Галилео. Принцип релативности - пут откривања

Током свог дугог живота, Галилео Галилеи је направио велики број открића у области физике, астрономије и методологије. Главно достигнуће овог великог ума био је принцип научног знања - експериментално посматрање и математички опис резултата експеримената. Научник је добар део свог живота посветио стварању нове науке, где свако искуство, сваки експеримент није био заснован на спекулативним закључцима, већ је доследно потврђен математичким прорачунима.

Галилео и нова наука

Најзначајнији допринос Галилеа науци био је промена принципа обраде експерименталних података. Галилео је имао добре учитеље - користећи рад Архимеда и Питагоре, успео је да закључи правило да експериментално знање добијено математичким методама треба да се уведе у систем. Научник је применио математичке методе на оне индикаторе који су потврђени независним мерењима. Значи, придаје велику важност таквим основним количинама као што су дужина, тежина, запремина, снага. Одбацио је субјективне концепте - мирис, ухо за музику, лепоту, укус. Ако је посматрач одсутан, онда, према истраживачу, субјективне вредности нестају. Овај принцип је основа многих изванредних открића научника, од којих једно знамо као "механички принцип релативности Галилеја".

Подучавање о покрету

Нови принципи проучавања кретања Галилеа развијени су у Писи и Падови. Овде су сва знања из области механике и кинематике која су била позната у то време сакупљана и унета у систем. Доктрина о својствима клатна била је једно од првих математички утемељених открића за које је Галилео постао познат. Принцип релативности у основи се заснива на запажањима истраживача у цркви, када је као студент пратио флуктуације лустера у катедралама. У одсуству тачног времена, период пригушења осцилација великих светиљки Галилео рачунао је на импулсни импулс. После ово запажање је основа медицинског уређаја дизајнираног за мерење пулса.

Аристотелове догме

О учењу Аристотела заснива се сва наука тог времена. Црква је у потпуности подржала његове идеје, ау средњем вијеку сматрало се скоро арогантним да оспори Аристотела. Међутим, постојали су научници који су оспорили непоколебљиву мудрост старог Грка. Једна од тих храбрих душа је био Галилео, чији се принцип релативности почео појављивати тек након провјере емпиријских изјава Аристотела. Дакле, истраживач је приметио да тела која се међусобно разликују по тежини падају са скоро истом брзином. Мале разлике Галилео је исправно објаснио утицајем трења ваздуха. Научник је био огорчен Аристотелом и његовим сљедбеницима, који су тврдили да би језгро топа од 100 фунти могло пасти само 100 стопа, а лопта величине би пала само једном ногом. Практични експерименти, како тврди Галилео, довели су до разлике у удаљености, која се може мјерити с неколико прстију. Како сте пронашли аристотеловску разлику од 99 стопа између прстију - Галилео је питао следбенике Аристотеловог учења.

Принцип клатна

Рад са клатном је навео Галилеа да понови експеримент са куглом која се котрља од брда до брда. Доказао је да ће се кретање такве лопте наставити све до сила трења неће престати. У одсуству трења, таква кугла ће осциловати у бушотини на арбитрарно дуго време. У граничном случају, када нема трења, а друго брдо је одсутно, пад лопте ће се наставити неограничено. Дакле, Галилео је експериментално потврдио Њутнов први закон: у одсуству спољашњих сила, тело ће се кретати равном стазом са константном брзином за бесконачно дуго време. Тако је у рукама научника био кључ за откривање вјечног кретања планета. Галилео је доказао да спољашња сила за равномерно кретање небеских тела није потребна, јер се тај покрет наставља сам.

Из искуства - до звезда

У то време, научници су дуго расправљали о томе да ли се Земља ротира, и ако је тако, зашто становници ове планете не посматрају кретање. У овом спору, Галилео је држао положај присталица ротације наше планете. На научнике је увелико утицао рад његових претходника. У радовима Николаја Орема, Николаја Кузанског, Коперника и Гиордана Бруна, речено је да људи не могу да цене ротацију Земље само зато што је планета превелика за посматрача. Будући да је у било којој точки у простору, на било којој планети, посматрачу ће се чинити да се све око њега креће. Дакле, Галилео је постепено потврђивао једнакост свих система посматрања и наносио озбиљан ударац антропоцентризму. Способност разликовања кретања од стања одмора је могућа само у случају када постоји могућност поређења, тврди Галилео. Принцип релативности је сведен на чињеницу да је у затвореном физичком систему немогуће утврдити да ли је овај систем у мировању или чини једноправно правоцртно кретање.

Галилејске трансформације

Трансформације са којима је Галилео радио, омогућују нам да докажемо да се у било ком систему који се креће равномерно и директно, физички процеси понашају на потпуно исти начин. Ова тврдња се може доказати замишљањем пара инерцијалних референтних система к и к '. Пошто су оба система инерцијална, сваки од њих се креће равномерно и праволинијски дуж осе к. Тачка М се помера у оба референтна система.

Да бисмо формулисали везу између ових система, почнимо читање од тренутка када се поријекло координата подудара у времену, тј. Т = т '. Тада ће једначине кретања тачке М имати следећи облик:

Ове једначине карактеришу математички принцип релативности Галилеја. Галилејске трансформације су истините за кретање било ког тела према законима класичне механике.

Заговарање властитих идеја

Галилео је више пута бранио своје идеје од критичара. Говорећи о сталном и уједначеном кретању, навео је као пример објекте који падају са јарбола брода који плови константном брзином. Када су његови противници почели да говоре о утицају ветра, Галилео је понудио да премести експеримент у кабину. Уз помоћ овог и других илустративних примера, научник је више пута показао да уједначено кретање експерименталног места не утиче на експерименте повезане са падом тела, са летом пројектила. Униформ мотион не може се открити било којим експериментом који је спроведен унутар система - тврдио је Галилео. Принцип релативности референтних система прихватили су противници непријатељски. Са достојанством које брани своју невиност, Галилео је био суочен са жестоким неслагањем већине научника, које су подругљиво назвали “папирни филозофи”. На крају свог живота црква је постала заинтересована за научнике, и под његовим притиском Галилео је био приморан да се јавно одрекне неких својих ставова.

Закључак

У 19. веку, у вези са открићем закона електродинамике, испоставило се да нови закони и принцип Галилеја не одговарају једни другима. Лорентзове трансформације омогућиле су примену принципа релативности у свету електродинамике. Ајнштајн је коначно могао да помири контрадикције стварањем сопствених посебна теорија релативности. У случајевима када је брзина тела много мања од светлости, Галилејске трансформације не губе значај. Они се успешно користе у нашем времену.