ความผิดพลาดครั้งใหญ่ของกาลิเลโอผู้ยิ่งใหญ่
ให้เราย้ายจากสมัยโบราณไปสู่ยุคก่อนนิวตันที่ซึ่งกาลิเลโอผู้ยิ่งใหญ่ "ปกครอง" เหนือกลศาสตร์ การพัฒนาพลวัตในฐานะวิทยาศาสตร์มีความเกี่ยวข้องกับชื่อของนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่แห่งยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา กาลิเลโอ กาลิเลอี(1564-1642) ข้อดีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของกาลิเลโอในฐานะนักวิทยาศาสตร์ด้านเครื่องกลก็คือ เขาเป็นคนแรกที่วางรากฐานของพลวัตทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งทำลายล้างพลวัตของอริสโตเติลอย่างย่อยยับ กาลิเลโอเรียกพลศาสตร์ว่าเป็น “ศาสตร์แห่งการเคลื่อนที่สัมพันธ์กับสถานที่” บทความของเขาเรื่อง "การสนทนาและการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ใหม่สองประการ" ประกอบด้วยสามส่วน: ส่วนแรกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ ส่วนที่สองคือการเคลื่อนไหวด้วยความเร่งสม่ำเสมอ และส่วนที่สามเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ที่ถูกบังคับของวัตถุที่ถูกโยน
ในกลศาสตร์โบราณไม่มีคำว่า "ความเร็ว" มีการพิจารณาการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วไม่มากก็น้อยรวมถึงการเคลื่อนไหวที่ "ความเร็วเท่ากัน" แต่ไม่มีลักษณะเชิงปริมาณของการเคลื่อนไหวเหล่านี้ในรูปแบบของความเร็ว กาลิเลโอเป็นคนแรกที่เข้าใกล้วิธีแก้ปัญหาการเคลื่อนที่แบบสม่ำเสมอและเร่งความเร็วของวัตถุขนาดใหญ่ และพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุโดยความเฉื่อย
กาลิเลโอได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบกฎความเฉื่อย พวกเขาทำเช่นนี้ในหนังสือเรียน – ในโรงเรียนและไม่เพียงแต่เท่านั้น กาลิเลโอแสดงกฎนี้ไว้ดังนี้: “การเคลื่อนไหวของวัตถุซึ่งไม่ได้ถูกกระทำโดยแรง (แน่นอนว่าเป็นแรงภายนอก) หรือผลลัพธ์ที่ตามมามีค่าเท่ากับศูนย์ ถือเป็นการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอในวงกลม” ตามคำบอกเล่าของกาลิเลโอ เทห์ฟากฟ้าเคลื่อนตัว “เหลือไว้กับตัวมันเอง” ในความเป็นจริง การเคลื่อนที่โดยความเฉื่อยดังที่ทราบกันดีนั้นสามารถมีความสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงเท่านั้น สำหรับเทห์ฟากฟ้าพวกมันถูก "กระแทก" ออกจากการเคลื่อนไหวนี้โดยแรงภายนอก - พลัง แรงโน้มถ่วงสากล.
เมื่อพิจารณามุมมองของความเฉื่อยของกาลิเลโอ เราเชื่อมั่นในความผิดกฎหมายของมัน: ข้อผิดพลาดในการให้เหตุผลเกิดขึ้นเนื่องจากกาลิเลโอไม่รู้เกี่ยวกับกฎแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งค้นพบในภายหลังโดยนิวตัน
กาลิเลโอแย้งว่าหากเรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอและไม่มีการกลิ้ง (รูปที่ 23) เพื่อพิสูจน์หลักการสัมพัทธภาพ จะไม่มีการทดลองทางกลใดสามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวนี้ได้ พระองค์ทรงเสนอให้วางจิตใจไว้ในเรือที่มีน้ำไหลออกมา โดยมีปลา แมลงวัน และผีเสื้อว่ายอยู่ในนั้น และแย้งว่าไม่ว่าเรือจะจอดอยู่กับที่หรือเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ การกระทำของพวกมันจะไม่เปลี่ยนแปลง เราต้องไม่ลืมว่าการเคลื่อนที่ของเรือไม่ได้เป็นเส้นตรง แต่เป็นวงกลม (แม้ว่าจะเป็นวงกลมที่มีรัศมีขนาดใหญ่ เช่น ส่วนนี้หรือส่วนนั้นของโลกก็ตาม)
ข้าว. 23. เรือของกาลิเลโอ (มองเห็นแล่นเป็นวงกลม)
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าในระบบที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นโค้ง เช่น วงกลม ไม่สามารถสังเกตกฎความเฉื่อยได้ ระบบนี้ไม่ใช่ระบบเฉื่อย แท้จริงแล้ว ตามหลักการของกาลิเลโอ ขนาดของความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ไม่ได้มีบทบาท เช่นเดียวกับความเร็วการเคลื่อนที่ของระบบเฉื่อยระบบหนึ่งที่สัมพันธ์กับระบบอื่น
แต่หากเรือได้รับความเร็วหลบหนีครั้งแรก (8 กม./วินาที) วัตถุทั้งหมดที่อยู่ในเรือก็จะกลายเป็นไร้น้ำหนัก เช่นเดียวกับตัวเรือเอง การทดลองทางกลที่ดำเนินการด้วยความแม่นยำเพียงพอจะแสดงให้เห็นว่าแม้ในความเร็วจริงของการเคลื่อนที่ การเคลื่อนไหวของวัตถุในการยึดเรือที่กำลังเคลื่อนที่และเรือที่จอดนิ่งจะแตกต่างกัน ยิ่งไปกว่านั้น การเคลื่อนไหวของวัตถุจะเปลี่ยนไปหากเรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน แต่ในเส้นทางที่แตกต่างกัน เช่น ตามเส้นเมอริเดียนและตามเส้นศูนย์สูตร ไม่เพียงแต่ร่างกายจะเคลื่อนที่อยู่ในที่ยึดจะหลงจากวิถีที่ตั้งใจไว้ แต่ตัวเรือในซีกโลกเหนือจะถูกพาไปทางขวาตลอดเส้นทางและในซีกโลกใต้ - ไปทางซ้าย ที่น่าสนใจคือความเบี่ยงเบนเหล่านี้ซึ่งเกิดจากการหมุนของโลกในฐานะระบบที่ไม่เฉื่อย ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ด้วยซ้ำ
ในงานเขียนอีกชิ้นของเขา - "บทสนทนาเกี่ยวกับสองระบบหลักของโลก..." - กาลิเลโอให้เหตุผลว่าโลกเป็นร่างกายที่สมบูรณ์แบบอย่างยิ่ง และเมื่อสัมพันธ์กับส่วนต่างๆ ของมันแล้ว ลำดับสูงสุดและสมบูรณ์แบบที่สุดจะต้องมีชัย จากข้อนี้ กาลิเลโอสรุปว่าเทห์ฟากฟ้าโดยธรรมชาติของพวกมันไม่สามารถเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงได้ เพราะถ้าพวกมันเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง พวกมันก็จะเคลื่อนออกจากจุดเริ่มต้นอย่างไม่อาจเพิกถอนได้ และสถานที่เดิมสำหรับพวกมันจะไม่เป็นธรรมชาติ และบางส่วนของจักรวาลก็จะไม่ได้ตั้งอยู่ใน "ตามลำดับที่สมบูรณ์แบบที่สุด" ดังนั้นจึงเป็นที่ยอมรับไม่ได้ที่เทห์ฟากฟ้าจะเปลี่ยนสถานที่ซึ่งก็คือเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง หากจู่ๆ กฎแรงโน้มถ่วงสากลก็หายไป สิ่งนี้จะเกิดขึ้น! เขาคือผู้ที่รักษาเทห์ฟากฟ้าให้เคลื่อนไหวอย่างมั่นคงเพื่อป้องกันไม่ให้พวกมันกระจัดกระจายอย่างวุ่นวาย (รูปที่ 24) ยิ่งไปกว่านั้น การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด เนื่องจากเส้นตรงนั้นไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นจึงไม่มีกำหนด กาลิเลโอเชื่อว่าในแก่นแท้ของธรรมชาตินั้นเป็นไปไม่ได้เลยที่สิ่งใดๆ จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปสู่เป้าหมายที่ไม่สามารถบรรลุได้
ข้าว. 24. การเคลื่อนที่ตามธรรมชาติหรือแรงเฉื่อยตามกาลิเลโอโดยใช้ตัวอย่างการหมุนของดวงจันทร์รอบโลก
แต่เมื่อบรรลุความเป็นระเบียบเรียบร้อยและเทห์ฟากฟ้าถูกวางในตำแหน่งที่ดีที่สุดแล้ว ก็เป็นไปไม่ได้เลยที่จะมีแนวโน้มตามธรรมชาติต่อการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในนั้น ซึ่งส่งผลให้พวกมันเบี่ยงเบนไปจากตำแหน่งที่เหมาะสม ดังที่กาลิเลโอแย้งไว้ การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสามารถ "ส่งวัสดุสำหรับโครงสร้าง" เท่านั้น แต่เมื่อสิ่งหลังพร้อม การเคลื่อนไหวจะยังคงนิ่งอยู่ หรือหากมีการเคลื่อนไหว ก็จะเป็นเพียงวงกลมเท่านั้น ยิ่งกว่านั้นกาลิเลโอยังแย้งว่าหากร่างกายได้รับอนุญาตให้เลื่อนราวกับว่าบนน้ำแข็งบนระนาบแนวนอนเมื่อตกลงมาจากมันร่างกายจะตัดวิถีของมันกับศูนย์กลางของโลกอย่างแน่นอน (รูปที่ 25, a) แต่เนื่องจากการเคลื่อนที่โดยความเฉื่อยจะดึงวัตถุที่ถูกโยนออกจากวิถีนี้อย่างต่อเนื่อง มันจึงไม่สามารถตัดเส้นทางของมันกับศูนย์กลางของโลกได้ในทางใดทางหนึ่ง นี่เป็นข้อผิดพลาดที่พบบ่อยมาก ผู้เขียนยังพบข้อความที่คล้ายกันในหนังสือเรียนฟิสิกส์สมัยใหม่ของโรงเรียน (ในยุคเจ็ดสิบ) และเห็นภาพวาดที่เกี่ยวข้อง: ตัวอย่างเช่น การที่กระสุนปืนใหญ่ยิงจากปืนใหญ่ บินต่อไป ข้ามศูนย์กลางของ โลก.
ข้าว. 25. การล่มสลายของวัตถุที่เคลื่อนที่ในแนวสัมผัสไปยังพื้นผิวโลก: a – ตามข้อมูลของกาลิเลโอ; b - ตามนิวตัน
นอกจากนี้การเคลื่อนที่ไปตามระนาบลื่นในแนวนอนทำให้ร่างกายซึ่งเคลื่อนออกจากจุดตัดของรัศมีที่สั้นที่สุดของโลกด้วยระนาบนี้เริ่มเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางของโลก ซึ่งหมายความว่าทั้งที่เข้าใกล้และเคลื่อนออกจากจุดศูนย์กลางของโลก วัตถุไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากมีแรงกระทำต่อวัตถุนั้นตลอดเวลา (ยกเว้นจุดเดียวในใจกลางโลก)
ดังที่เราเห็น กาลิเลโอเข้าใจผิดอย่างมากในมุมมองของเขาเกี่ยวกับความเฉื่อย และต่อกลศาสตร์โดยทั่วไป การกำหนดกฎความเฉื่อยเชิงทำนายซึ่งใกล้เคียงกับกฎของนิวตันมากและเป็นที่ยอมรับโดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกลศาสตร์สมัยใหม่ กำหนดโดยนักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส อาร์. เดส์การตส์ (ค.ศ. 1596-1650) ซึ่งเป็นผู้ร่วมสมัยของกาลิเลโอ คำทำนายเพราะเดส์การตส์ไม่รู้เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและกำหนดกฎนี้ขึ้นมาด้วยความตั้งใจ
ในหนังสือของเขา “หลักการแห่งปรัชญา” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1644 เขากำหนดกฎของความเฉื่อยในลักษณะนี้ กฎข้อที่หนึ่ง: “ทุกสิ่งดำเนินต่อไปเท่าที่เป็นไปได้ เพื่อให้คงอยู่ในสภาพเดิมและเปลี่ยนแปลงได้โดยการพบปะกับผู้อื่นเท่านั้น” กฎข้อที่สอง: “แต่ละอนุภาคของวัสดุพยายามแยกกันเคลื่อนที่ต่อไป ไม่ใช่ตามเส้นโค้ง แต่เฉพาะในแนวเส้นตรง” ดังนั้น แทนที่จะเรียกกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันหรือกฎความเฉื่อย เรียกว่า กฎกาลิเลโอ-นิวตัน ซึ่งบางครั้งมีในตำราเรียนหรือบอกว่ากฎความเฉื่อยถูกค้นพบก่อนนิวตัน ควรสังเกตว่าเดส์การตส์ได้กำหนดสูตรไว้ค่อนข้างแม่นยำ ก่อนนิวตัน แต่ไม่ใช่กาลิเลโอ
ดังนั้นการเคลื่อนที่โดยความเฉื่อยจึงจำเป็นต้องเป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอ การเคลื่อนไหวนี้สามารถเทียบได้กับการพักผ่อนโดยการเปลี่ยนกรอบอ้างอิงเฉื่อยไปเป็นกรอบอ้างอิงที่จะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงด้วยความเร็วของร่างกายที่เคลื่อนไหวของเรา
ใครยืนอยู่บนไหล่ของยักษ์?
ดังนั้น กาลิเลโอไม่ได้ให้ความชัดเจนมากนักกับคำถามเกี่ยวกับศีลระลึกที่ยังคงไม่ได้รับการแก้ไขมาตั้งแต่สมัยโบราณ: ร่างกายมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อกองกำลังกระทำต่อร่างกาย และพวกมันมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อพลังไม่กระทำกับพวกมัน
ดังที่ทราบกันดีว่ากาลิเลโอพยายามตอบคำถามสุดท้ายที่พยายามตอบ สรุปได้ว่าร่างต่างๆ เหลือไว้กับตัวเอง นั่นคือไม่มีกองกำลังใดกระทำการ... วนเป็นวงกลม! ใช่แล้ว นี่คือสิ่งที่อริสโตเติลคิดเมื่อสองพันปีก่อน! และฉันก็ผิดเหมือนกัน ดังนั้นจึงดูน่าประหลาดใจเมื่อเด็กนักเรียนพบกับสิ่งที่ไม่เคยเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น: “ภาษาอิตาลี นักวิทยาศาสตร์กาลิเลโอกาลิเลโอเป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นว่า... เมื่อปราศจากอิทธิพลจากภายนอก ร่างกายไม่เพียงแต่จะอยู่นิ่งเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนไหวในแนวตรงและสม่ำเสมออีกด้วย” กาลิเลโอไม่ได้แสดงสิ่งนี้ โดยเฉพาะไม่ใช่ครั้งแรกอย่างที่เรารู้อยู่แล้ว ด้วยเหตุผลบางประการ กาลิเลโอได้รับเครดิตในหลายสิ่งที่เขาไม่ได้ทำเลย: เขาไม่ได้ขว้างลูกบอล หอเอนเมืองปิซาไม่ได้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ ไม่ได้ทดลองโดย Inquisition และไม่ได้กระทืบเท้าโดยพูดว่า: "แต่มันก็เปลี่ยน!" เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง แต่ตอนนี้เรากลับมาที่ความจริงที่ว่าก่อนนิวตันไม่มีความชัดเจนในใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปัญหาการเคลื่อนไหวของร่างกายและดังนั้นในกลศาสตร์โดยทั่วไป
มีเพียงไอแซก นิวตัน (ค.ศ. 1643-1727) ชาวอังกฤษผู้ยิ่งใหญ่เท่านั้นที่สามารถทำให้โลกของเครื่องจักรเป็นระเบียบเรียบร้อยได้ รายการความสำเร็จสั้นๆ ของนิวตันจารึกไว้บนหินบนหลุมศพของเขา:
ที่นี่พักผ่อน
เซอร์ไอแซก นิวตัน
ผู้ซึ่งมีพลังอำนาจอันศักดิ์สิทธิ์เกือบอยู่ในจิตใจของเขา
อธิบายไว้ก่อน
โดยใช้วิธีทางคณิตศาสตร์ของคุณเอง
การเคลื่อนที่และรูปร่างของดาวเคราะห์
เส้นทางของดาวหาง การขึ้นและลงของมหาสมุทร
เขาเป็นคนแรกที่สำรวจความหลากหลายของแสง
และลักษณะเฉพาะของสีที่เกิดขึ้น
ซึ่งจนถึงตอนนั้นยังไม่มีใครสงสัยด้วยซ้ำ
ล่ามที่ขยัน เฉียบแหลม และซื่อสัตย์
ธรรมชาติ โบราณวัตถุ และคัมภีร์
พระองค์ทรงยกย่องพระผู้สร้างผู้ทรงมหิทธิฤทธิ์ในคำสอนของพระองค์
เขาได้พิสูจน์ความเรียบง่ายที่จำเป็นในข่าวประเสริฐด้วยชีวิตของเขา
ให้มนุษย์เปรมปรีดิ์สิ่งนั้นอยู่ท่ามกลางพวกเขา
กาลครั้งหนึ่งมีเครื่องประดับของเผ่าพันธุ์มนุษย์อาศัยอยู่
จนถึงทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ทุกชั่วอายุคนยังคงทึ่งและประหลาดใจกับภาพอันยิ่งใหญ่ของโลกที่นิวตันสร้างขึ้น
จากข้อมูลของนิวตัน โลกทั้งโลกประกอบด้วย “อนุภาคที่เคลื่อนที่ได้ แข็ง หนัก และผ่านเข้าไปไม่ได้” “อนุภาคปฐมภูมิเหล่านี้แข็งอย่างยิ่ง พวกมันแข็งกว่าวัตถุที่ประกอบขึ้นด้วยอนุภาคอย่างนับไม่ถ้วน แข็งมากจนไม่เสื่อมสภาพหรือแตกเป็นชิ้น ๆ” ความมั่งคั่งและความหลากหลายเชิงคุณภาพทั้งหมดของโลกเป็นผลมาจากความแตกต่างในการเคลื่อนที่ของอนุภาค สิ่งสำคัญในภาพโลกของเขาคือการเคลื่อนไหว สาระสำคัญภายในของอนุภาคยังคงอยู่ในพื้นหลัง: สิ่งสำคัญคืออนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างไร
อัจฉริยะผู้ยิ่งใหญ่คนนี้เกิดในเมือง Wolstrop ในเมืองอังกฤษแห่งหนึ่งในครอบครัวชาวนา เด็กเล็กมากจนพวกเขาบอกว่าเขารับบัพติศมาในแก้วเบียร์ ในชั้นประถมศึกษาเขาเรียนแบบปานกลาง (ชื่นชมยินดี นักเรียน C ไม่มีอะไรจะเสียสำหรับคุณ!) จากนั้นเขาก็เกิดความตกใจทางศีลธรรม - เขาถูกทุบตีและดูถูกและนักเรียนที่เก่งที่สุดในชั้นเรียนก็ทำได้ ตอนนั้นเองที่นิวตันเริ่มสนใจการเรียนรู้และเขาก็กลายเป็นนักเรียนที่ดีที่สุดได้อย่างง่ายดายจากนั้นจึงเข้ามหาวิทยาลัยที่ดีที่สุดในอังกฤษ - เคมบริดจ์ และหลังจากสำเร็จการศึกษาได้ 4 ปี เขาก็กลายเป็นศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์ในมหาวิทยาลัยเดียวกันแล้ว ในปี 1696 เขาย้ายไปลอนดอน ซึ่งเขาอาศัยอยู่จนกระทั่งเสียชีวิตในปี 1727 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออายุ 85 ปี ตั้งแต่ปี 1703 เขาเป็นประธานของ Royal Society of London และสำหรับงานด้านวิทยาศาสตร์ของเขา เขาได้รับรางวัลตำแหน่งลอร์ด ด้วยเหตุนี้เขาจึงได้เป็นสมาชิกสภาขุนนางซึ่งเขาเข้าร่วมการประชุมเป็นประจำมากที่สุด แต่ต่างจากขุนนางคนอื่นๆ ที่ชอบพูดคุยจากพลับพลาเช่นเดียวกับสมาชิกดูมาของเรา นิวตันไม่ได้พูดอะไรเลยเป็นเวลาหลายปี และในที่สุดก็, คนที่ดีจู่ๆก็ขอพูด ทุกคนต่างตกตะลึง - พวกเขากำลังรอบางสิ่งที่ฉลาดมากที่จะพูดโดยอัจฉริยะตลอดกาลและผู้คน ในความเงียบงัน นิวตันได้ประกาศสุนทรพจน์ครั้งแรกและครั้งสุดท้ายในรัฐสภาว่า “ท่านสุภาพบุรุษ ผมขอให้คุณปิดหน้าต่าง ไม่เช่นนั้นผมอาจเป็นหวัด!”
