Л-9-1(Галилей и др).


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

§ 3. Разрушение аристотелевой космофизической картины мира как следствие коперниканской революции в астрономии. Начало телескопической астрономии и первые наблюдательные обоснования гелиоцентризма. Г. Галилей, Т. Гарриот, Й. Фабрициус, Х. Шейнер. Коперник и Аристотель. С появлением гелиоцентрической теории Коперника Земля оказалась обычной планетой. Это заставляло усомниться в справедливости всей космофизической картины мира Аристотеля, но прежде всего его механики. Ее прежняя критика (Филопоном, VI в., Буриданом, XIVв.) не имела опоры в геоцентрической картине мира. Система Коперника в корне меняла ситуацию. Гелиоцентризм и развитие научной революции в физике и астрономии. Галилео Галилей и его роль в истории науки. Начало революционного переворота в механике (то есть во всей тогдашней физике) связано с именем великого итальянского физика, инженера-изобретателя и астронома Галилео Галилея (1564 – 1642). Он род. в г. Пиза в Тоскане, был профессором в ун-тах Пизы,Падуи и Флоренции, придворным «первым математиком и философом» у Тосканского великого герцога Космы II Медичи. Галилей является одним из родоначальников современного теоретико-экспериментального естествознания. Сам он считал своим главным делом механику.Но в историю человечества Галилей вошел прежде всего как великий астроном – превративший только что изобретенную в начале XVII в. зрительную трубу в телескоп, наблюдатель и борец за утверждение гелиоцентризма. Ему принадлежит заслуга получения первых наблюдательных свидетельств в пользу справедливости теории Коперника. Галилео Галилей (1564 - 1642) 1. Галилей и начало научной революции в "земной" механике. В 1591г. кафедру математики в знаменитом Падуанском университете безуспешно попытался получить вернувшийся в Италию Джордано Бруно. В 1592г. ее занял молодой математик и инженер Галилео Галилей. В 90-е гг. XVI в. Галилей начал наступление на всю безнадежно устаревшую, но все еще принимавшуюся на веру физику Аристотеля, т.е. механику. Галилей – физик. В физике ( механике) Галилей заложил основы современной кинематики. Он установил законы качания маятника (изохронность периодов независимо от отклонения для небольших амплитуд в 5 – 7о) и построил первую научную теорию равномерно-переменного (на примере равномерно-ускоренного) движения. В первом случае Галилею помогла необыкновенная наблюдательность (за качанием огромной люстры в Пизанском кафедральном соборе); во втором – специально поставленные эксперименты с движением тел по наклонной плоскости. Последние привели его и к установлению закона свободного падения тел – независимости скорости и ускорения от веса тел. Галилей уточнил понятие скорости, ввел понятие ускорения, утвердил термин "impetus", равнозначный "momento" (моменту движения). В дальнейшем это оформилось в представление о "количестве движения" (mv).С Галилеем в "земную" механику - кинематику вошел точный количественный, то есть научный эксперимент и математическое описание равномерно-переменного движения (ранее доступное лишь для равномерных круговых движений небесных тел). Галилей заложил основы одного из двух главных научных методов изучения природы: индуктивного метода познания: от частного к общему. Единственное, в чем Галилей остался верным аристотелианцем в механике, было его представление об инерциальном (бессиловом) движении как о движении круговом. Именно таким Галилей продолжал считать движение небесных тел даже после открытий законов Кеплера, по крайней мере до 1638 г., до появления своего позднего сочинения "Беседы о механике...", где закладывались основы и кинематики, и динамики. Принцип относительности Галилея С именем Галилея (хотя и не совсем обоснованно) связана окончательная формулировка кинематического принципа относительности механического движения. Он вошел в научный фундамент современной механики как "принцип относительности Галилея": утверждение о равноправности всех равномерно и прямолинейно движущихся систем отсчета относительно механических явлений в них. Такие системы позднее , с утверждением нового понимания инерциального движения как прямолинейного, получили наименование инерциальных. Галилей и физическая картина мира. Исследования Галилея в механике, наряду с законами Кеплера в астрономии, легли в основу классической ньютоновской физики и физической картины мира.