Cтраница 3
Честь первооткрывателя принадлежит крупнейшему итальянскому художнику и ученому Леонардо да Винчи ( 1452 - 1519 гг.), который впервые применил пьезометрическую трубку для измерения давления воды в трубопроводах. К сожалению, его труд О движении и измерении воды был опубликован лишь в XIX веке. Поэтому принято считать, что впервые жидкостный манометр был создан в 1643 г. итальянскими учеными Торричелли и Вивиани, учениками Галилео Галилея, которые при исследовании свойств ртути, помещенной в трубку обнаружили существование атмосферного давления. [31]
Для проверки гипотезы Торричелли придумал классический по простоте и наглядности опыт, обессмертивший его имя. Он предположил, что если вода поднимается в трубе только на определенную высоту, то если в трубу поместить жидкость, более тяжелую, чем вода, она поднимется на высоту меньшую, чем поднималась вода. Это уменьшение должно соответствовать отношению удельных весов воды и выбранной жидкости. Для опыта ученый избрал самую тяжелую известную ему жидкость - ртуть, живое серебро. Легко представить восторг Торричелли и ассистировавшего ему Вивиани, когда ртуть в трубке, немного поколебавшись, остановилась на уровне, точно предсказанном новой теорией. [32]
У Галилея вопрос об ударе ставится в основном в духе технической традиции. Правда, на исследование удара Галилей, как он пишет одному из своих последователей, затратил многие сотни и тысячи часов в течение более чем 40 лет, но, наконец, нашел настолько простое объяснение, что понять его можно за полчаса. А Вивиани, описывая последние месяцы жизни Галилея, сообщает, 98 что в новом издании Бесед Галилей собирался изложить новое учение, трактуя геометрически удивительную силу удара. Но, как видно из отрывков, включенных Вивиани в посмертное издание Бесед, он проводил и эксперименты. Галилей, осталась неизвестной, а физика сводится к двум положениям: сила удара зависит от скорости соударяющихся тел; сила удара бесконечно велика. Слово сила в этих утверждениях не следует, видимо, понимать в современном смысле. [33]
Галилея) множество опытов / Галилей опытным путем установил, что ни различие в абсолютном весе, ни разный удельный вес шаров, которые он подвешивал на нити, моделируя математический маятник, не оказывают влияния на изохронность его колебаний, и это верно. Возможно, потому, что он проводил наблюдения над большими сериями ( затухающих) колебаний, когда должно было сказаться преобладание средних и малых отклонений. Второй неясный пункт - как Галилей нашел закономерность: время колебания маятника t пропорционально корню квадратному из его длины / / которую привел в Диалоге и Беседах. Он руководствовался при этом геометрией и своей новой наукой о движении, как писал Вивиани в 1659 г. Верно ли это. [34]
Было освоено представление о мгновенной скорости, а открытие законов падения дало основу для введения меры постоянно действующей силы. В общем виде был сформулировав закон сложения движений, вслед за тем перестали различать движения естественные и насильственные, и это устранило еще одно препятствие в деле создания общей науки о движении. Были введены, хотя без достаточно четкого и общепринятого определения, такие величины, как момент силы относительно оси, работа силы. Кинематика равнопеременного движения была дана в виде физической теории, а не абстрактной схемы. Львиная доля перечисленных результатов принадлежит Галилею / Так же много значила продемонстрированная им методика исследований - от критически проанализированных данных наблюдений и экспериментов к общим принципам, от последних - к математически выводимым следствиям и к проверке этих 104 следствий на опыте. У Галилея мы находим и разъяснение неизбежной приближенности теоретических выводов, разграничение существенных и несущественных факторов, понимание чистоты эксперимента и роли математических методов. Но надо еще раз напомнить, что гениальное творчество Галилея было бы немыслимо вне культурной атмосферы Флоренции, Венеции, вообще Италии того времени, вне окружения учеников, друзей, ценителей его таланта и последователей. Можно говорить о школе Галилея, к которой принадлежат, например, Кастелли, Баллиани, Торричелли, Вивиани. [35]
Упомянутый выше опыт Вивиани состоял в следую - вание жидкости щем. Торичелли правильно заключил отсюда, что получающийся столб ртути уравновешивается давлением наружного воздуха или, как можно сказать, весом столба воздуха, простирающегося до границ атмосферы и имеющего такое же поперечное сечение, как и столб ртути. Торичелли заметил также, что столб ртути имеет не всегда одинаковую высоту, и вывел отсюда, что давление воздуха подвержено определенным колебаниям. Этот факт оказался чрезвычайно важным для развития метеорологии. Наконец, Торичелли указал, что давление воздуха на вершине горы должно быть меньше, чем у подножия, и поэтому на вершине горы столб ртути должен быть ниже, чем у подножия. По предложению же Паскаля прибор, впервые примененный Вивиани, был назван барометром. [36]
Выше были отмечены этапы, через которые прошел Галилей в поисках законов падения. Мы относим к третьему этапу, приходящемуся примерно на 1609 - 1610 гг., многое из того, что изложено в Беседах, написанных гораздо позже. Достаточным основанием для этого являются сопоставления с более ранними сочинениями Галилея, его собственные указания и материалы его переписки. Здесь, удостоверившись в справедливости своих исходных положений, Галилей математически выводит из них различные следствия. Это и составляет одну из двух новых отраслей науки, о которых ведутся Беседы - учение о местном движении. В длинной цепи задач и предложений Галилей определяет и сравнивает времена падения тел вдоль вертикалей, вдоль наклонных и вдоль линий, составленных из вертикальных и ломаных отрезков. Кульминацией здесь является следствие из теоремы XXII ( она же - Предложение XXXVI 1): быстрейшее движение от одной конечной точки до другой происходит не по кратчайшей ли-нии, каковой является прямая, а по дуге окружности. Поэтому не вполне справедливо безоговорочно приписывать - Галилею ошибочное утверждение, что дуга окружности является брахистохроной, f Исходных принципов нового учения о местном движении не один, а два: помимо допущения закона уг: v2 t: tz, Галилей в первом издании Бесед выдвигает и принимает следующий принцип: Степени скорости, приобретаемые одним и тем же телом при движении по наклонным плоскостям, равны между собой, если высоты этих наклонных плоскостей одинаковы - разумеется, если все внешние препятствия и воздействия устранены и нет трения. Это положение, равносильное закону живых сил, обосновывается с помощью опытов. Но в последние годы жизни Галилей, обсуждая с Вивиани выдвигаемые последним возражения, натолкнулся, как он пишет в письме к Кастелли в конце 1639 г., на исчерпывающее доказательство принципа, которое он тут же сообщил нескольким лицам. [37]