Г. Галилей: разработка понятий и принципов «земной динамики»

В формировании классической механики и утверждении нового ми­ровоззрения велика заслуга Г. Галилея. Год рождения Галилея — это год смерти Микеланджело и год рождения Шекспира. Галилей — выдающаяся личность переходной эпохи от Возрождения к Новому времени. С прошлым его сближает еще многое: неопределенная трак­товка проблемы бесконечности мира; он не принимает Кеплеровых эллиптических орбит * и ускорений планет; у него нет еще представ­ления о том, что тела движутся в «плоском» однородном пространст­ве благодаря их взаимодействиям; он еще не освободился от чувствен­ных образов и качественных противопоставлений и др. Но в то же время он весь устремлен в будущее — он открывает дорогу математи­ческому естествознанию. Он был уверен, что «законы природы написаны на языке математики»; его стихия — мысленные кинематические динамические эксперименты, логические конструкции; главный пафос его творчества — возможность математического постижения мира; смысл своего творчества он видит в физическом обосновании гелиоцентризма, учения Коперника. Галилей заклады­вает основы экспериментального естествознания: показывает, что естествознание требует умения делать научные обобщения из опыта, а эксперимент — важнейший метод научного познания.

* Галилей считал их простым воскрешением древней пифагорейской идеи о роли числа во Вселенной, несовместимой с новым экспериментальным естество­знанием, за которое он боролся. Поэтому он не обратил внимания и на Кеплеровы законы (возможно, он и не ознакомился с ними, хотя Кеплер послал ему свое сочинение 1609 г.).

Еще будучи студентом (университета г. Пиза), Галилей делает открытие большой научной и практической значимости — открывает закон изотропности колебаний маятника, который сразу же нашел применение в медицине, астрономии, географии, прикладной меха­нике. После изобретения зрительной трубы (1608) он усовершенст­вовал ее и превратил в телескоп с 30-кратным приближением, с помощью которого совершил ряд выдающихся астрономических открытий: спутников Юпитера, Сатурна, фаз Венеры, солнечных пятен, обнаружение того, что Млечный Путь представляет собой скопление бесконечного множества звезд, и др.

За признание своих открытий Галилею пришлось вести борьбу с церковной ортодоксией. Ведь его деятельность происходила в атмосфере Контрреформации, усиления католической реакции. Это был трагический для естествознания период истории. Речь шла о сувере­нитете разума в поисках истины. В 1616 г. учение Коперника было запрещено, а его книга внесена в инквизиционный «Индекс запрещенных книг». После выхода в свет декрета начались сумерки ита­льянской науки, в научных кругах воцарилось мрачное безмолвие.

Церковь дважды вела процессы против Галилея. После первого процесса в 1616 г. Галилей был вынужден перейти к методам «нелегальной борьбы» за коперниканизм. Но он продолжал исследование законов движения тел под действием сил в земных условиях. Основ­ные итоги этих исследований он изложил в книге «Диалог о двух системах мира», которая была опубликована во Флоренции в 1632 г.

Книга Галилея вызвала восторг в научных кругах всех стран и бурю негодования среди церковников. Иезуиты немедленно начали кампанию против Галилея, которая привела ко второму процессу инквизиции в 1633 г. Инквизиция пригрозила Галилею не только осудить его как еретика, но и уничтожить все его рукописи и книги. От него требовали признания ложности учения Коперника. Галилей вынужден был уступить. Ценой тягчайшей моральной пытки, неверо­ятных унижений перед теми, кого он так страстно бичевал в своих произведениях, Галилей купил возможность завершения своего дела.

Существует легенда, что 22 июня 1633 г. в церкви Святой Марии после прочтения текста формального отречения Галилей произнес фразу «Eppur si muove!» (И все-таки она движется!). Эта легенда вдохновила многих художников, писателей, поэтов. На самом деле эта фраза не была произнесена ни в этот день, ни позже. Но тем не менее эта непроизнесенная фраза выражает действительный смысл жизни и творчества Галилея после приговора. В годы, последовав­шие за процессом, Галилей продолжал разработку рациональной ди­намики.

Историческая заслуга Галилея перед естествознанием состоит в следующем:

· он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ус­коренного движения;

· сформулировал понятие ускорения (скорость изменения ско­рости);

· показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение;

· вывел формулу, связывающую ускорение, путь и время:

S= 1/2 аt²;

· сформулировал принцип инерции («если на тело не действует сила, то тело находится либо в состоянии покоя, либо в состо­янии прямолинейного равномерного движения»);

· выработал понятие инерциальной системы;

· сформулировал принцип относительности движения (все сис­темы, которые движутся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (т.е. инерциальные системы) равноправ­ны между собой в отношении описания механических процес­сов);

· открыл закон независимости действия сил (принцип суперпо­зиции).

На основании этих законов появилась возможность решения простейших динамических задач. Так, например, X. Гюйгенс получил решения задач об ударе упругих шаров, о колебаниях физического маятника, нашел выражение для определения центробежной силы.

Исследования Галилея заложили надежный фундамент динамики, а также методологии классического естествознания. Дальнейшие исследования лишь углубляли и укрепляли этот фундамент. С полным основанием Галилея называют «отцом современного естетвознания».