Cuando los cuerpos entran en contacto, el proceso de transferencia de calor ocurre espontáneamente de un cuerpo caliente a uno frío hasta que ambos cuerpos tienen las mismas temperaturas. Por ejemplo, una taza de té caliente. Todos los procesos macroscópicos de la naturaleza proceden en una sola dirección definida. No pueden fluir espontáneamente en la dirección opuesta. Proceso irreversible– este es cualquier proceso acompañado de fricción, porque durante la fricción, parte de la energía mecánica se convierte en calor. Cualquier proceso real es irreversible. (Envejecimiento, saltos de esquí, etc.).

Proceso reversible– es un proceso en el que el sistema, pasando del estado 2 al estado 1, pasa por los mismos puntos intermedios que cuando pasa del estado 1 al estado 2. Este proceso permite que el sistema vuelva a su estado original sin ningún cambio en el entorno. (Una bola en el vacío cae sobre una placa absolutamente elástica; oscilaciones de un péndulo en el vacío)

El concepto de la segunda ley de la termodinámica.

La segunda ley de la termodinámica (formulación de Clausius): el intercambio de calor procede en la dirección de los cuerpos más calientes a los más fríos.

Notación matemática de la segunda ley de la termodinámica.

Motores térmicos.

Motores térmicos se refiere a motores que convierten la energía interna del combustible en trabajo mecánico. Para que el motor funcione, se requiere una diferencia de presión en ambos lados del pistón del motor. La diferencia de presión se logra aumentando la temperatura del fluido de trabajo (gas) en cientos o miles de grados en comparación con la temperatura ambiente. Este aumento de temperatura ocurre cuando se quema el combustible.

El principio de funcionamiento del motor térmico. Cualquier motor térmico debe tener un calentador, fluido de trabajo y enfriador (refrigerador). El calentador imparte una cierta cantidad de calor Q 1 al fluido de trabajo (gas), lo que conduce a un aumento de su energía interna. El cuerpo de trabajo realiza un trabajo debido al suministro de energía interna. El fluido de trabajo para todos los motores térmicos es el gas, que se forma durante la combustión del combustible en el cilindro del motor y realiza un trabajo durante la expansión. En un motor, al expandirse, el gas no puede ceder toda su energía interna para realizar un trabajo. Parte del calor Q 2 se transfiere al enfriador (atmósfera) junto con el vapor de escape o los gases de escape del motor. Esta parte de la energía interna se pierde.

El fluido de trabajo del motor recibe la cantidad de calor Q 1 durante la combustión del combustible, realiza el trabajo y transfiere la cantidad de calor Q 2 al refrigerador.

Coeficiente de rendimiento (COP) de un motor térmico la relación entre el trabajo realizado por el motor y la cantidad de calor recibido del calentador se llama:

Eficiencia de cualquier máquina<1

Ciclo de Carnot. Las leyes de la termodinámica permiten calcular la máxima eficiencia posible de un motor térmico que funciona con un calentador con una temperatura T 1 y un refrigerador con una temperatura T 2. Esto lo hizo por primera vez el físico francés Sadi Carnot en 1824. Se le ocurrió (teóricamente) una máquina térmica ideal con un gas ideal como fluido de trabajo. Carnot obtuvo la fórmula para la eficiencia de esta máquina: , donde T 1 es la temperatura del calentador; T 2 es la temperatura del frigorífico;

El significado principal de esta fórmula es que cualquier motor térmico real que funcione con un calentador con una temperatura T 1 y un refrigerador con una temperatura T 2 no puede tener una eficiencia que exceda la eficiencia de un motor térmico ideal. Esta fórmula da el límite teórico para la máxima eficiencia de los motores térmicos. El valor real de la eficiencia debido a diversas pérdidas de energía es aproximadamente igual al 40%. Los motores diésel tienen la máxima eficiencia, alrededor del 44%.

Procesos reversibles e irreversibles, formas de cambiar el estado de un sistema termodinámico.

