Корабль Галилея относится к двум физическим экспериментам, мысленному эксперименту и реальному эксперименту, проведенным Галилео Галилеем , физиком и астрономом XVI и XVII веков. Эксперименты были созданы, чтобы аргументировать идею вращающейся Земли в отличие от неподвижной Земли, вокруг которой вращаются Солнце, планеты и звезды.
Аргумент, который использовался в то время, заключался в том, что если бы Земля вращалась, то были бы заметные эффекты на траекториях снарядов или падающих тел.
Судовой мачтовый эксперимент
В 1616 году, после того как Галилей уже забеспокоился о том, что он стал объектом подозрений инквизиции , он получил письмо от монсеньора Франческо Инголи, в котором перечислялись как научные, так и теологические аргументы против коперниканизма. В своем длинном ответе 1624 года Галилей описал эксперимент по падению камня с мачты плавно движущегося корабля и наблюдению за тем, ударился ли камень об основание мачты или позади нее. Различные люди обсуждали эксперимент с теоретической точки зрения, а некоторые утверждали, что сделали это, с противоречивыми сообщениями о результате. Например, фактические или думали эксперименты , подобные этому ранее обсуждалось Буридано , [1] Николас Оресм , [2] Николаус Кузанский , [3] Клавий [4] и Джордано Бруно . [5]
Галилей сказал Инголи (перевод Стиллмана Дрейка):
Я был вдвое более хорошим философом, чем те другие, потому что они, говоря о том, что является противоположностью эффекта, также добавили ложь о том, что они видели это экспериментально; и я провел эксперимент - до которого физические рассуждения убедили меня, что эффект должен быть таким, каким он есть на самом деле.
Эксперимент также обсуждается в Диалоге о двух главных мировых системах (день второй), но без каких-либо утверждений о том, что он действительно проводился. Похожий эксперимент, обсуждаемый Галилео и другими авторами, такими как Орем, Клавиус и Бруно, - это эксперимент, в котором снаряд запускается прямо с поверхности земли. Распространенный аргумент аристотелевцев и схоластов заключался в том, что если земная поверхность двигалась на восток, то в этом эксперименте снаряд приземлился бы к западу от точки запуска, вопреки наблюдениям.
1632 мысленный эксперимент
В книге Галилея 1632 года « Диалог о двух главных мировых системах» были рассмотрены (второй день) все общие аргументы, которые тогда были против идеи о движении Земли . Один из них заключается в том, что если бы Земля вращалась вокруг своей оси , то мы все двигались бы на восток со скоростью тысячи километров в час, поэтому мяч, падающий прямо с башни, приземлился бы к западу от башни, которая переместилась бы на некоторое расстояние. Тем временем Восток. Точно так же утверждалось, что пушечное ядро, выпущенное на восток, приземлится ближе к пушке, чем ядро, выпущенное на запад, потому что пушка, движущаяся на восток, частично догонит мяч. Чтобы опровергнуть такие аргументы, в книге отмечается, что человек на равномерно движущемся корабле не чувствует движения, и поэтому пушечное ядро, упавшее с вершины мачты, упало бы прямо на ногу. Чтобы доказать свою точку зрения, выдуманный защитник Галилея Сальвиати предложил эксперимент, описанный ниже, чтобы показать классический принцип относительности, согласно которому не существует внутреннего наблюдения (то есть, как бы без взгляда в окно), с помощью которого можно различить движущуюся систему. равномерно от одного покоящегося. Следовательно, любые две системы, движущиеся без ускорения , эквивалентны, а неускоренное движение относительно. Почти три века спустя это понятие было применено к законам электричества и магнетизма ( уравнениям Максвелла ) Альбертом Эйнштейном . Это привело к формулировке специальной теории относительности , переформулировке аргументации Галилея с учетом известных тогда законов тяготения и электромагнетизма.
Предложение
Эксперимент Сальвиати выглядит следующим образом:
Заткнитесь с каким-нибудь другом в главной каюте под палубой какого-нибудь большого корабля, и возьмите с собой мух, бабочек и других маленьких летающих животных. Возьмите большую миску с водой с рыбой; Повесьте бутылку, которая по каплям опорожняется, в широкий сосуд под ней. Пока корабль стоит на месте, внимательно наблюдайте, как зверушки с одинаковой скоростью летают во все стороны кабины. Рыбы равнодушно плавают во все стороны; капли попадают в сосуд под ним; и, бросая что-то своему другу, вам нужно бросать это в одну сторону не сильнее, чем в другую, при равных расстояниях; прыгая вместе, вы проходите равные промежутки во всех направлениях. Когда вы внимательно наблюдаете за всеми этими вещами (хотя, несомненно, когда корабль стоит на месте, все должно происходить таким образом), пусть корабль движется с любой скоростью, которая вам нравится, при условии, что движение является равномерным и не колеблется в разные стороны. Вы не обнаружите ни малейшего изменения во всех названных эффектах, и ни по одному из них вы не сможете определить, движется ли корабль или стоит на месте. Во время прыжка вы будете проходить по полу те же пространства, что и раньше, и вы не будете делать более крупных прыжков к корме, чем к носу, даже если корабль движется довольно быстро, несмотря на то, что в то время, когда вы находитесь в воздухе пол под вами будет двигаться в направлении, противоположном вашему прыжку. Бросив что-нибудь своему компаньону, вам больше не понадобится сила, чтобы донести это до него, независимо от того, идет ли он в направлении носа или кормы, а вы находитесь напротив. Капли будут падать, как и раньше, в находящееся внизу судно, не падая на корму, хотя, пока капли находятся в воздухе, корабль проходит много пролетов. Рыба в воде будет плавать к передней части своей миски с не большим усилием, чем к задней части, и будет двигаться с такой же легкостью, как и приманка, размещенная где-нибудь по краям миски. Наконец, бабочки и мухи продолжат свой полет равнодушно в любую сторону, и никогда не случится так, что они будут сосредоточены к корме, как будто устали от того, чтобы не отставать от курса корабля, от которого они долгое время были отделены. интервалы, удерживая себя в воздухе. И если дым образуется при сжигании ладана, то будет видно, как он поднимается вверх в виде небольшого облака, остается неподвижным и движется не больше в одну сторону, чем в другую. Причина всех этих соответствий эффектов заключается в том, что движение корабля является общим для всех вещей, содержащихся в нем, а также для воздуха. Вот почему я сказал, что вы должны быть под палубой; ибо, если бы это происходило выше на открытом воздухе, которое не следовало бы за курсом корабля, более или менее заметные различия были бы видны в некоторых из отмеченных эффектов.
- Диалог о двух главных мировых системах , перевод Стилмана Дрейка , Калифорнийский университет Press, 1953, стр. 186 - 187 (второй день).
Рекомендации
- ^ Вопросы по Аристотелю на небесах. Кембридж (Массачусетс), Средневековая академия Америки (английский перевод Э. А. Муди, латинский оригинал ок. 1340 г.)
- ^ Le livre du Ciel et du Monde. Книга II, глава 25 (рукопись). Париж, Национальная библиотека.
- ^ Об обученном незнании. Миннеаполис, The Arthur J. Banning Press (английский перевод Дж. Хопкинса латинского оригинала 1440 г.).
- ^ В sphaeram ioannis de sacro bosco commentarius, стр. 196, «Neque enim valet responsio quorundam ...»
- ↑ La Cena delle Ceneri, III, 5.
De Angelis, A .; Эспириту Санто, К. (2015). «Вклад Джордано Бруно в специальный принцип относительности» (PDF) . Журнал астрономической истории и наследия . 18 (3): 241–248. arXiv : 1504.01604 .
Грэйни, Кристофер М. (2012). «Эссе Франческо Инголи Галилею: Тихо Браге и наука в осуждении инквизицией теории Коперника». arXiv : 1211.4244 . Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )
Стиллман Дрейк, Галилей за работой: его научная биография, стр. 117