Галилео Галилей – Пионер научной революции нового времени

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Санкт – Петербургский государственный  университет путей сообщения» 
 
 
 

Реферат

на  тему:   Галилео Галилей – Пионер научной революции нового времени 
 
 
 
 

Проверил:                                                                  Выполнил:                  преподаватель                                                         студент гр. СЖУ - 101 Платова Е.Э.                                                               Понаморёв С.В. 
 
 

Санкт –  Петербург 2011

Содержание

                                                                                                              Стр

1.Введение…………………………………………………………………………………………3

2.Жизнь Галилео  Галилея……………………………………………..5

3.Научные достижения………………………………………………………………………8

3.1Достижения  в области механики…………………………...8

3.2Достижения  в области астрономии…………………………9

3.3Достижения  в области математики…………………………13

3.4Другие достижения…………………………………………..14

4.Научные труды……………………………………………………….15

5.Заключение……………………………………………………………18

6.Список используемой  литературы…………………………………..19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 

Влияние Галилея  на развитие механики, оптики и астрономии в XVII в. неоценимо. Его научная деятельность, огромной важности открытия, научная смелость имели решающее значение для победы гелиоцентрической системы мира. Особенно значительна работа Галилея по созданию основных принципов механики. Если основные законы движения и не 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. История статики начинается с Архимеда; историю динамики открывает Галилей. Он первый выдвинул идею об относительности движения, 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 — тяжёлое тело и даже определил его удельный вес по отношению к воде. 
 
 
 
 
 
 
 

1. Жизнь Галилео  Галилея 

     Галилей родился в 1564 году в итальянском  городе Пиза, в семье родовитого, но обедневшего дворянина Винченцо Галилея, видного теоретика музыки и лютниста. Полное имя Галилео  Галилея: Галилео ди Винченцо Бонайути де Галилей.

     О детстве Галилея известно немного. С ранних лет мальчика влекло к  искусству; через всю жизнь он пронёс любовь к музыке и рисованию, которыми владел в совершенстве. В  зрелые годы лучшие художники Флоренции  – Чиголи, Бронзино и др. – советовались с ним в вопросах перспективы  и композиции; Чиголи даже утверждал, что именно Галилею он обязан своей  славой. По сочинениям Галилея можно  сделать также вывод о наличии  у него замечательного литературного  таланта.

     Начальное образование Галилей получил  в расположенном неподалёку монастыре  Валломброза. Мальчик очень любил  учиться и стал одним из лучших учеников в классе. Он взвешивал  возможность стать священником, но отец был против.

     В 1581 году 17-летний Галилей по настоянию  отца поступил в Пизанский университет  изучать медицину. В университете Галилей посещал также лекции по геометрии (ранее он с математикой  был совершенно не знаком) и настолько  увлёкся этой наукой, что отец стал опасаться, как бы это не помешало изучению медицины.

     Галилей пробыл студентом неполных три года, за это время он успел основательно ознакомиться с сочинениями античных философов и математиков и  заработал среди преподавателей репутацию неукротимого спорщика. Уже  тогда он считал себя вправе иметь  собственное мнение по всем научным  вопросам, не считаясь с традиционными  авторитетами. В эти годы он познакомился с теорией Коперника. Астрономические  проблемы тогда живо обсуждались, особенно в связи с только что проведённой  календарной реформой. В связи с ухудшившимся финансовым положением отца в 1585 году Галилей возвращается во Флоренцию.

     В 1589 году Галилей вернулся в Пизанский  университет, теперь уже профессором  математики. Там он начал проводить  самостоятельные исследования по механике и математике. В 1590 году Галилей написал  трактат «О движении».

     В 1592 году Галилей получил место  в престижном и богатом Падуанском университете (Венецианская республика), где преподавал астрономию, механику и математику. Годы пребывания в  Падуе – наиболее плодотворный период научной деятельности Галилея. Вскоре он стал самым знаменитым профессором этого города. В эти годы он написал трактат «Механика», который вызвал некоторый интерес и был переиздан во французском переводе.