ในช่วงปีบั้นปลายของชีวิต นิวตันเข้าไปพัวพันกับเทววิทยาอย่างลึกซึ้ง และได้เขียนหนังสือซึ่งเขาอธิบายว่าเป็นผลงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขาอย่างเป็นความลับ ซึ่งควรจะเปลี่ยนแปลงชีวิตของผู้คนอย่างเด็ดขาด แต่เนื่องจากความผิดของสุนัขอันเป็นที่รักของนิวตันซึ่งล้มตะเกียงจึงเกิดไฟไหม้ซึ่งนอกเหนือจากตัวบ้านและทรัพย์สินทั้งหมดแล้วต้นฉบับอันยิ่งใหญ่ก็ถูกเผาด้วย นี่คือของ Wolandov: "ต้นฉบับไม่ไหม้!" พวกเขายังคงเผาไหม้...
หลังจากนั้นไม่นาน นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ก็จากไป...
นิวตันทำอะไรได้ยอดเยี่ยมในด้านกลศาสตร์? และความจริงที่ว่าเขาค้นพบและกำหนดกฎของเขา: กฎการเคลื่อนที่สามข้อและกฎแรงโน้มถ่วงสากลหนึ่งข้อ
โดยสรุป แนวคิดหลักของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันคือการเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุนั้นเกิดจากการกระทำร่วมกันของพวกมันเท่านั้น เอาน่า ผู้คนไม่เคยรู้เรื่องง่ายๆ แบบนี้มาก่อนเลยเหรอ? ลองนึกภาพว่าไม่และหลายคนยังไม่รู้
ลองใช้กฎข้อแรกของนิวตัน (นี่คือกฎที่บางครั้งถือว่าไม่ยุติธรรมกับกาลิเลโอ) นิวตันเองก็คิดค้นสูตรนี้ขึ้นมาด้วยวิธีที่ซับซ้อนมาก เช่นเดียวกับในตำราเรียนหลายเล่ม ผู้เขียนเชื่อว่าจะกระชับและง่ายกว่าที่จะพูดว่า: “ร่างกายอยู่นิ่งหรือเคลื่อนไหวอย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง หากผลลัพธ์ของแรงภายนอกที่กระทำกับร่างกายนั้นมีค่าเท่ากับศูนย์” ดูเหมือนว่าไม่มีอะไรจะบ่นเกี่ยวกับที่นี่ จากนั้นพวกเขาก็เขียนในหนังสือเรียนบางเล่มว่า “... ถ้าร่างกายไม่ถูกกระทำโดยกองกำลังหรือร่างกายอื่น...” สิ่งนี้ไม่ถูกต้อง และนี่คือตัวอย่างที่จะพิสูจน์
รถยนต์คันหนึ่งกำลังขับไปตามทางหลวงเรียบที่สวยงามโดยดับเครื่องยนต์ (ตามที่พวกเขาพูดว่า "กำลังแล่น") และค่อยๆ ชะลอความเร็วลง และเครื่องยนต์ที่ส่งเสียงคำรามจากความเครียด รถปราบดินก็ลากภูเขาทรายทั้งลูกไปด้านหน้า แต่เคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงแม้ว่าจะช้าก็ตาม (รูปที่ 26) การเคลื่อนไหวใดต่อไปนี้สามารถเรียกว่าการเคลื่อนไหวโดยความเฉื่อย? ใช่ แน่นอน ประการที่สอง แม้ว่าข้าพเจ้าอยากจะชี้ให้เห็นถึงประการแรกก็ตาม สิ่งที่สำคัญที่สุดคือร่างกายเคลื่อนไหวอย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง แค่นั้นก็พอแล้ว ไม่มีอะไรเพิ่มเติมแล้ว รถในตัวอย่างแรก แม้จะช้า แต่ก็กำลังชะลอความเร็วลง ดังนั้นแรงที่กระทำต่อมันจะไม่ได้รับการชดเชย: มีการต่อต้าน แต่ไม่มีแรงดึง และหลายศพกระทำต่อรถปราบดิน ซึ่งแต่ละอันมีพลังของตัวเอง แต่แรงทั้งหมดได้รับการชดเชย ผลลัพธ์ที่ได้คือศูนย์ นั่นคือสาเหตุที่ว่าทำไมมันยังคงเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงนั่นคือโดยความเฉื่อย
ข้าว. 26. การเคลื่อนตัวของรถยนต์และรถปราบดินที่บรรทุกสินค้า
ตอนนี้เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าเหตุใดรถของผู้พัน Zillergut จึงหยุด เพราะการเคลื่อนที่โดยที่ดับเครื่องยนต์ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่โดยความเฉื่อย รถคันนี้ถูกกระทำโดยระบบกำลังที่ไม่สมดุล ซึ่งส่งผลให้ถูกบังคับถอยหลัง รถจึงชะลอความเร็วลงจนหยุดสนิท
น่าเสียดายที่พวกเราหลายคนมักตีความคำว่า "โดยความเฉื่อย" ผิดๆ
ด้วยความเฉื่อยมู่เล่จะหมุน โดยความเฉื่อยฉันชนหน้าผากของฉันบนกระจกเมื่อรถเบรก... ทั้งหมดนี้เป็นแนวคิดเกี่ยวกับความเฉื่อยในชีวิตประจำวัน ความเข้มงวดเป็นเพียงสิ่งที่ถูกกำหนดโดยกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน ใครอยู่ตรงหน้าเขา อาจไม่แม่นยำนัก แต่เป็นผู้กำหนด... ไม่ ไม่ใช่กาลิเลโอ - เดการ์ต!
ดังนั้นนิวตันจึงเข้าใจหนึ่งในความลับที่ซ่อนอยู่ของธรรมชาติและยังคงเข้าใจความลับเหล่านี้ต่อไป “ลอร์ดพระเจ้านั้นซับซ้อน แต่ก็ไม่เป็นอันตราย!” – ไอน์สไตน์ชอบพูดและแม้แต่จารึกคำเหล่านี้ไว้บนเตาผิงของเขา ซึ่งหมายความว่าด้วยความรอบคอบบุคคลจะเข้าใจความลับของผู้สร้างทีละคนซึ่งไม่ได้ห้ามไม่ให้เขาทำเช่นนี้โดยสิ้นเชิง และบุคคลดังกล่าวซึ่งไขปริศนาเหล่านี้ได้จำนวนมากที่สุดคือเห็นได้ชัดว่าเคยเป็นและยังคงเป็นนิวตัน และเมื่อพวกเขาถามเขาว่าทำไมเขาถึงมองเห็นได้ไกลขนาดนี้ในทางวิทยาศาสตร์ เขาตอบอย่างสุภาพว่า “ถ้าฉันมองเห็นได้ไกลกว่าคนอื่นๆ ก็เพราะฉันยืนอยู่บนไหล่ของยักษ์!”
อะไรดึงดูดร่างกายเข้าหากัน?
นิวตันไม่ได้ตั้งชื่อเฉพาะของยักษ์เหล่านี้ แต่อย่างน้อยก็มีหนึ่งชื่อที่สามารถระบุได้อย่างแน่ชัด ดูเหมือนว่า... ไม่ พวกเขาไม่ได้เดาอีก แม้ว่าชื่อนี้มักจะถูกกล่าวถึงเป็นอันดับแรกในหมู่ยักษ์ใหญ่ แต่ก็ไม่ใช่กาลิเลโอ ฉันคิดว่าเป็นโยฮันเนสเคปเลอร์ (1571-1630) คำไม่กี่คำเกี่ยวกับยักษ์ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "ผู้บัญญัติกฎหมายแห่งท้องฟ้า"
“ผู้บัญญัติแห่งสวรรค์” เกิดในปี 1571 ทางตอนใต้ของเยอรมนี ในครอบครัวที่ยากจน แต่สามารถสำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนและมหาวิทยาลัยในทูบิงเงนได้ ต้องบอกว่าเขาเสียชีวิตด้วยความยากจนในปี 1630 และหลังจากนั้น ครอบครัวก็เหลือเพียงชุดเก่าๆ หนึ่งชุด เสื้อเชิ้ตสองตัว เหรียญทองแดงหลายเหรียญ และ... ค่าจ้างค้างชำระเกือบ 13,000 กิลด์! และพวกเขายังบอกด้วยว่านักวิทยาศาสตร์เคยได้รับค่าตอบแทนตรงเวลาและมากมาย... ผู้เขียนเสี่ยงที่จะถูกเพื่อนร่วมงานทุบตีโดยอ้างว่าเป็นเรื่องไม่ดีเมื่อนักวิทยาศาสตร์ใช้ชีวิตอย่างมั่งคั่ง - หัวของพวกเขากำลังคิดเรื่องผิด ๆ พวกเขาไม่ได้กังวลเกี่ยวกับกฎธรรมชาติใหม่ แต่เกี่ยวกับธนาคารที่จะนำสมบัติของตนไปและอัตราดอกเบี้ยเท่าใด “เพราะว่าทรัพย์สมบัติของคุณอยู่ที่ไหน ใจของคุณก็จะอยู่ที่นั่นด้วย” พระเจ้าตรัสดังนี้ กวี Petrarch ตั้งข้อสังเกตว่าความมั่งคั่งและความยากจนข้นแค้นยังขัดขวางความคิดสร้างสรรค์อีกด้วย ดังนั้นหากวิทยาศาสตร์ยังคงควบคุมอาหารด้วยความอดอยากต่อไปสิ่งหนึ่ง (น่าเสียดายที่มีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น!) ก็จะดีอย่างแน่นอน: ผู้คว้าและนักธุรกิจจะไม่เร่งรีบไปที่นั่น ใช่แล้ว จากประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ เป็นเรื่องยากที่จะตั้งชื่อนักวิทยาศาสตร์ (คนจริง ไม่ใช่นักธุรกิจที่มีวุฒิการศึกษา!) ที่จะร่ำรวยอย่างแท้จริง ไม่รวมกษัตริย์นักวิทยาศาสตร์ที่มาเยี่ยมเยียนด้วย
เคปเลอร์จึงต้องทนกับความเศร้าโศกและความกังวลมากมายตลอดช่วงชีวิตของเขา เขาป่วยด้วยโรคแปลกๆ หลายการมองเห็น (สำหรับนักดาราศาสตร์เป็นยังไงบ้างล่ะ มันเหมือนกับนักดนตรีหูหนวก แต่มีคนแบบนี้ เช่น บีโธเฟน!) อีกครั้งหนึ่ง ความยากจน แม้ว่าเขาจะทำงานเป็นนักดาราศาสตร์และโหราจารย์ในศาลก็ตาม และแม่ของเขาทำให้เขาประหลาดใจ - บอกเพื่อนบ้านของคุณด้วยคำพูดนอกรีตเหล่านี้: "ไม่มีสวรรค์หรือนรก สิ่งที่เหลืออยู่ของมนุษย์ก็เหมือนกับสัตว์!" มันไปถึง "ที่ต้องการมัน" และเธอคงหนีไม่พ้นไฟ (และในบ้านเกิดของเคปเลอร์ในเมืองเล็ก ๆ ของม่าน 38 คนนอกรีตถูกเผาในเวลาเพียง 14 ปี!) หากไม่ใช่เป็นเวลา 6 ปีของ "การสนับสนุนของเคปเลอร์" "!
