Galileo được coi là một trong những nhà thiên văn học vĩ đại nhất mọi thời đại. Tuy nhiên, Galileo cũng được biết đến với vô số phát minh khoa học mà ông đã thực hiện trong suốt cuộc đời.
Chúng bao gồm kính viễn vọng nổi tiếng của ông, nhưng cũng là một loạt các thiết bị có tác động sâu sắc đến khảo sát, sử dụng pháo, phát triển đồng hồ và khí tượng. Galileo đã tạo ra nhiều trong số này để kiếm thêm tiền hỗ trợ gia đình. Nhưng cuối cùng, họ sẽ giúp củng cố danh tiếng của ông như người đàn ông đã thách thức các quan niệm có giá trị hàng thế kỷ và cách mạng hóa các ngành khoa học.
Cân bằng thủy tĩnh:
Lấy cảm hứng từ câu chuyện về Archimedes, và khoảnh khắc Eureka của mình, Galileo bắt đầu xem xét cách các thợ kim hoàn cân kim loại quý trong không khí, và sau đó bằng cách dịch chuyển, để xác định trọng lực riêng của chúng. Năm 1586, ở tuổi 22, ông đưa ra giả thuyết về một phương pháp tốt hơn, mà ông đã mô tả trong một chuyên luận mang tên La Bilancetta (hay còn gọi là Số dư nhỏ).
Trong quy trình này, ông đã mô tả một sự cân bằng chính xác để cân các vật trong không khí và nước, trong đó phần cánh tay treo trọng lượng đối trọng được quấn bằng dây kim loại. Số lượng mà đối trọng phải được di chuyển khi cân trong nước sau đó có thể được xác định rất chính xác bằng cách đếm số vòng dây. Khi làm như vậy, tỷ lệ kim loại như vàng với bạc trong vật thể có thể được đọc trực tiếp.
Bơm Galileo:
Năm 1592, Galileo được bổ nhiệm làm giáo sư toán học tại Đại học Padua và thực hiện các chuyến đi thường xuyên đến Arsenal - bến cảng bên trong nơi các tàu Venetian được trang bị. Arsenal là nơi phát minh và đổi mới thực tế trong nhiều thế kỷ và Galileo đã sử dụng cơ hội để nghiên cứu các thiết bị cơ khí một cách chi tiết.
Năm 1593, ông được tư vấn về việc đặt mái chèo trong thuyền và gửi một báo cáo trong đó ông coi mái chèo như một đòn bẩy và biến nước thành điểm tựa chính xác. Một năm sau, Thượng viện Venice đã trao cho ông một bằng sáng chế cho một thiết bị nuôi nước dựa vào một con ngựa duy nhất để hoạt động. Điều này trở thành cơ sở của máy bơm hiện đại.
Đối với một số người, Bơm Galileo chỉ là một cải tiến trên Archimedes Vít, được phát triển lần đầu tiên vào thế kỷ thứ ba trước Công nguyên và được cấp bằng sáng chế tại Cộng hòa Venetian năm 1567. Tuy nhiên, có bằng chứng rõ ràng kết nối phát minh Galileo với thiết kế ít phức tạp hơn trước đó.
Đồng hồ quả lắc:
Trong thế kỷ 16, vật lý Aristote vẫn là cách chủ yếu để giải thích hành vi của các cơ thể gần Trái đất. Ví dụ, người ta tin rằng các cơ thể nặng nề tìm kiếm vị trí tự nhiên hoặc nghỉ ngơi của họ - tức là ở trung tâm của sự vật. Kết quả là, không có phương tiện nào tồn tại để giải thích hành vi của con lắc, trong đó một cơ thể nặng nề treo lơ lửng trên dây sẽ đu qua lại và không tìm kiếm sự nghỉ ngơi ở giữa.
Vừa rồi, Galileo đã tiến hành các thí nghiệm chứng minh rằng các cơ thể nặng hơn không rơi nhanh hơn những người nhẹ hơn - một niềm tin khác phù hợp với lý thuyết của Aristote. Ngoài ra, ông cũng chứng minh rằng các vật thể bị ném lên không trung trong các cung parabol. Dựa trên điều này và niềm đam mê của anh với chuyển động qua lại của một trọng lượng lơ lửng, anh bắt đầu nghiên cứu con lắc vào năm 1588.
Năm 1602, ông đã giải thích những quan sát của mình trong một lá thư cho một người bạn, trong đó ông mô tả nguyên lý của isochronism. Theo Galileo, nguyên tắc này đã khẳng định rằng thời gian cần thiết để con lắc lắc không liên kết với vòng cung của con lắc, mà là chiều dài con lắc. So sánh hai con lắc Lợn có chiều dài tương tự nhau, Galileo đã chứng minh rằng chúng sẽ lắc cùng tốc độ, mặc dù được kéo ở các độ dài khác nhau.
Theo Vincenzo Vivian, một trong những người cùng thời với Galileo, đó là vào năm 1641 khi bị quản thúc tại gia, Galileo đã tạo ra một thiết kế cho đồng hồ quả lắc. Thật không may, bị mù vào thời điểm đó, anh ta không thể hoàn thành nó trước khi chết vào năm 1642. Do đó, Christiaan Huygens đã xuất bản Tử viDao độngnăm 1657 được công nhận là đề xuất được ghi nhận đầu tiên cho đồng hồ quả lắc.
