Ученый Джероламо Кардано

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. БИОГРАФИЯ Д. КАРДАНО

2. ВКЛАД В НАУКУ

3. ВКЛАД В МЕДИЦИНУ

4. ОБЪЕКТЫ НАЗВАНЫЕ ИМЕНЕМ КАРДАНО

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Карданный вал, карданные сцепления, карданный подвес - эти вещи сегодня хорошо известны, особенно автомеханикам и специалистам по инерционной навигации. Математики еще знают формулу Кардано, специалисты шифровального дела - "решетки Кардано". Все это - дело рук, или, скорее, ума великого математика, механика, инженера - Джероламо Кардано.

Объект исследования: ученый Джероламо Кардано

Предмет исследования: труд Джероламо Кардано

Цель работы - Познакомиться с великим искусством и жизнью Джероламо Кардано.

Задачи:

· Ознакомиться с биографией Джероламо Кардано

· Рассказать о научных трудах Кардано

· Изучить его открытия в области медицины

· Узнать об изобретениях носящих имя математика

Структура работы: состоит из содержания, введения, 4 глав, заключения, источников используемой литературы.

Методы исследования:

§ экспериментально-теоретический: исторический;

§ теоретический: изучение и обобщение.

Теоретическая значимость моей работы заключается в том, что данное исследование поможет окружающим узнать общую информацию о великом ученом. Я считаю, что проделанная мной работа носит в первую очередь просветительский характер, а так же повысит заинтересованность учеников в более углубленном изучении таких школьных предметов как физика, математика побудит их к исследовательской деятельности, и возможно для кого-то определить будущую работу.

1. БИОГРАФИЯ ДЖЕРОЛАМО КАРДАНО

Родился в Павии, предположительно 24 сентября 1501. Сын Фацио Кардано, известного адвоката, упоминавшегося Леонардо да Винчи. В 1526 Джероламо окончил Падуанский университет и попытался стать практикующим врачом в расположенном поблизости городке. Однако он был незаконнорожденным ребенком, и это затрудняло его прием в Коллегию врачей. Кардано вернулся в Милан и стал выступать с лекциями по математике. Затем долгое время практиковал в провинции, а в 1539 его все же приняли в Коллегию, специально изменив для этого правила приема. Вскоре Кардано стал ректором Коллегии и знаменитым врачом. Свои исследования по медицине он подробно описал в автобиографии. По его утверждению, он разработал способы лечения 5000 трудноизлечимых болезней, число разрешенных им серьезных медицинских проблем доходило до 40 000, а более мелких -- до 200 000. К этим цифрам не следует относиться слишком серьезно, но слава Кардано-врача была несомненной: его приглашали лечить таких знатных особ, как шотландский архиепископ Гамильтон, кардинал Марон и т.д. По-видимому, Кардано был выдающимся диагностом, но, в отличие от Везалия, не уделял большого внимания анатомии. Сам Кардано в автобиографии сравнивает себя с Гиппократом, Галеном, Авиценной.

В свободное время Кардано занимался самыми разными вещами: составлял гороскопы живых и мертвых (его услугами как астролога пользовался сам папа), занимался толкованием снов, создавал различные фантастические теории. Наряду с этим его интересовали и вполне серьезные предметы. Так, его книга о тонких материях служила популярным учебником по статике и гидростатике в течение всего 17 в.

Указаниям Кардано на возможность использования частоты собственного пульса для измерения времени последовал Галилей. Известны рассуждения Кардано о создании вечного двигателя, о различии между электрическим и магнитным притяжением. Ученый занимался экспериментальными исследованиями и конструированием различных механизмов (всем известна такая деталь, как карданный вал). Кардано был страстным любителем азартных игр. « Побочным продуктом » его любви к игре в кости стала книга об азартных играх, содержащая начала теории вероятности, формулировку закона больших чисел, некоторые вопросы комбинаторики. Его знаменитый труд по математике Великое искусство стал краеугольным камнем современной алгебры. В нем предпринята первая попытка внести систему в изучение уравнений, проведены некоторые операции с мнимыми числами. В этой же работе был впервые опубликован способ решения уравнений третьей и четвертой степеней (решение уравнения четвертой степени было найдено учеником Кардано Луиджи Феррари).

