Инженерное дело в Средние века

Средние века (Средневековье) — исторический период, следующий после Античности и предшествующий Новому времени.

Начиная с XII—XIII вв.еков в Европе произошёл резкий подъём развития технологий и увеличилось число нововведений в средствах производства, менее чем за столетие было сделано больше изобретений, чем за предыдущую тысячу лет.

Были изобретены пушки, очки, артезианские скважины и кросс-культурные внедрения: порох, шёлк, компас и астролябия пришли с Востока. Были также большие успехи в судостроении и в часах. В то же время огромное количество греческих и арабских работ по медицине и науке были переведены и распространены по всей Европе.

Этот подъем в развитии технологий произошел благодаря таким ученым, физикам, инженерам, как Ф. Бэкон, Галилей, Х. Гюйгенс, Р. Бэкон, Леонардо да Винчи, Н. Коперник, Б. Паскаль, Э. Торричелли, В. Лейбниц, И. Ньютон, С. Томас и многие другие.

Я хочу рассказать о Галилео Галилее.

Галилео Галилей (1564−1642), 15 февраля 1564 г. в университетском городе Великого герцогства Тосканского Пизе родился Галилео Галилей.

Родители были первыми учителями Галилео. Благодаря ним мальчик получил начальное классическое, музыкальное и литературное образование.

В 1575 г. семейство вернулось во Флоренцию, где 11-летнего Галилео отдали в светскую школу при монастыре. Здесь он изучал языки, риторику, поэзию, музыку, рисование и простейшую механику.

В сентябре 1581 г. Галилео стал студентом Пизанского университета. Занимался Галилео главным образом самостоятельно, штудируя учебники по медицине, труды Аристотеля и особенно Платона, которого полюбил за математический склад ума. Он увлёкся изготовлением машин, которые были описаны в трудах Архимеда. В 1582 г. он сделал несколько маятников. Наблюдая за их качаниями, Галилео открыл закон изохронности (от греч. «изос» — «равный», «одинаковый», «хронос» — «время») колебаний: период колебаний груза, подвешенного на нити, зависит только от длины нити и не зависит от массы и размаха колебаний.

На втором курсе Галилео попал на лекцию по геометрии, увлёкся математикой и очень жалел, что не может бросить медицину. Именно в это время он впервые познакомился с физикой Аристотеля, с работами древних математиков — Евклида и Архимеда (последний стал его настоящим учителем). Оставшись без средств, в 1585 г. (у его отца нечем было платить за дальнейшее обучение) Галилей вернулся во Флоренцию. Здесь ему удалось найти замечательного учителя математики Остилио Риччи, который на своих занятиях обсуждал не только чисто математические проблемы, но и применял математику к практической механике, в особенности к гидравлике. Результатом четырехлетнего флорентийского периода жизни Галилея стало небольшое сочинение «Маленькие гидростатические весы» .

Работа преследовала чисто практические цели: усовершенствовав уже известный метод гидростатического взвешивания, Галилей применил его для определения плотности металлов и драгоценных камней. Он изготовил несколько рукописных копий своей работы и попытался их распространить. Этим путем он познакомился с известным математиком того времени — маркизом Гвидо Убальдо дель Монте, автором Учебника по механике. Монте сразу оценил выдающиеся способности молодого ученого и, занимая высокий пост генерал — инспектора всех крепостей и укреплений в герцогстве Тосканском, смог оказать Галилею важную услугу: по его рекомендации в 1589 последний получил место профессора математики в том самом Пизанском университете, где ранее был студентом. Ко времени пребывания Галилея на кафедре в Пизе относится его труд о движении.

В нем он впервые приводит доводы против аристотелевского учения о падении тел. Позже эти доводы были сформулированы им в виде закона о пропорциональности пути, пройденного телом, квадрату времени падения (по утверждению Аристотеля, «в безвоздушном пространстве все тела падают бесконечно быстро»).

В 1592 Галилей занял кафедру математики Падуанского университета в Венецианской республике. Он должен был преподавать геометрию, механику, астрономию. Курс астрономии он читал, оставаясь в рамках официально принятых воззрений Аристотеля — Птолемея, и даже написал краткий курс геоцентрической астрономии. В первые годы своего профессорства Галилей занимался главным образом разработкой новой механики, построенной не по принципам Аристотеля. Он сформулировал более четко «золотое правило механики», которое вывел из открытого им более общего принципа, сформулированного в Трактате по механике.

