Evangelista Torricelli - Evangelista Torricelli

Evangelista Torricelli
Lorenzo Lippi ( n.  1647 ) Evangelista Torricelli
Syntynyt	(1608-10-15)15. lokakuuta 1608 Rooma , Paavin valtiot
Kuollut	25. lokakuuta 1647 (1647-10-25)(39 -vuotias) Firenze , Toscanan suurherttuakunta
Kansalaisuus	italialainen
Alma mater	Rooman Sapienza -yliopisto
Tunnettu	Barometri Torricellin koe Torricellin yhtälö Torricellin laki Torricelli -piste Torricellin trumpetti Torricellian tyhjiö
Tieteellinen ura
Kentät	Fysiikka Matematiikka
Toimielimet	Pisan yliopisto
Akateemiset neuvonantajat	Benedetto Castelli
Merkittäviä opiskelijoita	Vincenzo Viviani
Vaikutukset	Galileo Galilei
Vaikuttanut	Robert Boyle Blaise Pascal

Evangelista Torricelli ( / ˌ t ɔːr i tʃ ɛ l i / TORR -ee- Chel -ee , myös USA : / ˌ t ɔːr - / TOR - , Italia:  [evandʒelista torritʃɛlli] ( kuuntele ) , 15 Lokakuu 1608-25 Lokakuu 1647) oli italialainen fyysikko ja matemaatikko ja Galileon opiskelija . Hänet tunnetaan parhaiten barometrin keksinnöstään , mutta hänet tunnetaan myös optiikan kehityksestä ja jakamattomien menetelmien kehittämisestä .

Elämäkerta

Aikainen elämä

Evangelista Torricelli syntyi 15. lokakuuta 1608 Roomassa , Gaspare Torricellin ja Caterina Angetin esikoisena. Hänen perheensä oli kotoisin Faenza vuonna Ravennan maakunnassa , sitten osa Kirkkovaltio . Hänen isänsä oli tekstiilityöntekijä ja perhe oli hyvin köyhä. Seeing hänen lahjakkuuttaan, hänen vanhempansa lähettivät hänet on koulutettu Faenza, edelleen hoidossa setänsä, Giacomo (James), joka on Camaldolese munkki , joka ensimmäisenä varmisti, että hänen veljenpoikansa sai hyvän peruskoulutuksen. Sitten hän kirjoitti nuoren Torricellin jesuiittaopistoon vuonna 1624, mahdollisesti Faenzan yliopistoon, opiskelemaan matematiikkaa ja filosofiaa vuoteen 1626, jolloin hänen isänsä Gaspare oli kuollut. Setä lähetetään Torricellin jotta Roomaan opiskelemaan luonnontieteitä alla benediktiinimunkki munkki Benedetto Castelli , professori matematiikan klo Collegio della Sapienza (nykyisin tunnetaan nimellä Rooman Sapienza-yliopisto ). Castelli oli Galileo Galilein oppilas . "Benedetto Castelli teki kokeita juoksevalla vedellä (1628), ja paavi Urbanus VIII antoi hänelle hydrauliset tehtävät." Ei ole todisteita siitä, että Torricelli olisi ilmoittautunut yliopistoon. On lähes varmaa, että Castelli opetti Torricellin. Vastineeksi hän työskenteli hänelle sihteerinä 1626–1632 yksityisessä järjestelyssä. Tämän vuoksi Torricelli altistui paavi Urban VIII: n rahoittamille kokeille . Asuessaan Roomassa Torricellista tuli myös matemaatikko Bonaventura Cavalierin oppilas , jonka kanssa hänestä tuli hyviä ystäviä. Roomassa Torricelli ystävystyi myös kahden muun Castellin opiskelijan, Raffaello Magiottin ja Antonio Nardin kanssa . Galileo kutsui Torricelliä, Magiottia ja Nardia hellästi "triumviraatikseen" Roomassa.

Ura

Vuonna 1632, pian sen julkaisemisen jälkeen Galileon n Dialogi kahdesta maailmanjärjestyksestä , Torricellin kirjoitti Galileo lukemasta sitä "kanssa iloksi ... yhden joka oli jo harjoitellaan eri geometrian eniten ahkerasti ... ja ottaa opiskeli Ptolemaios ja nähneet lähes kaikki on Tycho Brahe , Kepler ja Longomontanus lopuksi pakottanut monet congruences tuli noudattaa Kopernikus , ja oli Galileian ammattiin ja lahko". (Vatikaani tuomitsi Galileon kesäkuussa 1633, ja tämä oli ainoa tunnettu tilaisuus, jossa Torricelli julisti avoimesti olevansa Kopernikaan.