Исследование в механике сам Галилей считал своей основной заслугой.  2. Галилей и начало телескопической астрономии. В эпоху позднего Возрождения (XVI - начало XVII вв.) не без воздействия ярких и трагических судеб первых пропагандистов гелиоцентризма (Джордано Бруно, Джулио Ванини) разворачивался грандиозный революционный процесс ломки естественнонаучной картины мира и самого мировоззрения. В этом процессе первостепенную роль сыграли астрономические открытия Галилея. Они положили начало современной, телескопической наблюдательной астрономии. Они стали и первым подтверждением гелиоцентризма планетной системы. Наконец, имя Галилея в астрономии навсегда вошло в ряд самоотверженных борцов за новое, гелиоцентрическое мировоззрение. Система Коперника до открытий Галилея. Во времена Галилея гелиоцентрическое учение Коперника воспринималось еще либо как чисто математическое описание движений, либо как некая гипотеза, не только не подтвержденная, но и с очевидностью противоречившая наблюдениям. Не были обнаружены главные следствия новой теории: у звезд не замечалось годичного параллактического смещения, а у внутренних планет - ожидавшихся фаз типа "лунных".К тому же тех немногих, кто начинал склоняться к признанию гелиоцентризма, смущал тот факт, что Земля оставалась особым телом - только у нее была своя, дополнительная планета – Луна. Галилей и гелиоцентризм. С 1592г. Галилей был профессором Падуанского университета и должен был читать лекции по сферической астрономии, следуя геоцентрической системе мира.Но в письме к Кеплеру от 4.08.1597г. Галилей писал, что продолжает работать над системой мира Коперника , приверженцем которой является «уже много лет» (цит. по: Галилей, 1948,с.4) К истории телескопа Узнав весной 1609 г. об изобретении в Голландии зрительной трубы * Галилей в том же году самостоятельно сконструировал и построил ее усовершенствованный вариант - с плоско-выпуклым объективом и плоско-вогнутым окуляром . Труба Галилея давала прямое мнимое изображение предмета (принцип устройства бинокля, вернее монокля). Этим его прибор – по сути, зрительная труба – отличался от последующих истинных телескопов - рефракторов. Увеличение, сначала трехкратное, было доведено им вскоре до 32, что для такого типа приборов является пределом. Название "телескоп" приписывают Демесиани (1576 - 1614), одному из членов "Academiae dei Linchei" ("Академии рысьеглазых", т.е. зорких физиков-экспериментаторов), в которую входил и Галилей.А уже в 1613 г. Х. Шейнер построил первый рефрактор по новой системе Кеплера(1611г.).______________* Захарией Янссеном и Иоганном Липперсгеем: первая зрит.труба Янссена - 1604г., к 1608 их продавали в Европе; Липперсгей в 1608 и вскоре Метиус из Алкмара пытались даже получить на них у Голландского правительства патенты как на важные военные приборы. (Паннекук,1966,с.24) Зрительные трубы Галилея (в музее Флоренции) В медальон вделан объектив одного из телескопов Галилея Первые наблюдатели со зрительной трубой Уже осенью 1609г. Галилей и почти одновременно с ним немецкий астроном С. Мариус (Майер, 1570 - 1624) и англичанин Т. Гарриот (1560 - 1621) первыми использовали зрительные трубы для наблюдения неба. Галилей сразу и намного опередил своих современников. Первые результаты телескопической астрономии Телескоп Галилея сразу и колоссально расширил пределы наблюдаемой Вселенной и впервые подтвердил некоторые гениальные догадки древнегреческих натурфилософов. В бледных облаках Млечного Пути Галилей действительно обнаружил огромные скопища звезд.