Ngành:
Pháo, lần đầu tiên được giới thiệu tới châu Âu vào năm 1325, đã trở thành trụ cột của chiến tranh theo thời gian của Galileo. Trở nên tinh vi và cơ động hơn, các xạ thủ cần dụng cụ để giúp họ phối hợp và tính toán hỏa lực. Như vậy, trong khoảng thời gian từ năm 1595 đến 1598, Galileo đã nghĩ ra và cải tiến một la bàn hình học và quân sự để sử dụng cho các xạ thủ và các nhà khảo sát.
La bàn của xạ thủ hiện tại dựa vào hai cánh tay ở góc phải và tỷ lệ tròn với đường thẳng để xác định độ cao. Trong khi đó, la bàn toán học, hay các vạch chia, được phát triển trong thời gian này được thiết kế với nhiều thang đo hữu ích khác nhau trên chân của chúng. Galileo đã kết hợp việc sử dụng cả hai công cụ, thiết kế một la bàn hoặc khu vực có nhiều vảy hữu ích được khắc trên chân của nó có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Ngoài việc cung cấp một cách mới và an toàn hơn cho các xạ thủ để nâng cao khẩu pháo của họ một cách chính xác, nó cũng cung cấp một cách nhanh hơn để tính toán lượng thuốc súng cần thiết dựa trên kích thước và vật liệu của súng thần công. Là một công cụ hình học, nó cho phép xây dựng bất kỳ đa giác thông thường, tính toán diện tích của bất kỳ đa giác hoặc khu vực hình tròn nào, và một loạt các tính toán khác.
Nhiệt kế Galileo:
Trong cuối thế kỷ 16, không có phương tiện thực tế nào cho các nhà khoa học để đo nhiệt độ và nhiệt độ. Nỗ lực khắc phục điều này trong giới trí thức Venice đã dẫn đến máy đo nhiệt độ, một công cụ được xây dựng dựa trên ý tưởng về sự giãn nở của không khí do sự hiện diện của nhiệt.
Trong ca. Năm 1593, Galileo đã chế tạo một phiên bản nhiệt kế của riêng mình dựa trên sự giãn nở và co lại của không khí trong bóng đèn để di chuyển nước trong một ống kèm theo. Theo thời gian, anh và các đồng nghiệp đã làm việc để phát triển thang đo số sẽ đo nhiệt dựa trên sự giãn nở của nước bên trong ống.
Và trong khi phải mất một thế kỷ nữa trước khi các nhà khoa học - như Daniel G. Fahrenheit và Anders Celsius - bắt đầu phát triển thang đo nhiệt độ phổ quát có thể được sử dụng trong thiết bị như vậy, thì nhiệt kế Galileo là một bước đột phá lớn. Ngoài việc có thể đo nhiệt trong không khí, nó cũng cung cấp thông tin khí tượng định lượng lần đầu tiên.
Kính thiên văn Galileo:
Trong khi Galileo không phát minh ra kính viễn vọng, ông đã cải thiện rất nhiều về chúng. Trong suốt nhiều tháng trong năm 1609, ông đã tiết lộ nhiều thiết kế kính viễn vọng sẽ được gọi chung là Kính thiên văn Galilê. Cái đầu tiên, mà ông chế tạo trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 7 năm 1609, là một chiếc kính gián điệp ba động cơ, được ông thay thế bằng tháng 8 bằng một dụng cụ tám động cơ mà ông đã trình bày trước Thượng viện Venetian.
Đến tháng 10 hoặc tháng 11 năm sau, anh đã cố gắng cải thiện điều này bằng việc tạo ra một kính viễn vọng hai mươi năng lượng - chính là kính viễn vọng mà anh dùng để quan sát Mặt trăng, khám phá bốn vệ tinh của Sao Mộc (sau đó gọi là Moons Galilean), nhận ra các pha của sao Kim và phân giải các mảng tinh vân thành các ngôi sao.
Những khám phá này đã giúp Galileo phát triển Mô hình Copernican, về cơ bản tuyên bố rằng Mặt trời (chứ không phải Trái đất) là trung tâm của vũ trụ (hay còn gọi là thuyết nhật tâm). Anh ta sẽ tiếp tục hoàn thiện các thiết kế của mình hơn nữa, cuối cùng tạo ra một kính viễn vọng có thể phóng to các vật thể với hệ số 30.
Mặc dù các kính thiên văn này khiêm tốn theo tiêu chuẩn hiện đại, chúng là một cải tiến vượt bậc so với các mẫu tồn tại trong thời gian Galileo. Việc anh tự xoay sở để xây dựng tất cả chúng là một lý do khác khiến chúng được coi là phát minh ấn tượng nhất của anh.
Vì những công cụ mà ông đã tạo ra và những khám phá mà họ đã giúp đỡ, Galileo được công nhận là một trong những nhân vật quan trọng nhất của Cách mạng Khoa học. Nhiều đóng góp về mặt lý thuyết của ông cho các lĩnh vực toán học, kỹ thuật và vật lý cũng thách thức các lý thuyết Aristote đã được chấp nhận trong nhiều thế kỷ.
Nói tóm lại, ông là một trong số ít người - thông qua việc theo đuổi sự thật khoa học không mệt mỏi - đã thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và các quy luật cơ bản chi phối nó.
Tạp chí Vũ trụ có bài viết về kính viễn vọng Galileo và các nhà khoa học muốn khai quật cơ thể Galileo.
Để biết thêm thông tin, hãy xem Dự án Galileo và Galileo kính viễn vọng và Định luật Động lực học.
Astronomy Cast có một tập về việc chọn và sử dụng kính viễn vọng và cách xây dựng của riêng bạn.
Nguồn: NASA
