Галилео Галилеј: Отац модерне науке

На данашњи дан, 13. фебруара 1633,  Римокатоличка инквизиција ухапсила је у Риму италијанског астронома Галилеа Галилеја зато што је доказивао предност Коперниковог хелиоцентричног система над птоломејским геоцентричним системом. Суд инквизиције га је, под пријетњом смрћу, потом присилио да то учење прогласи заблудом.умро је италијански физичар, астроном и математичар Галилео Галилеј, оснивач механике као науке, посебно динамике и кинематике.

Залажући се за хелиоцентрични систем Николе Коперника и доказујући да је геоцентрични птоломејски систем заблуда, сукобио се са Римокатоличком црквом. Суд инквизиције га је присилио да се одрекне тезе да се Земља окреће око Сунца, али кажу да је послије пресуде рекао: „Ипак се окреће!“. Забрана објављивања његових дјела укинута је тек 1757. Хидростатску вагу је пронашао 1585, а 1589. је формулисао законе слободног пада тијела под дејством силе теже и кретања по косој равни. Увео је појмове убрзања и инерције. Астрономски дурбин је конструисао 1609, открио је Орионову маглину, неравнине на Мјесецу, четири најсјајнија Јупитерова сателита /Ио, Европа, Ганимед и Калисто/, Венерине фазе, пјеге на Сунцу и констатовао да је Млијечни пут огроман скуп звијезда.

Пише: Војислав Гледић

Један од највећих умова свих времена, славни италијански физичар, математичар и филозоф Галилео Галилеј (Пиза, 1564 – Арчертри, близу Фиренце, 1642) са великом одлучношћу и оштроумношћу је бранио Коперниково учење и даље свестрано развијао науку. Осим тога, овај велики истраживач је утемељио механику као најважнију природну науку, а дао је и огроман допринос многим другим областима. Он је, заправо, најтипичнији представник новог научног мишљења које је настало у касној (високој) ренесанси.

Може се рећи, без икаквог претјеривања, да је Галилеј први научник у данашњем смислу ријечи. Био је истовремено изванредан експериментатор и генијални теоретичар који је знао да на најбољи начин уопшти и математички обради многа изванредно значајна истраживања. Ипак, оно по чему га данас највише памтимо јесте астрономија и по улози коју је имао у њеном развоју. Свакако, Галилео је најпознатији астроном у историји ове науке, а то мјесто је заузео великом борбом за истину у којој су као улог били живот и здравље.

Послије школовања у Фиренци и Пизи (студирао је медицину, али је никада није завршио), Галилеј је постао професор математике и филозофије природе најприје у Пизи, а потом у Падови (која је тада припадала Млетачкој републици) и коначно у Фиренци. Још од 1590. године (када је објавио свој први научни рад), Галилеј је одлучно кренуо сопственим путем на којем је стварао нове научне области, које су представљале темељ свим природним наукама које су се касније развиле и усавршиле.
У Падови се Галилеј углавном бавио разноврсним проблемима техничке природе. Као младом и ученом човјеку било му је повјерено да обави низ практичних послова, посебно на војном пољу, па је тако имао прилику да употпуни своје претходно стечено знање. Уједно, тиме му се пружила прилика и да развије свој изванредни таленат према математици и физици (наукама које се налазе у основи свих техничких дисциплина). У то вријеме је конструисао пропорционални шестар, пронашао и усавршио направу (машину) за подизање воде (чиме се у античко вријеме бавио славни Архимед) и посебно разрадио многе ефикасне методе за наводњавање пољопривредних подручја. Систем канала и рукаваца којег је тада изградио омогућио је повезивање рјечних токова са сушним предјелима.

Прије тога је, још као студент, проучавао осциловања клатна и открио његову изохроност (када су осцилације мале, онда је вријеме њиховог осциловања константно), при чему је користио откуцаје свога срца за мјерење протеклог времена (касније је конструисао сат са клатном, што је представљало један од најзначајнијих доприноса механике практичним животним потребама).