และท่ามกลางความกังวลและปัญหาดังกล่าว เคปเลอร์ได้นำแนวคิดเรื่อง "ความเฉื่อย" และ "แรงโน้มถ่วง" มาใช้ในกลศาสตร์ และกำหนดแนวคิดหลังว่าเป็นแรงดึงดูดซึ่งกันและกันของร่างกาย ทุกอย่างเกือบจะถูกต้องแล้ว หากเคปเลอร์ไม่เชื่อมโยงแรงดึงดูดนี้กับแม่เหล็กและเชื่อว่า "ดวงอาทิตย์ที่หมุนรอบตัวเอง ผลักดาวเคราะห์ให้หมุนอยู่ตลอดเวลา และมีเพียงความเฉื่อยเท่านั้นที่ขัดขวางดาวเคราะห์เหล่านี้ไม่ให้หมุนตามการหมุนของดวงอาทิตย์อย่างแม่นยำ” ปรากฎว่า "ดาวเคราะห์ผสมความเฉื่อยของมวลกับความเร็วของการเคลื่อนที่"... โดยทั่วไปแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้คือความสับสนพอสมควร แต่กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์เป็นผลงานชิ้นเอก และกฎเหล่านี้ได้ผลักดันให้นิวตันเข้าใจกฎแรงโน้มถ่วงสากล
กฎข้อแรกของเคปเลอร์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่เป็นวงรีของดาวเคราะห์ ก่อนหน้านี้ ทุกคนคิดว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่เป็นวงกลม (วงกลมเวทมนตร์เหล่านั้นอีกครั้ง ทั้งโคเปอร์นิคัสและกาลิเลโอต่างสับสน!) เคปเลอร์พิสูจน์ว่าไม่เป็นเช่นนั้น และดาวเคราะห์เคลื่อนที่เป็นรูปวงรีโดยมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง
กฎข้อที่สองคือเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น ดาวเคราะห์ (และดาวหาง!) จะเคลื่อนที่เร็วขึ้น และเคลื่อนที่ออกจากดวงอาทิตย์ช้าลง (รูปที่ 27) และกฎข้อที่สามนั้นมีปริมาณที่เข้มงวดอยู่แล้ว: กำลังสองของคาบการโคจรของดาวเคราะห์สองดวงใดๆ มีความสัมพันธ์กันเป็นกำลังสองของระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์
ข้าว. 27. ภาพประกอบกฎข้อที่สองของเคปเลอร์
เหลืออีกเพียงเล็กน้อยที่จะเข้าใจว่ากองกำลังใดควบคุมการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ โรเบิร์ต ฮุค ผู้ร่วมสมัยกับนิวตันและเพื่อนร่วมงานอาวุโสของเขา และอาจเป็นหนึ่งในยักษ์ใหญ่เหล่านั้นที่นิวตันยืนอยู่บนไหล่ของเขา เขียนไว้ในปี 1674 ว่า “... เทห์ฟากฟ้าทั้งหมด โดยไม่มีข้อยกเว้น มีแรงดึงดูดมุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของมัน... และสิ่งเหล่านี้ แรงดึงดูดกระทำการมากขึ้น ร่างกายที่พวกเขากระทำก็จะยิ่งอยู่ใกล้พวกเขามากขึ้นเท่านั้น” น่าประหลาดใจที่ฮุคเข้าใกล้การค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงสากลมากเพียงใด แต่ตัวเขาเองไม่ต้องการทำเช่นนั้น โดยอ้างว่ายุ่งอยู่กับงานอื่น
เป็นครั้งแรกที่แนวคิดเกี่ยวกับคำจำกัดความที่แม่นยำของแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นจากนักเรียนของนิวตัน (จำตำนานของแอปเปิ้ลที่ตกลงบนหัวของเขา!) แต่การคำนวณไม่ได้ให้ความแม่นยำตามที่ต้องการ ความจริงก็คือสำหรับการคำนวณนิวตันใช้ค่ารัศมีของโลกซึ่งนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Snell กำหนดไว้อย่างไม่ถูกต้องและเมื่อได้รับค่าความเร่งของดวงจันทร์น้อยกว่าค่าที่สังเกตได้ 15% เขาก็เลื่อนงานนี้ออกไปอย่างขมขื่น
จากนั้น 18 ปีต่อมา เมื่อนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Picard กำหนดค่ารัศมีของโลกได้แม่นยำมากขึ้น นิวตันจึงนำการคำนวณที่เลื่อนออกไปอีกครั้ง และพิสูจน์ความถูกต้องของสมมติฐานของเขา แต่แม้หลังจากนี้ นิวตันก็ไม่รีบร้อนที่จะเผยแพร่การค้นพบของเขา เขาทดสอบกฎใหม่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์อย่างระมัดระวัง การเคลื่อนที่ของดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ รวมถึงการเคลื่อนที่ของดาวหาง และในที่สุดก็ตัดสินใจตีพิมพ์กฎแรงโน้มถ่วงสากลในหนังสือชื่อดังของเขา” หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ” ในปี ค.ศ. 1687 โดยที่กฎการเคลื่อนที่ 3 ประการของเขา
ต่อไปนี้เป็นวิธีกำหนดกฎหมายนี้ด้วยวิธีที่เรียบง่ายและชัดเจนยิ่งขึ้น: “วัตถุแต่ละชิ้นดึงดูดอีกวัตถุหนึ่งด้วยแรงที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของวัตถุเหล่านี้ และเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุเหล่านั้น”
ตัวอย่างเช่น ร่างกายมนุษย์สองคนที่มีระยะห่างระหว่างกัน 1 เมตรจะดึงดูดกันด้วยแรงประมาณหนึ่งในสี่สิบของแรงมิลลิกรัม นั่นน้อยกว่าหนึ่งในพันล้านของกำลังที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายเรา เรือสองลำที่มีน้ำหนัก 25,000 ตันต่อลำที่ระยะ 100 ม. ถูกดึงดูดด้วยแรงที่ไม่มีนัยสำคัญที่ 4 นิวตัน และคำอธิบายที่ไร้สาระสำหรับการชนกันของเรือเนื่องจากการดึงดูดซึ่งกันและกันนั้นไม่มีความหมาย
ไม่มีสิ่งกีดขวางหรือฉากบังใดๆ ที่สามารถปกป้องคุณจากแรงโน้มถ่วงได้ แม้ว่าหลายคนใฝ่ฝันที่จะได้พบกับหน้าจอดังกล่าว แต่ในศตวรรษที่ 21 พวกเขากล่าวว่าคุณได้ยินสิ่งนั้นเป็นครั้งคราว นักวิทยาศาสตร์จะค้นพบวิธีกำจัดแรงโน้มถ่วง พวกเขากำลังวาดภาพการออกแบบบ้านที่ไม่มีฐานรากและยานพาหนะแรงโน้มถ่วงที่บินได้โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง
การค้นหาเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ - นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Herbert Wells ใช้แนวคิดเรื่อง "โล่แรงโน้มถ่วง" ซึ่งคาดว่าจะทำจากวัสดุพิเศษซึ่งตั้งชื่อตามผู้แต่ง - นักประดิษฐ์ Cavor - cavorite หากวางโล่นี้ไว้ใต้วัตถุใด ๆ มันจะถูกปลดปล่อยจากแรงโน้มถ่วงของโลกและจะถูกดึงดูดโดยเทห์ฟากฟ้าเท่านั้นนั่นคือมันจะบินขึ้นไป ตัวละครของเวลส์สร้างเรือระหว่างดาวเคราะห์ที่ปกคลุมไปด้วยคาโวไรต์ ด้วยการเปิดและปิดม่านที่เกี่ยวข้อง พวกเขาจะถูกดึงดูดไปยังส่วนหนึ่งของพื้นที่ที่พวกเขาต้องการที่จะบิน และด้วยเหตุนี้จึงเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ
ข้อโต้แย้งของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ฟังดูน่าเชื่อ: เรารู้ว่าหน้าจอที่ทำจากตัวนำบางชนิด (เช่น แผ่นโลหะ) ไม่สามารถทะลุผ่านสนามไฟฟ้าได้ ตัวนำยิ่งยวดดันสนามแม่เหล็กออกมา ฯลฯ ยิ่งไปกว่านั้น รายงานในสื่อเกี่ยวกับการวัดของนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส อัลเลน ยืนยันว่าดวงจันทร์ที่ปกป้องเราจากดวงอาทิตย์ยังสร้าง "เงาแรงโน้มถ่วง" บางชนิดด้วย แต่ปรากฎว่า "เงา" นี้เป็นเพียงข้อผิดพลาดของเครื่องมือเท่านั้น
พวกเขากล่าวว่าความคิดต่างๆ แสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงนั้นกระทำกับเทห์ฟากฟ้าเท่านั้น แต่ไม่ใช่กับคุณและฉัน ดังนั้นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เฮนรี คาเวนดิช จึงสร้างสิ่งที่เรียกว่าสมดุลแรงบิดแบบพิเศษและแม่นยำมาก และเป็นหนึ่งในบุคคลกลุ่มแรกๆ ที่วัดแรงโน้มถ่วงบนโลกในปี พ.ศ. 2341 ในตาชั่งเหล่านี้ ตุ้มน้ำหนักถูกแขวนไว้บนด้ายบางและแข็งแรงบนแขนโยก ซึ่งถูกดึงดูดโดยลูกบอลตะกั่วขนาดใหญ่สองลูกที่มีน้ำหนัก 50 กก. (รูปที่ 28) อุปกรณ์คาเวนดิชถูกปิดไว้ในห้องสุญญากาศ และการเคลื่อนไหวของแขนโยกถูกจับโดยอุปกรณ์ตรวจวัดสายตา นี่คือวิธีหา "ค่าคงที่โน้มถ่วง" ซึ่งกลายเป็น 6.67·10 – 11 N⋅m2/kg2 หรืออีกนัยหนึ่งคือลูกบอลสองลูกหนักลูกละ 1,000 กก. ซึ่งอยู่ห่างจากกัน 1 เมตร ถูกดึงดูดด้วยแรง 6.67 แสนหนึ่งในพันของนิวตัน!
ข้าว. 28. “Torsion balance” โดย G. Cavendish เพื่อกำหนดแรงโน้มถ่วง
นี่คือความอ่อนแอและแรงโน้มถ่วงที่ไม่มีนัยสำคัญ และในขณะเดียวกันพวกเขาก็เป็นผู้ "ขับเคลื่อนโลก" ซึ่งกำหนดการบินของดาวเคราะห์ ดวงดาว ดาวหาง และเทห์ฟากฟ้าอื่นๆ การล่มสลายของร่างกายบนโลกก็เป็นงานของ "มือ" ของแรงโน้มถ่วงเช่นกันดังนั้นจึงไม่เพียง แต่เป็นสากลเท่านั้น แต่ยังมีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่งด้วย!
ทุกสิ่งที่กล่าวมาจนถึงตอนนี้เกี่ยวกับการพัฒนาวิทยาศาสตร์เป็นเพียงยุคก่อนประวัติศาสตร์เท่านั้น วิทยาศาสตร์สมัยใหม่. A. Einstein และ L. Infeld เขียนว่า “ความพยายามที่จะอ่านเรื่องราวอันยิ่งใหญ่เกี่ยวกับความลับของธรรมชาตินั้นเก่าแก่พอๆ กับความคิดของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เมื่อสามศตวรรษก่อนเล็กน้อยเท่านั้นที่นักวิทยาศาสตร์เริ่มเข้าใจภาษาของเรื่องราวนี้ ตั้งแต่นั้นมา นั่นคือตั้งแต่สมัยกาลิเลโอและนิวตัน การอ่านก็ก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว” และยิ่งไปกว่านั้น: “ปัญหาพื้นฐานที่สุดซึ่งยังคงไม่ได้รับการแก้ไขมานานนับพันปีเนื่องจากความซับซ้อนคือปัญหาการเคลื่อนไหว” ( อ้าง แต่: Einstein A. , Pnfeld L. วิวัฒนาการของฟิสิกส์ ม., 1965, น. 8.).
แนวคิดนำทางครั้งแรกวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่เป็นของกาลิเลโอและเกี่ยวข้องกับปัญหาการเคลื่อนที่
ก่อนกาลิเลโอ มุมมองที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในทางวิทยาศาสตร์ก็คือ ยิ่งแรงผลักของร่างกายมีมากขึ้น ความเร็วในการเคลื่อนไหวของร่างกายก็จะยิ่งมากขึ้น และหากการกระทำของแรงนี้หยุดลง ร่างกายก็จะหยุดลง ตำแหน่งนี้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนโดยอริสโตเติล และเมื่อมองแวบแรกก็สอดคล้องกับประสบการณ์
กาลิเลโอแสดงให้เห็นว่าทัศนะนี้ผิด ลองพิจารณาตัวอย่างรถสาลี่ที่ถูกคนเข็นไปตามทางแนวนอน ถ้าคนหยุดเข็น รถสาลี่จะกลิ้งไปได้ระยะหนึ่งแล้วหยุด ดูเหมือนว่าอริสโตเติลพูดถูก อย่างไรก็ตาม อย่าให้เรารีบด่วนสรุป จะเป็นอย่างไรถ้าเราสร้างเส้นทางที่รถสาลี่หมุนได้สม่ำเสมอยิ่งขึ้น และลดแรงเสียดทานระหว่างเพลาและบูชของล้อรถสาลี่ เนื่องจากการหล่อลื่นที่ดีขึ้น เห็นได้ชัดว่าการเคลื่อนที่อย่างอิสระของรถสาลี่หลังจากถอนแรงผลักออกแล้วจะยังคงดำเนินต่อไปนานขึ้น รถสาลี่จะหมุนได้ไกลมากขึ้น
สมมติว่าเราสามารถทำให้เส้นทางเรียบสนิทได้ และแน่นอนว่าแรงเสียดทานในล้อรถสาลี่ในแนวนอนก็ถูกกำจัดออกไปโดยสิ้นเชิง และแม้แต่แรงเสียดทานระหว่างอากาศโดยรอบกับผนังของรถสาลี่ก็ถูกกำจัดออกไป ในความเป็นจริงมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำทั้งหมดนี้ แต่ก็สามารถสันนิษฐานได้ แล้วจะเกิดอะไรขึ้น? ให้เราตอบคำถามนี้ด้วยคำพูดของกาลิเลโอ: “... ความเร็วซึ่งเมื่อให้กับวัตถุที่เคลื่อนไหวแล้วจะถูกอนุรักษ์ไว้อย่างเคร่งครัด เนื่องจากสาเหตุภายนอกของการเร่งความเร็วหรือการชะลอตัวได้ขจัดออกไปแล้ว ซึ่งเป็นสภาวะที่พบได้เฉพาะในแนวนอนเท่านั้น ระนาบ เพราะในกรณีเคลื่อนที่ไปตามระนาบเอียงลงก็มีเหตุให้เร่งความเร็วอยู่แล้ว ในขณะที่เคลื่อนขึ้นในระนาบเอียงก็มีการชะลอตัว จากนี้ไปการเคลื่อนที่บนระนาบแนวนอนจะเป็นนิรันดร์ เพราะถ้าความเร็วคงที่ การเคลื่อนที่นั้นไม่สามารถลดลงหรือลดลงได้ แต่จะถูกทำลายน้อยลงมาก” ( อ้าง จาก: ไอน์สไตน์ แอล., อินเฟลด์ แอล. อ้างแล้ว, หน้า. 12.)
ดังนั้น แทนที่จะเป็นมุมมองของอริสโตเติล: ร่างกายเคลื่อนไหวเฉพาะเมื่อมีอิทธิพลภายนอกเท่านั้น- กาลิเลโอนำเสนอหลักการใหม่ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง: หากไม่มีอิทธิพลภายนอกต่อร่างกายก็แสดงว่าร่างกายอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่นี่คือวิธีที่ A. Einstein และ L. Infeld ประเมินการค้นพบกาลิเลโอครั้งนี้: “การค้นพบของกาลิเลโอและการประยุกต์วิธีการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ของเขาเป็นหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์ของความคิดของมนุษย์ และถือเป็นความสำเร็จที่แท้จริง จุดเริ่มต้นของฟิสิกส์ การค้นพบนี้สอนเราว่าข้อสรุปตามสัญชาตญาณจากการสังเกตโดยตรงไม่สามารถเชื่อถือได้เสมอไป เนื่องจากบางครั้งอาจนำไปสู่เส้นทางที่ผิด" ( ไอน์สไตน์ เอ. อินเฟลด์ แอล. อ้างแล้ว, หน้า. 10.) .
ก่อนที่จะเล่าเรื่องสิ่งที่กาลิเลโอทำในทางวิทยาศาสตร์ต่อไป เราต้องการแนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับชีวประวัติและลักษณะนิสัยบางประการของชายผู้ชาญฉลาดคนนี้
กาลิเลโอ กาลิเลอี เกิดเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1564 (ปีเดียวกับดับเบิลยู เชกสเปียร์) ในเมืองปิซา พ่อของเขา Vincenzo เป็นนักดนตรี ครอบครัวเป็นชนชั้นสูงแต่ไม่ได้ร่ำรวย ในปี ค.ศ. 1574 ครอบครัวย้ายจากปิซาไปยังฟลอเรนซ์ ที่นี่กาลิเลโอได้รับการยอมรับให้เป็นคณะสงฆ์ในฐานะสามเณรและศึกษาในอาราม สิ่งสำคัญที่เขาเรียนรู้ในช่วงเวลานี้และมีประโยชน์มากสำหรับเขาในอนาคตคือผลงานของนักเขียนชาวกรีกและละติน กาลิเลโอออกจากอารามตามคำยืนกรานของบิดา (เนื่องจากถูกกล่าวหาว่าเป็นโรคตาที่รุนแรง) และในปี ค.ศ. 1581 อีกครั้งภายใต้อิทธิพลของบิดาของเขา เขาได้เข้ามหาวิทยาลัยปิซาเพื่อเรียนแพทย์
อย่างไรก็ตาม กาลิเลโอแสดงความสนใจในด้านการแพทย์เป็นอย่างมาก แต่เขาเริ่มสนใจคณิตศาสตร์ กลศาสตร์ ฟิสิกส์ และดาราศาสตร์ บทบาทหลักในเรื่องนี้แสดงโดยเพื่อนของพ่อของเขา Ostilio Ricci ตามคำแนะนำของเขากาลิเลโออ่านผลงานของยุคลิดและอริสโตเติล แต่ยิ่งกาลิเลโอเริ่มคุ้นเคยกับผลงานของอริสโตเติลซึ่งส่วนใหญ่เป็นกลศาสตร์และฟิสิกส์มากขึ้นเท่าไร พวกเขาก็ยิ่งเกิดความสงสัยและการคัดค้านในตัวเขามากขึ้นเท่านั้น
ในที่สุดความสนใจทางวิทยาศาสตร์ของกาลิเลโอก็ถูกกำหนดไว้แล้ว เขาอุทิศตนให้กับวิชาคณิตศาสตร์ เรขาคณิต กลศาสตร์ และฟิสิกส์ ออกจากมหาวิทยาลัยปิซาและย้ายไปฟลอเรนซ์
ชื่อของกาลิเลโอกลายเป็นที่รู้จักในหมู่นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลีหลังจากที่เขาเขียนบทความที่นำเสนอวิธีการกำหนดองค์ประกอบของโลหะผสมโดยอาศัยการใช้เครื่องชั่งอุทกสถิตและให้วิธีการคำนวณจุดศูนย์ถ่วงของวัตถุที่มีรูปร่างต่าง ๆ (นี่เป็นความต่อเนื่อง ผลงานของอาร์คิมีดีส)
ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1589 กาลิเลโอดำรงตำแหน่งประธานสาขาคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยปิซา และตั้งแต่ปี ค.ศ. 1592 ที่มหาวิทยาลัยปาดัว ตามที่นักเขียนชีวประวัติกาลิเลโอถูกบังคับให้ทำงานสอนระหว่างที่เขาอยู่ที่มหาวิทยาลัยปิซาโดยใช้วิธีการที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปนั่นคือ “ตามคำกล่าวของอริสโตเติล” สำหรับกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ของเขา สถานการณ์แตกต่างออกไป ในปิซากาลิเลโอเขียนเรียงความเรื่อง "On Motion" ซึ่งเก็บรักษาไว้ในต้นฉบับซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการพิจารณาคำถามเกี่ยวกับการหมุนของโลกรอบแกนของมันเอง: โดยไม่ต้องตั้งชื่อชื่อของโคเปอร์นิคัสซึ่งเขารู้อย่างไม่ต้องสงสัยในตอนนั้น กาลิเลโอปกป้องตำแหน่งของเขา
