مروری بر زندگی و کشفیات گالیله ؛ فیلسوف و ریاضیدان ایتالیایی [بخش اول]

گالیلئو گالیله یکی از مهمترین دانشمندان تاریخ است و در دوره ای از تاریخ زندگی کرد که تقاطع رویدادهای متعددی بود؛ دوران فلسفه طبیعی بر اساس ایده های اشتباه ارسطو و باورهای خاص کلیسای کاتولیک.

در نهایت اما این ایده های امثال گالیله بود که پیروز شد، چرا که آنها توانستند تئوری هایشان را به اثبات برسانند. با این حال اثبات حقایق برای گالیله گران تمام شد. این دانشمند در سال های پایانی عمر خود را در بازداشت خانگی به سر برد و کلیسای کاتولیک انتشار هر نوشته او را ممنوع اعلام کرد.

تولد و تحصیل گالیله

گالیلئو گالیله در 15 فوریه 1564 در شهر پیزای ایتالیا به دنیا آمد. او پسر ارشد وینچنزو گالیله و جولیا آماناتی بود. پدر، آهنگسازی معروف و نوازنده ساز لوت بود. خود گالیله هم بعدها نوازنده حرفه ای این ساز شد.

در دوران جوانی بین دو انتخاب کشیش کاتولیک یا پرشک در تردید بود. پدر، او را به تحصیل در رشته پزشکی ترقیب می کرد و گالیله هم در نهایت زمانی که 17 سال داشت همین راه را پیش گرفت و تحصیل در این دوره در دانشگاه پیزا را آغاز کرد.

ریاضی، موسیقی، فیزیک و هنر

در 18 سالگی گالیله ریاضی را هیجان انگیزتر از پزشکی یافت و تصور کرد که ریاضی می تواند نقش اساسی در درک و تشریح دنیا دارد.

گالیله مجذوب حرکت آونگ شد و دریافت که اگر طول نخ ثابت باشد مهم نیست که تا چه حد سخت به آونگ ضربه بزنید چرا که باز هم با همان نرخ به حرکت به جلو و عقب ادامه می دهد. همین موضوع را به حوزه موسیقی و ساز سیم دار لوت هم بسط داد. به عبارتی مهم نیست که تا چه حد محکم سیم را تکان دهید در هر حال سیم همان نُت را می نوازد اما اگر طول سیم را تغییر دهید می توانید نت های متفاوتی را بنوازید. به طور مشابه در مورد آونگ هم می توان با تغییر طول نخ نرخ جلو و عقب رفتن آن را تغییر داد.

از آنجایی که گالیله یک نوازنده کامل بود می دانست که رابطه ای ریاضی بین طول سیم ساز و نت نواخته شده برقرار است. این رابطه 2000 سال قبل تر در مکتب قیثاغوری (یکی از مکاتب فلسفی پیشاسقراطی که توسط فیثاغورس بنیان نهاده شد) مطرح شده بود.

در نهایت تصمیم گرفت به جای اینکه با پزشکی به دنبال درآمد بیشتر باشد راه آینده خود را در ریاضی دنبال کند؛ علمی که به نظر می رسید بیشتر فکری است. پس از اینکه ریاضی را انتخاب کرد تصمیم گرفت که در کنار آن در حوزه هنر هم مطالعه و نیز نقاشی کند. در ادامه اما تحصیلات دانشگاهی خود را به اتمام نرساند.

حرفه علمی گالیله

در 22 سالگی کتابی درباره اختراعات خود در حوزه تعادل هیدرو استاتیکی را منتشر کرد. از همین جا بود که به مرور نام او بر سر زبان ها افتاد. در کنار فعالیت های علمی که انجام می داد اولین شغل او متفاوت بود. در 24 سالگی در شهر فلورانس ایتالیا معلم هنر شد. با این حال مدت کوتاهی را با این شغل سر کرد. در سن 25 سالگی، در سال 1589 افتخار کرسی تدریس ریاضیات دانشگاه پیزا را دریافت کرد و برای 3 سال به این کار ادامه داد.

پس از آن در 1592 به دانشگاه پادووا در جنوب ایتالیا رفت و در آنجا باقی ماند. او تصور می کرد که ریاضی، فیزیک و نجوم می توانند بسیاری از اکتشافات را رقم بزنند.

اکتشافات و دستاوردهای علمی گالیله

گالیله در طول حیات خود اکتشافات فراوانی داشت و دستاوردهای متعددی را رقم زد.

