گالیله گالیلیو

گالیله، گالیلِئو (۱۵۶۴ـ۱۶۴۲)(Galileo, Galilei)
آهنربا و قطب نمای گالیله
ریاضی دان، اخترشناس، و فیزیک دان ایتالیایی. برای نخستین بار تلسکوپ نجومی را ساخت و لک های خورشیدی، چهار قمر اصلی مشتری، و ظهور هلال های زهره را، که مؤید گردش آن به دور خورشیدند، مشاهده و شناسایی کرد. گالیله کشف کرد که اجسام در حالت سقوط آزاد، چه سنگین باشند چه سبک، با شتاب ثابت یکسانی، ناشی از گرانی، سقوط می کنند. همچنین دریافت جسمی که روی سطح افقی کاملاً صاف در حرکت است، حرکتش نه تند خواهد شد و نه کُند. اختراعات او شامل نوعی دماسنج، ترازوی هیدروستاتیکی، و نوعی قطب نما بود و کشف کرد مسیر هر پرتابهای به شکل سهمی است. تحقیقات گالیله منجربه بنیانگذاری روش عملی جدیدی شد که در آن، برای توضیح نتایج حاصل از مشاهده و آزمایش باید به قوانین دست یافت. با این همه، داستان پایین انداختن گلوله های توپ از برج کج پیزا مشکوک به نظر می رسد. مشاهدات او نظرات ارسطو را که در دانشگاه تدریس می شد باطل کرد، و علت اصلی آن بود که نظریۀ خورشیدمرکزی منجم لهستانی، نیکلا کُپرنیک، برای نخستین بار توجیه می شد. کتاب مستدل گالیله که با عنوان گفت وگوهایی دربارۀ دو نظام اصلی برای عالم در ۱۶۳۲ به چاپ رسید، از سوی مقامات کلیسای رُم توقیف شد و دادگاه تفتیش عقاید او را وادار به استغفار کرد.اخترشناسی و اخترتلسکوپ. در ژوئیۀ ۱۶۰۹، گالیله پس از آگاهی از ساخت تلسکوپ به دست دانشمندی هلندی، اصول کار آن را یافت و چندین تلسکوپ ساخت. او برای مدارهای مربوط به چهار قمر مشتری جدول های دقیقی فراهم آورد، و این نکته را مطرح کرد که با استفاده از گرفت های فراوان این قمرها می توان طول های جغرافیایی را در خشکی و دریا به دست آورد. مشاهداتش دربارۀ لک های خورشیدی و هلال های زهره، نظریۀ کُپرنیک مبنی بر چرخش زمین و گردش آن به دور خورشید را تأیید می کرد. نتایج تحقیقات گالیله در ۱۶۱۰ در پیک درخشانمنتشر شدند و انقلابی به بار آوردند. با این همه، گالیله به پیروی از یونانیان و سنت قرون وسطا، برای آن که ساختار عالم را در حد کمال حفظ کرده باشد، بر این باور بود که مدارها باید دایره ای شکل باشند، نه بیضی شکل. این پیش پندار مانع از آن شد که بتواند قانون لختی را به صورتی کامل تدوین کند. افتخار این امر بعدها به ریاضی دان فرانسوی معاصرش، رنه دکارت، رسید.
آونگ. گالیله در زمینۀ مکانیک نظراتی بنیادی عرضه کرد. او نظریۀ نیروی محرک را، که بنابر آن برای حفظ حرکت جسم باید بر آن نیرو وارد شود، مردود دانست. گالیله با مشاهدۀ چراغ های در حال نوسان کلیسای جامع پیزا دریافت که مدت زمان لازم برای هر نوسان آونگ مقدار ثابتی است و اختلاف دامنۀ نوسان بر آن اثر ندارد. همچنین، به اهمیت بالقوۀ این مشاهده در اندازه گیری زمان نیز توجه کرد. گالیله در مقالۀ بعدی اش نشان داد که مجذور دورۀ تناوب آونگ برحسب طول آن تغییر می کند، ولی از جرم گلولۀ آونگ مستقل است.
