Галилео Галилей и его открытия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Механическая картина мира

2. Открытия Галилея в области астрономии

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В основе естествознания лежит физика и ее законы. И не удивительно - ведь физика изучает простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Физика как наука берет свое начало от Галилео Галилея (15.2.1564 г. - 8.1.1642г.), выдающегося итальянского ученого (прежде всего - физика и астронома), одного из основателей точного естествознания.

В 1581 г. Галилей поступил в университет, где изучал медицину. Но, увлекшись геометрией и механикой, в частности, сочинениями Архимеда и Евклида, оставил университет с его схоластическими лекциями и вернулся во Флоренцию, где четыре года самостоятельно изучал математику.

Галилео Галилей оказал значительное, влияние на развитие научной мысли. Галилею человечество обязано двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии не только механики, но и всей физики. Это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести. Исходя из галилеевского принципа относительности, Исаак Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчета, а второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел Ньютона к понятию инертной и гравитационной (тяжелой) массы. Альберт Эйнштейн распространил механический принцип относительности Галилея на все физические процессы, в частности, на свет. Из этого принципа он вывел следствия о природе пространства и времени (при этом преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца). Объединение же второго галилеевского принципа, который Эйнштейн толковал как принцип эквивалентности сил инерции силам тяготения, с принципом относительности привело его к общей теории относительности.

Галилей установил закон инерции (1609 ), законы свободного падения, движения тел по наклонной плоскости (1604-1609 ) и тела, брошенного под углом к горизонту; открыл закон сложения движений и закон постоянства периода колебаний маятника (явление изохронизма колебаний, 1583). От Галилея ведет свое начало динамика.

Галилей считается изобретателем первого телескопа (1609). Его астрономические открытия сыграли огромную роль в развитии научного мировоззрения. Они со всей очевидностью убеждали в правильности учения Коперника, ошибочности системы Аристотеля и Птолемея, способствовали победе и утверждению гелиоцентрической системы мира. В 1632 г. вышел известный "Диалог о двух главнейших системах мира", в котором Галилей отстаивал гелиоцентрическую систему Коперника. Выход книги разъярил церковников, инквизиция обвинила Галилея в ереси и, устроив процесс, заставила публично отказаться от коперниковского учения, а на "Диалог" наложила запрет.

Остановимся все же на подробном изучении галилеевских открытий.

1. Механистическая картина мира

Становление механистической картины мира справедливо связывают с именем Галилео Галилея. В его учении были заложены основы нового механистического естествознания. Как свидетельствуют А. Эйнштейн и Л. Инфельд, «самая фундаментальная проблема, остававшаяся в течение тысячи лет неразрешенной из-за сложности -- это проблема движения».[8, с. 8]

До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля (хотя и согласуется с нашим повседневным опытом) является ошибочным. Вместо него Галилей сформулировал совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Большое значение для становления механики как науки имело исследование Галилеем свободного падения тел. Он установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы (как думал Аристотель), а пройденный падающим телом путь пропорционален квадрату времени падения. Галилей открыл, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием начального толчка и земного притяжения, является параболой. Галилею принадлежит экспериментальное обнаружение весомости воздуха, открытие законов колебания маятника, немалый вклад в разработку учения о сопротивлении материалов.

Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты спорадически ставились и раньше, то математический стал применять именно он.

Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.

Натурфилософия, что следует из се названия, представляет собой попытку использовать общие философские принципы для объяснения природы. Такие попытки предпринимались еще с античной эпохи, когда недостаток конкретных данных философы стремились компенсировать общими философскими рассуждениями. Иногда при этом высказывались гениальные догадки, которые на многие столетия опережали результаты конкретных исследований. Однако после того как постепенно возникали конкретные науки и они отделялись от нерасчленненого философского знания, натурфилософские объяснения стали тормозом для развития науки.

В этом можно убедиться, сравняв взгляды на движение Аристотеля и Галилея. Исходя из натурфилософской идеи, Аристотель считал "совершенным" движение по кругу, а Галилей, опираясь на наблюдения и эксперимент, ввел понятие инерциального движения. По его мнению, тело, не подверженное воздействию каких-либо внешних сил, будет двигаться не по кругу, а равномерно по прямой траектории или оставаться в покое. Такое представление, конечно, - абстракция и идеализация, поскольку в действительности нельзя наблюдать такую ситуацию, чтобы на тело не действовали какие-либо силы. Однако эта абстракция является плодотворной, ибо она мысленно продолжает тот эксперимент, который приближенно можно осуществить в действительности, когда, изолируясь от действия целого ряда внешних сил, можно установить, что тело будет продолжать свое движение по мере уменьшения воздействия на него посторонних сил.

Переход к экспериментальному изучению природы , математическая обработка результатов экспериментов как раз и позволили Галилею открыть законы движения свободно падающих тел (о чем писалось выше). Принципиальное отличие нового метода исследования природы от натурфилософского состояло, следовательно, в том, что в нем гипотезы систематически проверялись опытом. Чтобы получить на вопрос определенный ответ, необходимо так сформулировать вопрос, чтобы получить на него вполне однозначный и определенный ответ. Для этого следует гак построить эксперимент, чтобы по возможности максимально изолироваться от воздействия посторонних факторов, которые мешают наблюдению изучаемого явления в "чистом виде". В свою очередь гипотеза, представляющая собой вопрос к природе, должна допускать эмпирическую проверку выводимых из нее некоторых следствий. В этих целях, начиная с Галилея, стали широко использовать математику для количественной оценки результатов экспериментов.

Таким образом, новое экспериментальное естествознание в отличие от натурфилософских догадок и умозрений прошлого стало развиваться в тесном взаимодействии теории и опыта, когда каждая гипотеза или теоретическое предположение систематически проверяются опытом и измерениями. Именно благодаря этому Галилею удалось опровергнуть прежнее предположение, высказанное еще Аристотелем, что путь падающего тела пропорционален его скорости. Предприняв эксперименты с падением тяжелых тел (пушечных ядер), Галилеи убедился, что этот путь пропорционален их ускорению, равному 9,81 м/с2.

Галилей выработал условия дальнейшего прогресса естествознания, начавшегося в эпоху Нового времени. Он понимал, что слепая вера в авторитет Аристотеля сильно тормозит развитие науки. Истинное знание, считал Галилей, достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента) и вооруженного математическим знанием разума, а не путем изучения и сличения текстов в рукописях античных мыслителей.

Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям:

1) обобщение полученных ранее результатов и, прежде всего, законов движения свободно падающих тел, открытых Галилеем, а также законом движения планет, сформулированных Кеплером;

2) создание методов для количественного анализа механического движения в целом.

тело внешних сил и перехода к такому состоянию, когда это воздействие станет равным нулю.

2. Открытия Галилея в области астрономии

В 1604 году Галилей объявил о том, что он верит в правоту Коперника, однако в то время у него не было способа доказать это. В 1609 году он узнал об изобретении телескопа в Голландии. Хотя у него было только описание этого прибора, он обладал гениальностью такого свойства, которая позволила ему самому изобрести телескоп. Причем, его телескоп был гораздо совершеннее.

Пользуясь этим новым прибором, он обратил свой талант наблюдателя к небесам и уже через год сделал целую серию важных открытий.

С помощью сконструированного телескопа Галилей обнаружил кратеры и хребты на Луне (в его представлении - "горы" и "моря"), разглядел бесчисленные, скопления звезд, образующих Млечный Путь, увидел спутники Юпитера (4 из 13). Это было ясное доказательство того, что астрономическое тело может вращаться не только вокруг Земли, но вокруг любой другой планеты. Он смотрел на Солнце и видел там солнечные пятна. В действительности и другие люди наблюдали солнечные пятна до Галилея, однако ему удалось более широко оповестить общественность о своих открытиях и привлечь к солнечным пятнам внимание научного мира. Он заметил, что у Венеры фазы подобны фазам Луны. Все вместе это стало значительным свидетельством в пользу теории Коперника о том, что Земля и Другие планеты вращаются вокруг Солнца.

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

Следующие шесть лет Галилей посвятил написанию своей самого знаменитого труда- "Диалог о двух главнейших системах мира". Книга явилась мастерским изложением свидетельств в защиту теории Коперника. Она была издана в 1632 году с разрешения церковной цензуры. Однако, когда книга появилась в свет, церковные власти пришли в ярость, и Галилей вскоре предстал перед судом римской инквизиции по обвинению в нарушении запрета 1616 года.

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

Теоретически ему было отказано в праве принимать посетителей, однако этот пункт приговора не соблюдался. Его единственным наказанием было требование публично отказаться от своей теории о том, что Земля движется вокруг Солнца.

Шестидесятидевятилетний ученый сделал это во время открытого судебного заседания. Известна знаменитая, но неподтвержденная фактами история о том, что, закончив свое отречение, Галилей взглянул вниз на землю и тихо прошептал: "А все-таки она вертится". В Арчетри он продолжал работать над проблемами механики.

Спустя 350 лет после смерти Галилея, в октябре 1992 года, он был реабилитирован католической церковью, его осуждение было признано ошибочным, а учение -- правильным. Глава римско-католической церкви папа Иоанн-Павел II заявил при этом, что церковь не должна выступать против науки, а наоборот, должна поддерживать научный прогресс (из телевизионной информационной программы «Время», 31 октября 1992 г.).

Заключение

Галилео Галилей сделал много изумительно ценного для физики и астрономии, тем самым для всего естествознания.

Огромный вклад Галилея в развитие науки нашел свое признание, путем его последователей, которые совершенствовали и уточняли его гипотезы и утверждения. галилео галилей астрономия механика

Бросая сегодня ретроспективный взгляд на физику, мы видим, что современность связывает с эпохой Средних веков цепь идей, в которой сверкают поистине бриллианты. Благодаря гению Галилея, а далее его последователей, Ньютона, Эйнштейна и многих других наука стала плодом цивилизации, находящимся на службе всего человечества.

Список используемой литературы:

1. Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Основы современного естествознания: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1999. - 247 с.

2. Горелов А.А Концепчии современного естествознания. - М.: Центр, 1997. 360 с.

3. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для ВУЗов. - Ростов н/Д: Феникс, 2000. - 576 с.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. М.: Гардарики, 2003. - 476 с.

5. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебник для ВУЗов. - М.: Владос. 2001. - 232 с.

Размещено на Allbest.ru