Игнатович Владимир Николаевич. Основополагающие идеи Г. Галилея в физике

Физику называют экспериментальной и точной наукой, законы которой основываются на фактах, установленных опытным путем, и формулируются с помощью математики. Такой она начала формироваться благодаря именно Галилею.

До Галилея «физика» – учение о природе – составляла часть философии и основывалась на принципах философии Аристотеля. Эта философия разделяла мир на небесный, где происходят совершенные круговые движения, не имеют ни начала, ни конца, и земной, где движения имеют начало и конец, а предметы движутся в соответствии со своей природой (качеством), в частности тяжелые падают вниз, а легкие поднимаются вверх. Движения предметов делятся на естественные и насильственные, а свойства тел «объясняются» их «природой» (качеством).

Галилей провозгласил необходимость количественного изучения явлений. Он утверждал: «Книга природы написана на языке математики, ее буквами служат треугольники, окружности и другие математические фигуры, без помощи которых человеку невозможно понять ее речь; без них – напрасные блуждания в лабиринте»; «Тот, кто хочет решать вопросы естественных наук без помощи математики, ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является».

Галилей выступил против объяснения свойств тел их природой (качеством) и в своих произведениях основывался на идеях противников философии Аристотеля – античных атомистов (материалистов). Атомисты так рисовали картину мира: «лишь в общем мнении существует сладкое, в мнении горькое, в мнении теплое, в мнении холодное, в мнении цвет, в действительности же существуют только атомы и пустота» (Демокрит); «...атомы не обладают никаким свойством предметов, доступных чувственному восприятию: кроме формы, веса, величины и всех тех свойств, которые по необходимости соединены с формой. Ибо всякое свойство изменяется, а атомы нисколько не изменяются… » (Эпикур).

Галилей также утверждал: "Никогда я не стану от внешних тел требовать что-либо иное, чем величина, фигуры, количество и более или менее быстрые движения, для того чтобы объяснить возникновение ощущений вкуса, запаха и звука; и думаю, что если бы мы устранили уши, языки, носы, то остались бы только фигуры, число и движения, но не запахи, вкусы и звуки, которые по нашему мнению, вне живого существа являются не чем иным, как только пустыми именами".

На основе этой идеи – объяснять все явления механическими движениями сред и частиц, искать механизм явлений – создавались теории классической физики.

Галилей также разработал экспериментальный метод исследования природы, включающий проведение экспериментов, их анализ, формулирование на основе анализа определенных предположений и всестороннюю экспериментальную проверку этих предположений. В частности, этот метод Галилей применил при исследовании падения тел. Он начал с предположения о том, что тела падают с постоянным ускорением. Из этого предположения Галилей математически получил заключение о том, что при движении с постоянным ускорением путь, пройденный телом, пропорционален времени в квадрате. Этот вывод Галилей проверил, исследуя движение шаров по наклонной плоскости с различными углами наклона.

Понятно, что за века, прошедшие после исследований Галилея, физика существенно развилась и изменилась, но главное из того, что им было введено в физику, – поиск количественных зависимостей, поиск механизма явлений, сочетание теории и эксперимента – остается неизменным.

Опубликовано на украинском языке в газете "Киевский политехник", 10 апреля 2014 г. №13.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.