     Поводом к новому этапу в научных исследованиях  Галилея послужило появление  в 1604 году новой звезды, называемой сейчас сверхновой Кеплера. Это пробуждает всеобщий интерес к астрономии, и  Галилей выступает с циклом частных  лекций. Узнав об изобретении в  Голландии зрительной трубы, Галилей  в 1609 году конструирует собственноручно  первый телескоп и направляет его  в небо. Свои первые открытия с телескопом Галилей описал в сочинении «Звёздный  вестник», изданном во Флоренции в 1610 году. Книга имела сенсационный успех  по всей Европе, даже коронованные особы  спешили заказать себе телескоп. Наступает  всеобщее признание Галилео Галилея.

     В 1610 году Галилей переезжает во Флоренцию. В этот период он работает при дворе  герцога Козимо II Медичи, обучая сыновей  тосканского герцога. Формально  он также зачислен профессором Пизанского университета, но освобождён от утомительной обязанности чтения лекций.

     Галилей продолжает научные исследования. Свои достижения учёный зачастую излагал  в задиристо-полемическом стиле, чем  нажил немало новых врагов (в частности, среди иезуитов).

     Рост  влияния Галилея, независимость  его мышления и резкая оппозиционность  по отношению к учению Аристотеля способствовали формированию агрессивного кружка его противников, состоящего из профессоров-перипатетиков и  некоторых церковных деятелей. Особенно возмущали недоброжелателей Галилея  его пропаганда гелиоцентрической  системы мира, поскольку, по их мнению, вращение Земли противоречило текстам  Псалмов.

     В 1613 году Галилей выпустил книгу «Письма  о солнечных пятнах», в которой  открыто высказался в пользу системы  Коперника. 25 февраля 1615 года римская  инквизиция начала первое дело против Галилея по обвинению в ереси. Она поясняет, что церковь не возражает  против трактовки коперниканства как  удобного математического приёма, но принятие его как реальности означало бы признание того, что прежнее, традиционное толкование библейского текста было ошибочным. А это, в свою очередь, пошатнёт авторитет церкви. 5 марта 1616 года Рим официально определяет гелиоцентризм как опасную ересь. Книга Коперника была включена в  Индекс запрещённых книг «до её исправления».

     В начале 1632 года книга «Диалог о  двух главнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой» вышла в свет. Книга написана в форме диалога между тремя любителями науки: коперниканцем Сальвиати, нейтральным участником Сагредо и Симпличио, приверженцем Аристотеля и Птолемея. Хотя в книге нет авторских выводов, сила аргументов в пользу системы Коперника говорит сама за себя. Немаловажно также, что книга написана не на учёной латыни, а на итальянском языке. Галилей надеялся, что Папа отнесётся к его уловке так же снисходительно, однако просчитался. В довершение всего он сам безрассудно рассылает 30 экземпляров своей книги влиятельным духовным лицам в Риме. Впоследствии, Галилей был осуждён к тюремному заключению на срок, который установит Папа. Его объявили не еретиком, а «сильно заподозренным в ереси»; такая формулировка также была тяжким обвинением, однако спасала от костра. Папа не стал долго держать Галилея в тюрьме. Ему было разрешено отправиться на родину, и он поселился в Арчетри. Галилей провёл остаток жизни под домашним арестом и под постоянным надзором инквизиции. 
 

      2. Научные достижения 

     2.1 Достижения в области механики 

     Физика  и механика в те годы изучались  по сочинениям Аристотеля, которые  содержали метафизические рассуждения  о «первопричинах» природных  процессов. В частности, Аристотель утверждал:

• Скорость падения пропорциональна весу тела.
• Движение происходит, пока действует «побудительная причина» (сила), и в отсутствие силы прекращается.

     Находясь  в Падуанском университете, Галилей  изучал инерцию и свободное падение  тел. В частности, он заметил, что  ускорение свободного падения не зависит от веса тела, таким образом  опровергнув первое утверждение  Аристотеля.