El proceso se llama reversible si permite que el sistema en consideración regrese del estado final al estado inicial a través de la misma secuencia de estados intermedios que en el proceso directo, pero atravesados ​​en el orden inverso. En este caso, no solo el sistema, sino también el entorno vuelve a su estado original. Un proceso reversible es posible si procede en equilibrio tanto en el sistema como en el medio ambiente. En este caso, se asume que existe equilibrio entre las partes individuales del sistema considerado y en la frontera con el medio ambiente. Un proceso reversible es un caso idealizado, alcanzable solo con un cambio infinitamente lento en los parámetros termodinámicos. La velocidad a la que se establece el equilibrio debe ser mayor que la velocidad del proceso considerado.

Si es imposible encontrar una manera de devolver tanto el sistema como los cuerpos en el medio ambiente a su estado original, el proceso de cambiar el estado del sistema se llama irreversible.

Procesos irreversibles puede fluir espontáneamente en una sola dirección; tales son difusión, conductividad térmica, flujo viscoso y otros. Para una reacción química se utilizan los conceptos de reversibilidad termodinámica y cinética, que coinciden solo en la vecindad inmediata del estado de equilibrio. En la práctica, a menudo se encuentran sistemas que están en equilibrio parcial, es decir. en equilibrio con respecto a cierto tipo de procesos, mientras que todo el sistema no está en equilibrio. Por ejemplo, una muestra de acero templado tiene inhomogeneidad espacial y es un sistema que no está en equilibrio con respecto a los procesos de difusión; sin embargo, pueden ocurrir ciclos de equilibrio de deformación mecánica en esta muestra, ya que los tiempos de relajación de difusión y deformación en sólidos difieren en decenas. de órdenes de magnitud. En consecuencia, los procesos con un tiempo de relajación relativamente largo se inhiben cinéticamente y pueden no tenerse en cuenta cuando son termodinámicos. análisis de procesos más rápidos.

Conclusión general sobre la irreversibilidad de los procesos en la naturaleza.... La transferencia de calor de un cuerpo caliente a uno frío y de energía mecánica a uno interno son ejemplos de los procesos irreversibles más típicos. El número de tales ejemplos se puede aumentar casi indefinidamente. Todos dicen que los procesos en la naturaleza tienen una cierta dirección, que no se refleja de ninguna manera en la primera ley de la termodinámica. Todos los procesos macroscópicos de la naturaleza proceden en una sola dirección definida.... No pueden fluir espontáneamente en la dirección opuesta. Todos los procesos de la naturaleza son irreversibles y los más trágicos son el envejecimiento y la muerte de los organismos.
La importancia de esta ley es que a partir de ella es posible sacar una conclusión sobre la irreversibilidad no solo del proceso de transferencia de calor, sino también de otros procesos en la naturaleza. Si el calor en algunos casos pudiera transferirse espontáneamente de los cuerpos fríos a los calientes, entonces esto haría posible que otros procesos fueran reversibles. Todos los procesos proceden espontáneamente en una dirección definida. Son irreversibles. El calor siempre pasa de un cuerpo caliente a uno frío, y la energía mecánica de los cuerpos macroscópicos, al interno.
La dirección de los procesos en la naturaleza está indicada por la segunda ley de la termodinámica.

Eliminar de la termodinámica la "ley" de la entropía creciente, o incluso el concepto de entropía, no eliminará las premisas a partir de las cuales es posible obtener consecuencias que contradicen el materialismo dialéctico. Hay otra posición de la termodinámica que es cuestionable desde el punto de vista del materialismo dialéctico: la afirmación de que los procesos de desequilibrio que ocurren en la naturaleza son irreversibles. Según la definición, "cualquier proceso que transfiera un sistema aislado del estado 1 al estado 2 es un proceso irreversible si el proceso, que tiene el único resultado de devolver el sistema del estado 2 al 1, es imposible" 3.

La suposición de la irreversibilidad de los procesos naturales, combinada con la comprensión de que la totalidad de todos los procesos naturales es el movimiento de la materia (el Universo), conlleva la conclusión sobre la evolución irreversible del Universo. Si asumimos que “es imposible de alguna manera revertir completamente el proceso en el que surge el calor debido a la fricción” 4, que “de hecho no hay procesos en la naturaleza que no estén acompañados de fricción” 1, entonces la conclusión sobre la constante la acumulación en el Universo no puede evitarse el calor y el movimiento del Universo hacia la muerte por calor.

