ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ XVII в

– период бурного развития экспериментального естествознания. Значительные успехи были сделаны по исследованию гидростатики и пневматики. Проводимые опыты с «пустотой» привели к открытию газовых законов, измерению атмосферного давления, изобретению и совершенствованию воздушных (вакуумных) насосов. Торричелли (1608-1647)– итальянский ученый, помощник Галилея, изучающий проблемы гидростатики и пневматики, известный своими опытами по измерению атмосферного давления (запаянную с одного конца трубку он наполнял ртутью и опускал в открытую чашу, тоже заполненную ртутью; столб ртути в трубке уравновешивался тяжестью внешнего воздуха; при поднятии прибора на гору в трубке образовывалась пустота, названная в последствии «торричеллиевой»). Опыты с пустотой продолжил Блез Паскаль (1623-1662), который, повторяя опыты Торричелли, использовал вместо ртути воду и вино, меняя форму трубок (свои опыты он изложил в сочинении«Новые опыты, касающиеся пустоты»). Затем он продолжил серию опытов измерения атмосферного давления на разных высотах, что позволило ему установить так называемое барометрическое нивелирование. Он также известен и как математик в области теории чисел, методам решения задач по вычислению площадей фигур, объемов тел, длин кривых, нахождению центров тяжести. Паскаль одним из первых начал разработку области математики, ставшей впоследствии теорий вероятностей, изучая комбинации, возникающие в азартных играх. Расширение сферы опытов с пустотой привело к изобретению воздушного насоса, которое сделал Отто фон Герике (1602-1686), изучая право, математику, механику, фортификацию в несольких европейских университетах и участвовал в Тридцатилетней войне (1618-1648 гг.) как военный инженер. После серии опытов он нашел способ откачивать воздух из сосуда и изобрел воздушный насос. В 1654 г. он в присутствии императора и князей произвел опыт с так называемыми «магдебургскими полушариями», который вызвал удивление публики (если из полости, образованной двумя соприкасающимися полушариями, был выкачен воздух, то разъединить их не могли 16 лошадей; когда же полость наполнялась воздухом, то разъединить полушарии можно было руками без всяких усилий). Таким образом, он дал исчерпывающий ответ на вопрос об атмосферном давлении и рассчитал его величину. Воздушный насос Герике был усовершенствован Робер-томБойлем (1627-1691) – английский химик, который дал определение химическому элементу, ввел в химию экспериментальный метод, положил начало химическому анализу, способствуя становлению химии как науки. Свои опыты с пустотой он описал в сочинении «Новые физико-механические опыты» (1660 г.). Бойль ввел понятие «барометр». Но известным он стал в физике в связи с формулировкой газового закона, носящего имя двух ученых – Бойля-Мариотта. Бойль провел множество опытов по исследованию пустоты. Он продемонстрировал, что в пустоте не горит свеча, магнит действует через пустоту, нагретая вода в пустоте закипает, свет распространяется в пустоте, трение в пустоте вызывает тепло и др. Опыт с «торричеллиевой пустотой» привел его к открытию газового закона, согласно которому произведение объема данной массы идеального газа на его давление постоянно при постоянной температуре. Закон был установлен Бойлем в1662 г. Независимо от Бойля этот же закон был открыт французским ученым Мариоттом, настоятелем монастыря Св. Мартина, в 1676 г. Эдм Мариотт (16201684) описал этот опыт в работе «О природе воздуха». Другой областью пристального внимания физиков XVII века было оптика и механика. Оптика занимает особое место в науке, хотя бы потому, что свет простирается от Вселенной (мегамира) до макро и микромира. Научные выводы, полученные при изучении оптических явлений или при помощи оптических методов и средств, не раз меняли представления об устройстве мира, т. е. носили мировоззренческий характер. Вспомним хотя бы Галилея и его первый телескоп. Только с помощью одного прибора он открыл мириады звезд. В XVII в. с помощью оптических экспериментов решались проблемы природы света и скорости его распространения. Открытие явления дифракции принадлежит итальянскому ученому Франческо Марии Гримальди (1618-1663), им же было и введено понятие «дифракция». Доказательство конечности скорости света принадлежит датскому ученому Олафу Ремеру (1644-1710). Выдающийся вклад в развитие теоретической оптики, в теорию света был сделан голландским ученым Христианом Гюйгенсом (1629-1695). Он установил один из основополагающих принципов оптической теории – «принцип Гюйгенса». Всю жизнь Гюйгенс занимался шлифовкой стекол (изобрел шлифовальный станок для изготовления линз и создал зрительную трубу хорошего качества), что позволило ему открыть «Кольцо Сатурна», обнаружить «шапки» на Марсе, туманности в созвездии Ориона, полосы на Юпитере. Астрономические наблюдения требовали точных приборов для измерения времени, для чего он изобрел часы с маятником. В трактате «Маятниковые часы» (1658 г.) он изложил теорию математических и физических маятников, дал формулу для расчета периода колебаний маятника, что сделало его имя известным по всей Европе. В работе «Качающиеся часы, или о движении маятника», он изложил теоремы о центробежной силе, последняя из которых имела большое теоретическое значение для открытия Ньютоном закона всемирного тяготения. Гюйгенс также занимался вопросами динамики (работа «О движении тел под влиянием удара»), где изложил три принципа упругого ударения – принципа инерции, принципа относительности и принципа сохранения суммы произведений массы каждого тела на квадрат скорости до и после удара (позднее эта величина была названа кинетической энергией). В конце жизни он занимался проблемами оптики ив 1690 г. В книге «Трактат о свете» он изложил волновую теорию света. Английский физик Роберт Гук (1635-1703)сыграл значительную роль в развитии механики, усовершенствовав многие измерительные приборы (воздушный насос, барометр с круговой шкалой, анемометр – прибор для измерения силы ветра) и оптические (микроскоп, который впервые применил для научных исследований). При помощи микроскопа увидел клетки тканей организмов (он ввёл в научный обиход понятие «клетка»). Он исследовал природу света, определил упругость воздуха, вёл астрономические наблюдения вплотную приблизился к открытию закона всемирного тяготения. В 1674 г. в работе «Попытка доказать движение Земли наблюдениями» выдвинул три важных предположения: во-первых, существует сила притяжения, которой обладают все небесные тела, и эта сила направлена к центру тела; во-вторых, Гук следует Галилею в вопросе о законе инерции; в-третьих, силы притяжения, по Гуку, увеличиваются по мере приближения к притягивающему телу.