Публикация Великого искусства вызвала знаменитую тяжбу Кардано относительно приоритета в решении этой задачи с Никколо Тартальей, лектором из Венеции. Способ решения кубических уравнений был найден Сципионом дель Ферро из Болоньи еще в 1515. В 1535 Тарталья независимо от него изобрел свой метод и сообщил о нем Кардано, взяв с последнего клятву сохранить открытие в тайне. Тем не менее Кардано опубликовал в своей книге все известное ему о кубических уравнениях, заявив, что знал о содержании более ранней работы Ферро и что это освобождало его от всех обязательств по отношению к Тарталье. В своей книге, вышедшей в 1546, Тарталья обвинил Кардано в вероломстве. Тяжба окончилась после публичного диспута в 1548, в котором интересы Кардано представлял Феррари. О диспуте сохранились лишь короткие записи, но, по-видимому, Тарталья потерпел сокрушительное поражение.

Последние годы жизни Кардано были омрачены трагическими событиями. Его сын, тоже миланский врач, был казнен в 1560 за отравление неверной жены. В 1562 Кардано был назначен профессором в Болонью, где его в 1570 арестовала инквизиция. В чем он обвинялся, точно не известно. Приговор был относительно мягким, но ему запрещалось публиковать свои сочинения. Остаток жизни он провел в Риме, пытаясь добиться прощения. Умер Кардано в Риме 20 сентября 1576.

2. ВКЛАД В НАУКУ

кардано ученый математический вал

В качестве инженера Кардано в своих трудах подробно описал множество механизмов, в том числе свои собственные изобретения -- например, масляную лампу с автоматической подачей масла и кодовый замок. Считается изобретателем карданного вала (несмотря на то, что его механизм был известен ещё Леонардо да Винчи, Кардано был первым, кто опубликовал устройство изобретения).

В 1663 году была опубликована (посмертно) ещё одна работа Кардано, называвшаяся «Книгой об игре в кости» -- исследование по математической теории азартных игр, написанная в 1526 году. Это был один из первых серьёзных трудов по комбинаторике и теории вероятностей. Хотя Кардано допустил там ряд ошибок, он первым близко подошёл к общему понятию вероятности:

Итак, имеется одно общее правило для расчёта: необходимо учесть общее число возможных выпадений и число способов, которыми могут появиться данные выпадения, а затем найти отношение последнего числа к числу оставшихся возможных выпадений.

Кардано также сделал проницательное замечание, предвосхитившее «закон больших чисел»: реальное количество исследуемых событий может при небольшом числе игр сильно отличаться от теоретического, но чем больше игр в серии, тем доля этого различия меньше

В историю криптографии Кардано вошёл как изобретатель несложного шифровального устройства, использовавшегося в переписках и получившего название «решётка Кардано».

Несмотря на медицинское образование, вклад Кардано в этой области науки был гораздо скромнее: он оставил первое детальное описание тифа, нереализованный проект переливания крови и предположение о том, что причинами инфекционных болезней являются живые существа, невидимые глазом из-за малых размеров. Также разработал метод обучения слепых, сходный с брайлевским.

Философские воззрения Кардано носят мистико-пантеистический характер; изложение запутанно и иногда крайне поверхностно; отдельные взгляды, часто глубокомысленные, не связаны между собой ясной и последовательной мыслью. Идеи Кардано осуждали Скалигер и Кампанелла.

Кардано внёс значительный вклад в развитие алгебры. Он первым в Европе стал использовать отрицательные корни уравнений[10]. Его имя носит формула Кардано для нахождения корней кубического неполного уравнения вида x3+ax+b=0. В действительности, Кардано решал кубические уравнения трех типов: x3+b=ax, x3=ax+b и x3+ax=b, где a,b -- положительные числа; эти уравнения считались разными, поскольку отрицательные коэффициенты во времена Кардано практически не использовались. На самом деле Кардано не открывал этот алгоритм и даже не пытался приписать его себе.

