Великие физики: жизнь и творчество

Галилео ГАЛИЛЕЙ (Galilei)

(1564 - 1642)

Галилео Галилей – итальянский физик, механик и астроном, один из основателей естествознания, поэт, филолог и критик. Галилео Галилей принадлежал к знатной, но обедневшей флорентийской семье. Отец его, Винченцо, известный музыкант, оказал большое влияние на развитие и формирование способностей сына. До 1575 года Галилей жил в Пизе, мальчик посещал там школу, затем семья переселилась во Флоренцию. Дальнейшее воспитание Галилео получил в монастыре Валломброса, где стал послушником монашеского ордена. Здесь познакомился с работами латинских и греческих писателей. Однако вскоре отец забрал сына из монастыря под предлогом тяжёлой глазной болезни... В 1581 году Галилей поступил в Пизанский университет, где поначалу стал изучать медицину. Здесь он впервые познакомился с физикой Аристотеля, с самого начала показавшейся ему неубедительной, и обратился к чтению древних математиков – Евклида и Архимеда. Архимед стал его настоящим учителем. Увлечённый геометрией и механикой, Галилей бросил медицину и вернулся во Флоренцию, где провёл четыре года, изучая математику. Результатом этого периода жизни Галилея стало сочинение "Маленькие весы" (1586 г., издано в 1655 г.), в котором описаны изобретенные и изготовленные им самим гидростатические весы для быстрого определения состава металлических сплавов, и геометрическое исследование о центрах тяжести телесных фигур. Эти работы быстро принесли Галилею известность среди итальянских математиков. В 1589 он получил кафедру математики в Пизе, где продолжил научную работу. В рукописях сохранился его "Диалог о движении", написанный в Пизе и направленный против Аристотеля. Часть выводов и аргументация в этой работе ошибочны, и Галилей впоследствии от них отказался. Но уже здесь, пока не называя имени польского астронома Коперника, он приводит доводы, опровергающие возражения Аристотеля против суточного вращения Земли.

С 1589 г. Галилей – профессор Пизанского университета, в 1592 - 1610 гг. – Падуанского, в дальнейшем – придворный философ герцога Козимо II Медичи. Заняв в 1592 году кафедру математики в Падуе, Галилей вступил в период наивысшего расцвета своей научной деятельности. В эти годы возникли его статические исследования о машинах, где он исходит из общего принципа равновесия, совпадающего с принципом возможных перемещений, созрели его главные динамические работы о законах свободного падения тел, о падении по наклонной плоскости, о движении тела, брошенного под углом к горизонту, об изохронизме колебаний маятника. К этому же периоду относятся исследования о прочности материалов, о механике тел животных. Наконец, в Падуе Галилей стал вполне убеждённым последователем Коперника. Однако научная работа Галилея осталась скрытой от всех, за исключением друзей. Лекции его читались по традиционной программе, в них излагалось учение Птолемея. В Падуе Галилей опубликовал только описание пропорционального циркуля, позволяющего быстро производить различные расчёты и построения.

В 1609 году, на основании дошедших до него сведений об изобретённой в Голландии зрительной трубе, Галилей строит свой первый телескоп, дающий приблизительно трехкратное увеличение. Работа телескопа демонстрировалась с башни св. Марка в Венеции и произвела громадное впечатление. Вскоре Галилей построил телескоп с 32-кратным увеличением. Наблюдения, произведённые с его помощью, разрушили представление
Аристотеля об "идеальных сферах" и догмат о совершенстве небесных тел: поверхность Луны оказалась покрытой горами и изрытой кратерами, звёзды потеряли свои кажущиеся размеры, и впервые была постигнута их колоссальная удалённость. У Юпитера обнаружилось четыре спутника, на небе стало видно громадное количество новых звёзд. Млечный Путь распался на отдельные звёзды. Свои наблюдения Галилей описал в сочинении "Звёздный вестник" (1610 - 1611 гг.), и оно произвело ошеломляющее впечатление, вызвав ожесточённую полемику. Галилея обвиняли в том, что всё виденное им – оптический обман. Его противники использовали как аргумент и то, что его наблюдения противоречат Аристотелю, а, следовательно, уже поэтому – ошибочны.