กาลิเลโออาศัยอยู่ในปาดัวประมาณ 18 ปี (ค.ศ. 1592 - 1610) งานสอนของเขาที่มหาวิทยาลัยปาดัวยังคงยึดตามตำแหน่งที่จัดตั้งขึ้นและรักษาไว้อย่างเคร่งครัดในขณะนั้น ตัวอย่างเช่น กาลิเลโอถูกบังคับให้บรรยายเกี่ยวกับระบบของปโตเลมี และพิสูจน์ข้อกล่าวหาว่าความเห็นของโคเปอร์นิคัสไม่สอดคล้องกัน อย่าลืมว่าในช่วงชีวิตของกาลิเลโอในช่วงปาดัวนั้นเองที่จิออร์ดาโน บรูโนถูกประหารชีวิต ในช่วง 18 ปีที่ผ่านมา กาลิเลโอได้ตีพิมพ์บทความทางวิทยาศาสตร์นอกเหนือจาก Starry Messenger เพียงบทความเดียวเท่านั้น - คำอธิบายของสิ่งที่เรียกว่าเข็มทิศตามสัดส่วน ( เข็มทิศตามสัดส่วนเป็นเครื่องมือที่เรียบง่ายและชาญฉลาดที่ช่วยให้คุณเปลี่ยนขนาดของขนาดที่คุณใช้ได้ นี่คือความสำเร็จโดยความจริงที่ว่าแกนการหมุนของขาของเข็มทิศที่สัมพันธ์กันนั้นสามารถเคลื่อนย้ายได้ (ตั้งค่าตามการเปลี่ยนแปลงขนาดที่ต้องการและคงที่) และการวัดขนาดและการใช้งานในระดับที่เปลี่ยนแปลง ทำโดยปลายอีกด้านของขาเข็มทิศ หากแกนการหมุนของขาเข็มทิศอยู่ตรงกลางพอดี นั่นคือความยาวของขาทั้งสี่ส่วนของเข็มทิศเท่ากัน สเกลจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น หากคุณย้ายจุดศูนย์กลางการหมุนเพื่อให้ขาสองส่วนของเข็มทิศยาวกว่าอีกสองส่วน 3 เท่า อัตราส่วนมาตราส่วนจะเป็น 1:3) (รูปที่ 1) การใช้ซึ่งอำนวยความสะดวกในการก่อสร้างทางเรขาคณิตและการแก้ปัญหาต่างๆ
จำนวนปีที่กาลิเลโออยู่ในปาดัวกลายเป็นช่วงที่สร้างสรรค์ที่สุดของเขา ในเวลานี้เองที่กาลิเลโอมาถึงกฎแห่งการล่มสลายของเขาและในที่สุดก็มั่นใจในความถูกต้องของทฤษฎีโคเปอร์นิกันนั่นคือเขาจัดการกับปัญหาที่เกิดขึ้นซึ่งงานหลักของเขาถูกอุทิศในภายหลัง
สิ่งสำคัญอย่างยิ่งในชีวิตของกาลิเลโอคือ ปีที่ผ่านมาชีวิตของเขาในปาดัว ในเวลานี้ เขาได้สร้างกล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสงตัวแรก ซึ่งให้กำลังขยาย 3 เท่า และจากนั้นก็สร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยาย 32 เท่า และทำการสังเกตการณ์ท้องฟ้ายามค่ำคืน ผลลัพธ์ของการสังเกตเหล่านี้ (จะกล่าวถึงด้านล่าง) มีความสำคัญอย่างยิ่ง
อำนาจของกาลิเลโอเติบโตขึ้นอย่างมากอันเป็นผลมาจากการวิจัยทางดาราศาสตร์ของเขา เขายอมรับข้อเสนอของแกรนด์ดุ๊กแห่งทัสคานี ย้ายไปฟลอเรนซ์ และรับตำแหน่งนักปรัชญาในราชสำนักและนักคณิตศาสตร์ในราชสำนัก ตลอดจนศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยปิซา (ตำแหน่งที่ไม่จำเป็นต้องบรรยาย) สิ่งนี้ทำให้กาลิเลโอมีโอกาสทำงานสอนให้สำเร็จและอุทิศเวลาทั้งหมดให้กับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1615 กาลิเลโอถูกเรียกตัวไปยังโรมโดยการสืบสวนเพื่ออธิบายผลงานของเขา ซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีลักษณะที่สนับสนุนโคเปอร์นิคัสและต่อต้านอริสโตเติล 3 1616 ประชาคมดัชนี ( คณะสงฆ์เป็นองค์กรทางศาสนาที่ประกอบด้วยทั้งนักบวชและฆราวาส นำโดยคณะสงฆ์ ดำเนินตามแนวทางการเมือง คริสตจักรคาทอลิก. Index Congregation เป็นหนึ่งในนั้น ซึ่งรับผิดชอบด้านการเซ็นเซอร์และรวบรวม "รายชื่อหนังสือต้องห้าม" - ในภาษาละติน "Index librorum ต้องห้าม" จึงเป็นที่มาของชื่อ) ตัดสินใจสั่งห้ามหนังสือของโคเปอร์นิคัสเรื่อง “On the Revolutions of the Celestial Spheres” และจัดประเภทคำสอนของเขาว่าเป็นคนนอกรีต แม้ว่ากาลิเลโอจะไม่ได้กล่าวถึงในการตัดสินใจครั้งนี้ แต่ก็ส่งผลกระทบโดยตรงต่อเขา - เขาถูกบังคับให้ละทิ้งการสนับสนุนจากสิ่งพิมพ์และสาธารณะสำหรับคำสอนของโคเปอร์นิคัส
อย่างไรก็ตาม กาลิเลโอยังคงค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ต่อไป เขาเขียนผลงานหลักสองชิ้น: "บทสนทนาในสองระบบของโลก - ปโตเลมีและโคเปอร์นิกัน" (โดยย่อ "บทสนทนา") และ "การสนทนาและการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สองสาขาใหม่ที่เกี่ยวข้องกับกลศาสตร์และการเคลื่อนไหวในท้องถิ่น" (โดยย่อ " บทสนทนา” ") ผลงานทั้งสอง "Dialogue" และ "Conversations" เขียนขึ้นในรูปแบบของการสนทนาระหว่างบุคคลสามคน ได้แก่ Salviati, Sagredo และ Simplicio พวกเขาทั้งหมดไม่ใช่บุคคลสมมติ: Salviati และ Sagredo เป็นเพื่อนของกาลิเลโอผู้ติดตามของเขา Simplicio เป็นหนึ่งในนักวิจารณ์ของอริสโตเติลซึ่งเป็นนักเดินเรือและนักวิชาการ
กาลิเลโอเองก็บรรยายลักษณะของคนเหล่านี้ด้วยคำพูดต่อไปนี้: “เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ฉันได้ไปเยือนเมืองเวนิสที่น่าตื่นตาตื่นใจหลายครั้ง ซึ่งฉันได้สนทนากับซินญอร์ จิโอวาน ฟรานเชสโก ซาเกรโด ชายผู้ให้กำเนิดสูงและมีจิตใจเฉียบแหลมมาก ในเวลาเดียวกัน Signor Philippe Salviati ซึ่งมาจากฟลอเรนซ์ก็อยู่ที่นั่น ซึ่งมีการตกแต่งน้อยที่สุดคือความบริสุทธิ์ของพระโลหิตและโชคลาภอันยอดเยี่ยมของเขา จิตใจที่สูงส่งที่ไม่มีความสุขไปกว่าการค้นคว้าและการไตร่ตรอง กับบุคคลทั้งสองนี้ ฉันมักจะมีโอกาสหารือเกี่ยวกับคำถามที่กล่าวมาข้างต้น ( กาลิเลโอคำนึงถึงคำถามของระบบโลกของปโตเลมีและโคเปอร์นิคัสเป็นหลัก) ต่อหน้านักปรัชญา Peripatetic คนหนึ่งซึ่งดูเหมือนว่าไม่มีอะไรขัดขวางในความรู้เรื่องความจริงเท่ากับพระสิริที่เขาได้รับจากการตีความของอริสโตเติล” ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ตร. อ.: วิทยาศาสตร์ เล่ม 1, น. 103.) .
เนื้อหาในหนังสือกาลิเลโอที่น่าทึ่งสองเล่มนี้มีอธิบายไว้ด้านล่างนี้ หนึ่งในนั้นคือ "Dialogue" ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1632 เป็นภาษาอิตาลีในเมืองฟลอเรนซ์ด้วยซ้ำ อย่างไรก็ตาม การตีพิมพ์ Dialogue ถือเป็นจุดเริ่มต้นของการทดสอบที่ยากลำบากสำหรับกาลิเลโอ แม้ว่าเขาจะอายุมากและได้รับการสนับสนุนจากเพื่อนผู้มีอิทธิพล แต่เขาก็ต้องไปโรมและปรากฏตัวต่อหน้าการสืบสวน หลังจากการสอบสวนอย่างยาวนาน กาลิเลโอถูกบังคับให้ละทิ้งคำสอนของโคเปอร์นิคัส และในวันที่ 22 มิถุนายน ค.ศ. 1633 ก็ต้องกลับใจต่อสาธารณะ มีการสั่งห้ามใน Dialogue และกาลิเลโอเองก็เกือบจะเสียชีวิตในวันที่ 8 มกราคม ค.ศ. 1642 (เขาตาบอดในปี 1637) ถูกบังคับให้ใช้ชีวิตอย่างสันโดษในบ้านพักใน Lrcetri ใกล้เมืองฟลอเรนซ์
การแปลภาษาละตินของ Dialogue ได้รับการตีพิมพ์ในหลายประเทศ (ส่วนใหญ่เป็นโปรเตสแตนต์) และในปี 1638 บทสนทนาก็ได้รับการตีพิมพ์ในฮอลแลนด์ หนังสือของกาลิเลโอได้รับความสนใจอย่างมาก
เมื่อพูดถึงบุคลิกภาพของกาลิเลโอเกี่ยวกับลักษณะของมนุษย์จำเป็นต้องสังเกตความไม่อดทนต่อลัทธินักวิชาการและการบูชาหน่วยงานทางวิทยาศาสตร์อย่างไร้ความคิด ขอให้เราสาธิตเรื่องนี้ด้วยตัวอย่างสามข้อความจาก "บทสนทนา" ของกาลิเลโอ กาลิเลโอพูดผ่านปากของซาเกรโดว่า "ครั้งหนึ่งฉันอยู่ในบ้านของแพทย์ผู้เป็นที่เคารพนับถือคนหนึ่งในเมืองเวนิส ซึ่งบางครั้งผู้คนก็มารวมตัวกัน - บางคนเพื่อศึกษา และบางคนด้วยความอยากรู้อยากเห็น - เพื่อดูการชำแหละศพที่ดำเนินการโดย มือของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ไม่เพียง แต่นักกายวิภาคศาสตร์ผู้มีทักษะและประสบการณ์เท่านั้น ในวันนั้นเองที่เขาเริ่มค้นคว้าเกี่ยวกับต้นกำเนิดและการสร้างเส้นประสาทซึ่งมีความขัดแย้งที่รู้จักกันดีระหว่างแพทย์ของ Galenist ( Galei - แพทย์ชาวโรมันและนักธรรมชาติวิทยา) และแพทย์ปริพาเทติก นักกายวิภาคศาสตร์แสดงให้เห็นว่าเส้นประสาทออกจากสมองได้อย่างไร ผ่านไปในรูปแบบของลำตัวอันทรงพลังผ่านด้านหลังศีรษะ จากนั้นยืดไปตามกระดูกสันหลัง แตกแขนงไปทั่วร่างกาย และไปถึงหัวใจในรูปแบบเส้นบางๆ เพียงเส้นเดียว แล้วทรงหันไปหาขุนนางผู้หนึ่งซึ่งรู้จักในฐานะนักปราชญ์ปริพาเทติส ทรงเผยพระวจนะและแสดงทั้งหมดนี้ด้วยความเอาใจใส่เป็นพิเศษ ณ ที่นั้น แล้วทรงถามเขาว่าบัดนี้พอใจแล้วหรือยังว่าประสาทนั้นมาจากสมอง ไม่ใช่มาจากสมอง หัวใจ. และหลังจากคิดอยู่ครู่หนึ่งนักปรัชญาคนนี้ก็ตอบว่า: "คุณแสดงให้ฉันเห็นทั้งหมดนี้อย่างชัดเจนและเป็นรูปธรรมว่าถ้าข้อความของอริสโตเติลไม่ได้พูดตรงกันข้ามและบอกโดยตรงว่าเส้นประสาทมีต้นกำเนิดมาจากหัวใจก็จำเป็นต้องรับรู้ นี่เป็นความจริง” !"" ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ต., เล่ม 1, น. 206.).
ในส่วนของคนที่เชื่อในอำนาจของอริสโตเติลอย่างสุ่มสี่สุ่มห้า กาลิเลโอยังพูดด้วยคำพูดของซัลเวียติด้วยว่า “ฉันมักจะสงสัยว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรที่คนเหล่านี้ซึ่งพยายามสนับสนุนทุกคำพูดของอริสโตเติลอย่างแท้จริง ไม่สังเกตเห็นความเสียหายที่พวกเขาได้รับ ทำให้เกิดชื่อเสียงของอริสโตเติล และวิธีที่พวกเขา แทนที่จะเพิ่มอำนาจของเขา กลับบ่อนทำลายความน่าเชื่อถือของเขา เพราะเมื่อฉันเห็นว่าพวกเขาพยายามสนับสนุนจุดยืนเหล่านั้นอย่างไม่ลดละเพียงใด ความเท็จซึ่งในความคิดของฉันนั้นชัดเจนโดยสิ้นเชิง พวกเขาพยายามโน้มน้าวฉันอย่างไรว่านี่คือสิ่งที่นักปรัชญาที่แท้จริงควรทำ และนี่คือสิ่งที่อริสโตเติลเองนั่นเอง ย่อมทำอย่างนั้น ความมั่นใจของข้าพเจ้าที่ว่าตนให้เหตุผลถูกต้องในที่อื่นซึ่งไกลกว่าข้าพเจ้าก็ลดน้อยลงไปมาก” ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ต., เล่ม 1, น. 209.).
และสุดท้าย นี่เป็นข้อความที่ตัดตอนมาจาก “บทสนทนา” ของกาลิเลโอเกี่ยวกับทัศนคติต่อหน่วยงานทางวิทยาศาสตร์ การถกเถียงเกิดขึ้นระหว่างนักปรัชญา Peripatetic Simplicio ผู้ซึ่งได้ใช้หลักฐานในการปกป้องจุดยืนของอริสโตเติลจนหมดแล้ว และ Salviati ผู้สนับสนุนกาลิเลโอ:
« ซิมพลิซิโอ. แต่ถ้าเราละทิ้งอริสโตเติลแล้วใครจะทำหน้าที่เป็นผู้นำทางปรัชญาของเรา? ตั้งชื่อผู้แต่งบางคน
ซัลเวียติ.จำเป็นต้องมีไกด์ในประเทศที่ไม่รู้จักและอยู่ในป่า แต่ในที่โล่งและราบรื่น มีเพียงคนตาบอดเท่านั้นที่ต้องการไกด์ และคนตาบอดก็จะอยู่ดีมีสุขถ้าเขาอยู่บ้าน ผู้ที่มีตาที่หน้าผากและสติปัญญาจะต้องใช้สายตาเป็นแนวทาง อย่างไรก็ตาม ฉันไม่ได้บอกว่าไม่ควรฟังอริสโตเติล ในทางกลับกัน ฉันยกย่องผู้ที่มองดูเขาและศึกษาเขาอย่างขยันขันแข็ง ฉันประณามเฉพาะแนวโน้มที่จะยอมจำนนต่ออำนาจของอริสโตเติลอย่างมากจนยอมทำตามทุกคำพูดของเขาอย่างสุ่มสี่สุ่มห้า และถือว่าคำพูดของเขาเป็นกฎหมายที่ขัดขืนไม่ได้โดยไม่หวังจะหาเหตุผลอื่น นี่เป็นการละเมิด และนำมาซึ่งความชั่วร้ายอันยิ่งใหญ่ที่คนอื่นไม่พยายามเข้าใจถึงพลังแห่งข้อพิสูจน์ของอริสโตเติลอีกต่อไป" ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ต., เล่ม 1, น. 210.).
กาลิเลโอเชื่อและนี่คือแหล่งที่มาที่สำคัญที่สุดของความสำเร็จของเขา ว่าจุดเริ่มต้นของความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติคือการสังเกตและประสบการณ์ Einstein และ Infeld เขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ ( Einstein L., Infeld L. วิวัฒนาการของฟิสิกส์, p. 48.): “กฎแห่งธรรมชาติที่สร้างความเชื่อมโยงระหว่างเหตุการณ์ต่อเนื่องนั้นไม่เป็นที่รู้จักของชาวกรีก วิทยาศาสตร์ที่เชื่อมโยงทฤษฎีและการทดลองเริ่มต้นจากงานของกาลิเลโอ”
การมีส่วนร่วมอันยิ่งใหญ่ของกาลิเลโอในด้านดาราศาสตร์ การพิสูจน์ และการอนุมัติ ระบบเฮลิโอเซนตริกโคเปอร์นิคัส. ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์ที่เขาสร้างขึ้นตามที่กล่าวไว้ข้างต้น กาลิเลโอค้นพบว่าดวงอาทิตย์หมุนรอบแกนของมัน และมีจุดบนพื้นผิวของมัน ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ ดาวพฤหัสบดี มีดาวเทียมคล้ายกับดวงจันทร์ (กาลิเลโอค้นพบดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุด 4 ดวงจากทั้งหมด 13 ดวงที่ทราบในปัจจุบัน) พื้นผิวของดวงจันทร์มีโครงสร้างเป็นภูเขา และดวงจันทร์เองก็มีการบรรจบกัน นั่นคือ การสั่นเป็นระยะที่มองเห็นได้ของธรรมชาติลูกตุ้มรอบศูนย์กลาง ระยะของดาวศุกร์ ซึ่งผู้ที่มองเห็นแบบเฉียบพลันสามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่า ลักษณะที่ผิดปกติของดาวเคราะห์ดาวเสาร์ซึ่งสร้างขึ้น (ดังที่ทราบกันในปัจจุบัน) โดยวงแหวนของมันซึ่งเป็นกลุ่มของวัตถุแข็ง กาลิเลโอค้นพบดาวฤกษ์จำนวนมากที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าและด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือที่ทรงพลังไม่เพียงพอ (ขอบเขตการจำ) เห็นว่าทางช้างเผือกซึ่งดูเหมือนเนบิวลาประกอบด้วยดาวฤกษ์แต่ละดวง
การสังเกตเหล่านี้ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งและกระตุ้นความสนใจอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน กาลิเลโอบรรยายไว้ในบทความของเขาเรื่อง "The Starry Messenger" เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าเคปเลอร์หนึ่งในนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในศตวรรษที่ 16-17 ได้รู้จักกับ "Starry Messenger" ที่มาถึงกรุงปราก เคปเลอร์ให้ความสำคัญกับข้อสังเกตของกาลิเลโออย่างมาก สิ่งนี้สามารถเห็นได้จากบทความเรื่อง “Discourse on the “Starry Messenger” ของเขา
การพิสูจน์ความถูกต้องของระบบเฮลิโอเซนตริกของโคเปอร์นิคัสมีความสำคัญอย่างยิ่งในสมัยของกาลิเลโอ ความจริงก็คือแนวคิดของโคเปอร์นิคัสกำลังถูกโจมตี ในด้านหนึ่ง แวดวงเหล่านี้เป็นคริสตจักร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาทอลิก ซึ่งเป็นแวดวงซึ่งหลักปฏิบัติไม่ได้อยู่ร่วมกับทัศนะของโคเปอร์นิคัส ในทางกลับกัน มีข้อสงสัยเกี่ยวกับความถูกต้องของระบบเฮลิโอเซนตริกของโลก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งแสดงออกมา ความสงสัยส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าหากโลกหมุนรอบแกนของมันหรือเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ตามที่นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้กล่าวไว้ ลมแรง (พายุเฮอริเคน) ที่แรงมากจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกซึ่งมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม วัตถุที่ถูกขว้างจะต้องอยู่ข้างหลังและตกลงสู่พื้นผิวโลกให้ห่างจากจุดที่ถูกขว้าง ในความเป็นจริงไม่มีสิ่งนี้เกิดขึ้น
กาลิเลโอในบทสนทนาได้กำหนดความสงสัยและการคัดค้านเหล่านี้ไว้ในถ้อยคำของซัลเวียติดังนี้:
« ซัลเวียติ. ในฐานะที่เป็นข้อโต้แย้งที่แข็งแกร่งที่สุด ทุกคนอ้างถึงประสบการณ์กับวัตถุที่มีน้ำหนักมาก: การตกจากบนลงล่าง วัตถุจะอยู่ในแนวเส้นตรงตั้งฉากกับพื้นผิวโลก นี่ถือเป็นข้อโต้แย้งที่หักล้างไม่ได้ในเรื่องความไม่สามารถเคลื่อนที่ของโลกได้ ท้ายที่สุดแล้ว หากมีการหมุนทุกวัน หอคอยซึ่งหินตกลงมาจากด้านบนนั้นจะถูกเคลื่อนย้ายโดยการหมุนของโลก ในขณะที่หินตกลงมานั้นสูงหลายร้อยศอก ( ศอกเป็นหน่วยวัดความยาวที่มีอยู่แล้ว ประมาณความยาวของกระดูกท่อน (455 - 475 มม.)) ไปทางทิศตะวันออก และในระยะห่างจากเชิงหอคอย หินน่าจะกระแทกพื้น" ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ต., เล่ม 1, น. 224.).