Первым он же отметил как в самой полосе Млечного Пути, так и в других частях неба существование скоплений звезд (Ясли в созвездии Рака, скопление возле звезды λОриона), указав на их звездный состав (во времена Птолемея и до Галилея их видели как туманные пятна и считали более плотными частями небесной сферы. Впервые в истории астрономии было показано, что путем прямых наблюдений можно изучать не только движения светил, но также строение и состав космических объектов и что с улучшением средств наблюдений наши представления о Вселенной могут в корне изменяться.  Но в целом мир звезд все еще оставался за пределами возможностей телескопических исследований Галилея.Свое внимание Галилей сосредоточил на Луне и планетах, где им сразу же были сделаны удивительные открытия. Астрономические труды Галилея Астрономические результаты Галилея изложены в его небольшом знаменитом Звездном Вестнике ("Sidereus Nuncius», 1610 г.), в письме "О солнечных пятнах" (1615) к его ученику Бенедетто Кастелли и в основном астрономическом сочинении "Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой" (1632). На титульном листе своей первой астрономической работы Галилей раскрывал и его главное содержание: ЗВЕЗДНЫЙ ВЕСТНИКВозвещающий Великие и Очень Удивительные зрелища и предлагающий на рассмотрение каждому человеку, в особенности же философам и астрономам, Галилео Галилеем, Флорентийским Патрицием, Государственным математиком Падуанской гимназии, наблюдения подзорной трубой, недавно им изобретенной, на поверхности Луны, бесчисленных неподвижных звездах, Млечном пути, туманных звездах и прежде всего на Четырех Планетах, обращающихся вокруг звезды Юпитера на неодинаковых расстояниях с неравными периодами и с удивительной быстротой; их, неизвестных до настоящего ни одному человеку, автор недавно первыйоткрыл и решил именовать Медицейскими звездами. В Венеции, у Фомы Бальони, 1610. С разрешения Начальства и с привилегией. Галилео Галилей 1564 - 1642 Галилей в годы жизни во Флоренции(1610 - 1632),после открытий, опубликованных в «Звездном Вестнике» Из тит. листа «Звездного Вестника» Галилея, 1610.Далее шло посвящение «Косме II Медичи четвертому Великому Герцогу Этрурии», заканчивавшееся словами: «Дано в Падуе за четыре дня до мартовских ид. 1610. Твоего Высочества преданнейший раб Галилео Галилей.»(Работа т.о. была написана, представлена и одобрена цензорами как не противоречащая «Святой Католической Вере, законам и добрым нравам» в Падуе, но напечатана в Венеции) 3. Первые наблюдательные обоснования и защита гелиоцентризма. Именно в мире планет Галилея ожидали, как он сам писал в 1610г., "Великие и Очень Удивительные зрелища". О Луне. Опровергнув древние представления об идеальной сферической форме и гладкости небесных тел, Галилей убедился, что поверхность Луны является "наоборот, неровной, шероховатой, покрытой впадинами и возвышениями, совершенно так же, как и поверхность Земли, которая то здесь, то там отмечается горными хребтами и глубокими долинами". Он впервые оценил и поразившую его высоту лунных гор (около 7 км, что близко к современным оценкам). Для объяснения гладкого (а не в виде "зубчатого колеса" внешнего края лунного диска он допускал существование и у Луны атмосферы, которая якобы и замывает картину. Как и в свое время Бируни, он отметил цвет затмившейся Луны - "рыжеватый и как бы цвета меди". У Галилея были некие соображения об особом составе лунной атмосферы. Он утверждал, что атмосфера может быть и у других планет. Эти вопросы он обещал изложить в своей "Системе мира" (сочинении, оставшемся лишь в планах ученого). Зарисовки Галилеем Луны в «Звездном вестнике», 1610г. Открытие спутников у Юпитера