En consecuencia, para refutar la conclusión sobre la evolución irreversible de la materia, es necesario probar que los procesos de transformación de formas de movimiento y materia no son irreversibles. Y para refutar la conclusión sobre la futura transformación de todas las formas de energía en calor, es necesario refutar la idea de que el proceso de generación de calor por fricción es irreversible. No es difícil hacer esto si tenemos en cuenta una circunstancia que concierne a la esencia de la irreversibilidad termodinámica.

"Del hecho de que el proceso en sí mismo no va en la dirección opuesta, todavía no se sigue que sea irreversible".

El hecho de que algún proceso sea irreversible (reversible) no puede ser obvio. Por tanto, en los cursos de termodinámica se da evidencia de la existencia de procesos irreversibles. La prueba consta de dos partes. Primero, prueban la irreversibilidad de varios procesos (generación de calor por fricción, expansión de gas en un vacío, transferencia de calor de un cuerpo calentado a uno frío, mezcla de gas), basados ​​en los postulados de Clausius o Thomson-Planck, y luego llegan a una conclusión:

"Dado que, de hecho, no hay procesos en la naturaleza que no vayan acompañados de fricción o transferencia de calor debido a la conductividad térmica, entonces todos los procesos naturales son de hecho irreversibles ..."

De ahí se sigue la conclusión de que todos los procesos de transformación de formas finitas de movimiento de la materia en el Universo son directamente irreversibles, ya que son procesos de desarrollo. Pero al mismo tiempo, el Universo en su conjunto no cambia: esta es la circulación mundial.

Conclusión

En conclusión, resumamos algunas conclusiones:

Los fundamentos lógicos de la hipótesis de la muerte térmica del Universo son:

Posición falsa sobre la imposibilidad de la transformación completa del calor en otras formas de movimiento;

La falsa posición sobre la imposibilidad de convertir el calor en otras formas de movimiento a una temperatura constante y la necesidad de una diferencia de temperatura para tal transformación;

Posición falsa sobre la degradación (pérdida de la capacidad de transformaciones posteriores) de la energía en los procesos naturales;

La posición falsa sobre la "segunda tasa" del calor como tipo de energía, es menor, en comparación con otras formas de movimiento, la capacidad de transformarse en otras formas de movimiento (tipos de energía);

La falsa posición sobre la inevitable transición de cualquier sistema aislado al equilibrio;

La "ley" de la entropía creciente, que no tiene excepciones, que no permite sacar ninguna conclusión sobre los procesos naturales, salvo que en todos estos procesos la entropía aumenta;

Proposición hipotética sobre la irreversibilidad de los procesos de transformación de las formas de movimiento que ocurren en la naturaleza.

También me gustaría decir que el mundo en el que vivimos está formado por sistemas abiertos de diferentes escalas, cuyo desarrollo procede de acuerdo con un solo algoritmo. Este algoritmo se basa en la capacidad inherente de la materia para autoorganizarse, que se manifiesta en puntos críticos del sistema. El sistema más grande conocido por el hombre es el universo en evolución.

La segunda ley de la termodinámica establece el hecho de la irreversibilidad de los procesos en la naturaleza, pero no le da ninguna explicación. Esta explicación solo puede obtenerse sobre la base de la teoría cinética molecular, y está lejos de ser simple.

La contradicción entre la reversibilidad de los microprocesos y la irreversibilidad de los macroprocesos

La irreversibilidad de los macroprocesos parece paradójica, porque todos los microprocesos son reversibles en el tiempo. Las ecuaciones de movimiento de micropartículas individuales, tanto clásicas como cuánticas, son reversibles en el tiempo, porque no contienen ninguna fuerza de fricción que dependa de la velocidad. La fuerza de fricción es un efecto macroscópico de la interacción de un cuerpo grande con una gran cantidad de moléculas del entorno, y es necesario explicar la aparición de esta fuerza. Las fuerzas a través de las cuales interactúan las micropartículas (en primer lugar, son fuerzas electromagnéticas) son reversibles en el tiempo. Las ecuaciones de Maxwell que describen las interacciones electromagnéticas no cambian al reemplazar t sobre el - t.