Астрономические открытия послужили поворотным пунктом в жизни Галилея: он освободился от преподавательской деятельности и по приглашению герцога Козимо II Медичи переселился во Флоренцию. Здесь он становится придворным "философом" и "первым математиком" университета, без обязательства читать лекции. Продолжая телескопические наблюдения, Галилей открыл фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца, изучал движение спутников Юпитера, наблюдал Сатурн. В итоге Галилей опубликовал своё первое антиаристотелевское сочинение "Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и тех, которые в ней движутся" (1612 г.), где применил принцип равных моментов к выводу условий равновесия в жидких телах. Однако в 1613 году стало известно о письме Галилея к аббату Кастелли, в котором он защищал взгляды Коперника. Письмо послужило поводом для прямого доноса на Галилея в инквизицию. В 1616 г. конгрегация иезуитов объявила учение Коперника еретическим, книга Коперника была включена в список запрещенных. Имя Галилея в постановлении не было названо, но частным образом ему было приказано отказаться от защиты этого учения. Галилей формально подчинился декрету. В течение нескольких лет он принуждён был молчать о системе Коперника или говорить о ней намёками. Единственным большим сочинением ученого за этот период был "Пробирщик" (1623 г.) – полемический трактат по поводу трёх комет, появившихся в 1618 году. В отношении литературной формы, остроумия и изысканности стиля это одно из наиболее замечательных произведений Галилея.

В 1623 году на папский престол под именем Урбана VIII вступил друг ученого кардинал Маффео Барберини. Для Галилея это событие казалось равносильным освобождению от уз интердикта (декрета). В 1630 он приехал в Рим уже с готовой рукописью "Диалога о приливах и отливах" (первое название "Диалога о двух главнейших системах мира"), в котором системы Коперника и Птолемея представлены в разговорах трёх собеседников: Сагредо, Сальвиати и Симпличо. Папа Урбан VIII согласился на издание книги, в которой учение Коперника излагалось бы как одна из возможных гипотез. После длительных цензурных мытарств Галилей получил долгожданное разрешение на напечатание с некоторыми изменениями "Диалога"; книга появилась во Флоренции на итальянском языке в январе 1632. Однако через несколько месяцев после выхода книги Галилей получил приказ из Рима прекратить дальнейшую продажу издания. По требованию инквизиции он был вынужден в феврале 1633 приехать в Рим: против него был возбуждён процесс. На четырёх допросах – от 12 апреля до 21 июня 1633 – Галилей отрекся от учения Коперника и 22 июня принёс на коленях публичное покаяние в церкви Maria Sopra Minerva. "Диалог" был запрещен, а Галилей 9 лет официально считался "узником инквизиции". Сначала он жил в Риме, в герцогском дворце, затем в своей вилле Арчетри, под Флоренцией. Ему были запрещены разговоры с кем-либо о движении Земли и печатание трудов.

Несмотря на папский интердикт, в протестантских странах появился латинский перевод "Диалога", в Голландии было напечатано рассуждение Галилея об отношениях Библии и естествознания. Наконец, в 1638 году в Голландии издали одно из самых важных сочинений Галилея, подводящее итог его физическим изысканиям и содержащее обоснование динамики, – "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки...". В 1637 году Галилей ослеп.

Он умер 8 января 1642. В 1737 была исполнена последняя воля Галилея – его прах был перенесён во Флоренцию в церковь Санта-Кроче, где он был погребён рядом с Микеланджело.

Влияние Галилея на развитие механики, оптики и астрономии неоценимо. Его научная деятельность, огромной важности открытия, научная смелость имели решающее значение для победы гелиоцентрической системы мира. Особенно значительна работа ученого по созданию основных принципов механики. Если основные законы движения и не были высказаны Галилеем с той чёткостью, с какой это сделал Исаак Ньютон, то по существу закон инерции и закон сложения движений были им вполне осознаны и применены к решению практических задач. Можно сказать, что история статики начинается с Архимеда, а историю динамики открывает Галилей.

Он первый выдвинул идею об относительности движения (принцип относительности Галилея), решил ряд основных механических проблем. Сюда относятся, прежде всего, изучение законов свободного падения тел и падения их по наклонной плоскости; законы движения тела, брошенного под углом к горизонту; установление сохранения механической энергии при колебании маятника. Галилей нанёс удар аристотелевским догматическим представлениям об "абсолютно лёгких телах" (огонь, воздух); в ряде остроумных опытов он показал, что воздух имеет вес, и даже определил его плотность по отношению к воде.