ساخت تلسکوپ

مخترع تلسکوپ دقیقاً مشخص نیست اما گالیله اولین فردی بود که به مطاله آسمان با استفاده از این دستگاه پرداخت. او از تلسکوپ ها کسب درآمد هم می کرد و در ساخت آنها حرفه ای بود. گالیله تلسکوپ هایش را به بازرگانان می فروخت اما استفاده ای که بازرگانان از این تجهیزات می کردند هم در نوع خود عجیب بود.

آنها از تلسکوپ ها برای مشاهده کشتی ها بهره می بردند تا دریابند که کدام کشتی زودتر به بندر می رسد. به این ترتیب می توانستند با پیشبینی آینده بازار پول بیشتری به جیب بزنند.

یافتن قمرهایی که به دور سیاره ای دیگر گردش می کنند

علاوه بر این گالیله اولین فردی بود که دریافت اولین قمرهای شناخته شده به دور سیاره ای به غیر از زمین می چرخند. گالیله 4 قمر بزرگ سیاره مشتری به نام های اروپا، کالیستو، گانیمد و آیو را کشف کرد که قمرهای گالیله نام گذاری شده اند.

گام های زهره

گالیله دریافت که سیاره زهره مشابه با ماهِ زمین گام هایی دارد (گام های ماه حالت های مختلف دیده شدن بخش روشن ماه از روی زمین هستند). بر اساس یافته های او این گام ها از هلالی باریک تا ماه کامل متغیر بودند. این اولین مدرک عملی و مبتنی بر مشاهده بود که خبر از قرار گرفتن خورشید در مرکز منظومه شمسی می داد.

اولین مشاهده سیاره نپتون

گالیله برای اولین بار سیاره نپتون را مشاهده کرد. اکنون این موضوع را از نقاشی هایی که او در دفتر یادداشت خود کشیده بود می دانیم. قبل از دوران او برای هزاران سال بود که سیاره های عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل شناخته شده بودند و هیچ سیاره دیگری هم شناخته نشده بود. این دانشمند دریافت که نپتون به شکلی متفاوت با دیگر سیاره ها حرکت می کند. با این حال متاسفانه گالیله رد حرکت سیاره ای که یافته بود را گم کرد و نپتون تا سال 1846 کشف نشده باقی ماند.

کشف حلقه زحل

اولین فردی بود که حلقه زحل را کشف کرد، البته در ابتدا او از این یافته بسیار گیج شده بود. در کشف جالب دیگری گالیله دریافت که ماه زمین کوه های متعددی دارد. کشف دیگر این بود که کهکشان راه شیری از ستاره ها تشکیل شده است.

سقوط مشابه اجسام در جاذبه

گالیله متوجه شد که اگر مقامت هوا وجود نداشته باشد همه اجسام صرف نظر از وزن، با نرخ مشابه روی زمین سقوط می کنند. به عبارتی جاذبه به همه اجسام و با هر جرمی به شکل یکسان شتاب می دهد.

رابطه شتاب جاذبه و مسافت سقوط

مورد دیگری که گالیله موفق به کشف آن شد به جاذبه مربوط بود. او متوجه شد که وقتی جاذبه به هر جسمی شتاب می دهد این شتاب ثابت است و به این ترتیب میزان مسافت سقوط متناسب با مجذور ثانیه است (اکنون می دانیم این مقدار برای جاذبه زمین برابر 9.8 متر بر مجذور ثانیه است). به عنوان مثال در یک ثانیه سقوط یک توپ مسافتی معادل با یک واحد طی می  شود اما در دو ثانیه میزان مربع آن عدد (توان 2) یعنی 4 واحد مسافت طی می شود. به همین ترتیب در 3 ثانیه مسافتی 9 واحدی طی می شود.

گفته شده گالیله برای یافتن این موضوع گلوله های توپ جنگی را از بالای برج کج پیزا به پایین انداخته است. او همچنین دریافت که هر چیزی از جمله سنگ یا گلوله های توپ که از زمین شلیک شده یا پرتاب می شود یک مسیر منحنی را تا بازگشت مجدد به زمین طی می کند.

با قسمت دوم این مطلب همراه باشید تا سایر اکتشافات و دستاوردهای این دانشمند را بررسی کنیم. همچنین به مشکلاتی که کلیسای کاتولیک برایش ایجاد کرد که منجر به بازداشت خانگی چند ساله او شد بپردازیم.