และยิ่งไปกว่านั้น: “ปโตเลมีและผู้ติดตามของเขาให้ประสบการณ์อีกอย่างหนึ่ง คล้ายกับประสบการณ์กับศพที่ถูกทิ้งร้าง สิ่งเหล่านี้บ่งชี้ถึงวัตถุที่ถูกตัดการเชื่อมต่อจากโลกและยังคงลอยอยู่ในอากาศ เช่น เมฆและนกที่บินอยู่ และเนื่องจากไม่สามารถกล่าวได้ว่าถูกโลกพัดพาไป เนื่องจากพวกมันไม่ได้สัมผัสกับมัน จึงดูเหมือนเป็นไปไม่ได้ที่พวกมันจะรักษาความเร็วของมันไว้ได้ และสำหรับเราแล้วดูเหมือนว่าพวกมันทั้งหมดเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันตกอย่างรวดเร็ว ถ้าเราถูกโลกแบกไว้ และผ่านเส้นขนานของเราภายในยี่สิบสี่ชั่วโมง - และนี่คืออย่างน้อยหนึ่งหมื่นหกพันไมล์ - นกจะตามทันการเคลื่อนไหวแบบนี้ได้อย่างไร? ขณะเดียวกัน ที่จริงแล้วเราเห็นพวกมันบินไปในทิศทางใดก็ได้โดยไม่มีความแตกต่างแม้แต่น้อยจนสังเกตได้ทั้งตะวันออกและตะวันตก" ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ราคา t. 1, น. 230) .
แท้จริงแล้ว ช่างเป็นศาสตร์แห่งกลศาสตร์ที่น่าสนใจ ช่างเป็นวิชาที่ซับซ้อน ช่างเป็นการเคลื่อนไหว และช่างเป็นปัญหายากๆ ที่ผู้มีความสามารถและมีการศึกษามากที่สุดต้องแก้ไขเมื่อ 400 ปีที่แล้ว! อย่างไรก็ตาม ขอให้เราทราบเพื่อความจริงว่านักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ต้องเผชิญกับปัญหาที่ไม่ซับซ้อนน้อยกว่า (ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง)
เมื่อดูเผินๆ อาจดูเหมือนว่าความสงสัยและการคัดค้านที่แสดงออกมาเกี่ยวกับระบบเฮลิโอเซนตริกของโลกนั้นได้รับการพิสูจน์มาอย่างดีแล้วว่าปโตเลมีและผู้ติดตามของเขาพูดถูก แต่แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง ให้เรายกพื้นให้กาลิเลโอ (ซัลเวียติ):
« ซัลเวียติ.เกษียณร่วมกับเพื่อนคนหนึ่งของคุณในห้องกว้างขวางใต้ดาดฟ้าเรือ ตุนแมลงวัน ผีเสื้อ และแมลงบินขนาดเล็กอื่น ๆ ที่คล้ายกัน ให้เจ้ามีภาชนะขนาดใหญ่มีน้ำและมีปลาเล็กว่ายอยู่ในนั้นด้วย จากนั้นให้แขวนถังไว้ด้านบน จากนั้นน้ำจะตกลงมาทีละหยดลงในภาชนะอีกใบที่มีคอแคบอยู่ด้านล่าง ในขณะที่เรือกำลังยืนนิ่ง ให้สังเกตดูสัตว์บินตัวเล็ก ๆ เคลื่อนไหวด้วยความเร็วเท่ากันในทุกทิศทางของห้องอย่างขยันขันแข็ง อย่างที่คุณเห็นปลาจะว่ายน้ำอย่างไม่แยแสในทุกทิศทาง หยดที่ตกลงมาทั้งหมดจะตกลงไปในภาชนะที่วางไว้ และเมื่อคุณขว้างวัตถุ คุณจะไม่ต้องขว้างมันด้วยกำลังที่มากกว่าไปในทิศทางเดียวมากกว่าอีกทิศทางหนึ่งหากระยะทางเท่ากัน และถ้าคุณกระโดดด้วยเท้าทั้งสองข้างพร้อมกัน คุณจะกระโดดในระยะทางเท่ากันในทุกทิศทาง สังเกตทั้งหมดนี้อย่างขยันขันแข็ง แม้ว่าจะไม่ต้องสงสัยเลยว่าในขณะที่เรือจอดอยู่กับที่ ทุกอย่างจะต้องเกิดขึ้นแบบนี้ทุกประการ ตอนนี้ให้เรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใดก็ได้ จากนั้น (หากเพียงการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอและไม่โยกไปในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่น) คุณจะไม่พบการเปลี่ยนแปลงแม้แต่น้อยในปรากฏการณ์ทั้งหมดที่กล่าวมา และคุณจะไม่สามารถระบุได้ว่าปรากฏการณ์ใด ๆ เหล่านี้ ไม่ว่าเรือจะเคลื่อนที่หรือจอดนิ่งก็ตาม เมื่อกระโดด คุณจะเคลื่อนตัวไปตามพื้นเป็นระยะทางเท่าเดิม และจะไม่กระโดดไปทางท้ายเรือมากไปกว่าไปทางหัวเรือ เนื่องจากเรือกำลังเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว แม้ว่าในขณะที่คุณอยู่ในอากาศ พื้นด้านล่างก็จะอยู่ด้านล่าง คุณจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการกระโดดของคุณ และเมื่อขว้างบางสิ่งให้เพื่อน คุณจะไม่ต้องขว้างมันอย่างแรงเมื่อเขาอยู่ที่หัวเรือและคุณอยู่ท้ายเรือมากกว่าเมื่อตำแหน่งสัมพัทธ์ของคุณกลับกัน ; หยดจะตกลงไปในเรือด้านล่างเช่นเดิมและไม่มีผู้ใดตกใกล้กับท้ายเรือแม้ว่าในขณะที่หยดอยู่ในอากาศเรือก็จะเดินทางหลายช่วง ( ช่วงคือการวัดความยาวในสมัยโบราณ ซึ่งประมาณเท่ากับระยะห่างระหว่างปลายนิ้วหัวแม่มือกางกับนิ้วชี้ของผู้ใหญ่) ; ปลาที่อยู่ในน้ำจะไม่ว่ายไปทางด้านหน้ามากกว่าไปทางด้านหลังของเรือ พวกเขาจะรีบไปหาอาหารที่วางอยู่ในส่วนใดส่วนหนึ่งของภาชนะอย่างรวดเร็วพอๆ กัน ในที่สุดผีเสื้อและแมลงวันก็จะบินไปทุกทิศทุกทางและไม่มีวันที่จะรวมตัวกันที่กำแพงหันหน้าไปทางท้ายเรือราวกับเหนื่อยล้าตามการเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วของเรือซึ่งแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง เป็นเวลานานในอากาศ และถ้าหยดธูปจุดไฟเกิดควันเล็กน้อย ก็จะเห็นลอยขึ้นลอยไปเหมือนเมฆ เคลื่อนไปอย่างไม่แยแส ไปทางหนึ่งไม่เกินอีกทางหนึ่ง และสาเหตุของความสอดคล้องของปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้ก็คือการเคลื่อนที่ของเรือเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับวัตถุทั้งหมดบนเรือเช่นเดียวกับในอากาศ เพราะเหตุนั้นข้าพเจ้าจึงบอกว่าท่านควรจะอยู่ใต้ดาดฟ้า เพราะถ้าท่านอยู่บนเรือ กล่าวคือ ในที่โล่ง ไม่ติดตามการเคลื่อนที่ของเรือ ท่านจะมองเห็นความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในบางเรื่องที่กล่าวมาข้างต้นไม่มากก็น้อย ปรากฏการณ์: ควันจะเริ่มล้าหลังไปตามอากาศอย่างไม่ต้องสงสัย เนื่องจากแรงต้านของอากาศ แมลงวันและผีเสื้อจะไม่สามารถติดตามการเคลื่อนไหวของเรือได้เท่าเทียมกันในกรณีที่พวกมันจะถูกแยกออกจากเรือในระยะห่างที่เห็นได้ชัดเจน ; หากพวกเขาอยู่ใกล้ๆ เนื่องจากตัวเรือนั้นมีโครงสร้างที่มีรูปร่างผิดปกติและนำเอาอากาศที่อยู่ใกล้ที่สุดไปด้วย พวกเขาจะติดตามเรือโดยไม่ต้องใช้ความพยายามมากนัก ในทำนองเดียวกัน เราจะเห็นว่าเมื่อขี่ม้าไปรษณีย์ว่าแมลงวันและเหลือบม้าติดตามม้าที่น่ารำคาญอย่างไร บินขึ้นไปถึงส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกาย ในการตกหล่นความแตกต่างจะไม่มีนัยสำคัญและในการกระโดดหรือโยนร่างกายจะมองไม่เห็นเลย" ( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ต., เล่ม 1, น. 286 - 287.).
ดังที่เราจำได้ ปโตเลมีแย้งว่านกและเมฆไม่ควรตามการเคลื่อนที่ของโลก ต่อไปนี้จากการทดลองของกาลิเลโอซึ่งกำหนดหลักการสัมพัทธภาพของการเคลื่อนไหวทั้งนก เมฆ และโลกเองก็มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวเดียวกัน - การเคลื่อนที่ของโลก (ซึ่งในกรณีนี้จะคล้ายกับการเคลื่อนไหว ของเรือ) - ดังนั้นการเคลื่อนที่สัมพันธ์กันจะไม่เกิดขึ้น
เป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำตอบที่ชัดเจนและน่าเชื่อถือต่อการคัดค้านของกลุ่มปโตเลมีมากกว่าคำตอบของกาลิเลโอโดยอาศัยประสบการณ์ที่เรียบง่าย ในภาษาสมัยใหม่และใช้คำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ เราจะกล่าวว่ากาลิเลโอสถาปนาความเป็นอิสระของการเกิดปรากฏการณ์ทางกลจากการคัดเลือก ระบบอ้างอิงเฉื่อยแม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะกล่าวถึงด้านล่าง แต่เรายังคงให้คำอธิบายบางอย่าง ระบบอ้างอิงเข้าใจว่าเป็นระบบของวัตถุ (อาจเป็นวัตถุเดียว) สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ (ซึ่ง) ได้รับการพิจารณา ระบบจะถือว่าเฉื่อยในกรณีที่ตำแหน่งที่กาลิเลโอกำหนดไว้บรรลุผลแล้ว หากไม่มีอิทธิพลใดเกิดขึ้นกับร่างกาย (ไม่มีแรงกระทำต่อร่างกาย พวกเขาจะบอกว่าตอนนี้) ระบบจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ตรงไปตามนั้น ระนาบแนวนอนด้วยความเร็วคงที่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบจะถือว่าเฉื่อยในกรณีที่ร่างกายปลอดจากการมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุอื่น ระบบดังกล่าวไม่มีอยู่จริง (มีแรงบางอย่างที่กระทำต่อร่างกายอยู่เสมอ) แต่คุณสามารถจินตนาการและเข้าใกล้พวกมันได้
การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอของร่างกายตามแนวระนาบแนวนอนโดยไม่มีอิทธิพลของแรงภายนอกใด ๆ ที่เรียกว่าการเคลื่อนที่โดยความเฉื่อย ( ความเฉื่อยจากคำภาษาละตินความเฉื่อย - พักผ่อน, เฉื่อย; โดยความเฉื่อยหรือความเฉื่อยของร่างกายเราหมายถึงคุณสมบัติของวัตถุที่จะรักษาสถานะไว้หากแรงภายนอกไม่กระทำต่อวัตถุนั้น) . นี่คือที่มาของชื่อระบบเฉื่อย กาลิเลโอก่อตั้ง: แม้ว่าตำแหน่งของวัตถุที่กำลังเคลื่อนไหว (พิกัดของมัน) ความเร็วของมันลักษณะของวิถี ( วิถีโคจรคือเส้นที่ลากผ่านจุดศูนย์กลางมวลของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่) ความเคลื่อนไหวขึ้นอยู่กับการเลือกกรอบอ้างอิงเฉื่อย (เช่น เรือที่อยู่กับที่ เช่น โลก หรือเรือที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอสัมพันธ์กับโลก) กฎของกลศาสตร์ การเกิดขึ้นของปรากฏการณ์ทางกลไม่ได้ขึ้นอยู่กับใน กรอบอ้างอิงเฉื่อยใดที่กลไกที่กำลังศึกษาอยู่ถือเป็นการเคลื่อนไหว
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปรากฏการณ์ทางกล ดังที่กล่าวไปแล้ว ดำเนินไปเหมือนกันในกรอบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมด ตำแหน่งนี้เรียกว่าหลักการสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ ไม่ควรสับสนกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง ในภาษาวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ หลักการสัมพัทธภาพของกาลิเลโอสามารถกำหนดได้ดังนี้ กฎของกลศาสตร์ไม่เปลี่ยนแปลง (ค่าคงที่ - ความไม่เปลี่ยนรูป, ความเป็นอิสระของปริมาณใด ๆ (ปริมาณ, สมการ) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงบางอย่าง; ตัวอย่างเช่น ความเป็นอิสระของสมการของกลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงพิกัดและเวลาเมื่อย้ายจากระบบอ้างอิงเฉื่อยหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง) เกี่ยวกับการเลือกกรอบอ้างอิงเฉื่อย
กาลิเลโอใน "บทสนทนา" ของเขาแสดงให้เห็นว่าคำกล่าวอ้างของผู้สนับสนุนปโตเลมีเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ที่ถูกกล่าวหาว่าโลกหมุนรอบแกนของมันในแต่ละวันและการเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์นั้นไม่มีมูลความจริง นี่เป็นข้อโต้แย้งที่สำคัญที่สุดที่สนับสนุนระบบเฮลิโอเซนตริกของโลกของโคเปอร์นิคัส
เป็นเรื่องน่าสนใจที่จะสังเกตข้อโต้แย้งอีกข้อหนึ่งของกาลิเลโอที่สนับสนุนระบบเฮลิโอเซนตริกของโลก โดยหลักการแล้ว การสังเกตทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าที่มองเห็นได้จากโลกสามารถอธิบายได้ทั้งจากตำแหน่งของระบบเฮลิโอเซนตริกของโลกและ การหมุนของโลกรอบแกนของมันในแต่ละวัน และจากตำแหน่งของระบบศูนย์กลางศูนย์กลางของโลก ตามที่เทห์ฟากฟ้าทั้งหมดหมุนรอบโลกที่ไม่มีการเคลื่อนไหว ในกรณีแรก โดยยึดระบบเฮลิโอเซนตริกของโลกเป็นพื้นฐาน คำอธิบายการสังเกตทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้ากลายเป็นเรื่องง่าย - ดาวเคราะห์ทุกดวง ระบบสุริยะ(รวมถึงโลกด้วย) โคจรรอบดวงอาทิตย์ในลักษณะใกล้เคียงกับวงกลม (ตามที่ผู้สนับสนุนระบบเฮลิโอเซนตริกส่วนใหญ่คิดในสมัยกาลิเลโอ) โคจรรอบดวงอาทิตย์ ในกรณีที่สอง กล่าวคือ เมื่อยอมรับระบบจุดศูนย์กลางของโลกแล้ว คำอธิบายการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าที่สังเกตจากโลกกลายเป็นสิ่งที่ประดิษฐ์ขึ้นมาก: วิถีโคจรของเทห์ฟากฟ้าจะกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ และ ความเร็วจะต้องแตกต่างกันไปจากมากจนน่าขนลุกไปจนถึงเล็กมาก
นี่คือสิ่งที่กาลิเลโอเขียนเกี่ยวกับการหมุนของโลกรอบแกนของมันในแต่ละวัน
« ซัลเวียติ. ถ้าเราคำนึงถึงปริมาตรอันมหาศาลของทรงกลมดาวฤกษ์เทียบกับความไม่สำคัญของโลกที่บรรจุอยู่ในนั้นหลายล้านครั้ง แล้วลองนึกถึงความเร็วของการเคลื่อนที่ซึ่งจะต้องทำให้การปฏิวัติครบสมบูรณ์ในหนึ่งวันและคืน จากนั้นฉันก็ไม่สามารถโน้มน้าวตัวเองได้ว่าอาจมีคนที่คิดว่ามันถูกต้องมากกว่าและน่าจะเป็นไปได้ว่าการกลับรายการดังกล่าวเกิดขึ้นโดยทรงกลมของดวงดาว ในขณะที่ โลกยังคงนิ่งเฉย
ซาเกรโด. หากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั้งหมดที่สามารถขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวดังกล่าวได้ก่อให้เกิดผลที่ตามมาอย่างเดียวกันทั้งในกรณีหนึ่งและกรณีอื่น ๆ โดยไม่มีความแตกต่างใด ๆ เมื่อนั้นฉันก็จะจำผู้ที่คิดว่าจะทำให้จักรวาลทั้งหมดเคลื่อนที่ได้ถูกต้องมากขึ้นทันทีเท่านั้น จะรักษาความนิ่งของโลกไว้ซึ่งไร้เหตุผลยิ่งกว่าชายที่ปีนขึ้นไปบนยอดโดมของวิลล่าของคุณเพื่อดูเมืองและบริเวณโดยรอบแล้วเรียกร้องให้ภูมิประเทศทั้งหมดหมุนรอบตัวเขาและเขาไม่จำเป็นต้อง รบกวนหันหัวของเขา "( กาลิเลโอ กาลิเลอี. ที่ชื่นชอบ ต., เล่ม 1, น. 213.).
