Сайты\worldhistory2\texts\images\1\key-instruments-the-8d700.png»>

Термометр

Термометр, как и предыдущие упомянутые приборы, произвел революцию в идеях и практике. Ранее не было никакого способа измерить температуру, кроме довольно неопределенного диапазона из трех состояний: холодное, нормальное и горячее. Великий древний врач Гален (129-216 гг. н.э.), например, имел только четыре градуса температуры, основанные на двух крайностях — льду и огне. Точность была лозунгом научной революции, и поэтому термометр был изобретен в начале 17 века, хотя мы не знаем, кто это сделал. Ранние термометры были типа термоскопа, то есть узкая трубка была заполнена водой, которая перемещалась вверх (или вниз) по шкале, когда воздух под ней (или над ней) нагревался, и таким образом расширялась, выталкивая жидкость вверх (или вниз). С термометром thermoscope возникли некоторые проблемы, поскольку он не давал точных показаний и был чувствителен к колебаниям давления воздуха.

Примерно в 1650 году во флорентийской Академии Чименто изобретателям пришла в голову идея расширять жидкость в термометре, а не воздух. В первых моделях использовался спирт в герметичной и очень тонкой стеклянной трубке. Чтобы удобнее было снимать показания с прилагаемой шкалы, спирт был окрашен. Этот прибор стал известен как флорентийский термометр и заменил термоскоп к концу 17 века. Флорентийские ученые проводили эксперименты с ртутью вместо спирта, но остановились на последнем, потому что он более чувствителен к изменению температуры. Недостатки алкоголя заключались в том, что в 17 веке было не так-то просто приобрести абсолютно чистый спирт и что у него низкая температура кипения. Эти два недостатка означали, что современные термометры не всегда были такими точными, как могли бы надеяться их пользователи, и, конечно, было трудно сравнить более точные показания между разными термометрами. Тем не менее, это был большой шаг вперед, и следующей задачей было обеспечить, чтобы все использовали одну и ту же измерительную шкалу, чтобы можно было обмениваться результатами экспериментов и сравнивать их в растущем международном научном сообществе.

Некоторые учреждения следили за тем, чтобы экспериментаторы использовали одни и те же температурные шкалы, но только в 18 веке стали доминировать две шкалы: по Фаренгейту, предложенная немцем Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (1686-1736), и по Цельсию, предложенная шведом Андерсом Цельсием (1701-1744). Термометр стал незаменимым инструментом во многих областях науки. Например, врачи теперь могли точно отслеживать перипетии заболеваний своих пациентов, а химики могли измерять свойства веществ, с которыми они работали, и сравнивать настройку своего аппарата с установленными температурными графиками.

Барометр

Барометр был изобретен в 1643 году итальянцем Эванджелистой Торричелли (1608-1647), когда, работая с Винченцо Вивиани (1622-1703), он пытался определить, как высоко может подниматься ртуть в стеклянной трубке, если один конец этой трубки поместить в сосуд с ртутью. Давление воздуха на ртуть в контейнере подняло ртуть в трубке примерно на 30 дюймов (76 см) выше уровня в контейнере. В 1648 году Блез Паскаль (1623-1662) и его шурин Флорин Перье провели эксперименты с использованием аналогичного аппарата, но на этот раз испытывали при различных атмосферных давлениях, устанавливая устройства в различных положениях на склоне горы (Пюи-де-Дом в Центральном массиве). Ученые отметили, что уровень ртути в стеклянной трубке падал по мере того, как выше в гору снимались показания.

Именно англо-ирландский химик Роберт Бойль (1627-1691) дал этому измерителю ртутного давления, известному тогда как ртутная трубка, свое устойчивое название: барометр. Также Бойл убедительно продемонстрировал влияние давления воздуха, используя барометр внутри воздушного насоса (см. ниже), где создавался вакуум. Бойл сформулировал принцип, который стал известен как «Закон Бойля». Этот закон гласит, что давление, оказываемое определенным количеством воздуха, изменяется обратно пропорционально его объему (при условии постоянной температуры).