Основа мировоззрения Галилея – признание объективного существования мира, т.е. его существования вне и независимо от человеческого сознания. Мир бесконечен, считал он, материя вечна. Во всех процессах, происходящих в природе, ничто не уничтожается и не порождается – происходит лишь изменение взаимного расположения тел или их частей. Материя состоит из абсолютно неделимых атомов, её движение – единственное, универсальное механическое перемещение. Небесные светила подобны Земле и подчиняются единым законам механики. Всё в природе подчинено строгой механической причинности. Подлинную цель науки Галилей видел в отыскании причин явлений. Он считал, что познание внутренней необходимости явлений есть высшая ступень знания. Исходным пунктом познания природы Галилей считал наблюдение, основой науки – опыт. Отвергая попытки схоластов добыть истину из сопоставления текстов признанных авторитетов и путём отвлечённых умствований, Галилей утверждал, что задача учёного – " ... это изучать великую книгу природы, которая и является настоящим предметом философии ". Тех, кто слепо придерживается мнения авторитетов, не желая самостоятельно изучать явления природы, он называл " раболепными умами ", считал их недостойными звания философа и клеймил как " докторов зубрёжки ".

В соответствии с воззрениями своего времени, Галилей разделял теорию "двойственной истины" и допускал божественный первотолчок. Одарённость Галилея не ограничивалась областью науки: он был музыкантом, художником, любителем искусств и блестящим литератором. Его научные трактаты, большая часть которых написана на народном итальянском языке, хотя он в совершенстве владел латынью, могут быть отнесены также к художественным произведениям по простоте и ясности изложения и блеску литературного стиля. Галилей переводил с греческого языка на латынь, изучал античных классиков и поэтов Возрождения (работы "Заметки к Ариосто", "Критика Тассо"), выступал во Флорентийской академии по вопросам изучения Данте, написал бурлескную поэму "Сатира на носящих тогу". Он соавтор канцоны А. Сальвадори "О звёздах Медичей" – спутниках Юпитера, открытых в 1610 году...

 

Исаак НЬЮТОН (Newton)

(1643 - 1727)

Исаак Ньютон, будущий великий физик и математик, родился в семье фермера в Вулсторпе, близ Грантема в Англии. Его отец умер незадолго до рождения сына. С 12 лет мальчик начал учиться в Грантемской школе, а в 1661 г. поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета в качестве субсайзера (так называли малообеспеченных студентов, выполнявших для заработка обязанности слуг в колледже). Окончив колледж в 1665 г., Ньютон получил учёную степень бакалавра.

В 1665-67 гг., во время эпидемии чумы, он жил в своей родной деревне Вулсторп. Эти годы вынужденного затворничества оказались наиболее продуктивными в его научном творчестве. В это время у Ньютона сложились идеи, которые привели его к созданию дифференциального и интегрального исчислений, изобретению зеркального телескопа (собственноручно изготовленного им в 1668 г.), открытию закона всемирного тяготения. Здесь он провёл опыты по разложению (дисперсии) света.

В 1668 г. Ньютону была присвоена степень магистра, а в 1669 г. его учитель знаменитый английский математик И. Барроу передал ему почётную физико-математическую кафедру в университете, которую Ньютон занимал до 1701 г.

В 1671 г. Ньютон построил свой второй зеркальный телескоп – большего размера и лучшего качества, чем первый. Демонстрация телескопа произвела сильное впечатление на современников, и вскоре после этого (в январе 1672 г.) Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества – английской академии наук. Позднее, в 1703 г., он стал президентом Лондонского королевского общества.

В 1687 г. он опубликовал свой грандиозный труд "Математические начала натуральной философии" ("Начала").

В 1695 г. ученый был назначен на должность смотрителя Монетного двора. Этому, очевидно, способствовало то, что он изучал свойства металлов. Ньютону было поручено руководить перечеканкой всей английской монеты. Ему удалось привести в порядок расстроенное монетное дело Англии, и за это он получил в 1699 г. пожизненное высокооплачиваемое звание директора Монетного двора. Труды Ньютона получили высокую оценку и за границами Англии – он был избран иностранным членом Парижской академии наук. В 1705 г. за научные труды он возведён в дворянское достоинство.