مکانیک و قانون سقوط اجسام. گالیله پیش از نیوتون کشف کرد که دو جسم با وزن های متفاوت، مثلاً یک سیب و یک خربزه، وقتی از ارتفاع یکسانی رها شوند، هم زمان به زمین خواهند رسید. او تشخیص داد که گرانی نه فقط باعث سقوط جسم می شود، بلکه در حرکت صعودی جسم نیز تعیین کننده است. همچنین، دریافته بود که امتداد نیروی گرانی از مرکز زمین عبور می کند. سپس، نشان داد که حرکت هر پرتابه متشکل از دو مؤلفهاست؛ یک مؤلفۀ به صورت حرکت یکنواخت و در راستای افقی است و مؤلفۀ دیگر به صورت حرکتی با شتاب مثبت یا منفی و در راستای قائم و تحت تأثیر گرانی است. گالیله از این توضیح برای رد اعتراضاتی که به کُپرنیک می شد، سود جست. به نظریۀ کُپرنیک این اعتراض را وارد کرده بودند که زمین در حال گردش نمی تواند پرنده ها و ابرها را با خود ببرد. گالیله توضیح داد که حرکت پرنده، مانند حرکت پرتابه، مؤلفه ای افقی دارد که از طریق حرکت زمین تأمین می شود و این مؤلفۀ افقیِ حرکت همواره وجود دارد تا اجسام، حتی اگر متصل به زمین هم نباشند، در جای خود باقی بمانند. گالیله با اندازه گیری زمان حرکت اجسام در فواصل گوناگون توانست مفاهیم سرعت یکنواخت و شتاب یکنواخت را شناسایی کند. ابتکار هوشمندانۀ او این بود که با اندازه گیری حرکت گلوله هایی که روی سطوح شیب دار به پایین می غلتیدند، حرکت قائم را کندتر کرد؛ و تشخیص داد که مؤلفۀ قائم حرکت در سطح شیب دار شتاب یکنواختی دارد که از گرانی ناشی می شود. گالیله برای دست یابی به شکل صحیح قانون سقوط اجسام سال های بسیاری را صرف پژوهش کرد. او دریافت خود را در کتاب گفتارها و کشفیات ریاضی دربارۀ دو علم جدید(۱۶۳۸) چنین عرضه کردS = (۱/۲) at۲ که در آن، s مسافت پیموده شده در حرکت سقوطی، a شتاب ناشی از گرانی، و t زمان سقوط است. او پی برد مسافتی که جسم سقوط کننده می پیماید با مجذور زمان سقوط متناسب است. گفتارها ماحصل تحقیقات گالیله در طول زندگی اوست. گالیله در این کتاب نشان می دهد که مسیر هر پرتابه به شکل سهمی است، قانون سقوط اجسام فقط در خلأ به صورت کامل حکم فرماست، و مقاومت هوا همیشه منجر به این می شود که جسم در حال سقوط به سرعت حدی یکنواختی برسد.
مهندسی. یکی از شاهکارهای گالیله کارهای مهندسی او، به ویژه در علم ساختمان، بود. او نشان داد که ابعاد هر سازه ای در پایداری آن اثرگذار است. سازۀ کوچک پایدار خواهد ماند، ولی سازه ای که ابعادش به نسبت ثابتی بزرگ تر شوند، ممکن است فروبریزد. گالیله با استفاده از قوانین اهرمها، مقاومت مصالح لازم برای نگهداری و پایداری سازه ها را بررسی کرد.
دماسنج. دستاورد دیگر گالیله اختراع دماسنج در ۱۵۹۳ بود. این وسیله متشکل از مخزنی از هوا بود که بر اثر تغییر دما منبسط یا منقبض می شد. این امر به بالارفتن یا پایین آمدن سطح آب در ستونی دیگر می انجامید. این دماسنج از آن رو که آثار فشار جوّ را در آن در نظر نگرفته بودند دقت چندانی نداشت، ولی به منزلۀ یکی از نخستین ابزارهای اندازه گیری در علم از اهمیتی تاریخی برخوردار است.
زندگی. گالیله در پیزا زاده شد و در همان جا درس خواند. در ۱۵۸۹، در دانشگاه پیزا استاد ریاضی شد. در ۱۵۹۲، استادی دانشگاه پادوا را در شرایطی پذیرفت که کشف های انقلابی اش دشمنان فراوانی را در دانشگاه پیزا علیه او برانگیخته بود. در دانشگاه پادوا، رساله ای دربارۀ چگالی نسبی اجسام جامد نوشت و برای تعیین قوانین حاکم بر حرکت اجسام در حال سقوط دست به آزمایش زد. تا ۱۶۱۰، در دانشگاه پادوا به تحقیق ادامه داد. در آن زمان از سوی دوک بزرگ توسکانی، فردیناند دوم، در مقام ریاضی دان ارشد منصوب شد. گالیله کتاب گفت وگو را به فردیناند دوم اهدا کرد. تلاش های گالیله برای آن که متون کتاب مقدس را در پرتو نظریه اش تبیین کند، با عقاید پذیرفته شده مغایر بود. در ۱۶۱۶ دادگاه تفتیش عقاید رُم او را مجبور کرد که «مطالبی را که به نظر می رسد در تضاد با کتاب مقدس اند» بر زبان نراند. در ۱۶۳۳، او را به اتهام بدعت گذاری محاکمه و وادارش کردند از عقیده اش مبنی بر گردش زمین به دور خورشید دست بکشد. می گویند که گالیله زیر لب چنین گفت: «با این همه، می گردد». او را محکوم کردند که برای سه سال «مزامیر هفت گانۀ داود» را هفته ای یک بار از حفظ بخواند، و در سال های آخر عمرش او را در خانه اش تحت نظر گرفتند.