มีการกล่าวไปแล้วข้างต้นเกี่ยวกับการค้นพบของกาลิเลโอในสาขากลศาสตร์ ต้องขอบคุณเขา (ร่วมกับนิวตัน) จึงได้รับการพิจารณาอย่างถูกต้องว่าเป็นผู้ก่อตั้งวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ นอกเหนือจากสิ่งที่กล่าวไปแล้ว ยังจำเป็นต้องกล่าวถึงความสำเร็จที่สำคัญอื่นๆ ของกาลิเลโอด้วย
การศึกษาการตกอย่างอิสระของร่างกายและการเคลื่อนไหวไปตามระนาบเอียงมีความสำคัญอย่างยิ่ง กาลิเลโอกำหนดว่าความเร็วของการตกอย่างอิสระของวัตถุไม่ได้ขึ้นอยู่กับมวลของพวกมัน ดังที่อริสโตเติลคิด และเส้นทางที่วัตถุที่ตกลงมาเดินทางนั้นเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของเวลาที่ตก มันเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ ทำให้สามารถสร้างความเท่าเทียมกันเชิงตัวเลขของมวลความโน้มถ่วงและแรงเฉื่อยของร่างกายได้ในภายหลังซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง
กาลิเลโอสร้างทฤษฎีการเคลื่อนที่แบบพาราโบลาและพิจารณาว่าวิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ถูกโยน ซึ่งก็คือวัตถุที่เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของการผลักและแรงโน้มถ่วงเริ่มแรกนั้นเป็นพาราโบลา
กาลิเลโอทำสิ่งต่างๆ มากมายในสาขาทฤษฎีความแข็งแรงและความต้านทานของวัสดุ สิ่งที่น่าสนใจมากคือข้อพิจารณาของกาลิเลโอเกี่ยวกับความคล้ายคลึงทางกลและความจริงที่ว่าในกรณีที่น้ำหนักของร่างกายมีความสำคัญ ไม่มีความคล้ายคลึงกันที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแกร่งของร่างกาย
นี่คือสิ่งที่กาลิเลโอเขียนในฉบับนี้: “ถ้าเรานำท่อนไม้ที่มีความหนาประมาณหนึ่งมาฝังในผนังเป็นมุมฉากจนขนานกับขอบฟ้า และสมมติว่าความยาวของมันถึงขีดจำกัดสุดที่ ซึ่งมันยังจับได้อยู่ กล่าวคือ เมื่อผมยาวขึ้นอีกเส้นหนึ่ง มันก็หลุดจากน้ำหนักของมันเอง แล้วท่อนไม้นี้ก็จะเป็นท่อนไม้ชนิดเดียวในโลก ถ้าความยาวของมันเกินความหนาร้อยเท่า เราก็ไม่สามารถหาท่อนไม้จากต้นเดียวกันได้ ซึ่งเมื่อความยาวเกินความหนาร้อยเท่าก็จะสามารถทนได้ในปริมาณเท่ากันทุกประการ ดังตัวอย่าง: ท่อนไม้ขนาดใหญ่ทั้งหมดจะแตกหัก แต่ท่อนไม้ที่เล็กกว่าจะสามารถรับน้ำหนักเพิ่มเติมได้ นอกเหนือจากน้ำหนักของมันเอง สิ่งที่ฉันพูดเกี่ยวกับการสามารถรองรับน้ำหนักของคุณเองก็นำไปใช้กับโครงสร้างอื่น ๆ ได้ ( อ้าง โดย: Sedov L.I. Galilei และพื้นฐานกลศาสตร์ อ.: เพาก้า, 2504, หน้า. 36-37).
ในเรื่องนี้ กาลิเลโอแสดงความคิดที่น่าสนใจมากเกี่ยวกับข้อดีในแง่ของ "ความแข็งแกร่ง" และความคล่องตัวของสัตว์เล็กเมื่อเทียบกับสัตว์ตัวใหญ่ และเกี่ยวกับการมีอยู่ของขนาดที่จำกัด วิธีแก้ปัญหาที่แน่นอนสำหรับคำถามเหล่านี้พบได้หลังจากผ่านไปประมาณสามร้อยปีเท่านั้น
กาลิเลโอ กาลิเลอี กับบทบาทของเขาในการพัฒนาวิทยาศาสตร์คลาสสิก
งานเพื่อยืนยันการเป็นศูนย์กลางของเฮลิโอเซนทริสเริ่มต้นโดยกาลิเลโอ กาลิเลอี ซึ่งผลงานของเขาได้กำหนดลักษณะที่ปรากฏของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทั้งแบบคลาสสิกและในหลายๆ ด้านไว้ล่วงหน้า พวกเขาเป็นผู้วางรากฐานของโลกทัศน์รูปแบบใหม่ตลอดจนวิทยาศาสตร์ใหม่ - วิทยาศาสตร์ธรรมชาติเชิงทดลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อที่จะเจาะลึกเข้าไปในกฎทางคณิตศาสตร์และเข้าใจธรรมชาติที่แท้จริงของธรรมชาติ กาลิเลโอได้ปรับปรุงและประดิษฐ์อุปกรณ์และเครื่องมือทางเทคนิคมากมาย เช่น เลนส์ กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ แม่เหล็ก เครื่องวัดอุณหภูมิอากาศ บารอมิเตอร์ ฯลฯ การใช้งานของพวกเขา ทำให้วิทยาศาสตร์ธรรมชาติมีมิติใหม่ที่ชาวกรีกไม่รู้จัก ความคิดก่อนหน้านี้เกี่ยวกับจักรวาลทำให้เกิดการวิจัยเชิงทดลองเพื่อทำความเข้าใจกฎทางคณิตศาสตร์สากลที่ปฏิบัติการอยู่ในนั้น
ก. กาลิเลโอ (1564-1642)
เป็นสิ่งสำคัญมากที่กาลิเลโอผสมผสานการวางแนวอย่างเป็นระบบเข้ากับประสบการณ์เข้ากับความปรารถนาที่จะเข้าใจทางคณิตศาสตร์ และเขาให้ความสำคัญกับมันมากจนคิดว่าเป็นไปได้ที่จะแทนที่ตรรกะแบบเดิมอย่างสิ้นเชิงโดยเป็นเครื่องมือในการคิดที่ไม่มีประโยชน์ด้วยคณิตศาสตร์ซึ่งเพียงอย่างเดียวเท่านั้นที่สามารถสอนศิลปะการพิสูจน์บุคคลได้
วิธีการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ของกาลิเลโอทำให้เขาสามารถตีความการดำรงอยู่ด้วยกลไกและทำให้เขาสามารถกำหนดแนวคิดเรื่องกฎฟิสิกส์ในความเข้าใจสมัยใหม่ได้ ถือได้ว่าเริ่มจากงานของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ วิทยาศาสตร์ได้ถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ด้วยการตีความธรรมชาติเชิงคุณภาพล้วนๆ การค้นพบของกาลิเลโอในสาขากลศาสตร์และดาราศาสตร์มีความสำคัญเป็นพิเศษต่อการสถาปนาวิทยาศาสตร์รูปแบบใหม่ พวกเขาเป็นผู้วางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการอ้างเหตุผลของเฮลิโอเซนทริสม์
Heliocentrism เป็นภาพของโลกที่แสดงถึงดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ซึ่งเป็นที่ที่ดาวเคราะห์ทุกดวงรวมทั้งโลกหมุนรอบตัวเอง
ปัญหาร้ายแรงที่สุดประการหนึ่งที่ขัดขวางไม่ให้มีโลกทัศน์ใหม่เกิดขึ้นคือความเชื่อที่มีมายาวนาน ซึ่งก่อตัวขึ้นในสมัยโบราณและดำรงอยู่ตลอดยุคกลาง ว่ามีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างปรากฏการณ์และวัตถุบนบกและบนท้องฟ้า ตั้งแต่สมัยอริสโตเติล เชื่อกันว่าสวรรค์เป็นที่ตั้งของวัตถุในอุดมคติที่ประกอบด้วยอีเทอร์และหมุนวนอยู่ในวงโคจรเป็นวงกลมในอุดมคติรอบโลก ร่างกายของโลกเกิดขึ้นและทำงานตามกฎที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้น ก่อนที่จะสร้างทฤษฎีที่ครอบคลุมและค้นพบกฎแห่งธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จะต้องหักล้างการแบ่งแยกออกเป็นโลกและสวรรค์ ก้าวแรกในทิศทางนี้ถูกยึดครองโดยกาลิเลโอ
หลังจากเข้า 1608 ก . กล้องส่องเล็งถูกประดิษฐ์ขึ้น กาลิเลโอปรับปรุงและเปลี่ยนให้เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยาย 30 เท่า ด้วยความช่วยเหลือของเขา เขาได้ค้นพบทางดาราศาสตร์ที่โดดเด่นหลายประการ หนึ่งในนั้นได้แก่ภูเขาบนดวงจันทร์ จุดบนดวงอาทิตย์ ระยะของดาวศุกร์ และดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดสี่ดวงของดาวพฤหัสบดี เขาเป็นคนแรกที่เห็นว่าทางช้างเผือกเป็นกลุ่มดาวจำนวนมาก ข้อเท็จจริงทั้งหมดนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าเทห์ฟากฟ้าไม่ใช่สิ่งมีชีวิตที่ไม่มีตัวตน แต่เป็นวัตถุและปรากฏการณ์ที่สมบูรณ์ ท้ายที่สุดแล้ว ไม่สามารถมีภูเขาบนร่างกายในอุดมคติเช่นบนดวงจันทร์หรือจุดเช่นบนดวงอาทิตย์ได้
ด้วยความช่วยเหลือจากการค้นพบทางกลศาสตร์ของเขา กาลิเลโอได้ทำลายโครงสร้างที่ไร้เหตุผลของฟิสิกส์ของอริสโตเติลซึ่งครอบงำมาเกือบสองพันปี กาลิเลโอต่อต้านนักคิดซึ่งถือว่ามีอำนาจที่เถียงไม่ได้และเป็นครั้งแรกที่ทดสอบคำพูดของเขาหลายการทดลองดังนั้นจึงวางรากฐานของสาขาฟิสิกส์สาขาใหม่ - พลวัต - ศาสตร์แห่งการเคลื่อนไหวของร่างกายภายใต้อิทธิพลของแรงประยุกต์ ก่อนหน้านี้ สาขาฟิสิกส์ที่มีการพัฒนาไม่มากก็น้อยเพียงสาขาเดียวคือสถิตยศาสตร์
สถิตยศาสตร์เป็นศาสตร์แห่งความสมดุลของวัตถุภายใต้อิทธิพลของแรงประยุกต์ ก่อตั้งโดยอาร์คิมิดีส
กาลิเลโอยังได้ศึกษาการตกอย่างอิสระของร่างกาย และจากการสังเกตของเขา พบว่าการตกอย่างอิสระนี้ไม่ขึ้นอยู่กับน้ำหนักหรือองค์ประกอบของร่างกายเลย หลังจากนั้น เขาได้กำหนดแนวคิดเรื่องความเร็วและความเร่ง และแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์ของแรงที่กระทำต่อร่างกายไม่ใช่ความเร็ว แต่เป็นการเร่งความเร็ว
กาลิเลโอยังวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของการขว้างปาซึ่งเขาได้มาถึงแนวคิดเรื่องความเฉื่อยซึ่งยังไม่ได้กำหนดไว้อย่างแม่นยำ แต่มีบทบาทอย่างมากใน การพัฒนาต่อไปวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. ต่างจากอริสโตเติลที่เชื่อว่าวัตถุทุกชนิดพยายามดิ้นรนเพื่อไปถึงสถานที่ที่ถูกกำหนดโดยธรรมชาติ หลังจากนั้นการเคลื่อนไหวจะหยุดลง กาลิเลโอเชื่อว่าวัตถุที่เคลื่อนไหวจะพยายามคงอยู่ในการเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรงสม่ำเสมอสม่ำเสมอหรืออยู่นิ่ง เว้นแต่จะมีแรงภายนอกมาหยุดยั้งหรือหยุดการเคลื่อนไหวนั้น จะไม่เบี่ยงเบนไปจากทิศทางการเคลื่อนที่ของมัน แนวคิดเรื่องความเฉื่อยทำให้สามารถหักล้างข้อคัดค้านประการหนึ่งของฝ่ายตรงข้ามของ heliocentrism ซึ่งแย้งว่าวัตถุที่อยู่บนพื้นผิวโลกถ้ามันเคลื่อนที่จะต้องถูกโยนออกไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และกระสุนปืนใด ๆ ที่พุ่งขึ้นไปที่ มุมฉากจะต้องลงจอดในระยะหนึ่งจากจุดเริ่มต้นของการขว้าง แนวคิดเรื่องความเฉื่อยอธิบายว่าโลกที่กำลังเคลื่อนที่จะส่งการเคลื่อนที่ของมันไปยังวัตถุทั้งหมดที่ตั้งอยู่บนโลกโดยอัตโนมัติ
ข้อคัดค้านอีกประการหนึ่งของฝ่ายตรงข้ามของ heliocentrism คือเราไม่รู้สึกถึงการเคลื่อนไหวของโลก กาลิเลโอให้คำตอบสำหรับเรื่องนี้ในการกำหนดหลักการสัมพัทธภาพคลาสสิก ตามหลักการนี้ ไม่มีการทดลองทางกลใดๆ ที่ดำเนินการภายในระบบสามารถระบุได้ว่าระบบอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง นอกจากนี้ หลักการสัมพัทธภาพคลาสสิกยังระบุด้วยว่าไม่มีความแตกต่างระหว่างการนิ่งกับการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ กฎเหล่านี้อธิบายไว้ด้วยกฎเดียวกัน ความเท่าเทียมกันของการเคลื่อนไหวและการพักผ่อนเช่น ระบบเฉื่อย - ขณะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่สัมพันธ์กันอย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง กาลิเลโอพิสูจน์ด้วยการใช้เหตุผลและตัวอย่างมากมาย ตัวอย่างเช่น นักเดินทางในห้องโดยสารของเรือเชื่ออย่างถูกต้องว่าหนังสือที่วางอยู่บนโต๊ะนั้นอยู่นิ่งแล้ว แต่ชายบนฝั่งเห็นว่าเรือกำลังแล่น และเขามีเหตุผลทุกประการที่จะอ้างว่าหนังสือกำลังเคลื่อนที่ และยิ่งไปกว่านั้น ใช้ความเร็วเท่ากับเรือ แล้วหนังสือจะเคลื่อนไหวจริงหรือพักอยู่? เห็นได้ชัดว่าคำถามนี้ไม่สามารถตอบง่ายๆ เพียงว่า "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" ข้อพิพาทระหว่างนักเดินทางกับบุคคลบนฝั่งจะเป็นการเสียเวลาหากแต่ละคนปกป้องเพียงมุมมองของตนเองและปฏิเสธมุมมองของคู่หูของเขา พวกเขาทั้งสองพูดถูก และเพื่อที่จะปรับจุดยืนของพวกเขา พวกเขาเพียงแต่ต้องยอมรับว่าในเวลาเดียวกัน หนังสือก็อยู่นิ่งโดยสัมพันธ์กับเรือและเคลื่อนตัวโดยสัมพันธ์กับชายฝั่งพร้อมกับเรือ
กฎแห่งกลศาสตร์ ร่วมกับการค้นพบทางดาราศาสตร์ของเขา เป็นพื้นฐานทางกายภาพสำหรับสมมติฐานของโคเปอร์นิคัส ซึ่งผู้สร้างสมมติฐานนี้เองยังไม่มี จากสมมติฐาน ขณะนี้หลักคำสอนแบบเฮลิโอเซนทริกเริ่มได้รับสถานะของทฤษฎีแล้ว
แต่คำถามเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนไหวบนบกและบนท้องฟ้ายังไม่ได้รับการแก้ไขในที่สุด และการเคลื่อนที่ของโลกเองก็ไม่ได้รับการอธิบาย การเคลื่อนที่ที่แท้จริงของดาวเคราะห์ยังไม่ค่อยสอดคล้องกับคำอธิบายของพวกมันในสมมติฐานเฮลิโอเซนทริกของโคเปอร์นิคัส (การเคลื่อนที่แบบวงกลม) เช่นเดียวกับใน geocentrism ของปโตเลมี
กาลิเลโอ กาลิเลอี นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวอิตาลี (ค.ศ. 1564-1642) เป็นผู้นำการต่อสู้อย่างเด็ดขาดเพื่อยอมรับคำสอนของโคเปอร์นิคัส ในเวลาเดียวกัน เขาได้โจมตีแนวรบทั้งหมดเพื่อต่อต้านโลกทัศน์ในยุคกลางของนักบวช พระภิกษุ และนักวิชาการ โดยวางรากฐานของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการรู้จักธรรมชาติ กาลิเลโอเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งวิทยาศาสตร์เชิงทดลองแห่งธรรมชาติ - วิทยาศาสตร์ธรรมชาติกาลิเลโอเกิดที่เมืองปิซาในครอบครัวนักดนตรี พ่อของกาลิเลโอต้องการเป็นหมอ ซึ่งเขาส่งเขาไปเรียนที่มหาวิทยาลัยปิซาในปี 1581 อย่างไรก็ตาม ความสนใจของกาลิเลโออยู่ที่อื่น และเมื่อเลิกสอนแล้วจึงย้ายไปฟลอเรนซ์ ที่นี่กาลิเลโอเริ่มศึกษาคณิตศาสตร์และกลศาสตร์ และเขียนผลงานเกี่ยวกับกลศาสตร์หลายชิ้น ในปี 1589 กาลิเลโอได้รับเก้าอี้ที่มหาวิทยาลัยปิซาและในปี 1592 - ที่มหาวิทยาลัยปาดัวซึ่งเขาทำงานจนถึงปี 1610 ในช่วงเวลานี้กาลิเลโอมีส่วนร่วมในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์เนื่องจาก รวมถึงปัญหาทางเทคนิคในยุคของเขา
กาลิเลโอ กาลิเลอี
กาลิเลโอกลายเป็นศัตรูกับกลศาสตร์และดาราศาสตร์ของอริสโตเติลตั้งแต่เนิ่นๆ วิวิอานี ลูกศิษย์ของกาลิเลโอเป็นพยานว่ากาลิเลโอขณะยังอยู่ในเมืองปิซา ได้ปฏิเสธคำสอนของอริสโตเติลที่ว่าร่างที่หนักจะล้มเร็วกว่าของที่เบา ตามคำให้การของเขา กาลิเลโอถูกกล่าวหาว่าทำการทดลองโดยการขว้างศพต่างๆ ออกจากหอเอนในเมืองปิซาเพื่อ การยืนยันการทดลองความเข้าใจผิดของความเห็นของอริสโตเติล 1. ทัศนคติเชิงวิพากษ์วิจารณ์ในยุคแรกๆ ต่อดาราศาสตร์ของอริสโตเติลเห็นได้จากจดหมายของกาลิเลโอถึงเคปเลอร์ซึ่งเขียนในปี 1597 ในจดหมายฉบับนี้เขาเขียนว่า:
“ฉันคิดว่าตัวเองโชคดีที่ในการค้นหาความจริง ฉันได้พบพันธมิตรที่ยิ่งใหญ่เช่นนี้ อันที่จริง เป็นเรื่องน่าเจ็บปวดที่เห็นว่ามีเพียงไม่กี่คนที่พยายามดิ้นรนเพื่อความจริงและพร้อมที่จะละทิ้งวิถีทางปรัชญาที่วิปริต แต่นี่ไม่ใช่สถานที่ที่จะบ่นเกี่ยวกับสภาวะที่น่าเศร้าในยุคของเรา ฉันแค่อยากให้คุณโชคดีในการค้นคว้าที่ยอดเยี่ยมของคุณ ฉันทำสิ่งนี้ด้วยความเต็มใจมากขึ้นเพราะฉันยึดถือคำสอนของโคเปอร์นิคัสมาหลายปีแล้ว มันอธิบายให้ฉันฟังถึงสาเหตุของปรากฏการณ์หลายอย่างที่ไม่สามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์จากมุมมองของมุมมองที่ยอมรับกันโดยทั่วไป เพื่อหักล้างข้อหลังนี้ ฉันได้รวบรวมข้อโต้แย้งมากมาย แต่ฉันไม่กล้าเผยแพร่ แน่นอน ฉันจะตัดสินใจทำเช่นนี้ถ้ามีคนแบบคุณมากกว่านี้ แต่เนื่องจากไม่เป็นเช่นนั้น ฉันจึงระมัดระวัง” 2 .