Астрономски дурбин

Највећу славу међу својим савременицима Галилеј је стекао захваљујући оригиналној конструкцији и, посебно, примјени астрономског дурбина за посматрање небеских тијела. Иначе, први модел свога дурбина је направио 1609. године. Када је у љето те године чуо да је у Холандији пронађен доглед помоћу којег се могу посматрати удаљени предмети, Галилеј је направио такав инструмент при чему је искористио посебну цијев на чијем се предњем крају налазило испупчено (конвексно), а на задњем (ближем оку) – издубљено (конкавно) сочиво. Потом је усавршавао свој дурбин, правио све јаче и квалитетније инструменте. Касније је успио да постигне увеличавање од око 38 пута што је, за оно вријеме, представљало велики допринос развоју астрономске оптике.
Због значаја конструкције првог дурбина, овдје је корисно дати кратку историју његовог настанка. Већина историчара науке се слаже да заслуге за почетак развоја дурбина припадају холандском продавцу сочива Хансу Липершеју. Међутим, у исто вријеме те 1608. године паралелно са њим је још један чојвек Џејкоб Метијус, такође радио на развоју првог далекозора.
Историја каже да је Ханс Липершеј дозвољавао дјеци да се играју сочивима из његове радње па су успјела да направе кобинацију којом су могли посматрати удаљени објекти,при чему су изгледали много биже него што су се налазили у стварности. Дјеца су то, наводно, показала Липершеју, који је задивљено посматрао оно што је угледао. Одмах је схватио колика би корист била од инструмента којим би се предмети посматрали увећани и конструисао је свој први дурбин који је давао увећање од 3x. За тај проналазак је одмах поднио захтјев за патент.
Овдје се, међутим, треба вратити на напријед поменутог Џејкома Метијуса који је убрзо послије Ханса поднио захтјев за патент, и то за потпуно исти проналазак – дурбин. Наравно, тврдио је да је дурбин пронашао потпуно независно од Ханса Липершеја. Због наведеног временског преклапања двојице проналазача, обојица су касније равноправно добили приоритет за откриће дурбина, али нико од њих није добио посебно право на патент јер је било немогуће утврдити да ли је било преузимања туђе идеје.
Током боравка у Венецији 1609. године Галилео Галилеј је чуо од једног свог пријатеља (иначе, ранијег свог ученика) о изуму дурбина и та вијест га је одмах подстакнула да се прихвати конструкцији сопственог дурбина. Прва своја посматрања небеских појава и космичких тијела велики италијански нучник је обавио са куполе цркве светог Марка у Венецији. Пред Галилејевим очима се отворио нови, дотле потпуно непознати звјездани свијет. Резултате својих посматрања, обављених током 1609-1610. године, објавио је у својој књизи ,,Nuntius sidereus“ (Звјездани гласник, 1610).
На Мјесецу је Галилеј видио конфигурацију која је свједочила да се ради о небеском тијелу сличном Земљи. На нашем космичком сусједу је било много брда и долина, постојале су огромне равне површине, а поједине избочине су имале кружни облик са узвишењем у средини (то су познати Мјесечеви кратери). Највећим тамним површинама је дао имена мора и океана, а огромне планинске ленце је назвао именима која су сачувала своје значење до данас. Успио је да одреди висину појединих Мјесечевих планинских врхова (из дужине сјенке коју су бацали под дјеловањем Сунчеве косе свјетлости).

Венера, планета која показује мијене

Показало се да је Млијечни пут, широки неједнако раширени бјеличасти појас који се протеже преко читавог неба (од хоризонта до хоризонта, прелазећи преко зенита), заправо скуп веома слабих звијезда. Те звијезде се, иначе, не виде голим оком него се њихов укупни сјај слива у искрзано бјеличасту траку коју само дурбин може да “разложи” на огромно мноштво слабих свјетиљки. Око Јупитера је, даље, Галилеј открио постојање четири сателита. Тако је Јупитар постао центар новог система, сличног Сунцу, што је тог славног италијанског научника још више увјерило у исправног Коперниковог учења.
Посматрајући Венеру, Галилеј је установио да та планета показује мијене, и то управо онако како то сљедује из њеног обртања око Сунца по путањи које се налази унутар Земјине орбите (како је то Коперник показао). Слично се понаша и Меркур. На Сунцу је открио постојање пјега (посматрање Сунца је узрковало тешко Галилејево оштећење вида), помоћу којих је установио његово обртање. Поред звијезда видљивих голим оком, Галилеј је установио да постоји и много звијезда које се искључиво могу посматрати помоћу дурбина. Заправо, таквих је много више од оних које су људи вјековима познавали. Запазио је да је Сатурн планета која има необичан изглед, што је, у ствари, био одраз чињенице да Галилеј својим слабим дурбином није могао да уочи Сатурнов прстен (што је тек касније установио знаменити Хајгенс). Галилејева посматрања, која су постала славна и изазвала дивљење његових савременика, толико су постала необична и значајна да су га учени људи упоређивали са откривачем Америке: “Колумбо је открио нови свијет, а Галилеј – нову васиону”, говорили су његови савременици.
Галилејева астрономска открића, његова изванредна оштроумност да их правилно објасни, изазвала су различиту реакцију његових савременика. Напредни научни кругови су славили Галилеја, прихватали и бранили његово учење, да би га тоскански војвода (владалац Фиренце) Козимо ИВ Медичи позвао да дође у Фиренцу и преузме катедру на тамошњем универзитету, као “филозоф и први мтематичар”. Потребно је овдје посебно истаћи да је назив филозоф, посебно филозоф природе, био уобичајени назив за научника који се бавио природним наукама, специјално механиком, оптиком и физиком. Филозофија природе (латински: Пхилосопхиа Натуралис) је, заправо, била природна наука прије него што су је утемељили и развили управо научици као што су Галилеј, Кеплер, Хајгенс и Нјутн. Тај назив је потицао још из античког времена, како је касније гласио на латинском, који су под тим подразумјевали контемплативни приступ чулном (посебно видљивом) свијету. У Средњем вијеку се тај назив одомаћио за природне науке, потом га прихватају учени људи ренесансе, као и њихови настављачи (о чему свједочи и наслов главног Њутновог научног дјела, о коме ће касније бити више ријечи).
С друге стране, Галилејеви необични резултати на пољу посматрања небеских тијела изазвали су отпор, недоумицу а касније и непријатељство у званичним црквеним круговима.