Si tomamos el modelo más simple de un gas, un conjunto de bolas elásticas, entonces el gas en su conjunto exhibirá una cierta dirección de comportamiento. Por ejemplo, al estar comprimido en la mitad del recipiente, comenzará a expandirse y ocupar todo el recipiente. Una vez más, no se encogerá. Las ecuaciones de movimiento de cada molécula esférica son reversibles en el tiempo, ya que contienen solo fuerzas que dependen de distancias y se manifiestan en la colisión de moléculas.

Así, la tarea no es solo explicar el origen de la irreversibilidad, sino también conciliar el hecho de la reversibilidad de los microprocesos con el hecho de la irreversibilidad de los macroprocesos.

El mérito de encontrar un enfoque fundamentalmente correcto para resolver este problema pertenece a Boltzmann. Es cierto que algunos aspectos del problema de la irreversibilidad aún no han recibido una solución exhaustiva.

Ejemplo cotidiano de irreversibilidad

Pongamos un ejemplo cotidiano sencillo que, a pesar de su trivialidad, está directamente relacionado con la solución de Boltzmann del problema de irreversibilidad.

Digamos que decidió comenzar una nueva vida el lunes. Una condición indispensable para esto suele ser perfecto o casi perfecto en el escritorio. Coloca todos los objetos y libros en lugares estrictamente definidos, y un estado reina en su mesa, que con razón puede llamarse el estado de "orden".

Es bien sabido lo que sucederá con el tiempo. Te olvidas de poner objetos y libros en lugares estrictamente definidos, y reina un estado de caos sobre la mesa. No es difícil entender con qué está conectado esto. El estado de "orden" corresponde a una sola disposición definida de objetos, y el estado de "caos" - un número incomparablemente mayor. Y tan pronto como los objetos comienzan a ocupar posiciones arbitrarias que no están controladas por su voluntad, surge un estado de caos más probable sobre la mesa por sí mismo, realizado por un número mucho mayor de distribuciones de objetos sobre la mesa.

En principio, Boltzmann expresó precisamente esas consideraciones para explicar la irreversibilidad de los macroprocesos.

Condiciones microscópicas y macroscópicas

En primer lugar, es necesario distinguir entre el estado macroscópico del sistema y su estado microscópico.

El estado macroscópico se caracteriza por un pequeño número de parámetros termodinámicos (presión, volumen, temperatura, etc.), así como por magnitudes mecánicas como la posición del centro de masa, la velocidad del centro de masa, etc. Son las cantidades macroscópicas que caracterizan al estado en su conjunto las que tienen importancia práctica.

El estado microscópico se caracteriza en el caso general por especificar las coordenadas y velocidades (o momentos) de todas las partículas que componen el sistema (cuerpo macroscópico). Esta es una característica incomparablemente más detallada del sistema, cuyo conocimiento no es necesario en absoluto para describir procesos con cuerpos macroscópicos. Además, el conocimiento del microestado es realmente inalcanzable debido a la gran cantidad de partículas que componen los cuerpos macroscópicos.

En el ejemplo cotidiano anterior con objetos sobre la mesa, puede introducir los conceptos de micro y macro estados. El microestado corresponde a una disposición específica de objetos, y el macroestado es la evaluación de la situación en su conjunto: "orden" o "caos".

Es bastante obvio que un determinado macroestado puede ser realizado por un gran número de microestados diferentes. Por ejemplo, la transición de una molécula de un punto dado en el espacio a otro punto o un cambio en su velocidad como resultado de una colisión cambia el microestado del sistema, pero, por supuesto, no cambia los parámetros termodinámicos y, en consecuencia, , el macroestado del sistema.

Ahora presentamos una hipótesis que no es tan obvia como las afirmaciones anteriores: todos los estados microscópicos de un sistema cerrado son igualmente probables; ninguno de ellos se destaca, no ocupa una posición ventajosa. Esta suposición es en realidad equivalente a la hipótesis de la naturaleza caótica del movimiento térmico de las moléculas.