ข้อโต้แย้งในการปกป้องคำสอนของโคเปอร์นิคัส ซึ่งกาลิเลโอพูดถึงในจดหมายของเขา น่าจะเป็นการค้นพบใหม่ของเขาในสาขากลศาสตร์ (ต่อมาเขาจะกล่าวถึงข้อโต้แย้งเหล่านี้เพื่อป้องกันคำสอนนี้)
หลังจากผ่านไป 13 ปี กาลิเลโอก็มีข้อโต้แย้งใหม่เพื่อยืนยันคำสอนของโคเปอร์นิคัส สิ่งเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากการค้นพบทางดาราศาสตร์ของกาลิเลโออยู่แล้ว ในปี 1608 หรือ 1609
กาลิเลโอได้เรียนรู้เกี่ยวกับการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์โดยปรมาจารย์ชาวดัตช์ และในปี 1609 เขาได้ออกแบบกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวด้วยตัวเขาเอง กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอมีเลนส์ใกล้วัตถุนูนและเลนส์ใกล้ตาแบบเว้า
เพิ่มขึ้นมากกว่าสามสิบเท่า (รูปที่ 11) กาลิเลโอได้สังเกตการณ์ท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์นี้ และได้สังเกตการณ์ที่สำคัญหลายประการ เขาค้นพบว่าพื้นผิวของดวงจันทร์ซึ่งเป็นเทห์ฟากฟ้า - ไม่ได้มีลักษณะภายนอกที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน พื้นผิวโลก. ดวงจันทร์มียอดเขาและหุบเขาเช่นเดียวกับโลก กาลิเลโอยังระบุอีกว่าดาวเคราะห์ต่างจากดาวฤกษ์ที่อยู่กับที่ มีความคล้ายคลึงกับดวงจันทร์และมองเห็นได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์ในรูปจานเรืองแสงทรงกลม ดาวศุกร์ก็เหมือนกับดวงจันทร์ ที่เปลี่ยนรูปลักษณ์เมื่อเวลาผ่านไปจากจานกลมเป็นเสี้ยวแคบ กาลิเลโอยังค้นพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีด้วย เขาสังเกตว่าดาวเล็กๆ 4 ดวง (ดวงจันทร์) โคจรรอบดาวพฤหัสบดี เช่นเดียวกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก กาลิเลโอยังระบุด้วยว่าจำนวนดาวฤกษ์คงที่มีมากกว่าที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่ามาก
จากการค้นพบของเขา กาลิเลโอได้กำหนดเส้นทางการเผยแพร่และยืนยันคำสอนของโคเปอร์นิคัสอย่างระมัดระวังแต่ไม่หยุดยั้งในฐานะทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างที่แท้จริงของจักรวาล เขาพบกับการต่อต้านจากนักเทววิทยาทันที ซึ่งปฏิเสธการค้นพบของกาลิเลโอหรืออ้างสิทธิอำนาจของพระคัมภีร์ อย่างไรก็ตาม กาลิเลโอต่อสู้อย่างเชี่ยวชาญและพยายามที่จะไม่พูดถึงประเด็นทางเทววิทยาล้วนๆ ในปี 1516 คริสตจักรที่เกี่ยวข้องได้ประณามคำสอนของโคเปอร์นิคัสอย่างเป็นทางการ หนังสือของเขาถูกรวมอยู่ในรายการหนังสือต้องห้าม และกาลิเลโอได้รับคำเตือนว่าตั้งแต่นี้ไปเขาไม่ควรยึดถือหรือเผยแพร่คำสอนนี้ กาลิเลโอถูกบังคับให้เงียบอยู่พักหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงที่เขารวบรวมจากสาขากลศาสตร์และดาราศาสตร์ซึ่งยืนยันระบบโคเปอร์นิคัส บังคับให้กาลิเลโอแม้จะห้ามคริสตจักร ให้มองหาวิธีที่จะปกป้องโคเปอร์นิคัสไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม กาลิเลโอรู้ว่าเขาสามารถวางใจในอำนาจของเขาในฐานะนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งในเวลานั้นก็ยอดเยี่ยมมาก และเป็นที่โปรดปรานของนักบวชชั้นสูงบางกลุ่มด้วย อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดโดยตรงเพื่อปกป้อง "ลัทธินอกรีตของโคเปอร์นิกัน" โดยที่ฝ่ายสืบสวนจับตัวไปทันที เมื่อประเมินสถานการณ์ทั้งหมดแล้ว กาลิเลโอจึงตัดสินใจเขียนหนังสือซึ่งระบบโคเปอร์นิคัสจะต้องได้รับการพิสูจน์โดยพื้นฐาน แต่ในลักษณะที่ผู้เขียนหนังสือเล่มนี้ไม่สามารถถูกกล่าวหาอย่างเป็นทางการว่าปกป้องระบบนี้ได้ หนังสือเล่มนี้จัดพิมพ์ในปี 1632 ภายใต้ชื่อ “บทสนทนาเกี่ยวกับสองระบบที่สำคัญที่สุดของโลก: ปโตเลมีและโคเปอร์นิกัน” มันถูกเขียนในรูปแบบของการสนทนาหรือการอภิปรายระหว่างผู้นับถือคำสอนของโคเปอร์นิคัส, Signor Salviati และผู้พิทักษ์ระบบปโตเลมี Simplicio บุคคลที่สามก็มีส่วนร่วมในข้อพิพาทนี้เช่นกัน - ซาเกรโด ซึ่งยืนเคียงข้างซัลเวียติเป็นหลัก เพื่อปกป้องตนเองจากการถูกกล่าวหาว่าเป็นพวกนอกรีต กาลิเลโอระบุไว้ในคำนำว่าหลักคำสอนเรื่องการเคลื่อนที่ของโลกถูกห้ามโดยคริสตจักร และในหนังสือหลักคำสอนนี้เป็นเพียงการสนทนาเท่านั้น และไม่มีการยืนยัน อย่างไรก็ตาม ทั้งคำนำและรูปแบบของเรียงความไม่สามารถหลอกลวงใครได้ Simplicio ผู้พิทักษ์ระบบปโตเลมี ดูหน้าซีดมากและถูกโต้แย้งและมุกตลกของคู่ต่อสู้อย่างต่อเนื่อง ผู้อ่านเข้าใจอย่างชัดเจนว่าผู้เขียนอยู่ข้างไหนและเขาติดตามเป้าหมายอะไรจริงๆ ไม่นานหลังจากตีพิมพ์หนังสือเล่มนี้ มีการฟ้องร้องกาลิเลโอ ในตอนต้นของปี 1633 กาลิเลโอถูกเรียกตัวไปยังกรุงโรม ซึ่งเขาถูกตั้งข้อหาไม่เชื่อฟังกฤษฎีกาที่ห้ามยึดมั่นและเผยแพร่คำสอนของโคเปอร์นิคัส กาลิเลโอปฏิเสธข้อกล่าวหานี้ โดยชี้ให้เห็นว่าเขาไม่ได้รับการยืนยันความจริงของหลักคำสอนนี้ในที่ใด แต่พูดถึงหลักคำสอนนี้อย่างสันนิษฐานได้ว่าเป็นสมมติฐานเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เขาต้องยอมรับว่าเมื่อถูกพาตัวไป เขาก็นำเสนอข้อโต้แย้งทั่วไปสำหรับตำแหน่งที่เขาต้องการหักล้างอย่างน่าเชื่อถือเช่นกัน การสอบสวนพอใจกับคำอธิบายนี้ แต่เรียกร้องให้มีการละทิ้งคำสอนของโคเปอร์นิคัสต่อสาธารณะ ซึ่งกาลิเลโอต้องทำ หลังจากการพิจารณาคดี กาลิเลโอภายใต้การดูแลของ Inquisition ยังคงมีส่วนร่วมในกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และเขียนงานทางวิทยาศาสตร์ชิ้นใหม่ "การสนทนาและการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ใหม่สองประการ" ซึ่งเกี่ยวข้องกับประเด็นกลศาสตร์ เสียง และอื่นๆ ต้นฉบับของงานนี้ตีพิมพ์ในฮอลแลนด์ในปี 1638 กาลิเลโอเสียชีวิตในปี 1642 ตัวแทนสองคนของการสืบสวนอยู่ด้วยในขณะที่เขาเสียชีวิต
จากภายนอก การพิจารณาคดีของกาลิเลโอดูเหมือนเป็นชัยชนะสำหรับคริสตจักร แต่ในความเป็นจริงแล้ว มันเป็นความพ่ายแพ้ ผลจากกิจกรรมของกาลิเลโอและการต่อสู้ของเขา ทำให้หลักคำสอนเรื่องเฮลิโอเป็นศูนย์กลางเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางและเข้าครอบงำจิตใจของผู้คนที่มีวัฒนธรรมในยุโรป จริงอยู่ หนังสือของกาลิเลโอก็เหมือนกับหนังสือของโคเปอร์นิคัส อยู่ในรายชื่อหนังสือต้องห้ามมาเป็นเวลานาน (จนถึงปี 1822) อย่างไรก็ตามในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 17 พวกเขาเลิกใส่ใจกับข้อห้ามนี้
ในบทสนทนา มีการโต้แย้งสองประเภทเพื่อปกป้องทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส ประการแรก กาลิเลโออาศัยการค้นพบทางดาราศาสตร์ของเขา ซึ่งยืนยันว่าโลกเป็นวัตถุเดียวกันกับดาวเคราะห์ดวงอื่น และเป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงความพิเศษของมัน ประการที่สอง ข้อโต้แย้งจากการค้นพบของเขาในสาขากลศาสตร์ พวกเขาหักล้างทฤษฎีการเคลื่อนที่ของอริสโตเติล และขจัดข้อโต้แย้งต่อการเคลื่อนที่ของโลกที่ปโตเลมีแสดงออกมา โคเปอร์นิคัสปฏิเสธข้อคัดค้านเหล่านี้แล้ว โดยให้เหตุผลว่าการเคลื่อนไหวของวัตถุร่วมกับโลกควรถือเป็นการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติ กาลิเลโอกล่าวต่อไปอีก โดยให้เหตุผลว่าการเคลื่อนไหวใดๆ บนพื้นผิวแนวนอนบนโลก หากเราไม่รวมแรงเสียดทาน จะใช้คำศัพท์ของอริสโตเติล ซึ่งเป็นธรรมชาติ นั่นคือ การเคลื่อนไหวที่ไม่ต้องการการกระทำของแรง มันเกิดขึ้นตลอดไปโดยรักษาความเร็วไว้ ในเวลาเดียวกัน กาลิเลโอไม่เพียงแค่ยืนยันจุดยืนนี้ แต่ยังหันไปหาประสบการณ์อีกด้วย ผู้เข้าร่วมเสวนาหารือเกี่ยวกับประสบการณ์ดังกล่าว ถือว่ามีการเคลื่อนที่ของร่างกายไปตามแนวลาดเอียงที่ราบรื่นอย่างสมบูรณ์ (เช่น ไร้แรงเสียดทาน) หากวัตถุเคลื่อนขึ้นในระนาบที่มีความลาดเอียง ความเร็วของมันจะลดลง หากเคลื่อนลงก็จะเพิ่มขึ้น คำถามก็คือ วัตถุเคลื่อนที่ไปตามระนาบแนวนอนได้อย่างไร คำตอบนั้นบ่งบอกตัวเอง: ร่างกายเคลื่อนไหวด้วยความเร็วคงที่ ต่อมากาลิเลโอได้กำหนดข้อสรุปนี้ในรูปแบบทั่วไปมากขึ้น:
“เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ไปตามระนาบแนวนอนโดยปราศจากความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวใดๆ ดังที่เราทราบจากทุกสิ่งที่กล่าวไว้ข้างต้น การเคลื่อนไหวของมันจะสม่ำเสมอและจะดำเนินต่อไปอย่างต่อเนื่องหากเครื่องบินขยายออกไปในอวกาศอย่างไม่มีที่สิ้นสุด” 3 .
