История лазера. Научное издание
Шрифт:
Он был одарен сильным ярким воображением, которое сделало его целеустремленным человеком как в личной жизни, так и в его способах рассуждений. Вольтер говорил о нем без иронии, что природа сделала его почти поэтом, и фактически он сочинил для шведской королевы divertissement, в стихах, которые не были напечатаны. Полагая, что для свободного развития философии нужно избегать политического давления со стороны правительства его родины, он стал беженцем и уехал в Голландию. Но его идеи не принимались ни там, ни во Франции (позже когда его гений был признан, Франция звала его обратно, обещая блестящее положение, которое он так и не получил). 1649 году он принял приглашение от королевы Швеции Кристины. Страстно увлеченная философией
Стремлением Декарта было создать теорию Вселенной, разработанную как можно детальней. Такая теория с необходимостью заставляла иметь метафизическую основу, и, действительно, метафизика является большей частью хорошо известных его работ. Первым шагом было отбросить бесполезные методы средневековья, попытки интерпретировать природу в понятиях действия и силы, материи и формы, сущности и случайности, десяти категорий, подобных аристотелевым концепциям, уже предложенными другими философами. Действительно, уже Френсис Бэкон (15611626) и Галилео Галилей (15641642) начали преобразования, которые привели к отказу от аристотелева правила, что в физике все обусловлено конечной причиной. Галилей установил новую науку, (введя экспериментальный метод) основанную на необходимости наблюдать внешний мир и задавать вопросы природе путем постановки соответствующих экспериментов.
Галилей
Галилео Галилей родился в Пизе в 1564 г., и, следуя желанием отца, ученого и способного музыканта, поступил в 1581 г. в Пизанский университет, чтобы стать врачом. Однако медицина его мало интересовала, а сильно привлекала математика. В 1583 г, он сделал свое первое важное открытие. Наблюдая люстры, подвешенные в Пизанском соборе, которые раскачивались под действием ветра, он обнаружил, что период колебания не зависит от амплитуды.
После СЂСЏРґР° безуспешных попыток РѕРЅ получил кафедру математики РІ Пизанском университете. Рто была второстепенная профессорская позиция СЃРѕ скромным жалованием 60 СЃРєСѓРґРё РІ РіРѕРґ. Финансовые обстоятельства заставили его РІ 1592 Рі. отправился РІ Падую. Его РІСЃРµ еще скромные РґРѕС…РѕРґС‹ вынуждали давать частные СѓСЂРѕРєРё Рё РІ маленькой мастерской заниматься СЃ подручным изготовлением механических инструментов. Р’ Падуе, РІ 1606 Рі., РѕРЅ узнал, что РіРѕРґРѕРј ранее РѕРґРёРЅ голландский ученый изобрел телескоп. РћРЅ сам сумел сделать телескоп Рё, наблюдая Луну, сразу же увидел, что РѕРЅР° РЅРµ является гладким Рё однородным объектом, как утверждал Аристотель. РћРЅ также открыл пятна РЅР° Солнце, РЅРѕ наиболее выдающийся момент наступил, РєРѕРіРґР° РѕРЅ открыл четыре спутника Юпитера. Рто были новые тела, РЅРµ упоминаемые Аристотелем, Рё РѕРЅРё определенно РЅРµ вращались РІРѕРєСЂСѓРі Земли. РћРЅ немедленно опубликовал СЃРІРѕРё наблюдения РІ Sidereus Nuncius (l610).
В конце 1610 г. он вернулся в Пизу, где изучал некоторые проблемы, касающиеся движения, результаты работы он частично опубликовал в Diagolo sopra I due massimi sistemi del mondo (1632). Содержание этой книги строго астрономическое и содержит сократовское опровержение старой физики и космологии (защищаемой Симплициусом), которое делается Сальвиати, приверженцем Коперника. Все свои механические наблюдения Галилей позднее собрал в Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove science attenenti alia meccanica e ai movimenti locali (1638).
Галилей открыл важность ускорения, которое изменяет скорость во времени как по величине, так и по направлению. До этого люди полагали, что движение земного тела постепенно прекратится, если оно предоставлено само себе.