В Падуанский период жизни Галилея (1592−1610) созрели его основные работы из области динамики: о движении тела по наклонной плоскости и тела, брошенного под углом к горизонту, к этому же времени относятся исследования о прочности материалов. Однако из всех своих работ того времени Галилей опубликовал только небольшую брошюру об изобретенном им циркуле, позволявшем производить различные расчеты и построения.

Падуанский период — время наивысшего расцвета научной деятельности Галилея. Оно стало самым счастливым в его жизни. Слушателями его общедоступных лекций были молодые аристократы, желавшие получить образование в области военно-инженерных дисциплин. Для них Галилей читал курсы по фортификации и баллистике. Он открыл в Пизе мастерскую, где изготовлялись различные механизмы и приборы, в том числе изобретённые им самим.

Здесь был сделан термоскоп Галилея — предшественник современного термометра, а также прибор для измерения частоты — метроном. Рукописные тексты его лекций, пособия по механике и астрономии были очень популярны не только в Италии, но и во всей Европе.

10 октября 1604 г. в созвездии Змееносца вспыхнула неизвестная ранее звезда. В максимуме блеска она была ярче Юпитера.

Галилей наблюдал её до конца 1605 г. Теперь известно, что это была вспышка сверхновой звезды в нашей Галактике. Звезда была в одном и том же месте небесной сферы, поэтому Галилей утверждал, что она находится гораздо дальше от Земли, чем Луна и планеты. Он предложил такую гипотезу: новая звезда является плотным скоплением земных испарений, освещаемых Солнцем. В августе 1609 г. Галилео Галилей изготовил трубу с увеличением в 30 раз. Труба имела длину 1245 мм., объективом у неё была выпуклая очковая линза диаметром 53 мм., а плосковогнутый окуляр имел оптическую силу — 25 диоптрий. Использовано там было вовсе не очковое стекло, как принято думать с подачи самого Галилея. Он, видимо, понял, как можно задавать увеличение трубы, но предпочитал об этом не писать.

Его телескоп был на порядок мощнее и лучше всех зрительных труб того времени. Но главное, Галилей первым понял, что основное научное назначение зрительной трубы — это наблюдение небесных тел. С 30-кратной трубой Галилей сделал все свои телескопические открытия. Она до сих пор хранится в музее во Флоренции.

Прежде всего, Галилей приступил к наблюдениям Луны. Он увидел лунный пейзаж — цирки и кратеры, горные цепи и вершины, разглядев в телескоп отбрасываемые ими тени. На основании своих наблюдений Галилей пришел к выводу, что Луна является таким же каменистым телом, как и Земля. Галилей обнаружил фазы у Венеры и открыл четыре спутника Юпитера, которые теперь называют галилеевскими. Телескоп Галилея впервые разложил на звезды некоторые туманные пятна на небе. Так, сплошное сияние Млечного Пути оказалось гигантским скоплением звезд. Таким образом, Галилей является первооткрывателем Галактики.

В марте 1610 г. вышло сочинение Галилея «Звёздный вестник, открывающий великие и в высшей степени удивительные зрелища…», оповестившее мир о новых астрономических открытиях.

Никогда ещё научные открытия не производили столь ошеломляющего впечатления на культурный мир. Галилей стал знаменит. Все наблюдения Галилей описал в работе «Звездный вестник» .

В октябре 1610 Галилей сделал новое сенсационное открытие: он наблюдал фазы Венеры. Объяснение этому могло быть только одно: движение планеты вокруг Солнца и изменение положения Венеры и Земли относительно Солнца. В сентябре Священная коллегия вызвала Галилея в Рим. Галилея признали виновным в нарушении церковных запретов и приговорили к пожизненному тюремному заключению. Он был болен, однако его просьбу об отсрочке отклонили. 70-летний старец прибыл в Рим 13 февраля 1633 г. и остановился на вилле Медичи. Процесс начался в апреле. Галилей выбрал тактику отговорок и увёрток, избегал ясных высказываний. Но утомительные допросы, угроза пыток сломили его.

После объявления приговора он, стоя на коленях, произнёс отречение от своих «заблуждений». Папа заменил тюремное заключение ссылкой на загородной вилле Великого герцога. Позже Галилея перевезли во Флоренцию и заключили на его собственной вилле Арчетри без права выезда.

Последние годы жизни учёного протекали под строгим надзором инквизиции, Галилей почти всё время болел и постепенно терял зрение.