El método científico tiene "reglas" estrictamente definidas para la construcción de cualquier ciencia. Cada ciencia tiene un tema de estudio y es válida solo dentro de ciertos límites. Es imprescindible crear un modelo simplificado de cualquier fenómeno. Sin simplificaciones, la creación de algún modelo del fenómeno, es imposible cuantificarlo. La construcción de una teoría internamente coherente sólo puede erigirse sobre la base de postulados y suposiciones claramente definidos. Los instrumentos modernos, más avanzados que los utilizados por Galileo y Newton, permiten aumentar la precisión de las medidas y ampliar los límites de lo investigado. Pero la ley de la gravitación universal, establecida por Newton, como una generalización de hechos experimentales conocidos, no sufrió cambios, al igual que la ley de la caída de cuerpos descubierta por Galileo. Las leyes del movimiento de los planetas no han cambiado, los planetas Neptuno y Plutón fueron descubiertos precisamente debido a la validez de la teoría, que se basa en la ley de la gravitación universal. Aquí es donde difieren fundamentalmente de, por ejemplo, el diagrama de Hertzsprung-Russell que ilustra la "evolución" de las estrellas. Sin mencionar el hecho de que no todas las estrellas "encajan" en este diagrama, se basa en el conocimiento de la masa de las estrellas, que no se puede medir con métodos directos, y en las transformaciones nunca observadas experimentalmente de estrellas de un tipo en otros. . Esos. es una ficción pseudocientífica o, por decirlo suavemente, una hipótesis no verificada y no verificable. Sin embargo, (el diagrama) adorna las guardas de los libros de texto de astronomía, poniendo las mismas ideas evolutivas en las mentes de los escolares.
¿Qué pasa aquí? ¡Con ganas de convencer! ¡Tales métodos no tienen nada que ver con la ciencia!
La ciencia moderna, desarrollándose de acuerdo con sus leyes objetivas, ha logrado tremendos resultados, como lo demuestran los logros de la tecnología. La ciencia aplicada se basa en la ciencia fundamental, que a su vez amplía sus capacidades mediante la creación e implementación de nuevos instrumentos más avanzados e incluso métodos de investigación. Esta es una realidad objetiva. Pero no se puede dejar de comprender que las posibilidades de la ciencia para comprender el mundo son limitadas, como se mencionó anteriormente. Y cualquier sobrepaso conduce al error. Desafortunadamente, la necesidad de persuadir en algunos casos es más fuerte que la credibilidad científica. Un libro de texto de astronomía es un ejemplo vívido de una mezcla heterogénea de hechos científicos e "hipótesis atrevidas".
Galileo Galilei
Galileo Galilei nació el 15 de febrero de 1564 en Pisa en una familia noble empobrecida y murió el 3 de enero de 1642 en Arcetri. Fue enterrado en Florencia junto a Michelangelo Buanarotti y Dante Alighieri. Los científicos tienen que nacer, hacer ciencia para grandes personas no es una profesión, sino una forma de vida. Por lo tanto, las palabras de Vincenzo Viviani (1622-1703), un estudiante de Galileo, de que Galileo descubrió la ley de la constancia del período de oscilación de un péndulo, observando el oscilación de una lámpara de icono en la Catedral de Pisa y midiendo el tiempo por el latido de su propio pulso, son indudablemente ciertas (aunque los escépticos consideran esto una leyenda).
El padre del futuro científico fue un destacado teórico y matemático de la música. Cuando era adolescente, en una escuela conventual de Florencia, Galileo se familiarizó por primera vez con las obras de autores griegos y latinos. En 1581, Galileo comenzó a estudiar medicina en la Universidad de Pisa. Allí estudia de forma independiente la física de Aristóteles, las obras de Euclides y Arquímedes. En 1589 ya fue nombrado profesor de la Universidad de Pisa, y de inmediato manifiesta la independencia de su pensamiento. En el tratado "Sobre el movimiento", escrito en latín, refuta la opinión predominante de Aristóteles en la ciencia sobre la vacuidad y sobre la teoría del movimiento sostenida por el aire. Si el entorno, escribe Galileo, en el que los cuerpos se mueven, no es aire, sino agua, entonces algunos cuerpos, por ejemplo un árbol, se vuelven ligeros y cambian la dirección de su movimiento. En consecuencia, si se mueven hacia arriba o hacia abajo depende de su