duž ekvatora. Ne samo da će tijela koja se kreću u skladištu skrenuti sa predviđene putanje, već će i sam brod na sjevernoj hemisferi zalutati udesno duž kursa, a na južnoj hemisferi - ulijevo. Zanimljivo je da ova odstupanja, uzrokovana rotacijom Zemlje kao neinercijalnog sistema, čak i ne zavise od smjera kretanja.

U svom drugom djelu - "Dijalog o dva glavna sistema svijeta..." - Galileo tvrdi da je svijet tijelo u najvišem stepenu savršenog, a u odnosu na njegove dijelove treba prevladati najviši i najsavršeniji poredak. Iz ovoga Galileo zaključuje da se nebeska tijela po svojoj prirodi ne mogu kretati pravolinijski, jer kada bi se kretala pravolinijski, nepovratno bi se udaljila od svoje početne tačke i prvobitno mjesto za njih ne bi bilo prirodno, a dijelovi Univerzuma ne bi bili locirani. u "savršenom redu". Shodno tome, neprihvatljivo je da nebeska tela menjaju mesta, odnosno da se kreću pravolinijski. Kada bi zakon univerzalne gravitacije iznenada nestao, ovo bi se dogodilo! On je taj koji održava nebeska tela u ravnomernom kretanju, sprečavajući njihovo haotično rasipanje (Sl. 24). Osim toga, pravolinijsko kretanje je beskonačno, jer je prava linija beskonačna, a samim tim i neodređena. Galileo je vjerovao da je nemoguće, po samoj prirodi prirode, da se bilo šta kreće pravolinijski prema nedostižnom cilju.

Rice. 24. Prirodno ili inercijalno kretanje po Galileju na primjeru rotacije Mjeseca oko Zemlje

Ali čim se postigne red i nebeska tijela postave na najbolji mogući način, nemoguće je da imaju prirodnu sklonost pravolinijskom kretanju, uslijed čega bi skrenula sa svog mjesta. Kao što je Galileo tvrdio, pravolinijsko kretanje može samo "isporučiti materijal za strukturu", ali kada je potonja spremna, ona ili ostaje nepomična, ili ako ima kretanje, onda samo kružno. Štaviše, Galileo je tvrdio da ako se tijelo ostavi da klizi kao po ledu duž horizontalne ravni, tada će tijelo, padajući s nje, nužno presjeći svoju putanju sa centrom Zemlje (slika 25, a). Ali kako kretanje po inerciji uvijek uklanja bačeno tijelo sa ove putanje, ono ni na koji način ne može ukrstiti svoj put sa centrom Zemlje. Ovo je vrlo česta greška; čak i u modernim školskim udžbenicima fizike (sedamdesetih godina) autor je slučajno sreo takvu izjavu i vidio odgovarajuće crteže: na primjer, kako jezgro koje je izletjelo iz topa nastavlja svoj leta, prelazi centar Zemlje.

Rice. 25. Pad tijela koja se kreću tangencijalno na površinu Zemlje: a - prema Galileju; b - prema Newtonu

Osim toga, kretanje po horizontalnoj skliskoj ravni je takvo da se tijelo, udaljavajući se od točke presjeka najkraćeg polumjera Zemlje s ovom ravninom, počinje udaljavati od središta Zemlje. To znači da se i približavanjem i udaljavanjem od centra Zemlje tijelo ne može kretati jednoliko, jer će na njega cijelo vrijeme djelovati sila (osim jedne tačke u centru Zemlje).

Kao što vidimo, Galileo je u svom pogledu na inerciju, a samim tim i na mehaniku uopšte, veoma značajno pogrešio. Proročansku formulaciju zakona inercije, vrlo blisku Njutnovskom i prihvaćenu uz manje izmjene u modernoj mehanici, dao je francuski filozof i matematičar R. Descartes (1596-1650), Galilejev savremenik. Proročanski jer Dekart takođe nije znao za sile gravitacije i formulisao je ovaj zakon na hiru.