Почему тела двигаются? Р’ течение почти РґРІСѓС… тысяч лет каждый полагал РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ ложных предположений, сделанных Аристотелем, что необходима сила для поддержания тела РІ движении. Рто убеждение представлялось разумным, например если лошадь перестанет тащить РїРѕРІРѕР·РєСѓ, то РѕРЅР° быстро остановится. Последователи Аристотеля распространяли
На самом деле даже сам вопрос что заставляет тело двигаться? обманчив. Он имел смысл для Аристотеля, который полагал, что естественным состоянием для тела является покой. Галилей выполнил серию экспериментов, которые убедили его в том, что движущееся тело обладает количеством движения (импульсом), которое сохраняется само по себе. Он утверждал, что любое тело, предоставленное само себе, сохраняет свое движение по прямой с постоянной скоростью. Поэтому ключевой вопрос не что заставляет тело двигаться?, а что изменяет движение тела?. Галилей дал ответ, что любое изменение скорости или направления движения должно получаться в результате действия некоторых сил. Такой принцип был позднее выражен Ньютоном как первый закон движения, или закон инерции; сегодня мы можем легко проверить это, пуская шайбу скользить по поверхности льда: чем более гладкая поверхность, тем дольше продолжается движение.
РњС‹ также можем поставить эксперименты, используя объекты, движущиеся РІ специальных условиях, снижающих влияние РІРѕР·РґСѓС…Р° Рё трения. РћРЅРё дают возможность убедиться, что даже малый толчок позволяет телу двигаться хотя Рё СЃ малой, РЅРѕ постоянной скоростью. Ркстраполируя такие результаты, можно сказать, что если трение полностью исключить, то тело будет продолжать двигаться бесконечно СЃ постоянной скоростью. Таким образом, внешняя сила нужна, чтобы заставить тело двигаться, РЅРѕ как только РѕРЅРѕ начало двигаться, РЅРµ требуется РЅРё какой силы, чтобы РѕРЅРѕ двигалось СЃ постоянной скоростью.
В дальнейшем Галилей сформулировал закон, управляющий движением падающих тел, утверждая, что когда тело свободно падает, его ускорение, если пренебречь сопротивлением воздуха, остается постоянным и одним и тем же для всех тел. Конкретно он экспериментально продемонстрировал тяжелые свинцовые шары падают с той же быстротой, что легкие тела. Он также задался вопросом в своем труде Discorsi intorno a due nuove scienze, распространяется ли свет с бесконечной или конечной скоростью, и предложил соответствующий эксперимент, который можно считать предшественником эксперимента, выполненного Физо (1819-1896) в 1849 г.
РћРЅ горячо РїСЂРёРЅСЏР» гелиоцентрическую систему; переписывался СЃ Кеплером Рё признавал его открытия. РЎ помощью своего телескопа РѕРЅ отрыл, что Млечный Путь образован большим числом звезд, Рё СЃРјРѕРі наблюдать фазы Венеры, существование которых следовало РёР· теории Коперника, РЅРѕ которые РЅРµ наблюдались невооруженным глазом. РљРѕРіРґР° 7-РіРѕ января 1610 Рі. РѕРЅ открыл четыре спутника Юпитера, которых РІ честь своего покровителя РљРѕР·РёРјРѕ Медичи II назвал медичийскими звездами, РѕРЅ столкнулся СЃ проблемой. Р’СЃРµ знали, что существуют семь небесных тел, Р° именно пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер Рё Сатурн, Р° также Солнце Рё Луна. Семь рассматривалось как священное число: разве суббота РЅРµ седьмой день? Разве РЅРµ существует семисветчника Рё семи церквей РІ Р РёРјРµ? Разве нет семи смертных грехов? Что может быть более правильным, чем существование семи небесных тел? Если РјС‹ теперь добавим четыре луны Юпитера, то число небесных тел станет одиннадцать, Р° это число РЅРµ имеет мистического смысла. Поэтому традиционалисты отказались признать телескоп, РЅРµ желали смотреть через него, Рё утверждали, что РѕРЅ показывает только фантазии. Галилей вместе СЃ Кеплером смеялся над этим, РЅРѕ РІСЃРєРѕСЂРµ ему было РЅРµ РґРѕ смеха. Рнквизиция бросила его РІ тюрьму Рё обязала его отказаться РѕС‚ идеи движения Земли. Развитие науки РІ Рталии остановилось РЅР° несколько столетий, РЅРѕ инквизиция РЅРµ смогла противостоять гелиоцентрической теории, которую принимали люди науки, особенно РІ протестантских странах.