В своём трактате «Великое искусство» он признаётся, что узнал формулу от Никколо Тартальи, пообещав сохранить её в тайне, однако обещание не сдержал и спустя 6 лет (в 1545 году) опубликовал упомянутый трактат. Из него учёный мир впервые узнал о деталях замечательного открытия. Кардано оправдывал нарушение обещания тем, что он включил в свою книгу новые открытия, сделанные им самим и его учеником Лодовико (Луиджи) Феррари, в том числе общее решение уравнения четвёртой степени. В своём трактате Кардано пишет:

«Получив решение Тартальи, и ища доказательство его, я пришёл к пониманию, что здесь можно было также сделать великое множество других вещей.

Преследуемый этой мыслью и с возросшей верой, я обнаружил эти другие вещи, частично сам, частично с помощью Лодовико Феррари, некогда моего ученика».

Кардано также обнаружил, что кубическое уравнение может иметь три вещественных корня (этот факт остался незамеченным даже в трудах Омара Хайяма), причём сумма этих корней всегда равна коэффициенту при x2 с противоположным знаком (одна из формул Виета).

Прикладное значение формул Кардано было не слишком велико, так как к этому моменту математики уже разработали численные методы для вычисления корней уравнений любой степени с хорошей точностью. Один из таких расчётных алгоритмов (автор называл его «золотым правилом», которое является развитием «правила двойного ложного положения») разработал и подробно изложил в «Великом искусстве» сам Кардано. Однако открытие нового теоретического метода, неизвестного ни грекам, ни арабам, воодушевило математиков Европы. Оно также стало основой для введения одного из важнейших математических объектов -- комплексных чисел.

3. ВКЛАД В МЕДИЦИНУ

Кардано был пионером в области лечения аллергии. Когда к нему обратился Сент-Эндрюсский архиепископ Джон Гамильтон из Шотландии, который более 10 лет страдал астмой, врач более месяца наблюдал за пациентом и назначил ему лечение - диету, водные процедуры и перемену всей бытовой обстановки. Пуховая перина епископа была заменена шелковым матрацем, кожаная подушка - льняной, набитой мелкорубленой соломой. Гамильтон быстро почувствовал облегчение. Скорее всего, причиной болезни были куриные перья и пух.

Знаменитый медик излечил главу августинского ордена в Милане по имени Франческо Гадди от золотушной инфекции (туберкулоидной проказы). Кардано пришел выводу, что основной причиной недуга было пренебрежение всеми телесными потребностями. Медик предписал пациенту регулярные физические упражнения, полноценный сон, частое купание, ношение белья на голое тело (вместо мешковины) и диету из рыбы и вина. Через некоторое время Гадди полностью восстановил свое здоровье. Подобные методы Кардано успешно применил в отношении других больных, страдающих туберкулезом.

Кардано был первым, кто описал брюшной тиф. Врач установил, что это заболевание передается через блох и вшей. В области хирургии он разработал быстрый способ оперирования грыжи. Также медик изучал сифилис и гонорею, определил последовательность менструаций, открыл методы лечения подагры, установил различие между корью и петехиальной лихорадкой, разработал методику обучения слепых и глухонемых. Кроме этого, он занимался проблемами психиатрии, особенное внимание уделял эпилепсии.

4. ОБЪЕКТЫ, НАЗВАНЫЕ ИМЕНЕМ КАРДАНО

Кардамнов подвемс -- универсальная шарнирная опора, позволяющая закреплённому в ней объекту вращаться одновременно в нескольких плоскостях. Главным свойством карданова подвеса является то, что если в него закрепить вращающееся тело, то оно будет сохранять направление оси вращения независимо от ориентации самого подвеса. Это свойство нашло применение в гироскопах, применяющихся в авиации и космонавтике. Держатели судовых компасов или просто сосудов с питьём в транспортных средствах тоже используют карданов подвес, который позволяет предмету находиться в вертикальном положении, несмотря на толчки и тряску.

