موضوع مقاله: اوانجلیستا توریچلی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اوانجلیستا توریچلی | مقدمه: اوانجلیستا توریچلی (۱۵ اکتبر ۱۶۰۸۲۵ اکتبر ۱۶۴۷) یک فیزیک‌دان و ریاضی‌دان ایتالیایی و از شاگردان بندتو کاستلی بود. | ## بخش 1: اوانجلیستا توریچلی | او بیشتر برای اختراع فشارسنج شناخته می‌شود، اما همچنین به خاطر پیشرفت‌هایش در نورشناسی و کار بر روی اصلِ کاوالیری نیز شهرت دارد. زندگی اوایل توریچلی در ۱۵ اکتبر ۱۶۰۸ در رم متولد شد، او نخستین فرزند گاسپاره روبرتی و جاکوما توریچلی بود. خانواده او اهل فائنتسا در استان راونا بودند که در آن زمان بخشی از ایالات پاپی محسوب می‌شد. والدینش با مشاهده استعدادهای او، وی را برای تحصیل به فائنتسا فرستادند تا تحت سرپرستی عمویش، جاکومو (جیمز) که یک راهب کامالدولی بود، قرار گیرد. سپس در سال ۱۶۲۴، توریچلی جوان را به یک کالج یسوعی، احتمالاً در خود فائنتسا، فرستاد تا تا سال ۱۶۲۶ به تحصیل ریاضیات و فلسفه بپردازد؛ در آن زمان پدرش، گاسپاره، درگذشته بود. سپس عمویش توریچلی را به رم فرستاد تا تحت نظر راهب بندیکتی، بندتو کاستلی، استاد ریاضیات در کالج دلا ساپینتزا (که اکنون با نام دانشگاه ساپینزای رم شناخته می‌شود) به تحصیل علم بپردازد. «بندتو کاستلی بر روی آب جاری آزمایشاتی انجام داد (۱۶۲۸)، و پاپ اوربان هشتم مسئولیت پروژه‌های هیدرولیکی را به او سپرده بود.» هیچ مدرک واقعی مبنی بر ثبت‌نام توریچلی در دانشگاه وجود ندارد. در مقابل، او از سال ۱۶۲۶ تا ۱۶۳۲ به عنوان منشی برای کاستلی در یک توافق خصوصی کار می‌کرد. به همین دلیل، توریچلی در معرض آزمایش‌هایی قرار گرفت که توسط پاپ اوربان هشتم تأمین مالی می‌شد. توریچلی در دوران زندگی در رم، شاگرد ریاضی‌دان بوناونتورا کاوالیری نیز شد و با او دوستی عمیقی برقرار کرد. در رم بود که توریچلی با دو شاگرد دیگر کاستلی، رافائلو ماجوتی و آنتونیو نالدی نیز دوست شد. (واتیکان در ژوئن ۱۶۳۳ گالیله را محکوم کرد، و این تنها مناسبت شناخته‌شده‌ای بود که توریچلی آشکارا خود را معتقد به دیدگاه کوپرنیکی اعلام کرد) به جز چندین نامه، اطلاعات کمی از فعالیت‌های توریچلی در سال‌های بین ۱۶۳۲ و ۱۶۴۱ در دست است، تا زمانی که کاستلی رساله توریچلی در مورد مسیر پرتابه‌ها را برای گالیله، که در آن زمان در ویلای خود در آرچتری تحت حبس خانگی بود، فرستاد. اگرچه گالیله بی‌درنگ توریچلی را برای ملاقات دعوت کرد، اما توریچلی این دعوت را تا سه ماه قبل از مرگ گالیله نپذیرفت. «(این) معاشرت کوتاه با ریاضی‌دان بزرگ، توریچلی را قادر ساخت تا گفتگوی پنجم را تحت هدایت شخصی نویسنده‌اش به پایان برساند؛ این اثر توسط ویویانی، یکی دیگر از شاگردان گالیله، در سال ۱۶۷۴ منتشر شد.» پس از مرگ گالیله در ۸ ژانویه ۱۶۴۲، دوک بزرگ فردیناندو دوم مدیچی از توریچلی خواست تا به عنوان ریاضی‌دان دوک بزرگ و استاد ریاضیات در دانشگاه پیزا جانشین گالیله شود. درست قبل از این انتصاب، توریچلی به دلیل اینکه دیگر چیزی برایش در فلورانس باقی نمانده بود، به فکر بازگشت به رم بود، جایی که فشارسنج را اختراع کرده