gravedad específica en relación con el medio ambiente. Además, en presencia de los estudiantes de Aristóteles (peripatéticos), Galileo demostró con gran solemnidad en experimentos en la Torre Inclinada de Pisa que la velocidad de los cuerpos que caen no depende de su peso. Estos experimentos se volvieron "clásicos" y fueron repetidos por muchos naturalistas: D.B. Bagliani, V. Ranieri, etc. El período de Pisa también incluye la invención de la "bilanchetta", una balanza hidráulica para medir la densidad de los sólidos, y el estudio de los centros de gravedad, que le dio a Galileo la fama de un geómetra experimentado. Pero, como suele suceder en la vida, todo esto provocó una actitud hostil hacia el científico, por lo que comenzó a buscar un lugar más conveniente para él.
En 1592, Galileo fue ascendido a profesor de matemáticas en la Universidad de Padua, donde permaneció durante 18 años; Estos años fueron los más tranquilos y productivos de su turbulenta vida. Galileo impartió conferencias sobre geometría, astronomía, mecánica para teólogos, filósofos y médicos. Durante este período se recopiló un tratado "Sobre la ciencia mecánica y los beneficios que se pueden obtener de las herramientas mecánicas". Además, el experimento con un termoscopio, el prototipo de termómetro, también pertenece a este período. Antes de Galileo, la mera posibilidad de medir el grado de calor y frío parecía increíble, ya que el frío y el calor parecían ser propiedades diferentes mezcladas en la materia.
La división de propiedades en primarias y secundarias es un rasgo característico de la posición científica de Galileo, por lo que fue criticado, acusándolo de dualismo filosófico. Demócrito, a quien Galileo citó en sus obras, se mantuvo en una posición similar.
A finales de 1608 y principios de 1609, se difundieron en Venecia rumores sobre la invención del telescopio. Galileo en ese momento en el campo de la óptica tenía poca formación, sin embargo, se dedicó a la fabricación de este instrumento. El talento y la observación del científico (visitando los talleres de vidrio de su amigo Magagnati en Murano) permitieron a Galileo alcanzar el éxito también en esta área, y lo contó en el "Star Bulletin". Sin duda, la invención del telescopio por parte de Galileo (aunque su aumento inicial fue de 3, y luego de 32) amplió enormemente las posibilidades de estudiar el mundo circundante. Galileo descubrió en las nubes de la Vía Láctea un cúmulo de estrellas que anteriormente parecían ser pequeñas manchas lechosas. Posteriormente, estudió las superficies de la Luna y el Sol (descubrió manchas solares, comprobó que el Sol gira sobre su eje), descubrió satélites cerca de Júpiter y fases cerca de Venus, explicó la "luz ceniza" de la Luna, mostró que la Luna, La Tierra y todos los planetas brillan con luz reflejada ... Además, Galileo se convenció de la verdad del sistema heliocéntrico del mundo copernicano.
La rotunda fama que su "Star Messenger" trajo a Galileo le permitió ocupar el lugar del primer matemático de la Universidad de Pisa sin la obligación de vivir allí y dar conferencias. Por tanto, Galileo se instaló en Arcetri, cerca de Florencia. Allí continuó sus observaciones astronómicas e investigación física. Se ha demostrado de diversas formas que el aire tiene peso (esto también lo argumentó Aristóteles, ¡pero sus comentaristas consideraron necesario corregir esta opinión!). Galileo obtuvo la relación entre el peso específico del aire y el peso específico del agua 1: 400. Sus críticos contemporáneos encontraron muy insignificante el arte experimental del científico, y para nosotros, dadas las posibilidades experimentales de esa época, esta precisión parece notable. Medio siglo después, Boyle obtuvo un valor más exacto, quien ya tenía una bomba neumática en ese momento.