Карданов подвес был впервые изобретён греческим инженером Филоном Византийским в III в. до н. э. В одном из своих трудов Филон описывает восьмигранную чернильницу с отверстиями на каждой стороне. Можно было перевернуть восьмигранник любой стороной кверху, но чернила не проливались. Секрет заключался в том, что чернильница находилась в центре хитроумно установленных концентрических металлических колец, поэтому она сохраняла устойчивость независимо от положения. Оригинальный текст Филона Пневматика, описывающий это применение карданова подвеса, существует в более позднем арабском переводе, сделанном багдадским халифом Аль-Мамуном (786--833).

После античности карданов подвес был широко известен в мусульманском мире. Принцип данного устройства был вскоре забыт.

Подвес получил своё название по имени Джероламо Кардано (1501--1576), который не только не изобрёл его, но даже и не претендовал на авторство: он описал это устройство в своей получившей широкую известность книге «Хитроумное устройство вещей», 1550 г.

Кардамнная передамча (разговорное -- «крестовина») -- механизм, передающий крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения. Широко используется в различных областях человеческой деятельности, когда трудно обеспечить сносность вращающихся элементов. Подобные функции может выполнять также зубчатая муфта.

В автомобиле карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки. Также используется в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого вала и рулевого исполнительного механизма (рулевого редуктора или рулевой рейки).

Карданный переходник для гаечного ключа

Карданная передача имеет существенный недостаток -- несинхронность вращения валов (если один вал вращается равномерно, то другой -- нет), увеличивающуюся при увеличении угла между валами. Это исключает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, например, в трансмиссии переднеприводных автомобилей (где главная проблема в передаче крутящего момента на поворотные колеса). Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован использованием на одном валу парных шарниров, у которых вилки промежуточного вала находятся в одной плоскости. Однако там, где требуется синхронность, как правило, используется не карданная передача, а шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) -- более совершенная, однако и более сложная конструкция того же назначения.

Название передача получила от имени Джероламо Кардано, который описал её в XVI в. (но не изобретал).

Решётка Кардано -- инструмент шифрования и дешифрования, представляющий собой специальную прямоугольную (в частном случае -- квадратную) таблицу-карточку, часть ячеек которой вырезана. В 1550 году Джероламо Кардано (1501--1576) предложил простую решётку для шифрования сообщений. Он планировал маскировать сообщения под обычное послание, так что в целом они не были полностью похожи на зашифрованные. Такое замаскированное сообщение считается примером стеганографии (не путать с криптографией).

Известно, что кардинал Ришельё (1585--1642) был приверженцем решётки Кардано и использовал её в личной и деловой переписке. Образованные жители Европы XVII века были знакомы с игрой слов в литературе, в том числе с акростихом, анаграммой и шифрами.

Решетка содержит отверстия для отдельных символов, а сообщение заполняется набором букв или цифр и представляет собой, очевидно, криптограмму, в то время как Кардано намеревался сделать стеганограмму.

Одна из разновидностей решётки Кардано -- вращающаяся решётка или сетка, в основе которой лежит шахматная доска, которая использовалась в конце XVI века. Вращающаяся решётка снова появилась в более сложной форме в конце XIX века, но к этому времени какая-либо связь с Кардано осталась только в названии.

Решётка произвольной формы

Решётка Кардано сделана из листа картона или пергамента, или же из тонкого металла. Чтобы обозначить линии письма, бумагу разлиновывают, и между этими линиями вырезают прямоугольные области через интервалы произвольной длины.

Шифрующий помещает решётку на лист бумаги и пишет сообщение в прямоугольных отверстиях, в которых помещается отдельный символ, слог или целое слово. Исходное сообщение оказывается разделённым на большое число маленьких фрагментов. Затем решётка убирается, и пустые места на бумаге заполняются посторонним текстом так, чтобы скрываемый текст стал частью криптотекста. Такое заполнение требует известного литературного таланта.

У получателя сообщения должна быть такая же решётка. Копии решётки вырезаются из первичного шаблона, однако для взаимно-однозначного соответствия можно было бы сделать множество других шаблонов.