U svojoj knjizi "Principi filozofije", objavljenoj 1644. godine, on na ovaj način formuliše zakone inercije. Prvi zakon: "Svaka stvar nastavlja, ako je moguće, ostati u istom stanju i mijenja je samo susretom s drugom." Drugi zakon: "Svaka materijalna čestica zasebno teži daljem kretanju ne duž krivulje, već isključivo duž prave linije." Stoga, umjesto da prvi Newtonov zakon, ili zakon inercije, nazovemo Galileo-Newtonovim zakonom, što se ponekad radi u udžbenicima, ili kaže da je zakon inercije otkriven prije Newtona, treba napomenuti da ga je Descartes prilično precizno formulirao. prije Njutna, ali ne i Galilea.

Prema tome, kretanje po inerciji je nužno pravolinijsko, ujednačeno; ovo kretanje se može izjednačiti sa mirovanjem promenom inercijski sistem referenca na onaj koji bi se takođe kretao jednoliko i pravolinijski brzinom našeg tela u pokretu.

Ko je stajao na ramenima divova?

Dakle, Galileo nije unio mnogo jasnoće u sakramentalna pitanja koja su ostala neriješena od antičkih vremena: kako se tijela ponašaju kada sile djeluju na njih, a kako se ponašaju kada sile ne djeluju na njih?

Pokušavajući da odgovori barem na posljednje od postavljenih pitanja, Galileo je, kao što znate, došao do zaključka da tijela prepuštena sama sebi, odnosno na koja ne djeluju sile... idu u krug! Da, tako je mislio Aristotel prije dvije hiljade godina! I isto tako pogrešno. Stoga izgleda neverovatno kada se školarcima prezentuje nešto čega nije bilo. Na primjer, ovo: "Talijanski naučnik Galileo Galilei prvi je pokazao da ... u odsustvu vanjskih utjecaja, tijelo može ne samo mirovati, već se i kretati pravolinijski i jednoliko." Galileo to nije pokazao, posebno prvi, za koji već znamo. Galileo je iz nekog razloga zaslužan za mnoge stvari koje uopšte nije uradio: nije bacao lopte sa Krivog tornja u Pizi, nije izmislio teleskop, nije mu sudila inkvizicija i nije lupio nogom, rekavši : “A ipak se vrti!”. O tome ćemo kasnije, ali za sada se vratimo na činjenicu da prije Njutna nije bilo jasnoće u glavama naučnika o kretanju tijela, a samim tim i o mehanici općenito.

Samo je veliki Englez Isaac Newton (1643-1727) uspio da dovede mehanički svijet u pravi red. Kratak spisak Newtonovih zasluga uklesan je na kamenu na njegovom grobu:

Ovdje se odmara

Sir Isaac Newton,

Ko gotovo božanskom snagom svog uma

prvo objasnio

Uz pomoć vaše matematičke metode

Kretanja i oblici planeta,

Putevi kometa, oseke i tokovi okeana.

Bio je prvi koji je istraživao raznolikost svjetlosnih zraka

I posebnosti boja koje proizlaze iz toga,

Do tada niko nije ni sumnjao.

Vrijedan, oštrouman i vjeran tumač

Priroda, starine i sveti spisi,

On je veličao Svemogućeg Stvoritelja u svom učenju.

On je svojim Životom dokazao jednostavnost koju traži Jevanđelje.

Neka se smrtnici raduju tome u svojoj sredini

Živio je takav ukras ljudskog roda.

Do sada su sve generacije naučnika bile zadivljene i zadivljene veličanstvenom i integralnom slikom svijeta koju je stvorio Newton.