     В своих книгах Галилей сформулировал  правильные законы падения: скорость нарастает  пропорционально времени, а путь – пропорционально квадрату времени. В соответствии со своим научным методом он тут же привёл опытные данные, подтверждающие открытые им законы. Более того, Галилей рассмотрел и обобщённую задачу: исследовать поведение падающего тела с ненулевой горизонтальной начальной скоростью. Он совершенно правильно предположил, что полёт такого тела будет представлять собой суперпозицию (наложение) двух «простых движений»: равномерного горизонтального движения по инерции и равноускоренного вертикального падения. Галилей доказал, что указанное, а также любое брошенное под углом к горизонту тело летит по параболе. В истории науки это первая решённая задача динамики. В заключение исследования Галилей доказал, что максимальная дальность полёта брошенного тела достигается для угла броска 45° (ранее это предположение высказал Тарталья, который, однако, не смог его строго обосновать). На основе своей модели Галилей (ещё в Венеции) составил первые артиллерийские таблицы.

     Галилей опроверг и второй из приведённых  законов Аристотеля, сформулировав  первый закон механики (закон инерции): при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо равномерно движется. То, что мы называем инерцией, Галилей  поэтически назвал «неистребимо запечатлённое  движение». Правда, он допускал свободное  движение не только по прямой, но и по окружности.

     Галилей является одним из основоположников принципа относительности в классической механике, который также был позже  назван в его честь. В «Диалоге о двух системах мира» Галилей  сформулировал принцип относительности  следующим образом:, Для предметов, захваченных равномерным движением, это последнее как бы не существует и проявляет своё действие только на вещах, не принимающих в нём  участия».

     Эти открытия Галилея, кроме всего прочего, позволили ему опровергнуть многие доводы противников гелиоцентрической  системы мира, утверждавших, что  вращение Земли заметно сказалось  бы на явлениях, происходящих на её поверхности. Например, по мнению геоцентристов, поверхность  вращающейся Земли за время падения  любого тела уходила бы из-под этого  тела, смещаясь на десятки или даже сотни метров. Галилей уверенно предсказал: «Будут безрезультатны любые опыты, которые должны были бы указывать  более против, чем за вращение Земли».

     Галилей опубликовал исследование колебаний  маятника и заявил, что период колебаний  не зависит от их амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд). Он также обнаружил, что периоды  колебаний маятника соотносятся  как квадратные корни из его длины. Результаты Галилея привлекли внимание Гюйгенса, который изобрёл часы с  маятниковым регулятором (1657); с этого  момента появилась возможность  точных измерений в экспериментальной  физике.

     Многие  рассуждения Галилея представляют собой наброски открытых много позднее  физических законов. Например, в «Диалоге»  он сообщает, что вертикальная скорость шара, катящегося по поверхности сложного рельефа, зависит только от его текущей высоты, и иллюстрирует этот факт несколькими мысленными экспериментами; сейчас мы бы сформулировали этот вывод как закон сохранения энергии в поле тяжести. Аналогично он объясняет (теоретически незатухающие) качания маятника.

     В статике Галилей ввёл фундаментальное  понятие момента силы. 
 

2.2 Достижения в области астрономии 

     В 1609 году Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить  телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Отметим, что термин телескоп ввёл в науку именно Галилей (сам термин предложил ему Федерико Чези, основатель «Академии деи Линчеи»). Ряд телескопических открытий Галилея способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира, которую Галилей активно пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и Птолемея.

     Первые  телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января 1610 года. Эти наблюдения показали, что Луна, подобно Земле, имеет сложный рельеф – покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил как результат попадания на наш естественный спутник солнечного света, отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом принципиально той же природы, что и небесные светила, а это, в свою очередь, служило косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты движутся, то естественно предположить, что движется и Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны и довольно точно оценил высоту лунных гор. У Юпитера обнаружились собственные луны – четыре спутника. Тем самым Галилей опроверг один из доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе), либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдений позволили Галилею оценить период обращения этих спутников (1612), хотя приемлемая точность оценки была достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни; первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями, а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема была закрыта.