Решётку можно разместить в 4 положениях -- лицом вверх, лицом вниз, вертикально и в перевернутом положении, что вчетверо увеличивает число возможных размещений сетки.

Разместить не относящееся к делу сообщение вокруг скрытого текста на практике может быть трудно. Неестественный язык привлекает к себе внимание, и цель решётки Кардано, согласно Фрэнсису Бэкону, -- составить сообщение «без подозрений». Но перед Кардано стояла менее трудная задача, поскольку орфография XVI века не была ограничена столь жёсткими стандартами и оставляла больше пространства для каллиграфических сокращений и украшений.

Фрэнсис Бэкон выделял 3 отличительные особенности решётки Кардано, которые можно сформулировать так:

· Метод лёгок в применении

· Расшифровать зашифрованный текст для злоумышленника -- задача практически невыполнимая

· Зашифрованный текст не попадает под подозрение.

Решетка квадратной формы

Для квадратной решетки Кардано возможны четыре способа, расположить её для шифрования текста -- поворачивая её относительно центра на 90°.

Шифрование с добавлением «мусора

Клетки должны иметь такой размер, чтобы в каждую помещалась ровно одна буква. Вырезанные клетки должны располагаться таким образом, чтобы никакие две из них не оказывались в одном и том же месте при поворотах решетки.

Чтобы зашифровать сообщение, нужно поместить решетку на бумаге и вписать часть текста в вырезанные клетки. Затем повернуть решетку на 90° и вписать следующую часть и т. д. После этого в оставшиеся пустыми места на бумаге нужно вписать произвольные символы (разумеется, для лучшей маскировки нужно использовать символы из того же алфавита, что и символы, из которых состоит сообщение).

Обнаружение шифровок

Когда зашифрованное решёткой Кардано произвольной формы сообщение составлено плохо, оно выделяется неестественным языком и постоянно меняющимся стилем. Специалист может попытаться восстановить решётку, если у него имеется несколько экземпляров подозрительных сообщений из переписки. Когда сообщение зашифровано хорошо, его трудно выявить. Даже если специалист считает сообщение подозрительным, зашифрованный текст может содержать любая невинная буква. Поэтому на практике единственное решение -- это получить саму решётку.

Если сообщение зашифровано квадратной решёткой Кардано «без мусора», то такое шифрование, как было сказано выше, является перестановочным шифром, поддающимся криптоанализу.

Чтобы прочитать зашифрованное сообщение, необходимо наложить решётку Кардано на текст нужное число раз и прочитать буквы, расположенные в вырезанных ячейках.

Недостатки

Метод является медленным и в случае шифрования решёткой произвольной формы требует наличия литературных навыков. Но самое главное, что любой шифровальный аппарат может быть утерян, украден или конфискован. Таким образом, потерять одну решётку -- значит потерять всю секретную переписку, шифровавшуюся с помощью этой решётки.

Решётка Кардано в своём первоначальном виде более является источником литературного, нежели криптографического интереса. Например, рукопись Войнича, которая могла быть поддельной шифровкой XVI века, возможно, была построена с помощью решётки Кардано, примененной для того, чтобы составить псевдослучайную бессмыслицу из ранее существовавшего текста

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог моему исследованию, я пришла к выводу, что Джероламо Кардано и его вклад в развитие науки очень велик. Некоторые из изобретений Кардано используются и в современном обществе, а формулы, разработанные, великим учёным применяют, и по сей день.

 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Джироламо Кардано, автор: Юрий Леонович Полунов.

2. Творцы математики, автор: Эрик Темпл Белл.

3. Кардано Дж. «О моей жизни».

4. Ю.Л. Полунов Джироламо Кардано.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМХ САЙТОВ

1. http://adonay-forum.com

2. http://earth-chronicles.ru

3. http://interesnyefakty.org

4. http://math4school.ru

5. http://www.aphorisme.ru

6. http://www.historymed.ru

7. http://www.peoples.ru

8. https://nsportal.ru

Размещено на Allbest.ru