Внесок Галілео Галілея як основоположника класичної фізики

Внесок Галілео Галілея як основоположника класичної фізики

зміст

Вступ

1. Формування поглядів Галілея в світлі історії

2. Галілей як основоположник експериментально-математичного методу дослідження природи

висновок

бібліографічний список

Вступ

В середині XVI століття гуманізм платонівської школи в Італії перейшов свій зеніт, його основний час пішов. У другій половині XVI і на початку XVII ст. на сцену виходить специфічна філософська область - філософія природи. Філософія природи типове вираження природи Ренесансу. Її батьківщиною була Італія, найзнаменитішим представником Джордано Бруно. Паралельно з філософією природи розвивається нове природознавство, що реалізовує радикальну переоцінку старих традицій і передумов. Воно приносить ряд епохальних відкриттів, стає одним з найважливіших джерел нової філософії. Відкидаються панували в середні століття філософські та методологічні основи науки, і створюються нові. Схоластичне вчення про природу, вищий рівень якого був досягнутий паризької і оксфордськими школами в XIV ст., По суті ніколи не переходило меж теоретичних спекуляцій. На противагу цьому вчені Ренесансу на перший план висувають досвід, дослідження природи, експериментальний метод досліджень. Чільне місце завойовує математика, принцип математизації науки відповідає основним прогресивним тенденціям розвитку науки, наукового і філософського мислення.

Нові тенденції в науці отримали свій відбиток у творчості Леонардо да Вінчі (1452-1519), Миколи Коперника (1473-1543), Йоганна Кеплера (1571-1630) і Галілео Галілея (1546-1642).

1. Коротка біографічна довідка

Основоположником експериментально-математичного методу дослідження природи був великий італійський вчений Галілео Галілей (1564- 1642). Леонардо да Вінчі дав лише начерки такого методу вивчення природи, Галілей же залишив розгорнутий виклад цього методу і сформулював найважливіші принципи механічного світу.

Галілей народився в родині збіднілого дворянина в місті Пізі 15лютого 1564 роки (недалеко від Флоренції) в родині знатної, але збіднілої. Батько вченого був композитором і музикантом, проте на виручені гроші жити було бідно, і останній підробляв торгівлею сукном .. До 11 років Галілей навчався у звичайній школі, але після переїзду сім'ї до Флоренції став вчиться в школі при монастирі бенедиктинців, а в 17 років вступив в Пізанський університет і став готуватися до професії лікаря .Перша наукова робота Галілея «Маленькі гідростатичні ваги» вийшла в світ в 1586 році і вона принесла деяку популярність Галілею в середовищі вчених. За рекомендацією одного з них- Гвідо Убальдо дель Монте Галілей в 1589 році отримав кафедру математики в Університеті Пізи і в 25 років став професором.

Галілей викладав студентам математику й астрономію відповідно до вчення Птолемея і до цього ж періоду часу відносяться його досліди, які він ставив, кидаючи різні тіла з похилою Пізанської вежі, щоб переконатися падають вони відповідно до вчення Арістотеля- важкі швидше, ніж легкі. Відповідь вийшов негативним.

У роботі «Про рух» вийшла у 1590 році Галілей піддав критиці аристотелевское вчення про падіння тел. Критика Галілеєм поглядів Аристотеля викликала невдоволення і вчений прийняв пропозицію зайняти кафедру математики в Падуанському університеті. Біографи вченого відзначили падуанський період як найбільш плідний і щасливий в його житті. Тут Галілей знайшов сім'ю, одружившись на Марині Гамба і у нього народилися дві дочки: Вірджинія (1600), Лівія (1601) і син Вінченцо (1606). У 1606 році Галілей захопився астрономією

Для торжества теорії Коперника і ідей, висловлених Джордано Бруно, а отже, і для прогресу матеріалістичного світогляду узагалі величезне значення мали астрономічні відкриття, зроблені Галілеєм за допомогою сконструйованого ним телескопа. Він знайшов кратери і хребти на Місяці (у його представленні - "гори" і "моря"), розглянув незліченні, скупчення зірок, що утворять Чумацький Шлях, побачив супутники Юпітера, розглянув плями на Сонці і т.д. Завдяки цим відкриттям Галілей здобував усеєвропейську славу "Колумба неба". Астрономічні відкриття Галілея, у першу чергу супутників Юпітера, стали наочним доказом істинності геліоцентричної теорії Коперника, а явища, що спостерігаються на Місяці, що представлявся планетою, цілком аналогічній Землі, і плями на Сонці підтверджували ідею Бруно про фізичну однорідність Землі і неба. Відкриття ж зоряного складу Чумацького Шляху з'явилося побічним доказом незліченності світів у Всесвіті. Роботи Галілея по астрономії в березні 1610 року його опублікував у своїй праці «Зоряний вісник», і це стало початком його нового життя. тосканський герцог Козімо 11 Медічі запропонував Галілею стати придворним математиком і той прийняв пропозицію, повернувшись на проживання до Флоренції.