بود. | ## بخش 2: اوانجلیستا توریچلی | در این نقش جدید، او برخی از مسائل بزرگ ریاضی آن زمان، مانند یافتن مساحت و مرکز ثقل یک چرخ‌زاد (سیکلوئید) را حل کرد. اطلاعات کمی در مورد کارهای توریچلی در زمینه هندسه وجود داشت زمانی که او این مقام افتخاری را پذیرفت، اما پس از انتشار Opera Geometrica دو سال بعد، او در این رشته بسیار مورد احترام قرار گرفت. «او به اپتیک علاقه‌مند بود و روشی را ابداع کرد که به وسیله آن می‌شد لنزهای میکروسکوپی از شیشه ساخت که به راحتی در یک چراغ ذوب می‌شدند.» در نتیجه، او تعدادی تلسکوپ و میکروسکوپ ساده طراحی و ساخت؛ چندین لنز بزرگ که نام او بر روی آن‌ها حک شده است، هنوز در فلورانس نگهداری می‌شوند. در ۱۱ ژوئن ۱۶۴۴، او در نامه‌ای مشهور به میکل‌آنجلو ریچی نوشت: با این حال، کار او بر روی چرخ‌زاد او را درگیر یک مناقشه با ژیل دو روبروال کرد، که او را به سرقت علمی از راه‌حل قبلی خود برای مسئله تربیع آن متهم کرد. اگرچه به نظر می‌رسد توریچلی به‌طور مستقل به راه‌حل خود رسیده بود، اما این موضوع تا زمان مرگش همچنان مورد بحث بود. «جزوات او در مورد جامدات کروی، تماس‌ها و بخش عمده‌ای از قضایا و مسائل گوناگونی که پس از مرگ توریچلی توسط ویویانی گردآوری شد، به آن دوره اولیه تعلق دارند. کارهای توریچلی در فیزیک مطالعه کتاب دو علم جدید گالیله (۱۶۳۸) الهام‌بخش توریچلی برای توسعه بسیاری از اصول مکانیکی مطرح شده در آن بود، که او آن‌ها را در رساله‌ای با عنوان De motu (دربارهٔ حرکت) (که در میان آثارش با عنوان Opera geometrica در سال ۱۶۴۴ چاپ شد) گنجاند. ارسال این رساله توسط کاستلی به گالیله در سال ۱۶۴۱، همراه با پیشنهادی مبنی بر اینکه توریچلی با او زندگی کند، منجر به سفر توریچلی به فلورانس شد، جایی که او با گالیله ملاقات کرد و در سه ماه باقی‌مانده از عمر گالیله به عنوان دستیار و کاتب او فعالیت کرد. پمپ‌های مکشی و اختراع فشارسنج کارهای توریچلی منجر به اولین گمانه‌زنی‌ها در مورد فشار اتمسفر و در نتیجه اختراع فشارسنج جیوه‌ای شد (از کلمه یونانی baros به معنای وزن) -- اصلی که قبلاً در سال ۱۶۳۱ توسط رنه دکارت توصیف شده بود، اگرچه هیچ مدرکی وجود ندارد که دکارت هرگز چنین ابزاری را ساخته باشد. فشارسنج از نیاز به حل یک مشکل نظری و عملی به وجود آمد: یک پمپ مکشی تنها می‌توانست آب را تا ارتفاع ۱۰ متر (۳۴ فوت) بالا بکشد (همان‌طور که در دو علم جدید گالیله روایت شده است). در اوایل دهه ۱۶۰۰، استاد توریچلی، گالیله، استدلال می‌کرد که پمپ‌های مکشی به دلیل «نیروی خلاء» قادر به کشیدن آب از چاه هستند. با این حال، این استدلال قادر به توضیح این واقعیت نبود که چرا پمپ‌های مکشی تنها می‌توانند آب را تا ارتفاع ۱۰ متر بالا ببرند. پس از مرگ گالیله، توریچلی در عوض این نظریه را مطرح کرد که ما در «دریایی از هوا» زندگی می‌کنیم که فشاری مشابه فشار آب بر اجسام غوطه‌ور اعمال می‌کند. طبق این فرضیه، در سطح دریا، هوای موجود در اتمسفر وزنی دارد که تقریباً برابر با وزن ستونی از آب به ارتفاع ۱۰ متر است. هنگامی که یک پمپ مکشی در داخل یک لوله