Најприје је, 1616. године, црква званично забранила Коперниково учење, а потом је Галилеј изведен пред инквизицију. Но прије тога су црквени кругови, као и истакнути схоластичари, сматрали Галилејев дурбин са “ђаволски инструмент, који вара посматрачево око”. Даље, један од “најученијих” схоластичара тога доба, када је сазнао да се помоћу Галилејевог дурбина на Сунцу могу видјети пјеге, овако је прокометарисао то необично откриће: “Прочитао сам више пута цијелог свог Аристотела, па вас увјеравам да тамо ничег сличног не нађох. Хајде, сине мој, примирите се, будите сигурни да су недостаци ваших стакала или очију оно што држите за пјеге на Сунцу”. Овакво “очинско” понашање је било само у почетку, да би Галилеј касније сурово био приведен суду инквизиције у Риму, гдје је 22. јуна 1633. године био осуђен да доживотни кућни затвор. Ипак, предање каже да је, када му је саопштена пресуда, полугласно рекао: Eppur si muove (Ипак се креће).
Треба овдје посебно указати и на епохалан Галилејев рад на пољу механике, посебно кинематике. Овај генијални научник је, заправо, ударио темеље тој новој науци тиме што је почео да обавља екпериментална истраживања и да их математички обрађује.

Криви торањ у Пизи

Занимљиво је да је Галилеј једно вријеме своје огледе вршио тако што је топовска ђулад а потом и кугле направљене од разног материјала пуштао са кривог торња у Пизи и мјерио вријеме њиховог падања. Установио је да брзина и убрзање тијела која су падала под утицајем Земљине теже није завислила од њихове масе (тежине). Наиме, сва су она добијала исто убрзање, а разлика је долазила искључиво због отпора ваздуха. С друге стране, Галилеј је сличне огледе вршио користећи косе равни, при чему је мјерио вријеме прелажења путева различите дужине уз промјени нагибног угла.
Своја научна открића и посебно своје схватање свијета и суштине материјалне стварности Галилеј је изнио у низу изванредних радова које није објавио на латинском (тада званичном ,,ученом” језику, већ на свом матерњем, италијанском), а затим их и усмено пропагирао преко катедре. На његова предавања су долазили људи из многих евопских земаља и тако се упознавали са живом, непосредном науком, која је стварана пред њиховим очима и излагана ријечима једног одлучног, изванредно образованог и проницљивог човјека. Галилеј је износио дух нове науке која се стварала за будуће вјекове. Најважнија Галилејева штампана дјала су Il Saggiatore (Огледна вага или Истраживач), полемичко дјело о кометама, издато 1623, у коме износи низ веома значајних мисли о разним актуелним питањима. Посебно су значајна његова дјела ,,Дијалози о двама најважнијим системима свијета, Птоломејевом и Коперниковом’’ (1632) и ,,Разговори и математички докази који се тичу двију нових грана науке’’ (1638). Ово посљедње дјело је Галилеј морао објавити у Холандији (такође на италијанском језику), у Лајдену. У њему се он јавља као ,,отац математичке физике”, јер ту почиње да заснива двије нове области: науку о отпорности материјала и динамику.
Галилејев закон падања тијела је приказивао пут у сависности од времена, при чему је пут пропорционалан квадрату времена падања. Погрешно је било Аристотелово учење према коме ваздух ,,потпомаже” кретање; напротив, како је то Галилеј установио, ваздух представља отпор кретању, он има негатиvан утицај на помјерање тијела. Проучавајући кретање артиљерсијских пројектила, Галилеј је извршио приближни прорачун кретања тијела под утицајем силе Земљине теже. Увео је појам момента као мјеру количине кретања; она се квантитативно изражава као производ масе и брзине датог тијела. Први је уочио значај инерције која се јавља не само као тежња тијела да остане у стању мировања, већ и да задржи стечену (праволинијску и равномјерну) брзину. Запазио је, најзад, и значај одржавања механчке енергије. Читав тај велики Галилејев научни допринос је био од огромног значаја за будући развој механике, посебно његов почетак примјене математике на обради експерименталних података, који је, поред Кеплеровог рада, добио најпотпунији израз у генијалном Њутновом уопштавању и синтези.

Придружите нам се на Вајберу и Телеграму: