Evangelista Torricelli - Evangelista Torricelli

Evangelista Torricelli
Evangelista Torricelli de Lorenzo Lippi (circa 1647, Galleria Silvano Lodi & Due) .jpg
Evangelista Torricelli de Lorenzo Lippi ( c.  1647 )
Nació ( 15 de octubre de 1608 )15 de octubre de 1608
Murió 25 de octubre de 1647 (25/10/1647)(39 años)
Nacionalidad italiano
alma mater Universidad Sapienza de Roma
Conocido por Barómetro
Experimento de
Torricelli Ecuación de
Torricelli Ley de
Torricelli Punto de
Torricelli Trompeta de
Torricelli Vacío torricelliano
Carrera científica
Los campos Física
Matemáticas
Instituciones Universidad de pisa
Asesores académicos Benedetto Castelli
Estudiantes notables Vincenzo Viviani
Influencias Galileo Galilei
Influenciado Robert Boyle
Blaise Pascal

Evangelista Torricelli ( / ˌ t ɔr i ɛ l i / TORR -EE- CHEL -ee , también de Estados Unidos : / ˌ t ɔr - / TOR - , italiano:  [evandʒelista torritʃɛlli] ( escuchar )Sobre este sonido , 15 de octubre de 1608 a 1625 de octubre de 1647) fue un físico y matemático italiano , y estudiante de Galileo . Es más conocido por su invención del barómetro , pero también es conocido por sus avances en óptica y su trabajo en el método de los indivisibles .

Biografía

Vida temprana

Evangelista Torricelli nació el 15 de octubre de 1608 en Roma , primogénito de Gaspare Torricelli y Caterina Angetti. Su familia era de Faenza en la provincia de Ravenna , entonces parte de los Estados Pontificios . Su padre era un trabajador textil y la familia era muy pobre. Al ver su talento, sus padres lo enviaron a ser educado en Faenza, bajo el cuidado de su tío, Giacomo (James), un monje camaldulense , quien primero se aseguró de que su sobrino recibiera una educación básica sólida. Luego ingresó al joven Torricelli en un colegio jesuita en 1624, posiblemente en el mismo Faenza, para estudiar matemáticas y filosofía hasta 1626, momento en el que su padre, Gaspare, había muerto. El tío luego envió a Torricelli a Roma para estudiar ciencias con el monje benedictino Benedetto Castelli , profesor de matemáticas en el Collegio della Sapienza (ahora conocido como la Universidad Sapienza de Roma ). Castelli fue alumno de Galileo Galilei . "Benedetto Castelli hizo experimentos con agua corriente (1628), y el Papa Urbano VIII le encomendó las empresas hidráulicas". No hay evidencia real de que Torricelli estuviera matriculado en la universidad. Es casi seguro que Torricelli fue enseñado por Castelli. A cambio, trabajó para él como su secretario desde 1626 hasta 1632 en un arreglo privado. Debido a esto, Torricelli estuvo expuesto a experimentos financiados por el Papa Urbano VIII . Mientras vivía en Roma, Torricelli se convirtió también en alumno del matemático Bonaventura Cavalieri , con quien se hizo muy amigo. Fue en Roma donde Torricelli también se hizo amigo de otros dos estudiantes de Castelli, Raffaello Magiotti y Antonio Nardi . Galileo se refirió cariñosamente a Torricelli, Magiotti y Nardi como su "triunvirato" en Roma.

Carrera profesional

La estatua de Torricelli en el Museo di Storia Naturale di Firenze

En 1632, poco después de la publicación de Galileo 's Diálogo sobre los sistemas del mundo jefe de dos , Torricelli escribió a Galileo de leerlo "con el deleite ... de uno que, habiendo practicado toda la geometría con la mayor diligencia y tener ... Estudió a Ptolomeo y vio casi todo de Tycho Brahe , Kepler y Longomontanus , finalmente, forzado por las muchas congruencias, llegó a adherirse a Copérnico , y era galileo de profesión y secta ”. (El Vaticano condenó a Galileo en junio de 1633, y esta fue la única ocasión conocida en la que Torricelli declaró abiertamente que sostenía el punto de vista copernicano).

Aparte de varias cartas, poco se sabe de las actividades de Torricelli en los años entre 1632 y 1641, cuando Castelli envió la monografía de Torricelli sobre el camino de los proyectiles a Galileo, entonces preso en su villa de Arcetri . Aunque Galileo invitó rápidamente a Torricelli a visitarlo, Torricelli no aceptó hasta solo tres meses antes de la muerte de Galileo. La razón de esto fue que murió la madre de Torricelli, Caterina Angetti. "(E) su breve intercambio con el gran matemático permitió a Torricelli terminar el quinto diálogo bajo la dirección personal de su autor; fue publicado por Viviani, otro alumno de Galileo, en 1674". Después de la muerte de Galileo el 8 de enero de 1642, el gran duque Fernando II de 'Medici le pidió a Torricelli que sucediera a Galileo como matemático granducal y catedrático de matemáticas en la Universidad de Pisa . Justo antes de la cita, Torricelli estaba considerando regresar a Roma porque no le quedaba nada en Florencia, donde había inventado el barómetro . En este nuevo rol resolvió algunos de los grandes problemas matemáticos del momento, como encontrar el área y el centro de gravedad de una cicloide . Como resultado de este estudio, escribió el libro Opera Geométrica en el que describió sus observaciones. El libro fue publicado en 1644.

