Торричелли Эванджелиста

Эванджелиста Торричелли родился 15 октября 1608 года в итальянском городке Фаэнца в провинции Равенна в небогатой семье. Его отец — Гаспар Торричелли работал на текстильной фабрике, мать — Катерина Анжетти вела домашнее хозяйство. В их семье кроме Эванджелиста было еще двое младших сыновей. Родители мальчика, заметив у него способности и тягу к знаниям отправили его в монастырский приют, под присмотр дяди Якоба — бенедектинского монаха. Из-за своего финансового положения семья не могла обечпечить сыну достойное образование и поэтому было принято такое решение. Дядя и занимался первоначальным обучением Эванджелиста, до поступления в школу иезуитов.

В двадцатилетнем возрасте переехал в Рим и стал учеником математика Бенедетто Кастелли (1577-1644), который прежде преподавал в Пизе, сделавшись там ревностным приверженцем, другом Галилео Галилея и активным пропагандистом его идей. Когда при дворе герцога Тосканского профессор-перипатетик Боскалья, при активной поддержке герцогини-матери, поднял вопрос о несовместимости открытий и утверждений Галилея с каноническими церковными положениями, именно Кастелли имел мужество вступить в полемику.

Из всех учеников Кастелли больше всех увлекся трудами Галилея двадцатилетний Торричелли. Он даже продолжил исследования Галилея, предложив новые обоснования некоторых положений из появившегося в 1638 капитального труда учителя «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению».

Незадолго до конца жизни Галилей (хотя он к тому времени полностью потерял зрение) познакомился с сочинением Торричелли и так высоко оценил их, что по предложению Кастелли пригласил Торричелли к себе в Арчетри в качестве помощника в исследованиях по механике (1641).

Работа Торричелли под непосредственным руководством великого учителя длилась, увы, всего три месяца, до кончины Галилея. Но даже за это время было сделано немало: было написано продолжение «Бесед...» (оно было издано позже).

Великий герцог Тосканский после кончины Галилея назначил Торричелли на освободившуюся должность придворного математика, на которой он оставался до конца своей недолгой жизни. Одновременно он было профессором Флорентийского университета.

Продолжая исследования по механике, начатые Галилеем, Торричелли, в частности, занимался проблемой скольжения тяжелых тел по наклонной плоскости и (не зная, что это уже сделал ранее сам Галилей) доказал, что скорости этих тел определяются только высотой их начального расположения. Он также уделял большое внимание изучению движения тел, брошенных под различными углами к горизонту. В труде Торричелли приводятся баллистические таблицы (для читателей, не владеющих латынью, Торричелли здесь даже переходит на итальянский язык).

Однако основные научные результаты Торричелли касаются движения не твердых тел, чем занимались его предшественники, в том числе и его главный учитель, Галилей, а жидкостей. Его нередко считают даже создателем гидродинамики.

Он много занимался вопросами, касающимися вытекания струй жидкости из отверстий в стенках сосудов. Так, он установил, что эти струи имеют параболическую форму.

Не ограничиваясь качественным описанием, Торричелли стремился исследовать и количественную сторону явлений. В его труде, посвященном движению жидкостей, можно прочитать следующие замечательные слова: «Вырывающаяся из сосуда вода имеет в точке истечения ту же скорость, которую имело бы произвольное тяжелое тело, а значит, и отдельная капля той же воды, падая свободно с верхнего уровня этой воды до уровня отверстия».

Торричелли установил, что отношение скоростей, с которыми жидкости вытекают из отверстий, расположенных на разных расстояниях от поверхности жидкости, равно отношению корней квадратных от этих расстояний. Из этого следует, что количество жидкости, вытекающей за одинаковые времена из находящегося на горизонтальном дне сосуда отверстия, убывает в арифметической прогрессии, составленной из нечетных чисел (см. Торричелли формула).

Изготовив приспособление, позволявшее направлять вверх струю жидкости, вытекающей из сосуда, Торричелли убедился, что она поднимается ниже верхнего уровня жидкости в самом сосуде. Но он выдвинул и предположение, что дело здесь в сопротивлении, которое испытывает струя. Легко усмотреть в этом одну из самых первых догадок, относящихся к закону сохранения энергии.

Но главной заслугой Торричелли можно признать доказательство наличия атмосферного давления. По-видимому, первым, кто выступил с утверждением о существовании атмосферного давления, был «философствующий о природе и смеющийся над Аристотелем и всеми перипатетиками» Джованни Батиста Бальяни (1582-1666). В 1644 году он писал: «Мы погружены на дно безбрежного моря воздушной стихии, которая, как известно из неоспоримых опытов, имеет вес, причем он наибольший вблизи поверхности Земли...».

Еще Галилею было известно, что воду из колодцев можно поднимать всасывающим насосом лишь на ограниченную (около 10 м) высоту. Торричелли дал этому правильное объяснение, связав подъем воды в таком насосе с давлением атмосферного воздуха. Из этого объяснения вытекало, что, если на месте воды оказывается ртуть, удельный вес которой в 14 раз больше, чем у воды, то уравновешиваемый давлением атмосферы столб ртути должен быть, соответственно, в 14 раз меньшей высоты, чем водяной,

Прямая проверка опытом, проведенным по поручению Торричелли его учеником Вивиани, подтвердила это. В 1643 году они оба сделали следующий опыт: «Они взяли трубку в два локтя длины, наполнили ее ртутью и опрокинули в сосуд с ртутью, закрыв предварительно открытый конец ее. Когда этот конец был открыт, то ртуть в трубке опустилась до высоты 1, 5 локтя, оставаясь потом на этом уровне». Фактически, это было изобретением ртутного барометра. Образовавшаяся при этом над ртутью пустота была названа впоследствии «торричеллиевой».

Этим опытом, кроме всего прочего, было опровергнуто удерживавшееся многие годы учение о том, что «природа боится пустоты».

Торричелли, поняв существование атмосферного давления и открыв при помощи изобретенного им прибора, что оно подвержено изменениям, пошел еще дальше, предсказав, что это давление должно изменяться и в зависимости от высоты, что вскоре было подтверждено прямыми наблюдениями. Торричелли даже понял, что ветер над Землей вызывается тем, что в разных местах атмосферное давление может быть (хотя бы из-за разницы температур) различным.

Открытия Торричелли вызвали в ученом мире огромный интерес. Может быть, на этом фоне менее ярко выглядели другие его достижения. Но и о них нельзя не упомянуть. Так, он был не только прославленным ученым, но и одним из лучших мастеров по изготовлению линз для оптических инструментов.

У Торричелли было много учеников, он был широко известен не только в Италии, но и далеко за ее пределами.

Автор: В.И. Григорьев