Prema Newtonu, cijeli svijet se sastoji od "čvrstih, teških, neprobojnih, pokretnih čestica". Ove "primordijalne čestice su apsolutno tvrde: one su nemjerljivo tvrđe od tijela od kojih se sastoje, tako tvrde da se nikada ne istroše ili razbiju." Svo bogatstvo, sva kvalitativna raznolikost svijeta rezultat je razlika u kretanju čestica. Glavna stvar u njegovoj slici svijeta je kretanje. Unutrašnja suština čestica ostaje u pozadini: glavno je kako se te čestice kreću.

Veliki genije rođen je u jednom od provincijskih engleskih gradova - Woolstropu u porodici farmera. Dijete je bilo toliko malo da je, kažu, kršteno u krigli piva. U osnovnim razredima škole učio je osrednje ( radujte se trogodišnjaci, ništa vam još nije izgubljeno!). Tada je doživio moralni šok - pretučen je i vrijeđan, a to je uradio najbolji učenik u razredu. Tada se mladi Njutn probudio sa interesovanjem za učenje, i sam je lako postao najbolji student, a zatim upisao najbolji univerzitet u Engleskoj - Kembridž. I 4 godine nakon diplomiranja, već je bio profesor matematike na istom univerzitetu. Godine 1696. preselio se u London, gdje je živio do svoje smrti 1727. godine, koja se dogodila u dobi od 85 godina. Od 1703. bio je predsjednik Kraljevskog društva u Londonu, a za naučne zasluge dobio je titulu Lorda. I tako je postao član Doma lordova, čijim je sastancima prisustvovao na najredovniji način. Ali za razliku od drugih lordova, koji su, kao i naši "dumci", voleli da pričaju sa govornice, Njutn dugi niz godina nije progovorio ni reč. I na kraju, odlična osoba iznenada zatražio da govori. Svi su se ukočili - očekivali su šta će tako pametno reći genije svih vremena i naroda. U samrtnoj tišini, Njutn je najavio svoj prvi i poslednji govor u Parlamentu: "Gospodo, molim vas da zatvorite prozor, inače bih mogao da se prehladim!"

Poslednjih godina života Njutn se blisko bavio teologijom i pod velikom tajnom napisao je knjigu o kojoj je govorio kao o svom najvećem delu, koje bi trebalo da presudno promeni živote ljudi. Ali krivicom Njutnovog voljenog psa, koji je prevrnuo lampu, došlo je do požara u kojem je, pored same kuće i celokupne imovine, izgoreo i sjajan rukopis. Evo Wolandovog: "Rukopisi ne gore!" I dalje gori...

Ubrzo nakon ovoga, veliki naučnik je umro...

Dakle, šta je Newton uradio što je bilo tako izvanredno u mehanici? I činjenica da je otkrio i formulirao svoje zakone: tri zakona kretanja i jedan - univerzalne gravitacije.

Ukratko, glavna ideja Newtonovih zakona kretanja je da promjenu brzine tijela uzrokuje samo njihovo uzajamno djelovanje jedno na drugo. Ma hajde, zar ljudi zaista ranije nisu znali tako jednostavne stvari? Zamislite da ne, a mnogi do sada ne znaju.

Uzmimo prvi Newtonov zakon (ovo je onaj koji se ponekad pogrešno pripisuje Galileju). Njutn ga je sam formulisao vrlo zamršeno, kao, usput rečeno, u mnogim školskim udžbenicima. Autor smatra da je sažetije i najjednostavnije reći ovo: „Tijelo miruje ili se giba jednoliko i pravolinijski ako je rezultanta vanjskih sila primijenjenih na njega jednaka nuli. Čini se da se ovdje nema šta zamjeriti. I onda u nekim udžbenicima pišu: "...ako na tijelo ne djeluju sile ili druga tijela...". Ovo je netačno, a evo primjera koji to potvrđuje.

Auto se vozi po lijepom ravnom autoputu sa ugašenim motorom (kako kažu, "slobodan hod"), polako usporavajući. I urlajući motorom od napora, buldožer vuče čitavu planinu peska ispred sebe, ali se kreće ravnomerno i pravolinijski, doduše sporo (Sl. 26). Koje od ovih kretanja se može nazvati inercijskim? Da, naravno, drugo, mada bih istakao prvo. Najvažnije je da se tijelo kreće ravnomjerno i pravolinijski. To je sve, dosta je, ništa više ne treba. Auto u prvom primjeru, iako sporo, usporava. Posljedično, sile koje djeluju na njega nisu kompenzirane: otpor postoji, ali vučne sile nisu. I mnoga tijela djeluju na buldožer, svako svojom silom, ali sve sile su kompenzirane, njihova rezultanta je nula. Zato se nastavlja kretati jednoliko i pravolinijski, odnosno po inerciji.

Rice. 26. Vožnja automobilom i natovarenim buldožerom

Sada je jasno zašto se auto pukovnika Zillerguta zaustavio: jer njegovo kretanje s ugašenim motorom nema nikakve veze s inercijom. Na ovaj automobil djeluje neuravnotežen sistem sila čija je rezultanta usmjerena unazad. Auto zatim usporava sve dok se potpuno ne zaustavi.

Nažalost, mnogi od nas često pogrešno razumiju pojam "inercija".

Zamajac se vrti po inerciji, po inerciji sam udario čelom o staklo kada je auto usporio... Sve su to svakodnevni pojmovi inercije. Strogo je samo ono što je određeno prvim Newtonovim zakonom. Koji je prije njega, možda ne tako precizno, ali formulisan... ne, ne Galileo - Descartes!

Dakle, Newton je shvatio jednu od najskrivenijih tajni prirode i nastavio da razumije te tajne. "Gospod Bog je sofisticiran, ali nije zloban!" - Ajnštajn je voleo da kaže i čak je ugravirao ove reči na svom kaminu. To znači da osoba s dužnom pažnjom shvaća iste tajne Stvoritelja jednu za drugom, koji mu to u potpunosti ne zabranjuje. I takva osoba koja je riješila najveći broj ove misterije, do sada je, po svemu sudeći, Njutn bio i ostao. A na pitanje kako je mogao da vidi tako daleko u nauci, skromno je odgovorio: "Ako sam video dalje od drugih, to je bilo zato što sam stajao na ramenima divova!"

Šta privlači tijela jedno drugom?

Njutn nije naveo konkretna imena i prezimena ovih divova, ali se barem jedan od njih može sa sigurnošću imenovati. Čini se da je bilo ... ne, opet nisu pogodili, iako se ovo ime obično spominje prvo među divovima, ovo nije Galileo. Mislim da je to bio Johanes Kepler (1571-1630). Nekoliko riječi o divu, kojeg su naučnici nazvali "zakonodavac neba".

“Nebeski zakonodavac” rođen je 1571. u južnoj Njemačkoj u siromašnoj porodici, ali je uspio završiti školu i univerzitet u Tibingenu. Mora se reći da je i on umro u siromaštvu 1630. godine, a nakon njega porodici je ostala jedna iznošena haljina, dvije košulje, nekoliko bakrenih novčića i ... skoro 13 hiljada guldena neisplaćenih plata! A kažu i da su naučnici nekada bili plaćeni na vreme i puno... Autor, rizikujući da ga kolege pretuku, tvrdi da je loše kada naučnici žive bogato - glava im ne razmišlja šta je potrebno . Njih ne zanimaju novi zakoni prirode, već u koju banku i pod koju kamatu da stave svoje blago. “Jer gdje je vaše blago, tamo će biti i srce vaše”, reče Gospod. Čak je i pjesnik Petrarka primijetio da bogatstvo, kao i krajnje siromaštvo, inače, ometaju kreativnost. Stoga, ako se nauka i dalje drži na dijeti gladovanja, onda će jedna stvar (nažalost, samo jedna stvar!) svakako biti dobra: grabežljivci i biznismeni neće žuriti tamo. Da, iz istorije nauke, teško je imenovati naučnika (pravog, a ne biznismena sa stepen!) koji bi bio zaista bogat. Izuzimajući kraljeve-naučnike, koji su se, inače, takođe dešavali.

Dakle, Kepler je morao da srkne mnogo tuge i briga u svom životu. Bio je bolestan, bolovao je od čudne bolesti – višestrukog vida. (Kako je astronomu, a? To je kao gluvi muzičar, ali bilo je takvih, Betoven, na primjer!) Opet siromaštvo, iako je radio kao dvorski astronom i astrolog. Da, i majka mu je podmetnula iznenađenje - uzmi i reci komšiji jeretičke riječi: "Nema ni raja ni pakla, od čovjeka ostaje isto kao i od životinja!" Došlo je do "kome treba", a ona ne bi prošla vatru (a u Keplerovoj domovini u gradiću Veil spaljeno je 38 jeretika za samo 14 godina!), da nije 6 godina Keplerovog "zastupanja" !

I među takvim brigama i nevoljama, Kepler je u mehaniku uveo pojmove „inercije“ i „gravitacije“, a potonje je definisao kao silu međusobnog privlačenja tela. Sve je gotovo točno, samo da Kepler nije povezao ovu privlačnost s magnetizmom i nije smatrao da „Sunce, rotirajući, vuče planete u rotaciju stalnim guranjima. I samo inercija sprečava ove planete da tačno prate rotaciju Sunca. Ispada da "planeti miješaju inertnost svoje mase sa brzinom kretanja" ... Općenito, mješavina se pokazala poštenom. Ali Keplerovi zakoni o kretanju planeta su remek-djelo i natjerali su Newtona da shvati zakon univerzalne gravitacije.

Prvi Keplerov zakon govori o eliptičnom kretanju planeta. Svi su nekada mislili da se planete kreću u krug (opet ti magični krugovi: i Kopernik i Galilej su bili zbunjeni!). Kepler je dokazao da to nije tačno i da se planete kreću u elipsama sa Suncem u fokusu.

Drugi zakon je da se, kada se približavaju Suncu, planete (i komete!) kreću brže, a udaljavaju se od njega sporije (Sl. 27). I treći zakon je već strogo kvantitativan: kvadrati perioda okretanja bilo koje dvije planete povezani su jedni s drugima kao kocke njihovih prosječnih udaljenosti od Sunca.

Rice. 27. Ilustracija Keplerovog drugog zakona

Ostalo je već malo da se shvati koje sile kontrolišu kretanje planeta. Njutnov savremenik i njegov stariji kolega, ili možda jedan od onih divova na čijim ramenima je Njutn stajao, Robert Huk je 1674. napisao da „...sva nebeska tela bez izuzetka imaju privlačnost usmerenu ka svom centru... i te sile privlačnost djeluje što više, što su im tijela na koja djeluju bliže. Pitamo se koliko je Huk bio blizu otkrića zakona univerzalne gravitacije, ali on sam to nije htio učiniti, misleći na to da je bio zauzet drugim radovima.

Po prvi put, ideja o tačnoj definiciji gravitacije pojavila se još kao student Newton (sjetite se mita o jabuci koja mu pada na glavu!), ali proračuni nisu dali željenu točnost. Činjenica je da je Newton za proračune koristio vrijednost polumjera Zemlje, koju je netačno odredio holandski naučnik Snellius, i, pošto je dobio vrijednost ubrzanja Mjeseca za 15% manju od promatrane, gorko je odložio ovaj posao.

Zatim, 18 godina kasnije, kada je francuski astronom Picard preciznije odredio poluprečnik Zemlje, Newton je ponovo pristupio svojim odloženim proračunima i dokazao tačnost svoje pretpostavke. Ali čak ni nakon toga, Newton nije žurio da objavi svoje otkriće. Pažljivo je testirao novi zakon o kretanju planeta oko Sunca, o kretanju satelita Jupitera i Saturna, kao i o kretanju kometa, i odlučio da objavi zakon univerzalne gravitacije u svojoj čuvenoj knjizi " Matematički principi prirodne filozofije" iz 1687. godine, koji takođe sadrži tri njegova zakona kretanja.

Evo kako se ovaj zakon može formulisati na jednostavniji i jasniji način: "Svako tijelo privlači drugo tijelo sa silom koja je direktno proporcionalna masama ovih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih."

Na primjer, dva ljudsko tijelo na udaljenosti od 1 m između njih privlače se silom od oko jedne četrdesetine miligramske sile. To je manje od jedne milijarde snage koja je potrebna da nas pokrene. Dva broda od po 25.000 tona na udaljenosti od 100 m privlače se neznatnom silom od 4 N, a apsurdna objašnjenja sudara brodova zbog njihovog međusobnog privlačenja su besmislena.

Nikakve barijere ili ekrani vas ne mogu spasiti od sile gravitacije. Iako su mnogi sanjali da pronađu takav ekran: s vremena na vrijeme to čujete, kažu, u XXI vijeku. naučnici će pronaći način da se otarase gravitacije. Oni već prave kuće bez temelja i gravitacione leteće mašine koje lete bez goriva.

Ova pretraživanja nisu nova - čak je i engleski pisac naučne fantastike Herbert Wells koristio ideju ​​gravitacionog štita, koji je navodno napravljen od posebnog materijala nazvanog po autoru - izumitelju Cavoru - cavorite. Ako se ovaj štit dovede ispod nekog predmeta, tada će se osloboditi privlačnosti Zemlje i privlačiće ga samo nebeska tijela, odnosno poletjeti. Wellsovi heroji grade međuplanetarni brod prekriven kavoritom; otvaranjem i zatvaranjem odgovarajućih zavesa privlače se u onaj deo prostora gde žele da lete, i tako se kreću u prostoru.

Argumenti pisca naučne fantastike zvuče uvjerljivo: znamo da je ekran napravljen od neke vrste provodnika (na primjer, metalnog lima) neprobojan za električno polje; superprovodnik iz sebe gura magnetno polje itd. Štaviše, izveštaj o merenjima francuskog astronoma Alena, koji se pojavio u štampi, potvrdio je da Mesec, štiteći nas od Sunca, takođe stvara izvesnu „gravitacionu senku“ . Ali ispostavilo se da je ta "sjena" samo greška instrumenata.

Iznošene su misli da gravitacija, kažu, djeluje samo na nebeska tijela, ali ne i na nas. Dakle, engleski fizičar Henry Cavendish izgradio je posebnu vrlo preciznu takozvanu torzionu vagu i jedan od prvih je 1798. izmjerio gravitaciju na Zemlji. U ovim vagama utezi su bili okačeni na tanki i čvrsti konac na jarmu, koje su privlačile dvije masivne kugle od olova težine 50 kg (sl. 28). Cavendish uređaj je bio zatvoren u hermetički zatvorenoj komori, a pokret klackalice je zabilježen optičkim instrumentima. Tako je određena „gravitaciona konstanta“ za koju se ispostavilo da je 6,67 10 - 11 N⋅m2 / kg2, drugim rečima, dve kugle težine 1.000 kg svaka, koje se nalaze na udaljenosti od 1 m jedna od druge, privlače se sa sila od 6,67 stohiljaditih delova Njutna!

Rice. 28. "Torziona ravnoteža" G. Cavendish za određivanje gravitacije

Eto koliko su gravitacijske sile slabe, neznatne, a istovremeno one „pokreću svijet“, određujući let planeta, zvijezda, kometa i drugih nebeskih tijela. Pad tela na Zemlju je, inače, takođe delo "ruka" gravitacije, tako da nije samo univerzalan, već i sveprisutan!