ในรูปแบบนี้ กาลิเลโอได้กำหนดกฎความเฉื่อยขึ้นมา นี่ยังไม่ใช่การกำหนดทั่วไปของกฎความเฉื่อยซึ่งให้ไว้ในภายหลัง แต่ที่นี่ แน่นอนว่า ได้ก้าวไปสู่ก้าวใหม่โดยพื้นฐานแล้ว ในสูตรนี้ การเคลื่อนที่สม่ำเสมอถูกเข้าใจว่าเป็นการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ และกฎนี้แตกต่างโดยพื้นฐานแล้วจากสูตรของทฤษฎี "แรงกระตุ้น" ในทางกลับกัน ควรสังเกตว่าแม้ว่ากาลิเลโอจะกำหนดกฎความเฉื่อยสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวนอน แต่เขาเข้าใจมันในวงกว้างมากขึ้น สิ่งนี้สามารถตัดสินได้จากการอภิปรายของกาลิเลโอเกี่ยวกับคำถามที่ว่าเหตุใดวัตถุจึงไม่บินออกไปจากโลกที่หมุนอยู่ เช่นเดียวกับกรณีของวงล้อที่หมุนอย่างรวดเร็ว กาลิเลโอบอกอย่างแน่นอนว่าวัตถุที่ถูกเหวี่ยงออกจากขอบล้อนั้นมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในวงสัมผัสด้วยความเร็วคงที่ ไม่ว่ามันจะบินไปในแนวนอนหรือทิศทางอื่นใด และมีเพียงแรงโน้มถ่วงเท่านั้นที่ป้องกันสิ่งนี้ได้
ในขณะเดียวกันก็เกิดคำถามขึ้นว่าเหตุใดวัตถุที่อยู่บนโลกจึงไม่บินออกไปจากพื้นผิวในระหว่างการหมุนของมัน? กาลิเลโอไม่ได้แก้ปัญหานี้ ในแง่สมัยใหม่ เขาเชื่อว่าความเร่งจากแรงเหวี่ยงนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับความเร่งของแรงโน้มถ่วง
ดังนั้น เราจะเห็นว่าในอีกด้านหนึ่ง กาลิเลโอเข้าใจกฎความเฉื่อยกว้างกว่าที่เขากำหนดไว้ และในทางกลับกัน เขาอาจเข้าใจว่าการเคลื่อนที่ของโลกไม่สามารถถือเป็นแรงเฉื่อยอย่างเคร่งครัดได้
กาลิเลโอใช้หลักการพื้นฐานอีกข้อหนึ่งพร้อมกับกฎความเฉื่อย กลศาสตร์คลาสสิกซึ่งเป็นกฎที่เรียกว่ากฎความเป็นอิสระของการกระทำของแรง ซึ่งใช้กับการเคลื่อนที่ของวัตถุในสนามโน้มถ่วงของโลกอีกครั้ง ตามที่กาลิเลโอกล่าวไว้ ร่างกายพยายามอย่างหนักที่จะรักษาความเร็วในแนวนอน ไม่เพียงแต่เมื่อรักษาความเร็วไว้เท่านั้น ระนาบแนวนอนแต่เมื่อมันตกลงอย่างอิสระเช่นกัน เช่น ถ้าร่างกายตกลง แรงโน้มถ่วงที่กระทำในแนวตั้งจะไม่ส่งผลต่อองค์ประกอบแนวนอนของความเร็ว ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบแนวตั้งของความเร็วภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าร่างกายอยู่ในแนวนอนหรือไม่
ตามกฎหมายที่กำหนดไว้ กาลิเลโออธิบายว่าทำไมเราไม่สังเกตเห็นการเคลื่อนที่ของโลกขณะอยู่บนโลก ตัวอย่างเช่น หินที่ตกลงมาอย่างอิสระตกลงในแนวตั้ง เนื่องจากในขณะที่ขว้างนั้นมีความเร็วเท่ากับพื้นผิวโลก ณ จุดขว้าง มันจะรักษาความเร็วนี้ไว้เมื่อล้ม กาลิเลโออ้างถึงการทดลองด้วยการขว้างก้อนหินจากเสากระโดงเรือที่กำลังเคลื่อนที่เพื่อยืนยันเรื่องนี้ เขาวิเคราะห์การทดลองอื่น ๆ ที่มีการขว้างศพลงบนพื้นโลกและแสดงให้เห็นว่าด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะหักล้างสมมติฐานของการเคลื่อนที่ของโลก กาลิเลโอสรุปคำอธิบายของเขาและกำหนดหลักการสัมพัทธภาพคลาสสิก เขาเน้นย้ำว่าการเคลื่อนไหวเฉื่อยสามารถสังเกตได้โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวนี้เท่านั้น เนื่องจากมันไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ในการเคลื่อนไหวดังกล่าว เมื่ออธิบายจุดยืนนี้ กาลิเลโอยกตัวอย่างต่อไปนี้:
“อยู่ตามลำพังกับเพื่อนคนหนึ่ง” เขาเขียน “ในห้องกว้างขวางใต้ดาดฟ้าเรือ ตุนแมลงวัน ผีเสื้อ และแมลงบินขนาดเล็กอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน ให้เจ้ามีภาชนะขนาดใหญ่มีน้ำและมีปลาเล็กว่ายอยู่ในนั้นด้วย แขวนถังไว้บนสุด แล้วน้ำจะตกลงมาทีละหยดลงภาชนะอีกใบที่มีคอแคบอยู่ด้านล่าง ในขณะที่เรือกำลังยืนนิ่ง ให้สังเกตดูสัตว์บินตัวเล็ก ๆ เคลื่อนไหวด้วยความเร็วเท่ากันในทุกทิศทางของห้องอย่างขยันขันแข็ง อย่างที่คุณเห็นปลาจะว่ายน้ำอย่างไม่แยแสในทุกทิศทาง หยดที่ตกลงมาทั้งหมดจะตกลงไปในภาชนะที่ถูกแทนที่ และเมื่อคุณโยนวัตถุ คุณจะไม่ต้องขว้างมันแรงไปในทิศทางเดียวมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง ถ้าระยะห่างเท่ากัน และถ้าคุณกระโดดด้วยขาทั้งสองข้างที่ หนึ่งครั้งแล้วกระโดดเป็นระยะทางเท่ากันไปในทิศทางใดก็ได้ สังเกตทั้งหมดนี้อย่างขยันขันแข็ง แม้ว่าจะไม่ต้องสงสัยเลยว่าในขณะที่เรือจอดอยู่กับที่ ทุกอย่างจะต้องเกิดขึ้นในลักษณะนี้ ตอนนี้ให้เรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใดก็ได้ จากนั้น (หากเพียงการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอและไม่โยกไปในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่น) คุณจะไม่พบการเปลี่ยนแปลงแม้แต่น้อยในปรากฏการณ์ทั้งหมดที่กล่าวมา และคุณจะไม่สามารถระบุได้ว่าปรากฏการณ์ใด ๆ เหล่านี้ ไม่ว่าเรือจะเคลื่อนที่หรือจอดนิ่งก็ตาม" 4 .
การค้นพบของกาลิเลโอในสาขากลศาสตร์เกี่ยวข้องโดยตรงกับการพิสูจน์คำสอนของโคเปอร์นิคัส แต่แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ยังมีความสำคัญอย่างเป็นอิสระด้วย (นั่นคือเพื่อการพัฒนากลศาสตร์โดยทั่วไป) ตามความเป็นจริงแล้วการพัฒนากลศาสตร์เป็นหลักคำสอนของ การเคลื่อนไหวทางกล. การศึกษาอื่นๆ เกี่ยวกับกลศาสตร์กาลิลีจะกล่าวถึงด้านล่าง
กาลิเลโอซึ่งเป็นตัวแทนที่โดดเด่นของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ สมควรได้รับเครดิตไม่เพียงแต่สำหรับการต่อสู้เพื่อยืนยันระบบเฮลิโอเป็นศูนย์กลางของโลก และไม่เพียงแต่ในฐานะผู้ก่อตั้งกลศาสตร์เท่านั้น เขาสรุปวิธีการทดลองใหม่ในการศึกษาธรรมชาติซึ่งต่อมาได้กลายเป็นวิธีหลักของการทดลองทางวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ แหล่งที่มาของความรู้ตามกาลิเลโอคือประสบการณ์และประสบการณ์เท่านั้น เขาประณามลัทธินักวิชาการ หย่าร้างจากความเป็นจริง และพึ่งพาเจ้าหน้าที่เพียงผู้เดียว ข้อดีของกาลิเลโอไม่เพียงแต่อยู่ที่ว่าเขาถือว่าประสบการณ์เป็นแหล่งความรู้เท่านั้น ประสบการณ์ในฐานะแหล่งความรู้ได้รับการประกาศมาก่อนกาลิเลโอด้วยซ้ำ และจริงๆ แล้ววิทยาศาสตร์ถูกสร้างขึ้นจากประสบการณ์ก่อนหน้าเขาด้วยซ้ำ ดังที่กาลิเลโอเน้นย้ำอย่างถูกต้อง อริสโตเติลยอมรับว่าประสบการณ์เป็นแหล่งความรู้ สำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์ สิ่งสำคัญคือต้องสร้างความรู้จากประสบการณ์อย่างไร กล่าวคือ เพื่อค้นหาวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้องสำหรับความรู้จากการทดลอง กาลิเลโอก็ทำเช่นนั้น ก่อนกาลิเลโอ ประสบการณ์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของความรู้เท่านั้น วิธีการวิจัยในแง่ทั่วไปประกอบด้วยสองส่วนหลักๆ คือ การสังเกตโดยตรง (มักสุ่มมาก) และการสร้างทฤษฎีทั่วไปจากการสังเกตเหล่านี้ ลิงค์ที่สามซึ่งประกอบด้วยการทดสอบข้อสรุปของทฤษฎีที่สร้างขึ้นนั้นขาดหายไปโดยสิ้นเชิงหรือยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและไม่ได้รับการพัฒนาเลย ดังนั้นวิทยาศาสตร์ในสมัยโบราณจึงมีนิสัยครุ่นคิด มันยังคงเหมือนเดิมภายใต้กรอบของลัทธินักวิชาการในยุคกลาง และในด้านหนึ่งสิ่งนี้ถูกกำหนดโดยเชิงประจักษ์อย่างหยาบๆ และในทางกลับกัน มีลักษณะเป็นการเก็งกำไร นี่คือหลักคำสอนเรื่องสวรรค์ของอริสโตเติลและพลวัตของมัน เป็นการสังเกตโดยตรงที่ง่ายที่สุด ไม่ได้วิเคราะห์ในรายละเอียดใดๆ การปฏิบัติในชีวิตประจำวันของสมัยโบราณและยุคกลางแสดงให้เห็นว่า ในการที่จะดึงเกวียนคันเดียวกันด้วยความเร็วสูงขึ้น ต้องใช้ความพยายามมากขึ้น หรือบ่อยครั้งที่วัตถุที่หนักกว่าจะล้มเร็วกว่าที่เบากว่า ข้อสังเกตเหล่านี้และข้อสังเกตที่คล้ายกันดูเหมือนสำหรับอริสโตเติลมากพอที่จะสร้างระบบของพลวัตทั้งหมดที่มีคุณลักษณะที่น่าอัศจรรย์ อริสโตเติลหรือนักศึกษาของเขาไม่เคยคิดที่จะพยายามไม่เพียงแต่จะประสานทฤษฎีการเคลื่อนที่กับข้อเท็จจริงที่สังเกตได้เท่านั้น แต่ยังพยายามดึงผลที่ตามมาจากทฤษฎีนี้ และโดยใช้การทดลองที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อยืนยันความถูกต้องหรือความไม่ถูกต้อง
กาลิเลโอทำหน้าที่แตกต่างออกไป: เมื่อศึกษาการเคลื่อนไหวเขาจะแยกตัวออกจากผลการทดลองแต่ละครั้งทันที กฎหมายและข้อบังคับที่เขาใช้นั้นเป็นนามธรรมทางวิทยาศาสตร์ และไม่เป็นไปตามข้อเท็จจริงที่สังเกตได้ของแต่ละบุคคล ดังนั้นกาลิเลโอจึงไม่สามารถตรวจสอบกฎความเฉื่อยได้โดยตรงในการทดลอง เป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยตรงโดยไม่มีการเสียดสี และกฎที่ว่าร่างกายตกลงด้วยความเร่งสม่ำเสมอนั้นไม่สามารถตรวจสอบการทดลองในเวลานั้นอย่างเคร่งครัดได้ อย่างไรก็ตาม นามธรรมทางวิทยาศาสตร์เจาะลึกเข้าไปในแก่นแท้ของปรากฏการณ์มากกว่าการแถลงข้อเท็จจริงง่ายๆ ซึ่งเป็นการแสดงออกของสิ่งทั่วไปที่ซ่อนอยู่ในข้อเท็จจริงเหล่านี้ และไปเกินขอบเขตของปรากฏการณ์ในการศึกษาที่ปรากฏครั้งแรก นามธรรมทางวิทยาศาสตร์แสดงออกมาในรูปแบบของสมมติฐาน สมมติฐานช่วยให้คุณสามารถทำนายข้อเท็จจริงและปรากฏการณ์ใหม่โดยอาศัยข้อสรุปจากสมมติฐานนั้น นั่นเป็นเหตุผล สมมติฐานทางวิทยาศาสตร์กลายเป็นแนวความคิดในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ต่อไป ในเวลาเดียวกัน การทดสอบข้อสรุปจากผลที่ตามมาและการทำนายจะเปลี่ยนสมมติฐานให้กลายเป็นกฎทางวิทยาศาสตร์
วิธีการทดลองของกาลิเลโอเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในการศึกษากฎของวัตถุที่ตกลงมา กาลิเลโอเริ่มต้นด้วยสมมติฐานที่ว่าวัตถุตกลงด้วยความเร่งคงที่ นี่ยังคงเป็นสมมติฐาน แม้ว่าจะขึ้นอยู่กับการสังเกตโดยตรงและการพิจารณาบางประการ แต่ก็ยังเป็นการคาดเดา จากสมมติฐานเหล่านี้กาลิเลโอได้รับผลที่ตามมา เขาพิสูจน์ว่าหากร่างกายล้มลงด้วยความเร่งสม่ำเสมอนั่นคือถ้า วี~ทีจากนั้นระยะทางที่เดินทางจะเป็นสัดส่วนกับ t 2 . เทคนิคการทดลองไม่อนุญาตให้เราตรวจสอบข้อสรุปนี้โดยตรง (ในเวลานั้นไม่มีแม้แต่นาฬิกาลูกตุ้มธรรมดา) ดังนั้นกาลิเลโอจึงตัดสินใจทดสอบกฎนี้สำหรับกรณีวัตถุเคลื่อนที่ไปตามระนาบเอียง เขาหยิบกระดานยาวที่มีร่องบุด้วยกระดาษขึ้นมา ที่ปลายด้านหนึ่งของกระดาน ให้เสริมขาตั้งให้กระดานมีระนาบเอียง ด้วยการบังคับให้ลูกบอลเลื่อนไปตามรางน้ำ เขาวัดเวลาที่ลูกบอลจะเคลื่อนที่ไปตามระยะทางที่กำหนดตามรางน้ำ กาลิเลโอวัดเวลาการเคลื่อนที่ของลูกบอลด้วยปริมาณน้ำที่ไหลออกจากภาชนะผ่านรูเล็กๆ หลังจากทำการวัด กาลิเลโอพบว่าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอไปตามระนาบเอียง และสิ่งนี้จะเกิดขึ้นจริงสำหรับระนาบเอียงที่มีมุมเอียงต่างกัน จากจุดนี้ กาลิเลโอสรุปว่าตำแหน่งนี้ใช้ได้กับการตกอย่างอิสระเช่นกัน เนื่องจากการเคลื่อนไหวในแนวดิ่งของร่างกายลงถือเป็นกรณีจำกัดของการเคลื่อนที่ไปตามระนาบเอียง เมื่อมุมเอียงมีแนวโน้มเป็น 90° ดังนั้นการทดลองจึงยืนยันสมมติฐานหลักและตอนนี้เราสามารถพิจารณาได้ว่ากฎแห่งการตกได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว การศึกษานี้มีการเชื่อมโยงใหม่อย่างชัดเจน: การพิสูจน์สมมติฐานดังกล่าว ข้อสรุปจากการศึกษาเชิงทดลองที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ
ดังนั้นวิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของกาลิเลโอสามารถมีลักษณะดังนี้: จากการสังเกตและการทดลองจะมีการตั้งสมมติฐานขึ้น - สมมติฐานซึ่งแม้ว่าจะเป็นการทดลองทั่วไป แต่ก็มีสิ่งใหม่ ๆ ที่ไม่ได้บรรจุอยู่ในประสบการณ์เฉพาะแต่ละอย่างโดยตรง สมมติฐานทำให้เป็นไปได้ที่จะได้รับผลลัพธ์บางอย่างในทางคณิตศาสตร์และตรรกะอย่างเคร่งครัด เพื่อทำนายข้อเท็จจริงใหม่ๆ บางอย่างที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยการทดลอง การตรวจสอบผลที่ตามมาจะเป็นการยืนยันสมมติฐาน - เปลี่ยนให้เป็นกฎทางกายภาพ กล่าวโดยพื้นฐานแล้ว วิธีนี้จะกลายเป็นวิธีการหลักที่วิทยาศาสตร์ธรรมชาติพัฒนาขึ้นตามมา
ในงานเขียนของเขา กาลิเลโอยังสรุปคุณลักษณะหลักของแนวคิดใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของสสาร การเคลื่อนไหว และกฎของโลกวัตถุ - วัตถุนิยมเชิงกล กาลิเลโอเป็นศัตรูกับคำสอนของอริสโตเติลในเรื่องสสารและรูปแบบ และในงานเขียนของเขา เขาได้รื้อฟื้นแนวคิดของนักอะตอมมิกในสมัยโบราณ ตามข้อมูลของกาลิเลโอ วัตถุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ จำนวนนับไม่ถ้วน ซึ่งระหว่างนั้นก็ยังมีช่องว่างอยู่ การเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่และการกระจายตัวของอนุภาคเหล่านี้ ซึ่งจะไม่ถูกทำลายหรือสร้างขึ้นอีก กาลิเลโอฟื้นคืนสมมติฐานแบบอะตอมมิกโดยสรุปคุณลักษณะหลักของความเข้าใจเชิงกลเชิงปริมาณของธรรมชาติ เขาปฏิเสธคุณสมบัติที่ซ่อนอยู่จำนวนนับไม่ถ้วนที่นักวิชาการแนะนำ (ความทะเยอทะยาน ความเกลียดชัง ฯลฯ) และหัวเราะกับวิธีการของพวกเขา ตามที่กาลิเลโอกล่าวไว้ สสารมีคุณสมบัติทางเรขาคณิตและทางกลอย่างง่ายเท่านั้น
กาลิเลโอเขียนว่า “ไม่เคยเลย ฉันจะเรียกร้องอะไรจากร่างกายภายนอกนอกจากขนาด รูปร่าง ปริมาณ และการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วไม่มากก็น้อย เพื่ออธิบายการเกิดขึ้นของความรู้สึกของรส กลิ่น และเสียง; และผมคิดว่าถ้าเราตัดหู ลิ้น จมูกออก ก็จะเหลือเพียงรูป ตัวเลข และการเคลื่อนไหวเท่านั้น แต่ไม่มีกลิ่น รส และเสียง ซึ่งในความคิดของเรา ภายนอกสิ่งมีชีวิต ไม่มีอะไรมากไปกว่าชื่อที่ว่างเปล่า” 5 .
ดังนั้น ในตัวของกาลิเลโอ วิทยาศาสตร์ได้โจมตีโลกทัศน์ของนักเทววิทยา นักบวช พระภิกษุ และนักวิชาการในยุคกลางอย่างเต็มกำลัง ซึ่งเป็นผลมาจากการที่มันถูกโจมตีอย่างย่อยยับ ในเวลาเดียวกันกาลิเลโอได้วางรากฐานสำหรับวิธีการทดลองใหม่ในการศึกษาธรรมชาติและเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและโลกทัศน์ใหม่ - วัตถุนิยมเชิงกลซึ่งกลายเป็นโลกทัศน์หลักของนักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติโดยทั่วไป ในที่สุด กาลิเลโอก็วางรากฐานของพลวัต ด้วยการวิจัยของเขาอันที่จริงสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพนี้เริ่มพัฒนา
1 สำหรับคำถามเกี่ยวกับความถูกต้องของคำให้การของวิวิอานีนี้ มีการแสดงความคิดเห็นที่แตกต่างกันออกไป นักประวัติศาสตร์บางคนปฏิเสธความถูกต้องของการทดลองเหล่านี้ ในขณะที่บางคนเชื่อว่าคำให้การของวิวิอานีควรได้รับการเชื่อถือ
2 Daneman F. ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ต. II. ม.-ล., ONTI, 1933, หน้า. 29.
3 กาลิเลโอ กาลิเลโอ ผลงานที่คัดสรร ต. II. ม., “วิทยาศาสตร์”, 2507, หน้า 1. 304.
4 กาลิเลโอ กาลิเลโอ ผลงานคัดสรร T. I. M., “วิทยาศาสตร์”, 1964, p. 286.
5 กวีนิพนธ์ของปรัชญาโลก ต. II. ม., “ความคิด”, 1970, หน้า. 224-225.