Useiden kirjeiden lisäksi vähän tiedetään Torricellin toiminnasta vuosina 1632–1641, jolloin Castelli lähetti Torricellin monografian ammusten polusta Galileolle, joka oli sitten vanki Arcetrin huvilassaan . Vaikka Galileo kutsui Torricellin heti käymään, Torricelli hyväksyi sen vasta kolme kuukautta ennen Galileon kuolemaa. Syynä tähän oli se, että Torricellin äiti Caterina Angetti kuoli. "(T) hänen lyhyen kanssakäymisensä suuren matemaatikon kanssa mahdollisti Torricellin lopettaa viides vuoropuhelu kirjoittajansa henkilökohtaisella johdolla; sen julkaisi Galileon toinen oppilas Viviani vuonna 1674." Galileon kuoleman jälkeen 8. tammikuuta 1642 suuriruhtinas Ferdinando II de 'Medici pyysi Torricelliä seuraamaan Galileota suuriruhtinasmatemaatikkona ja matematiikan puheenjohtajana Pisan yliopistossa . Juuri ennen tapaamista Torricelli harkitsi paluuta Roomaan, koska hänelle ei jäänyt mitään Firenzessä, jossa hän oli keksinyt ilmanpainemittarin . Tässä uudessa roolissa hän ratkaisi joitakin päivän suuria matemaattisia ongelmia, kuten sykloidin alueen ja painopisteen löytämisen . Tämän tutkimuksen tuloksena hän kirjoitti kirjan Opera Geometrica , jossa hän kuvasi havaintojaan. Kirja julkaistiin vuonna 1644.

Torricellista tiedettiin vähän hänen geometristen töidensä suhteen, kun hän otti vastaan ​​arvokkaan aseman, mutta kun hän julkaisi Opera Geometrican kaksi vuotta myöhemmin, hänestä tuli erittäin arvostettu tällä alalla. "Hän oli kiinnostunut optiikasta ja keksi menetelmän, jolla mikroskooppiset linssit voitaisiin valmistaa lasista, joka voitaisiin helposti sulattaa lampussa." Tämän seurauksena hän suunnitteli ja rakensi useita kaukoputkia ja yksinkertaisia ​​mikroskooppeja; useita suuria linssejä, kaiverrettu hänen nimensä, on edelleen säilynyt Firenzessä . 11. kesäkuuta 1644 hän kirjoitti kuuluisasti kirjeessään Michelangelo Riccille :

Noi viviamo sommersi nel fondo d'un pelago d'aria. (Asumme upotettuna ilmameren pohjaan.)

Kuitenkin hänen työnsä sykloidin kanssa aiheutti hänet kiistassa Gilles de Robervalin kanssa , joka syytti häntä plagioinnista aikaisemman ratkaisunsa sen kvadratuurin ongelmaan . Vaikka näyttää siltä, ​​että Torricelli pääsi ratkaisuunsa itsenäisesti, asia oli edelleen kiistanalainen hänen kuolemaansa asti.

Kuolema

Torricelli kuoli kuumeeseen, todennäköisesti lavantautiin , Firenzessä 25. lokakuuta 1647, 10 päivää hänen 39. syntymäpäivänsä jälkeen, ja hänet haudattiin San Lorenzon basilikaan . Hän jätti kaiken omaisuutensa adoptoidulle pojalleen Alessandrolle. "Tähän ensimmäiseen jaksoon kuuluvat hänen esitteensä Solidi spheralista, Contattista ja suurin osa ehdotuksista ja muista ongelmista, jotka Viviani keräsi yhteen Torricellin kuoleman jälkeen. Tämä varhainen teos on paljon klassikoiden tutkimuksen ansiota." Kuusikymmentäkahdeksan vuotta Torricellin kuoleman jälkeen hänen nerokkuutensa täytti edelleen hänen aikalaisensa ihailulla, mistä todistaa Lezioni accademiche d'Evangelista Torricellin julkisivun alla oleva anagrammi, joka julkaistiin vuonna 1715: En virescit Galileus alter, eli "Täällä kukkii toinen Galileo".

Faenzassa Torricellin patsas luotiin vuonna 1868 kiitollisena kaikesta, mitä Torricelli oli tehnyt tieteen edistämisessä lyhyen elinaikansa aikana. Asteroidi 7437 Torricellin ja kraatteri Kuussa nimettiin hänen kunniakseen.

Torricellin työ fysiikassa

Galileon Kaksi uutta tietä (1638) lukeminen inspiroi Torricelliä moniin kehityksiin siellä esitetyistä mekaanisista periaatteista, jotka hän ilmentää tutkielmassa De motu (painettu hänen Opera geometrica -julkaisussaan 1644). Castellin tiedonanto Galileolle vuonna 1641 ja ehdotus, jonka mukaan Torricelli asuisi hänen luonaan, johti siihen, että Torricelli matkusti Firenzeen , missä hän tapasi Galileon, ja toimi hänen amanuensisinaan elämänsä kolmen jäljellä olevan kuukauden aikana.

Imupumput ja barometrin keksintö

Torricellin työ johti ensimmäisiin spekulaatioihin ilmakehän paineesta ja seurauksena elohopeaparometrin keksimisestä (kreikkalaisesta sanasta baros, joka tarkoittaa painoa)-jonka periaatteen René Descartes kuvasi jo vuonna 1631 , vaikka ei ole todisteita että Descartes on koskaan rakentanut tällaisen soittimen.

Ilmanpaine syntyi tarpeesta ratkaista teoreettinen ja käytännön ongelma: imupumppu pystyi nostamaan vettä vain 10 metrin korkeuteen (kuten Galileon kaksi uutta tieteen kertomuksessa ). 1600 -luvun alussa Torricellin opettaja Galileo väitti, että imupumput pystyivät imemään vettä kaivosta "tyhjiön voiman" vuoksi. Tämä väite ei kuitenkaan selittänyt sitä tosiasiaa, että imupumput pystyivät nostamaan vettä vain 10 metrin korkeuteen.

Galileon kuoleman jälkeen Torricelli ehdotti pikemminkin, että eläisimme "ilmamerellä", joka painaa monin tavoin analogisesti vedenpaineeseen veden alla oleviin esineisiin. Tämän hypoteesin mukaan merenpinnan tasolla ilmakehän ilman paino on suunnilleen yhtä suuri kuin 34 jalan vesipatsaan paino. Kun imupumppu luo tyhjiön putken sisälle, ilmakehä ei enää työnnä männän alapuolella olevaa vesipatsaata, vaan työntyy edelleen alas vedenpinnalle, jolloin vesi nousee, kunnes sen paino tasapainottaa ilmakehän painon . Tämä hypoteesi saattoi johtaa hämmästyttävään ennustukseen: että imupumppu saattaa nostaa vain 13 kertaa vettä raskaampaa elohopeaa 1/13 vesipatsaan korkeuteen (76 senttimetriä) samanlaisessa pumpussa. (On kuitenkin mahdollista, että Torricelli suoritti ensin elohopeakokeilun ja muotoili sitten ilmameren hypoteesin).

Vuonna 1643 Torricelli täytti metrin pituisen putken (jonka toinen pää oli suljettu) elohopealla- 13 kertaa vettä tiheämmällä-ja asetti sen pystysuoraan nestemäisen metallin altaaseen. Elohopeakolonni putosi noin 76 senttimetriin (30 tuumaa) tuottaen Torricellian alipaineen yllä. Tämä oli myös ensimmäinen tapaus, jossa syntyi pysyvä tyhjiö.

Toisen yksiselitteisen ennusteen Torricellin ilmameren hypoteesista teki Blaise Pascal , joka väitti ja osoitti, että barometrin elohopeapylvään pitäisi laskea korkeammilla korkeuksilla. Itse asiassa se putosi hieman 50 metrin kellotornin päälle ja paljon enemmän 1460 metrin vuoren huipulle.

Kuten nyt tiedämme, pylvään korkeus vaihtelee ilmanpaineen mukaan samassa paikassa, mikä on keskeinen rooli sääennusteissa. Pylvään korkeuden perusmuutokset eri korkeuksissa puolestaan ​​ovat korkeusmittarin periaatteen taustalla. Siten tämä työ loi perustan modernin käsite ilmanpaine , ensimmäinen barometri , väline, joka myöhemmin avainasemassa sääennusteiden ja ensimmäinen paine korkeusmittari , joka mittaa korkeuden ja käytetään usein vaellus, kiipeily, hiihto ja ilmailu.

Imupumpun palapelin ratkaisu ja barometrin ja korkeusmittarin periaatteen löytäminen ovat säilyttäneet Torricellin maineen sellaisilla termeillä kuin "Torricellian putki" ja "Torricellian tyhjiö". Torr , yksikkö painetta käytetään tyhjiössä mittauksissa, on nimetty hänen mukaansa.

Torricellin laki

Torricelli löysi myös lain, joka koskee aukosta virtaavan nesteen nopeutta, joka myöhemmin osoitettiin olevan erityinen tapaus Bernoullin periaatteesta . Hän havaitsi, että vesi vuotaa ulos pienen reiän astian pohjasta nopeudella, joka on verrannollinen veden syvyyden neliöjuureen. Joten jos säiliö on pystysuora sylinteri, jonka pohjassa on pieni vuoto ja y on veden syvyys hetkellä t , niin

${\displaystyle {\frac {dy}{dt}}=-k{\sqrt {u(y)y}}}$

joillekin vakioille k > 0.

Ammusten tutkimus

Torricelli tutki ammuksia ja miten ne kulkivat ilmassa. "Ehkä hänen merkittävin saavutuksensa ammusten alalla oli ensimmäistä kertaa kirjekuoren ajatuksen luominen : [...] samalla nopeudella lähetetyt ammukset kaikkiin suuntiin jäljittävät paraboleja, jotka kaikki koskettavat yhteistä paraboloidia Tämä kirjekuori tunnettiin nimellä parabola di sicurezza ( turvallisuuden parabola ). "

Tuulen syy

Torricelli antoi ensimmäisen tieteellisen kuvauksen tuulen syystä :

... tuulet syntyvät ilman lämpötilan ja siten tiheyden eroista kahden maanosan välillä.

Torricellin työ matematiikassa

Torricelli on kuuluisa myös Torricellin trumpetin (myös - ehkä useammin - Gabrielin sarven ) löytämisestä, jonka pinta -ala on ääretön , mutta jonka tilavuus on rajallinen. Monet pitivät tätä "uskomattomana" paradoksi tuolloin, mukaan lukien Torricelli itse, ja herätti kiivasta kiistaa äärettömyyden luonteesta, johon osallistui myös filosofi Hobbes . Joidenkin oletetaan johtaneen ajatukseen "valmiista äärettömyydestä". Torricelli kokeili useita vaihtoehtoisia todisteita yrittäen todistaa, että sen pinta -ala oli myös rajallinen - kaikki epäonnistuivat.

Torricelli oli myös edelläkävijä loputtomien sarjojen alalla. Hänen De Dimensione parabolae 1644, Torricellin pitää laskeva jono positiivisia ehdot ja osoitti vastaavaa teleskooppi- sarja välttämättä konvergoi , jossa L on raja-sekvenssin, ja tällä tavalla saadaan osoitus kaavan summa a geometrinen sarja. ${\displaystyle a_{0},a_{1},a_{2},\ldots }$ ${\displaystyle (a_{0}-a_{1})+(a_{1}-a_{2})+\cdots }$${\displaystyle a_{0}-L}$

Torricelli kehitetty edelleen menetelmän indivisibles of Cavalieri . Monet 1600 -luvun matemaatikot oppivat menetelmästä Torricellin kautta, jonka kirjoittaminen oli helpompaa kuin Cavalierin.

Italian sukellusveneet

Useat Italian laivaston sukellusveneet nimettiin Evangelista Torricellin mukaan:

• Micca luokan sukellusvene , rakennettu vuonna 1918, kärsineiden vuonna 1930
• Archimede luokan sukellusvene (1934), siirrettiin Espanjaan vuonna 1937 ja nimettiin General Mola , kärsineiden vuonna 1959
• Benedetto Brin luokan sukellusvene (1937), upposi Punaisellamerellä vuoksi Britannian laivasto vuonna 1940
• Evangelista Torricelli , entinen USS Lizardfish , siirtyi Italiaan vuonna 1960 ja poistettiin käytöstä vuonna 1976

Valitut teokset

Hänen alkuperäiset käsikirjoituksensa säilytetään Firenzessä, Italiassa. Seuraavat ovat ilmestyneet painettuna:

• Trattato del moto (ennen vuotta 1641)
• Geometrinen ooppera (1644)
• Lezioni accademiche (Firenze, 1715)
• Esperienza dell'argento vivo (Berliini, 1897)

Katso myös

• Geometrinen mediaani
• Logaritminen spiraali
• Torricellian kammio
• Vena sopimus
• Gasparo Berti
• Stefano degli Angeli

Huomautuksia

Viitteet

• Aubert, André (1989). "Zeta-funktion esihistoria". Aubert, Karl Egil; Bombieri, Enrico; Goldfeld, Dorian (toim.). Numeroteoria, jäljityskaavat ja erilliset ryhmät . Academic Press . ISBN 978-1483216232.
• de Gandt, François, toim. (1987). L'Oeuvre de Torricelli: Science galiléene et nouvelle géométrie . Faculté des Lettres et Sciences Humaines de Nizzan julkaisut. 32 . Pariisi: Les Belles Lettres.
• Shampo, MA; Kyle, RA (maaliskuu 1986). "Italialainen fyysikko-matemaatikko keksi barometrin". Mayon klinikka . 61 (3): 204. doi : 10.1016/s0025-6196 (12) 61850-3 . PMID  3511332 .
• Jervis-Smith, Frederick John (1908). Evangelista Torricelli . Oxford University Press . s. 9. ISBN 9781286262184.
• Driver, R. (toukokuu 1998). "Torricellin laki: ihanteellinen esimerkki peruskoulusta". American Mathematical Monthly . 105 (5): 454. doi : 10.2307/3109809 . JSTOR  3109809 .
• Mancosu, Paolo; Ezio, Vailati (1991). "Torricellin äärettömän pitkä kiinteä aine ja sen filosofinen vastaanotto 1600 -luvulla". Isis . 82 (1): 50–70. doi : 10.1086/355637 . S2CID  144679838 .
• Robinson, Philip J. (1994). "Evangelista Torricelli". Matemaattinen lehti . 78 (481): 37–47. doi : 10.2307/3619429 . JSTOR  3619429 .
• Segre, Michael (1991). Galileon jälkeen . New Brunswick: Rutgers University Press .
• Timbs, John (1868). Upeita keksintöjä: Marinerin kompassista sähköiseen lennätinkaapeliin . Lontoo: George Routledge ja pojat . s. 41. ISBN 978-1172827800.

Ulkoiset linkit

• Evangelista Torricelli, Encyclopedia Britannica Evangelista Torricelli | Italialainen fyysikko ja matemaatikko
• Evangelista Torricelli, Treccani Enciclopedia Torricèlli, Evangelista nell'Enciclopedia Treccani
• Evangelista Torricelli on matematiikan Sukututkimus Project

• Artikkeli Firenzen yliopistosta
• Galileo -kirjeenvaihtohanke Stanfordin yliopistossa
• Tutkija Päivän - Evangelista Torricelli at Linda Hall Library
• Robinson, Philip J. (1994). "Evangelista Torricelli". Matemaattinen lehti . 78 (481): 37–47. doi : 10.2307/3619429 . JSTOR  3619429 .
• Sarton (1923). "Arvosteltu teos: Opere di Evangelista Torricelli, Gino Loria, Giuseppe Vassura". Isis . 5 (1): 151–154. doi : 10.1086/358128 . JSTOR  223606 .
• Mancosu, Paolo; Vailati, Ezio (1991). "Torricellin äärettömän pitkä kiinteä aine ja sen filosofinen vastaanotto 1600 -luvulla". Isis . 82 (1): 50–70. doi : 10.1086/355637 . JSTOR  233514 . S2CID  144679838 .
• "Klassiset keksinnöt: Torricellin tyhjiö". Tiedeuutiset-kirje . 16 (436): 97 - 99. 1929. doi : 10.2307/3905198 . JSTOR  3905198 .
• Kuljettaja, RD (1998). "Torricellin laki: ihanteellinen esimerkki peruskoulusta". American Mathematical Monthly . 105 (5): 453–455. JSTOR  3109809 .