Но совершенно новым было открытие Галилеем спутников у Юпитера. Это означало открытие нового реального физического центра обращений во Вселенной, помимо Земли (или все еще гипотетического такого же центра в Солнце). В ночь с 7 на 8 января 1610 возле Юпитера Галилей впервые заметил три ярких звездочки почти на одной прямой параллельной эклиптике - две с востока, одну с запада. В последующие ночи число их дошло до 4-х и они изменяли положение относительно планеты, оставаясь на одной и той же прямой. Спустя пару месяцев их взаимное положение повторилось. Сомнений у Галилея не осталось: это тела, обращающиеся вокруг нового центра - Юпитера. Он отметил и то, что "более быстрыми являются обращения планет, описывающих около Юпитера более тесные круги" (внутренние в пределах 1 -2 суток, внешние около полумесяца). В честь своего покровителя Великого герцога Тосканского Козимо II Медичи Галилей дал новым планетам имя «Медицейские звезды». (Спутниками их впервые назвал Кеплер.) "Звездный вестник"вышел в свет уже в марте 1610 г. и вызвал сенсацию. Свои открытия Галилей вскоре пополнил новыми не менее удивительными. В июле 1610 г. он заметил по бокам планеты Сатурн странные выступы. В них Галилей, естественно, заподозрил новые планеты - теперь около Сатурна! Но поскольку вид их оставался загадочным, он сообщил об открытии анаграммой - строкой из нарочито переставленных букв истинного сообщения, которое после расшифровки следовало прочитать: «Высочайшую планету тройною наблюдал»Но его предположение оправдалось не буквально. Таинственные выступы оказались частью знаменитого кольца Сатурна. Уникально терпеливый Кеплер расшифровал фразу провидчески:"Привет вам, близнецы, Марса порождение!" (до их открытия в 1877г. оставалось два века!) Вид Сатурна в телескоп Галилея Фазы Венеры Наконец, еще одним важным открытием Галилея, которое стало весомым аргументом в пользу гелиоцентризма, стало наблюдательное подтверждение в декабре 1610 г. фаз у Венеры. Правда, это еще не позволяло сделать выбор между коперниковой системой и системой Тихо Браге. Строго говоря аргументом против геоцентризма было отсутствие у Венеры фазы "полновенерия"(что наблюдается в противостоянии планеты). Дело в том, что в геоцентрической системе противостояние возможно и для нижних планет, тогда как в гелиоцентрической и в системе Тихо Браге – нет, поскольку их орбиты целиком лежат между Солнцем и Землей, не охватывая последнюю. Т.о. в геоцентрической системе наблюдавшееся на деле колебательное движение нижних планет около Солнца оставалось загадкой и получало объяснение лишь в гелиоцентрической теории и таких системах, как египетская или более поздних компромиссных (Тихо Браге, Рейнгольда, Бэра, Риччоли).Но вошедший с Коперником в естествознание "принцип экономии причин" делал определенно предпочтительней гелиоцентрическую систему. Наблюдения Солнца Новым аргументом против аристотелевской картины идеальных небесных тел стало открытие солнечных пятен сразу несколькими астрономами: Й. Фабрициус (1587 - 1616) – март 1611 г. (в т.ч. их движение и вращение Солнца, которое считали твердым; тогда же опубликовано). Х. Шейнер - март 1611 г. (1612 - с рефрактором, но принял их за более близкие к Солнцу планеты ).То же Кеплер с камерой – обскурой в 1607г. (но принял пятно за Меркурий)Т. Гарриот - декабрь 1610 г. (но это осталось в рукописях и стало известно лишь позднее)Галилей (в 1612 г. в письме к Б. Кастелли "О солнечных пятнах " сообщил, что он наблюдал их еще в июле - августе 1610 г. , а также изменение формы пятен, которые принял за облака в атмосфере Солнца). В 1613 – была опубликована переписка Галилея с членом Академии Линчеи Велзери с обсуждением претензий на то же открытие Шейнера и критикой Шейнера Галилеем . Переписка Галилея о солнечных пятнах, Рим,1613 В трех письмах о солнечных пятнах (1612г.) Галилей давал критические ответы на письма о том же Х. Шейнера, пересланные ему его сочленом по Академии деи Линчеи М.