Физика - Каплун С. В. - Страница 54

В Арчетри в 1636 г. Галилей закончил свой второй большой труд «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки – механики и местного движения». В нем ученый обобщил свои открытия в области механики. Под двумя новыми науками Галилей имел в виду динамику и сопротивление материалов. В этой книге приводятся подробные доказательства всех полученных Галилеем формул кинематики и динамики.

Галилей получил отпечатанную книгу в 1638 г., но прочитать ее уже не смог, так как к этому времени окончательно ослеп. Умер он 8 января 1642 г.

Несомненно, что церковное наказание не изменило убеждений Галилея. Недаром легенда приписывает ему слова о Земле, произнесенные после приговора инквизиции: «А все-таки она вертится!», ставшие символом борьбы за научную истину.

Величие творчества Галилея не только в сделанных им бессмертных открытиях, заложивших основу классической механики (кинематика равноускоренного движения, принцип относительности, изучение свободного падения тел и доказательство того, что движение в поле тяготения не зависит от массы тела и др.). Галилей сумел практически реализовать экспериментальный метод исследования явлений природы. Этот метод, теоретически сформулированный английским философом Френсисом Бэконом, был применен Галилеем в конкретных ситуациях, причем именно Галилей впервые придал методу современные черты (создание модели явления, отбрасывание несущественных факторов, неоднократное повторение опыта и т. д.).

С другой стороны, Галилей возродил подход Архимеда к описанию явлений на языке математики. Галилей говорил: «Книга природы написана на языке математики, ее буквами служат треугольники, круги и другие математические фигуры, без помощи которых человеку невозможно понять его языка; без них – бесполезные блуждания в лабиринте».

Трудно перечислить все проблемы, которых касался этот великий ученый, но больше всего поражает глубина проникновения в сущность явлений. Галилея вполне заслуженно считают родоначальником физики в ее современном понимании.

Блез Паскаль

(19 июня 1623 г. – 19 августа 1662 г.)

Блез Паскаль – выдающийся французский физик, математик, философ.

Паскаль родился 19 июня 1623 г. в Клермон-Ферране в семье высокообразованного юриста. Отец Блеза занимался математикой, он воспитывал своих детей под влиянием педагогических идей философа М. Монтеня.

Паскаль получил домашнее образование. С детства Блез проявлял незаурядные математические способности – например, в шестнадцать лет он сформулировал одну из основных теорем проективной геометрии (сейчас ее называют теоремой Паскаля). Его первый математический трактат на эту тему, написанный в 1639 г., назывался «Опыт теории конических сечений» (он был издан в 1640 г.).

В 1641 г., когда Паскалю было восемнадцать лет, он изобрел счетную машину – предшественницу современных арифмометров. Для этого ему понадобилось построить пятьдесят моделей, каждая из которых была совершеннее предыдущей. Юный конструктор записывает (еще не зная о том, что его мнение на целый век опережает свое время!): «Вычислительная машина выполняет действия, которые больше приближаются к мысли, чем все то, что делают животные».

Машина принесла ему известность. Оценить его формулы и теоремы могли только образованные люди, а вот машину мог оценить любой смертный. Подумать только – машина считает сама! Толпы народа спешили в Люксембургский сад, чтобы посмотреть на чудо-машину, о ней пишут стихи, ей приписывают фантастические свойства. Блез Паскаль становится знаменитым человеком.

Существенным является вклад ученого в развитие математики. Паскаль положил начало теории вероятностей, теории циклоиды (линии, которую относительно дороги описывает точка на ободе колеса). Он нашел общий алгоритм для определения признаков делимости любого целого числа на любое другое целое число (трактат «О характере делимости чисел»), способ вычисления биномиальных коэффициентов, сформулировал ряд основных положений элементарной теории вероятностей.

Паскаль впервые точно определил и применил для доказательства метод математической индукции. К 1654 г. он закончил ряд работ по арифметике, теории чисел, алгебре и теории вероятностей (опубликованы в 1665 г.).

Физические исследования Паскаля относятся главным образом к гидростатике. В 1653 г. ученый сформулировал основной закон гидростатики (закон Паскаля), согласно которому давление на жидкость передается ею равномерно без изменения во все стороны (это свойство жидкости было известно и его предшественникам), открыл принцип действия гидравлического пресса.

Благодаря Паскалю стал широко известным гидравлический парадокс. Он подтвердил существование атмосферного давления, повторив в 1646 г. опыт Торричелли с водой и вином.

Паскаль высказал мысль, что атмосферное давление уменьшается с высотой (по его идее в 1647 г. был осуществлен эксперимент, который подтвердил эту мысль), продемонстрировал упругость воздуха и доказал, что воздух имеет вес, открыл, что показания барометра зависят от влажности и температуры воздуха и поэтому его можно использовать для прогнозирования погоды.

С 1655 г. Паскаль ведет полумонашеский образ жизни в обители Пор-Руаяль-де-Шан, вступив в полемику с иезуитами по вопросам религиозной этики; результатом этой полемики стали известные «Письма провинциала» (1657 г.) – шедевр французской сатирической прозы, – и «Мысли господина Паскаля о религии и о некоторых других предметах».

Умер Блез Паскаль 19 августа 1662 г. в Париже.

Его именем названа единица давления – паскаль (Па).

Исаак Ньютон

(4 января 1643 г. – 31 марта 1727 г.)

Ньютон – выдающийся английский ученый, заложивший основы современного естествознания, создатель классической физики.

Исаак Ньютон родился в небольшом поселке Вулсторп в Англии. Отец Ньютона был небогатым землевладельцем, умершим незадолго до рождения сына. Начальное образование Ньютон получил сначала в сельской школе, а затем учился в школе соседнего городка Грантам, где он поселился на квартире у местного аптекаря.

Известно, что в школе Ньютон интересовался богословием, изучал несколько иностранных языков. Свободное время Исаак посвящал изготовлению различных механических игрушек, часов и т. п.

После окончания школы Ньютон готовится к поступлению в Тринити-колледж в Кембридже, куда его и приняли в 1660 г. как «сабсайзера» (т. е. бедного студента, который освобождается от оплаты за обучение, но который должен обслуживать бакалавров, магистров и обеспеченных студентов).

В 1664 г. Ньютон переходит на старший курс и получает звание «действительного студента». Уже тогда молодой исследователь привлек к себе внимание известного профессора И. Барроу, который стал его наставником.

С весны 1665 г. до конца 1666 г. Ньютон уже написал пять статей о новых сделанных им открытиях, имевших отношение к физике и математике (в частности, речь шла о дифференциальном и интегральном исчислениях). Ни одна из этих статей тогда не была опубликована, что, кстати, стало поводом для обвинений со стороны других ученых (в частности, Лейбница), которые считали, что сделали подобные открытия ранее.

В октябре 1669 г. его учитель Барроу передал Ньютону заведование кафедрой математики. С тех пор Кембридж стал центром физики и математики, а заведование кафедрой, на которой когда-то работал Ньютон, – делом чести английских ученых.

Надгробный памятник Ньютону

Первые работы Ньютона касаются оптики, хотя издал он их гораздо позже труда по механике. Широко известна полемика 1670-х годов Ньютона и Гука относительно свойств света. Крупным научным событием стал выход в 1687 г. выдающегося труда «Математические начала натуральной философии», в котором сформулированы основные идеи новой механики.