Зазначені відкриття Галілея поклали початок його запеклій полеміці зі схоластиками і церковниками, що відстоювали аристотелевско-птолемеєвську картину світу. Якщо дотепер католицька церква за викладеними вище причинами була змушена терпіти погляду тих учених, що визнавали теорію Коперника в якості однієї з гіпотез, а її ідеологи вважали, що довести цю гіпотезу неможливо, то тепер, коли ці докази з'явилися, римська церква приймає рішення заборонити пропаганду поглядів Коперника навіть як гіпотезу, а сама книга Коперника вноситься в "Список заборонених книг" (1616 р). Все це поставило діяльність Галілея під удар, але він продовжував працювати над удосконалюванням доказів істинності теорії Коперника. У цьому відношенні величезну роль зіграли роботи Галілея й в області механіки. Ще будучи студентом Галілео Галілей спостерігав в соборі міста Піза, .що люстри різних розмірів і ваги, але мають однакову довжину, мають і однакові періоди коливань. [1] Він порівняв люстри з маятником і на підставі цього зробив висновок що період коливань маятника буде тим більше, ніж маятник буде довшим. Так як в той час механічний годинник ще не були винайдені для вимірювання часу при визначенні періоду коливань Галілей використовував удари власного пульсу.

Пануюча в цю епоху схоластична фізика, заснувалася на поверхневих спостереженнях і умоглядних викладках, була засмічена представленнями про рух речей відповідно до їх "природою" і метою, про природну вагу і легкості тіл, про "острах порожнечі", про досконалість кругового руху й інших ненаукових домислів, що сплелися в заплутаний вузол з релігійними догматами і біблійними міфами. Галілей шляхом ряду блискучих експериментів поступово розплутав його і створив найважливішу галузь механіки - динаміку, тобто вчення про рух тел.

Уже з 1616 року Галілея звинувачували в прагненні до єресі, так як вчення Коперника в цьому році 11 богословів визнали помилковим і книга Коперника «Про обертання небесних сфер» внесена в індекс заборонених книг, відповідно заборонялася будь-яка пропаганда вчення Коперника.

У 1623 році під ім'ям Урбана V111 татом ставати друг Галілея кардинал Маффео Барберіні і Галілей сподівався на скасування зазначеного вище заборони, але отримавши відмову повернувся до Флоренції. Там Галілей продовжив роботу над своєю книгою «Діалог про дві найголовніші системи світу» і в 1632 році вона побачила світ. Вихід книги викликав гостру реакцію церкви і вченого викликали в Рим. В одному зі своїх листів Галілей писав: «Я прибув до Риму 10 лютого 1633 року і поклався на милість інквізиції і святого отця .... Спочатку мене замкнули в замку Трійці на горі, а на наступний день мене відвідав комісар інквізиції і відвіз мене в своїй кареті. По дорозі він задавав мені різні питання і висловив побажання, щоб я припинив скандал, викликаний в Італії моїм відкриттям, що стосуються руху землі ... На все математичні докази, які я міг йому протиставити, він відповів мені словами з священного писання: «Земля була і буде нерухома на віки вічні "». [2]

Слідство у справі Галілея тяглося з квітня по червень 1633 року і 22 червня Галілей, виголосив перед судом інквізиції текст зречення, а після цього висланий на свою віллу. перебуваючи під домашнім арештом Галілей пише «Бесіди і математичні докази, що стосуються двох нових галузей науки», де зокрема викладає основи динаміки (закон вільного падіння [3], закон складання переміщень, вчення про опір матеріалів) проте книгу відмовляються друкувати і вона виходить тільки в Голландії в липні 1638 року, проте осліпнув вчений так і не зміг побачити свою працю на власні очі, а міг лише помацати його руками.

8 січня 1642 року Галілей помер.

У листопаді 1979 року римський папа Іоанн Павло 11 офіційно визнав, що інквізиція в 1633 році по відношенню до вченого допустила помилку змусивши його силою відректися від теорії Коперника.

2. Галілей як основоположник експериментально-математичного методу дослідження природи

Як наука фізика бере свій початок саме від Галілея. Галілею людство в цілому і фізика зокрема зобов'язано двома принципами механіки, що зіграли велику роль у розвитку не тільки механіки, а й фізики в цілому. Це відомий галилеевский принцип відносності для прямолінійного і рівномірного руху і принцип сталості прискорення сили тяжіння. Виходячи з галилеевского принципу відносності Ісаак Ньютон прийшов до поняття системи відліку, а другий принцип, пов'язаний з вільним падінням тіл, привів його до поняття інертної і важкої маси. Альберт Ейнштейн поширив механічний принцип відносності Галілея на всі фізичні процеси, зокрема на світло і вивів з нього слідства про природу простору і часу. Об'єднання ж другого галилеевского принципу, який Ейнштейн тлумачив як принцип еквівалентності сил інерції силам тяжіння, з принципом відносності привело його до загальної теорії відносності.

Завдяки Галілею лінзи й оптичні прилади стали потужним знаряддям наукових досліджень. Як відзначав С.И.Вавилов «саме від Галілея оптика отримала найбільший стимул для подальшого теоретичного і технічного розвитку». [4] Оптичні дослідження Галілея присвячені також вченню про колір, питань природи світла, фізичної оптики. Галілею належить ідея кінцівки швидкості поширення світла, а в 1607 році він поставив експеримент по її визначенню.

Займаючись питаннями механіки, Галілей відкрив ряд її фундаментальних законів: пропорційність шляху, прохідного падаючими тілами, квадратах часу їхнього падіння; рівність швидкостей падіння тіл різної ваги в безповітряному середовищі (усупереч думці Аристотеля і схоластиків про пропорційність швидкості падіння тіл їхньої ваги); збереження прямолінійного рівномірного руху, повідомленого якому-небудь тілу, доти, поки який-небудь зовнішній вплив не припинить його (що згодом одержало назву закону інерції). свої відкриття і наукові висновки Галілей зробив і завдяки своїм новим поглядам на природу матерії, філософськи осмислюючи і логічно будуючи свої досліди.

Філософське значення законів механіки, відкритих Галілеєм, і законів руху планет навколо Сонця, відкритих Іоганном Кеплером (1571 - 1630), було величезним.Поняття закономірності, природньої необхідності народилося, можна сказати, разом з виникненням філософії. Але ці початкові поняття були не вільні від значних елементів антропоморфізму і міфології, що послужило одним із гносеологічних основ їхнього подальшого тлумачення в ідеалістичному дусі. Відкриття ж законів механіки Галілеєм і законів руху планет Кеплером, що дали строго математичне трактування поняття цих законів і звільнили розуміння їх від елементів антропоморфізму, ставило це розуміння на фізичний ґрунт. Тим самим вперше в історії розвиток людського пізнання поняття закону природи здобувало строго науковий зміст.

Закони механіки були застосовані Галілеєм і для доказу теорії Коперника, що була незрозуміла більшості людей, що не знали цих законів. Наприклад, з точки зору "здорового глузду" здається зовсім природним, що при русі Землі в світовому просторі повинний виникнути найсильніший вихор, що змітає все з її поверхні. В цьому і складався один із самих "сильних" аргументів проти теорії Коперника. Галілей же встановив, що рівномірний рух тіла анітрошки не відбивається на процесах, що відбуваються на його поверхні. Наприклад, на кораблі, що рухається, падіння тіл відбувається так само, як і на нерухомому. Всі ці ідеї великий учений сформулював У "Діалозі про дві найголовніші системи світу - птолемеевой і коперниковой" (1632), науково доказали істинність теорії Коперника. Ця книга послужила приводом для обвинувачення Галілея з боку католицької церкви. Учений був притягнутий до суду римською інквізицією; 1633 р Як в'язень інквізиції Галілей до кінця своїх днів жив на віллі Арчетрі близько Флоренції і був реабілітований католицькою церквою лише в 1992 році.

Його книга була заборонена, однак призупинити подальше торжество ідей Коперника, Бруно і Галілея церква вже не могла. Італійський мислитель вийшов переможцем.

Використовуючи теорію двоїстої істини, Галілей рішуче відділяв науку від релігії Він стверджував, наприклад, що природа повинна вивчатися за допомогою математики і досвіду, а не за допомогою Біблії. У пізнанні природи людина повинна керуватися лише власним розумом. Предмет науки - природа і людина. Предмет релігії - "благочестя і слухняність", сфера моральних вчинків людини.

Виходячи з цього, Галілей прийшов до висновку про можливість безмежного пізнання природи. Мислитель і тут вступав у конфлікт зі схоластично-догматичними уявленнями про непорушність положень "божественної істини", зафіксованих в Біблії, в творах "батьків церкви", схоластізірованним Аристотеля та інших "авторитетів". Виходячи з ідеї про нескінченність Всесвіту, великий італійський вчений висунув глибоку гносеологічну ідею про те, що пізнання істини є нескінченний процес. Ця суперечна схоластиці установка Галілея привела його і до твердження нового методу пізнання істини.

Подібно до багатьох інших мислителів епохи Відродження Галілей негативно ставився до схоластичної, силогістичної логіці. Традиційна логіка, за його словами, придатна для виправлення логічно недосконалих думок, незамінне при передачі іншим уже відкритих істин, але вона не здатна привести до відкриття нових істин, а тим самим і до винаходу нових речей. А саме до відкриття нових істин і повинна, відповідно до Галілею, приводити істинно наукова методологія.

При розробці такої методології Галілей виступив переконаним, жагучим пропагандистом досвіду як шляху, який тільки і може привести до істини. Прагнення до досвідченого дослідження природи було властиве, щоправда, і іншим передовим мислителям епохи Відродження, але заслуга Галілея полягає в тому, що він розробив принципи наукового дослідження природи, про які мріяв Леонардо. Якщо переважна більшість мислителів епохи Відродження, що підкреслювали значення досвіду в пізнанні природи, мали на увазі досвід, як просте спостереження її явищ, пасивне сприйняття їх, то Галілей усією своєю діяльністю вченого, що відкрив ряд фундаментальних законів природи, показав вирішальну роль експерименту, тобто . планомірно поставленого досвіду, за допомогою якого дослідник як би задає природі цікавлячі його питання й одержує відповіді на них.

Досліджуючи природу, учений, на думку Галілея, повинний користуватися подвійним методом: резолютивним (аналітичним) і композитивним (синтетичним). Під композитивним методом Галілей має на увазі дедукцію. Але він розуміє її не як просту сіллогістіку, цілком прийнятну і для схоластики, а як шлях математичного числення фактів, що цікавлять ученого. Багато мислителів цієї епохи, відроджуючи античні традиції піфагореїзму, мріяли про таке числення, але тільки Галілей поставив його на науковий грунт. Учений показав величезне значення кількісного аналізу, 6 точного визначення кількісних відносин при вивченні явищ природи. Тим самим він знайшов наукову точку дотику дослідно-індуктивного й абстрактно-дедуктивного способів дослідження природи, що дає можливість зв'язати абстрактне наукове мислення з конкретним сприйняттям явищ і процесів природи.

Однак розроблена Галілеєм наукова методологія, але сила в основному односторонньо аналітичний характер. Це особливість його методології гармоніювала з почався в цю епоху розквітом мануфактурного виробництва, з визначальним для нього розчленуванням виробничого процесу наряд операцій. Виникнення цієї методології було пов'язано зі специфікою самого наукового пізнання, що починається зі з'ясування найбільш простої форми руху матерії - з переміщення тіл в просторі, досліджуваного механікою.

Зазначена особливість, розроблена Галілеєм методології визначала і відмітні риси його філософських поглядів, які в цілому можна охарактеризувати як риси механістичного матеріалізму. Матерію Галілей представляв як цілком реальну, тілесну субстанцію, що має корпускулярну структуру. Мислитель відроджував тут погляди античних атомістів. Але на відміну від них Галілей тісно погоджував атомістичне тлумачення природи з математикою і механікою, Книгу природи, говорив Галілей, неможливо зрозуміти, якщо не опанувати її математичною мовою, знаки якого суть трикутники, кола та інші математичні фігури.

Оскільки механістичне розуміння природи не може пояснити її нескінченне якісне різноманіття, Галілей, певною мірою спираючись на Демокріта, першим з філософів нового часу розвиває положення про суб'єктивність кольору, запаху, звуку і т.д. У творі "Пробірник" (1623) мислитель вказує, що часткам матерії притаманна певна форма, величина, вони займають певне місце в просторі, чи рухаються покоятся, але не володіють ні кольором, ні смаком, ні запахом, які, таким чином, не істотні для матерії. Всі чуттєві якості виникають лише в сприймає суб'єкта.

Погляд Галілея на матерію як на що складається у своїй основі з бескачественних частинок речовини принципово відрізняється від поглядів натурфілософів, що приписувала матерії, природі не тільки об'єктивні якості, але і натхненність. У механистичному погляді Галілея на світ природа вмирає, і матерія перестає, виражаючи словами Маркса, посміхатися людині своїм поетично-чуттєвим блиском Механістичний характер поглядів Галілея, а також ідеологічна незрілість класу буржуазії, світогляд якого він виражав, не дозволили йому цілком звільнитися від теологічного уявлення про бога. Він не зміг це зробити в силу метафізичного його погляду на світ, згідно з якими в природі, складається у своїй основі з одних і тих же елементів, ніщо не знищується і нічого нового не народжується. Антиісторизм притаманний і Галілеєвому розумінню людського пізнання. Так, Галілей висловлював думки про позадослідне походження загальних і необхідних математичних істин. Це метафізична точка зору відкривала можливість апеляції до бога як до останнього джерела найбільш достовірних істин. Ще ясніше ця ідеалістична тенденція притаманна Галілею в його розумінні походження Сонячної системи. Хоча він слідом за Бруно виходив з нескінченності Всесвіту, однак це переконання сполучалося в нього з представленням про незмінність кругових орбіт планет і швидкостей їхнього руху. Прагнучи пояснити пристрій Всесвіту, Галілей стверджував, що бог, коли створив світ, помістив Сонце в центр світу, а планетам повідомив рух по напрямки до Сонця, змінивши в певній точці їхній прямий шлях на круговий. На цьому діяльність бога закінчується. З тих пір природа має свої власні об'єктивні закономірності, вивчення яких - справа тільки науки.

висновок

Період становлення фізики як науки в історіографи датують початком 17 століття по 80-і роки 17 століття.

При цьому всі відзначають, що Галілео Галілей виступив як основоположник точного природознавства і його висновки заклали початок фізики як науки. Свої фізичні висновки Галілей в більшості випадків зробив на основі дослідів, зіставляючи і логічно спростовуючи положення Аристотеля

Таким чином, в новий час Галілей одним з перших сформулював деїстичний погляд на природу. Цього погляду дотримувався потім більшість передових мислителів 17 - 18 ст. Науково-філософська діяльність Галілея кладе початок новому етапу розвитку філософської думки в Європі - механістичного і метафізичного матеріалізму 17 - 18 ст.

Як основоположник класичної фізики Галілей сформулював наступні постулати

1. вперше висловив ідею відносності руху

2. відкрив закони інерції

3. сформулював у загальному вигляді закони руху тіл по похилій площині і закони інерції

4. встановив сталість періоду коливання маятника

5. заклав основи оптики.

Ім'я Галілея увійшло в історію світової науки як одного з найбільших учених епохи Відродження.

бібліографічний список

1. Губарєв В.А. Від Коперника до "Коперника": вид. Політ. Література, Москва 1973

2. Гиндикин С.С. Розповіді про фізиків і математиків. М., 1981

3. Дягілєв Ф.М. З історії фізики і її творців. М., 1986.

4. Кудрявцев П.С. Курс історії фізики. М., 1974.

5. Храмов Ю.А. Фізика. Біографічний справочник.-2.-е изд., Испр .і доп., М., Наука, 1983.

[1] Якщо вивести маятник з вертикального положення, а потім відпустити він почне розгойдуватися в ту і іншу сторону. Рух по обидва боки від якого-небудь середнього положення називається коливанням. Час за яке маятник, що знаходиться в крайньому лівому або крайньому правому положенні називається періодом коливань.

[2] Бублейник Ф.Д. Галілео Галілей М., 1964. С.89-97.

[3] Закон вільного падіння говорить про пропорційність швидкості падаючого тіла часу падіння і пройденого шляху квадрату часу.

[4] Див. Докладніше: Левшин Л.В. Сергій Іванович Вавилов. , М., Наука, 1977.