En 1632, se publicó en Florencia la famosa obra de Galileo, "Diálogo sobre los dos sistemas principales del mundo: Ptolemaico y Copérnico". Esta pieza consta de cuatro diálogos, cada uno de los cuales se considera ocurrido en un día. En el diálogo participan tres personas, una de las cuales representa al propio Galileo, la otra (peripatética) defiende la filosofía de los seguidores de Aristóteles, la tercera es un ilustrado con sentido común, que es, por así decirlo, un juez imparcial. El "Día Uno" está dedicado principalmente a la discusión de la doctrina de la inmutabilidad e incorruptibilidad del mundo celestial, en particular, las manchas solares, la superficie montañosa de la luna. Al mismo tiempo, el segundo interlocutor niega todos los logros y descubrimientos científicos. El “Día Dos” está dedicado principalmente a la discusión del tema del movimiento de la Tierra. Aquí se sientan las bases de la dinámica moderna: el principio de inercia y el principio clásico de relatividad. El principio de inercia se prueba con la ayuda del razonamiento, que recuerda la prueba "por contradicción" en matemáticas. El principio de relatividad de Galileo (o las transformaciones de Galileo) no ha perdido su enorme importancia en nuestro tiempo, ocupando un lugar firme y honorable en la física clásica. “El gran científico describe su principio lenta y detalladamente: retírate con uno de tus amigos en una habitación espaciosa debajo de la cubierta del barco, abastecete de moscas, mariposas y otros insectos voladores, déjate tener una embarcación con peces flotantes; cuelgue un balde en la parte superior, del cual el agua goteará gota a gota a otro recipiente con un cuello estrecho, colocado en la parte inferior. Mientras el barco está parado, ¡observe con atención! ... aunque no tengas ninguna duda de que el barco está parado. Ahora haz que el barco se mueva a cualquier velocidad (solo que sin sacudidas y balanceos), de la misma manera que los peces nadarán indiferentemente en cualquier dirección, los insectos volarán a la misma velocidad en diferentes direcciones, las gotas caerán en un agujero estrecho, como antes. ! ¡En todos estos fenómenos no encontrarás el más mínimo cambio! Y el motivo de la coherencia de todos estos fenómenos es que el movimiento del barco es común a todos los objetos que lo componen ... ¡No podría ser mejor! El lenguaje moderno es más lacónico y "traducido" al lenguaje de las matemáticas: el principio de relatividad significa la invariancia de las leyes de la mecánica en relación con las transformaciones de Galileo, pero la "música" pausada del original asombra aún hoy.
El "tercer día" comienza con una larga discusión sobre la nueva estrella de 1604. Luego, la conversación pasa al tema principal: el movimiento anual de la Tierra. Observaciones del movimiento de los planetas, fases de Venus, satélites de Júpiter, manchas solares: todos estos argumentos permiten a Galileo mostrar la discrepancia entre las enseñanzas de Aristóteles y los datos de las observaciones astronómicas y fundamentar la posibilidad de un sistema heliocéntrico del mundo tanto desde un punto de vista geométrico y dinámico.
El "Día Cuatro" está dedicado al flujo y reflujo del mar, que Galileo asocia erróneamente con el movimiento de la Tierra, aunque en ese momento ya existía una hipótesis sobre la ocurrencia de flujos y reflujos bajo la influencia de la Luna y el Sol. En este caso, el científico consideró la acción de la Luna y el Sol como una "propiedad oculta de la atracción de los cuerpos celestes" y no la compartió.
La publicación de Diálogo, fuente de las desgracias de toda su vida posterior, es un acontecimiento significativo en la historia de todo el pensamiento humano. ¡La lucha de las cosmovisiones es una lucha de vida o muerte!
La siguiente gran obra, "Conversaciones y pruebas matemáticas sobre dos nuevas ramas de la ciencia relacionadas con la mecánica y el movimiento local", que el propio Galileo calificó con razón como obra maestra, se publicó en Leiden en 1638. Proporcionó una presentación sistemática de todos los descubrimientos de Galileo en este campo. de la mecánica ... El trabajo también está escrito en forma de diálogo entre los mismos participantes. Pero el tono general de la obra es más tranquilo, como si no hubiera más oponentes, partidarios de las ideas de Aristóteles, y una nueva cosmovisión hubiera triunfado.
El primer día comienza con una discusión sobre la velocidad de la luz. De hecho, la experiencia descrita en este trabajo fue repetida por Fizeau después de 250 años. Galileo en ese momento no pudo realizar este complejo experimento, pero su mérito en la formulación de este problema experimental y teórico es indiscutible. Además, se consideran los problemas del movimiento, se estudian las oscilaciones de los péndulos y se discuten los fenómenos acústicos: la producción de sonido por medio de oscilaciones, cuya frecuencia determina el tono del sonido, la propagación de ondas en el aire, el fenómeno de resonancia e intervalos acústicos. Así, Galileo sentó las bases de la acústica moderna.