Poco se sabía de Torricelli con respecto a sus trabajos en geometría cuando aceptó el honorable puesto, pero después de que publicó Opera Geométrica dos años más tarde, se volvió muy estimado en esa disciplina. "Estaba interesado en la óptica e inventó un método mediante el cual las lentes microscópicas podrían estar hechas de vidrio que podría fundirse fácilmente en una lámpara". Como resultado, diseñó y construyó varios telescopios y microscopios simples; En Florencia todavía se conservan varios lentes de gran tamaño, grabados con su nombre . El 11 de junio de 1644, escribió en una famosa carta a Michelangelo Ricci :

Noi viviamo sommersi nel fondo d'un pelago d'aria. (Vivimos sumergidos en el fondo de un océano de aire).

Sin embargo, su trabajo sobre la cicloide lo involucró en una polémica con Gilles de Roberval , quien lo acusó de plagiar su anterior solución al problema de su cuadratura . Aunque parece que Torricelli llegó a su solución de forma independiente, el asunto seguía en disputa hasta su muerte.

Muerte

Evangelista Torricelli retratado en
la portada de Lezioni d'Evangelista Torricelli
El experimento de Torricelli
Mapa del cráter lunar Torricelli

Torricelli murió de fiebre, probablemente tifoidea , en Florencia el 25 de octubre de 1647, diez días después de cumplir 39 años, y fue enterrado en la Basílica de San Lorenzo . Dejó todas sus pertenencias a su hijo adoptivo Alessandro. "Pertenecen a ese primer período sus folletos sobre Solidi spherali, Contatti y la mayor parte de las proposiciones y diversos problemas que fueron reunidos por Viviani después de la muerte de Torricelli. Este trabajo temprano debe mucho al estudio de los clásicos". Sesenta y ocho años después de la muerte de Torricelli, su genio aún llenaba de admiración a sus contemporáneos, como lo demuestra el anagrama debajo del frontispicio de Lezioni accademiche d'Evangelista Torricelli publicado en 1715: En virescit Galileus alter, que significa "Aquí florece otro Galileo".

En Faenza, se creó una estatua de Torricelli en 1868 en agradecimiento por todo lo que Torricelli había hecho para promover la ciencia durante su corta vida. El asteroide 7437 Torricelli y un cráter en la Luna fueron nombrados en su honor.

El trabajo de Torricelli en física

La lectura de las Dos nuevas ciencias de Galileo (1638) inspiró a Torricelli con muchos desarrollos de los principios mecánicos allí expuestos, que encarnó en un tratado De motu (impreso entre su Opera geometrica , 1644). Su comunicación de Castelli a Galileo en 1641, con la propuesta de que Torricelli residiera con él, llevó a Torricelli a viajar a Florencia , donde conoció a Galileo, y actuó como su amanuense durante los tres meses restantes de su vida.

Bombas de succión y la invención del barómetro

El trabajo de Torricelli dio lugar a las primeras especulaciones sobre la presión atmosférica y al corolario de la invención del barómetro de mercurio (de la palabra griega baros, que significa peso), cuyo principio fue descrito ya en 1631 por René Descartes , aunque no hay pruebas. que Descartes alguna vez construyó tal instrumento.

El barómetro surgió de la necesidad de resolver un problema teórico y práctico: una bomba de succión solo podía elevar el agua hasta una altura de 10 metros (34 pies) (como se relata en Two New Sciences de Galileo ). A principios del siglo XVII, el maestro de Torricelli, Galileo, argumentó que las bombas de succión podían extraer agua de un pozo debido a la "fuerza del vacío". Sin embargo, este argumento no pudo explicar el hecho de que las bombas de succión solo podían elevar el agua a una altura de 10 metros.