خلاء ایجاد می‌کند، اتمسفر دیگر بر ستون آب زیر پیستون فشار نمی‌آورد اما همچنان بر سطح آب بیرون فشار وارد می‌کند و در نتیجه باعث بالا رفتن آب می‌شود تا زمانی که وزن آن با وزن اتمسفر متعادل شود. | ## بخش 3: اوانجلیستا توریچلی | این فرضیه ممکن است او را به یک پیش‌بینی شگفت‌انگیز رسانده باشد: اینکه یک پمپ مکشی ممکن است تنها بتواند جیوه را که ۱۳ برابر سنگین‌تر از آب است، تا ۱/۱۳ ارتفاع ستون آب (۷۶ سانتی‌متر) در یک پمپ مشابه بالا ببرد. (البته این امکان نیز وجود دارد که توریچلی ابتدا آزمایش جیوه را انجام داده و سپس فرضیه دریای هوای خود را فرموله کرده باشد). در سال ۱۶۴۳، توریچلی یک لوله به طول یک متر (که یک سر آن بسته بود) را با جیوه —که سیزده برابر چگال‌تر از آب است— پر کرد و انتهای باز لوله را در ظرفی از این فلز مایع قرار داد و انتهای بسته را بالا برد تا لوله به صورت عمودی بایستد. سطح جیوه در لوله پایین آمد تا جایی که حدود بالاتر از سطح جیوه در ظرف قرار گرفت و یک خلاء توریچلی در بالای آن ایجاد کرد. در واقع، این ستون در بالای یک برج ناقوس ۵۰ متری کمی پایین آمد و در قله یک کوه ۱۴۶۰ متری بسیار بیشتر کاهش یافت. همان‌طور که اکنون می‌دانیم، ارتفاع ستون با فشار اتمسفر در یک مکان مشخص نوسان می‌کند، واقعیتی که نقش کلیدی در پیش‌بینی وضع هوا دارد. تغییرات پایه در ارتفاع ستون در ارتفاعات مختلف، به نوبه خود، زیربنای اصل ارتفاع‌سنج است؛ بنابراین، این کار پایه‌های مفهوم مدرن فشار اتمسفر، اولین فشارسنج، ابزاری که بعدها نقش کلیدی در پیش‌بینی وضع هوا ایفا کرد، و اولین ارتفاع‌سنج فشاری را که ارتفاع را اندازه‌گیری می‌کند و اغلب در پیاده‌روی، کوهنوردی، اسکی و هوانوردی استفاده می‌شود، بنا نهاد. حل معمای پمپ مکشی و کشف اصل فشارسنج و ارتفاع‌سنج، شهرت توریچلی را با اصطلاحاتی مانند «لوله توریچلی» و «خلاء توریچلی» جاودانه کرده است. تور، یک واحد فشار که در اندازه‌گیری‌های خلاء استفاده می‌شود، به نام او نام‌گذاری شده است. قانون توریچلی توریچلی همچنین قانونی را در مورد سرعت خروج یک سیال از یک روزنه کشف کرد که بعدها نشان داده شد حالت خاصی از اصل برنولی است. او دریافت که آب از یک سوراخ کوچک در کف یک ظرف با سرعتی متناسب با ریشه دوم عمق آب نشت می‌کند؛ بنابراین اگر ظرف یک استوانه عمودی با یک نشت کوچک در کف باشد و y عمق آب در زمان t باشد، آنگاه: برای یک ثابت k > 0. توریچلی، با دنبال کردن راه او، یک اصل جدید و مهم را کشف کرد، اصل توریچلی، که می‌گوید: اگر تعدادی جسم به گونه‌ای به هم متصل شوند که با حرکتشان، مرکز ثقل آنها نتواند نه بالا رود و نه پایین بیاید، آنگاه آن اجسام در تعادل هستند. «شاید برجسته‌ترین دستاورد او در زمینه پرتابه‌ها، ایجاد ایده پوش برای اولین بار بود: پرتابه‌هایی که با [...] سرعت یکسان در همه جهات پرتاب می‌شوند، سهمی‌هایی را ترسیم می‌کنند که همگی بر یک سهمی‌گون مشترک مماس هستند. | ## جمع‌بندی | بسیاری از ریاضی‌دانان قرن هفدهم این روش را از طریق توریچلی آموختند که نوشته‌هایش از نوشته‌های کاوالیری قابل فهم‌تر بود.