El “Día Dos” está dedicado a la resistencia de los materiales bajo varios métodos de impacto sobre ellos. Y aunque estos argumentos no tienen aplicación práctica en la actualidad, su valor científico como prototipo de la ciencia de la resistencia de los materiales es indiscutible. La siguiente etapa, que pasa al tercer y cuarto día, es la dinámica. La frase "sobre el tema más antiguo, creamos la ciencia más nueva" suena solemne. El movimiento uniforme se considera brevemente, el movimiento acelerado se examina en detalle y de una manera interesante. Se consideran las leyes de proporcionalidad de la velocidad de caída y el tiempo de caída, y se formula el principio (más tarde llamado principio de Torricelli) sobre el movimiento del centro de gravedad de un sistema mecánico. Además, se realizaron trabajos originales sobre el movimiento de cuerpos en un plano inclinado y sobre el movimiento de cuerpos "abandonados". Se muestra por primera vez que en este caso la trayectoria del movimiento es una parábola y se prueban varios teoremas.
El método cronológico de presentación, que se ha utilizado hasta ahora, ha permitido mostrar la profundidad y amplitud de los intereses científicos y los descubrimientos fundamentales de Galileo. Pero quizás aún más importante es la nueva forma de pensar que Galileo introdujo en el estudio de la naturaleza.
Cuando dicen que Galileo fue el fundador del método experimental, entonces esto debe entenderse no solo como el uso del experimento para el conocimiento de la naturaleza (en una forma aproximada, los experimentos se han realizado desde la antigüedad), sino como una especie de método filosófico. concepto que consiste en la imparcialidad de las valoraciones y la verificación obligatoria de la veracidad del resultado. Es decir, lo que ahora llamamos fiabilidad científica y conciencia científica (de la palabra conciencia).
Por lo tanto, la tarea del físico es proponer un experimento, repetirlo varias veces, excluyendo o reduciendo la influencia de factores perturbadores, para detectar inexactos (ya que la precisión de cualquier experimento depende de su metodología, y no puede haber "absolutamente" resultados exactos) datos experimentales leyes matemáticas, que conectan cantidades que caracterizan el fenómeno, proporcionan nuevos experimentos para confirmar, dentro de los límites de las posibilidades experimentales, las leyes formuladas y, habiendo encontrado confirmación, ir más allá con la ayuda del método deductivo y encontrar nuevas consecuencias. de estas leyes, que a su vez están sujetas a verificación. (Algunos filósofos, puramente teóricamente, desarrollaron métodos experimentales que ningún físico ha seguido jamás).
Galileo en ninguna parte ofrece una presentación abstracta de su método experimental. Todo este enfoque se da en una aplicación específica al estudio de fenómenos naturales particulares. En toda su investigación se pueden distinguir cuatro puntos. La primera es la experiencia sensorial que llama nuestra atención sobre el estudio de la naturaleza, pero no establece sus leyes. El segundo es un axioma o hipótesis de trabajo. En este, el momento central es el momento de la comprensión creativa de lo que ve, similar a la intuición de un artista, no susceptible de justificación teórica. Tercero - desarrollo matemático - encontrar patrones lógicos y consecuencias. El cuarto es la verificación experimental como el criterio más alto para todo el camino del desarrollo.
Una persona como Galileo, impulsada por motivos tan variados, tan libre de la carga de la tradición, no puede ser sometida a una especie de esquema rígido. La cuestión de las opiniones filosóficas de Galileo se estaba discutiendo ahora. Se le llamó seguidor de Platón, Demócrito, Kant, positivista, etc. Él mismo en la portada de su colección quiso ver las palabras "A partir de aquí, a partir de innumerables ejemplos, quedará claro lo útil que es la matemática para concluir lo que nos ofrece la naturaleza y lo imposible que es la filosofía real sin la ayuda de la geometría, de acuerdo con las verdad proclamada por Platón ".

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