Después de la muerte de Galileo, Torricelli propuso, más bien, que vivimos en un "mar de aire" que ejerce una presión análoga en muchos sentidos a la presión del agua sobre los objetos sumergidos. Según esta hipótesis, al nivel del mar, el aire en la atmósfera tiene un peso que equivale aproximadamente al peso de una columna de agua de 34 pies. Cuando una bomba de succión crea un vacío dentro de un tubo, la atmósfera ya no empuja la columna de agua debajo del pistón sino que aún empuja hacia abajo la superficie del agua exterior, lo que hace que el agua suba hasta que su peso contrapese el peso de la atmósfera. . Esta hipótesis podría haberlo llevado a una predicción sorprendente: que una bomba de succión solo podría elevar el mercurio, que es 13 veces más pesado que el agua, a 1/13 de la altura de la columna de agua (76 centímetros) en una bomba similar. (Sin embargo, es posible que Torricelli haya llevado a cabo el experimento de mercurio primero y luego haya formulado su hipótesis del mar de aire).

En 1643, Torricelli llenó un tubo de un metro de largo (con un extremo sellado) con mercurio —trece veces más denso que el agua— y lo colocó verticalmente en un recipiente del metal líquido. La columna de mercurio cayó a unos 76 centímetros (30 pulgadas), produciendo un vacío torricelliano arriba. Este también fue el primer incidente registrado de creación de vacío permanente.

Blaise Pascal hizo una segunda predicción inequívoca de la hipótesis del mar de aire de Torricelli , quien argumentó y demostró que la columna de mercurio del barómetro debería descender a mayores elevaciones. De hecho, cayó ligeramente sobre un campanario de 50 metros, y mucho más en la cima de una montaña de 1460 metros.

Como sabemos ahora, la altura de la columna fluctúa con la presión atmosférica en el mismo lugar, un hecho que juega un papel clave en la predicción del tiempo. Los cambios en la línea de base en la altura de la columna a diferentes elevaciones, a su vez, subyacen al principio del altímetro. Así, este trabajo sentó las bases del concepto moderno de presión atmosférica , el primer barómetro , un instrumento que luego jugaría un papel clave en la predicción meteorológica, y el primer altímetro de presión , que mide la altitud y se utiliza a menudo en caminatas, escaladas, esquí y aviación.

La solución al rompecabezas de la bomba de succión y el descubrimiento del principio del barómetro y el altímetro han perpetuado la fama de Torricelli con términos como "trompa torricelliana" y "vacío torricelliano". El torr , una unidad de presión utilizada en las mediciones de vacío, lleva su nombre.

Ley de Torricelli

Torricelli también descubrió una ley, con respecto a la velocidad de un fluido que sale de una abertura, que más tarde se demostró que era un caso particular del principio de Bernoulli . Descubrió que el agua se filtra por un pequeño orificio en el fondo de un recipiente a una velocidad proporcional a la raíz cuadrada de la profundidad del agua. Entonces, si el recipiente es un cilindro vertical con una pequeña fuga en la parte inferior e y es la profundidad del agua en el tiempo t , entonces

para alguna constante k > 0.

El estudio de proyectiles

Torricelli estudió los proyectiles y cómo viajaban por el aire. "Quizás su logro más notable en el campo de los proyectiles fue establecer por primera vez la idea de una envolvente : los proyectiles enviados [...] a la misma velocidad en todas direcciones trazan parábolas que son todas tangentes a un paraboloide común . Este sobre se conoció como la parábola di sicurezza ( parábola de la seguridad ) ".

Causa del viento

Torricelli dio la primera descripción científica de la causa del viento :

... los vientos se producen por diferencias de temperatura del aire, y por lo tanto de densidad, entre dos regiones de la tierra.

El trabajo de Torricelli en matemáticas

Torricelli también es famoso por el descubrimiento de la trompeta de Torricelli (también, quizás más a menudo, conocida como Cuerno de Gabriel ) cuya superficie es infinita , pero cuyo volumen es finito. Esto fue visto como una paradoja "increíble" por muchos en ese momento, incluido el propio Torricelli, y provocó una feroz controversia sobre la naturaleza del infinito, que también involucró al filósofo Hobbes . Algunos suponen que ha llevado a la idea de un "infinito completo". Torricelli probó varias pruebas alternativas, intentando demostrar que su superficie también era finita, todas las cuales fallaron.

Torricelli también fue pionero en el área de las series infinitas. En su De dimensione parabolae de 1644, Torricelli consideró una secuencia decreciente de términos positivos y mostró que la correspondiente serie telescópica necesariamente converge hacia , donde L es el límite de la secuencia, y de esta manera da una prueba de la fórmula para la suma de un series geométricas.

Torricelli desarrolló aún más el método de indivisibles de Cavalieri . Muchos matemáticos del siglo XVII conocieron el método a través de Torricelli, cuya escritura era más accesible que la de Cavalieri.

Submarinos italianos

Torricelli (S-512); 0837310
1959 Evangelista Torricelli sello conmemorativo de la URSS

Varios submarinos de la Armada italiana recibieron el nombre de Evangelista Torricelli:

Trabajos seleccionados

Sus manuscritos originales se conservan en Florencia, Italia. Han aparecido impresos los siguientes:

Ver también

Notas

Referencias

enlaces externos