Следующий фрагмент головоломки с барометром был получен в результате экспериментов, проведенных Отто фон Герике (1602-1686), который отметил, что давление воздуха меняется в зависимости от погоды. Как только стало ясно, что ртуть можно использовать для измерения давления воздуха, были разработаны более совершенные барометры, в которых использовалась измерительная шкала и ртуть смешивалась с другими веществами для повышения ее чувствительности. Барометр был разработан благодаря международному объединению изобретателей, и он стал бесценным, в частности, для геодезистов и метеорологов.

Воздушный насос

Воздушный насос, устройство, которое могло удалять воздух из герметичного контейнера, было впервые публично продемонстрировано в 1654 году Отто фон Герике. Это устройство было сделано из двух бронзовых полусфер, но оно не позволяло вводить что-либо внутрь. Воздушный насос, где это было возможно, был изготовлен Робертом Гуком, которому Роберт Бойл поручил это сделать. Прибор позволял помещать образцы внутрь стеклянного купола, а затем подвергать воздействию различного давления воздуха. Гук построил раннюю модель в 1659 году. Бойль и Гук проводили всевозможные эксперименты, подвергая растения и живые организмы колебаниям давления воздуха. Эти эксперименты, часто проводимые перед широкой аудиторией, вызвали сенсацию на собраниях Королевского общества. В 1671 году Гук даже построил воздушный насос, достаточно большой, чтобы поместиться в нем самому. «К счастью для Гука, насос работал посредственно, откачивая из контейнера только около четверти воздуха. Ощущениями, о которых он сообщал, когда выходил из своего безвоздушного контейнера, были головокружение, глухота и боли» (Джардин, 56 лет). Эти эффекты были намного менее смертоносными, чем те, которые применялись к бесчисленным живым существам, подвергавшимся безжалостному любопытству ученых. Бойл опубликовал результаты своих экспериментов с воздушным насосом в своей книге 1660 года Новые эксперименты по физико-механическому воздействию на воздушную пружину и ее эффектам .

Бойл и Гук смогли продемонстрировать, как может существовать вакуум, который некоторое время назывался «вакуумный бойлианум». Не все были согласны с тем, что Бойль создал вакуум в своем стеклянном куполе с помощью воздушного насоса, или даже с тем, что такая вещь вообще могла существовать; Томас Гоббс (1588-1679) был самым ярым противником работы Бойля с пылесосами. Работа Бойля над давлением воздуха, особенно его закон и эксперименты с манометрами и поршнями, были важны, поскольку они послужили источником вдохновения для создателей парового двигателя, который в прямом и переносном смысле привел в действие британскую промышленную революцию начиная с 1710 года.

В будущее

Разгорелись споры о том, можно ли доверять этим новым научным приборам и не является ли то, что они показывают, простым обманом. Некоторые утверждали, что данные, полученные с помощью таких приборов, даже если для этого требуется человеческий глаз, отличаются от данных, полученных при непосредственном использовании органов чувств. Другие утверждали, что такие инструменты, как телескоп и микроскоп, показывают человечеству то, чего не следует видеть, поскольку Бог дал нам совершенно хорошие глаза, чтобы видеть мир, а копать глубже — не дело человечества и считается каким-то нечестивым. Для других научные приборы раскрывали невероятные детали и изобретательность жизни на Земле, и поэтому, по их мнению, можно было только еще больше удивляться Божьей работе.

Новые научные инструменты означали, что открытия происходили стремительно, часто вызывая недоумение по поводу того, насколько сложной может быть жизнь. Телескопы на одном конце шкалы и микроскопы на другом показали, что человеческому разуму требуется совершенно новая система измерений, чтобы охватить масштаб чудес видимой Вселенной. Большинство новых открытий с помощью микроскопа пока не помогли практической медицине, которая по-прежнему занималась лечением. Телескоп использовался для доказательства ошибочности существующих теорий, но микроскоп просто показал, что теперь необходимо создать целый ряд новых теорий. Усовершенствованные часы изменили хронометраж, но все еще были недостаточно точны, чтобы решить проблему долготы. Во многих отношениях технологии удручающе отставали от того, что требовалось ученым для лучшего измерения, оценки и понимания их конкретных областей исследований. Таким образом, даже после научной революции науке еще предстояло пройти долгий путь, чтобы убедить многих в ее истинной ценности для улучшения условий жизни человека.

https://worldhistory.org/article/2317/6-key-instruments-of-the-scientific-revolution/