Вельзери . В этой публикации Галилей приводит огромный наблюдательный материал – несколько десятков страниц своих зарисовок изменяющейся картины солнечных пятен. В настоящее время подготовлен и частью уже опубликован русский перевод этой переписки (ИАИ, 2013). Реакция католической церкви Разгоревшиеся споры и критика, направленная против гелиоцентрической интерпретации Галилеем своих наблюдений уже вскоре привели к полному запрету Римской церковью как самого сочинения Коперника, так и сочинений, его излагающих (5 марта 1616 г. они были внесены в мрачно-знаменитый "Indeх" – Указатель запрещенных еретических сочинений). Вся дальнейшая жизнь Галилея была связана с неоднократными поездками в Рим для объяснений с папой, высшим духовенством, с главой "святой инквизиции" в попытках убедить католическую церковь в своей "благонамеренности". Изложение, но в осторожной форме, теории Коперника было даже официально разрешено ученому. - Система Коперника должна была при этом представляться лишь как одна из возможных математических теорий для удобного описания явлений, не претендующая на раскрытие их причин. Письмо к Инголи,1624г. В 1942г. в Академии наук СССР был подготовлен сборник к 300-летию со дня кончины великого итальянца, открывавшийся этим редким портретом ученого. Сборник был издан в 1943г.Кроме статей о трудах Галилея в оптике, механике и астрономии он включал первый русский перевод письма-ответа Галилея(1624). своему оппоненту, противнику теории Коперника и приверженцу средневековой науки Франческо Инголи, полученному в год запрета теории Коперника (1616). Чрезвычайно осторожно в этой обстановке Галилей тем не менее приводил в своем ответе убедительные доводы в пользу коперниковой теории, раскрывая невежество своего адресата. Главный труд Галилея-астронома В 1632г. Вышло основное сочинение Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой» Галилео Галилей 1564 - 1642 Галилей времени издания «Диалога» (1632) Судьба «Диалога» Галилея. Опубликование основного астрономического труда Галилея "Диалог о двух главнейших системах мира..." разрушило все иллюзии. Напечатанный в феврале 1632 г. с разрешения римской духовной цензуры (так называемой Конгрегации Индекса), он уже в августе был изъят из продажи и внесен в папский "Индекс«, а 69-летний ученый был вызван в Рим и принужден к унизительной процедуре покаяния. Суд над Галилеем (он, видимо, сидит в центре перед писцом )(Рим, 1633 г.) Галилей, запертый под домашним арестом в своем имении под Флоренцией в местечке Арчетри, где он находился под неусыпным надзором представителей инквизиции, тяжело больной и с 1637 г. ослепший (плата за наблюдения Солнца!), продолжал, тем не менее, работать. Он несколько раз переиздал свой "Диалог" в далекой протестантской Голландии, а в 1638 г. там же вышел его новый большой труд "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике ...« Быть может, именно такой реальный протест и несломленность духа ученого и вызвали к жизни красивую легенду о якобы произнесенных им после публичного покаяния гордых словах: "А все-таки она вертится! " Так, в век Просвещения ) петербургский академик Ф.У.Т.Эпинус в своем соч. 1759/ 1770г. «Рассуждение о строении мира» (новом переложении труда Фонтенеля о множестве обитаемых миров) писал: "Не те уже времена, как Галилей пред всем народом стоя на коленах прощения просить долженствовал за беззаконие своё, которое в одном том состояло, что он был умнее всея Римской Синедрии...". ( Эти слова Эпинуса неожиданно раскрывают и истинную картину отречения, которую не удержались и смягчили, явно из уважения к осужденному, художники, воспроизводившие эту сцену по своему разумению.)

Приложенные файлы

  • ppt 9769193
    Размер файла: 6 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий