إيفانجيليستا توريتشيلي: محيط من الهواء

في عام 1643، قام رياضياتي توسكاني بختم الزئبق في أنبوب زجاجي طوله متر واحد، وقلبه في حوض، وراقب العمود وهو ينخفض حتى توقف عند حوالي ستة وسبعين سنتيمتراً. لم يكن من المفترض، وفقاً لجميع السلطات منذ أرسطو، أن يكون الفراغ فوقه قادراً على الوجود. لقد صنع توريتشيلي أول فراغ دائم مسجل، وبنى، دون قصد تماماً، الأداة التي ستسمح للبشرية بوزن غلافها الجوي. كتب قائلاً: "نحن نعيش مغمورين في قاع محيط من الهواء".

الحياة المبكرة

ولد في روما في 15 أكتوبر 1608 لعائلة فقيرة من فاينزا: كان والده، غاسباري روبرتي، عاملاً في النسيج؛ وكانت والدته جاكوما توريتشيلي. تجاوزت موهبة الصبي إمكانيات عائلته، وكان عمه جاكومو، وهو راهب كامالدولي، هو من رتب تعليمه. من عام 1624 إلى 1626، درس توريتشيلي الرياضيات والفلسفة في الكلية اليسوعية - وهو تدريب منحه الأدوات الكلاسيكية التي سيقضي حياته المهنية في تفكيكها.

دائرة غاليليو

في عام 1626 انتقل إلى روما للعمل تحت إشراف بينيديتو كاستيلي، وهو رياضياتي بندكتي وطالب سابق لغاليليو، حيث عمل في البداية كسكرتير له. بقي هناك حتى عام 1632 ودرس الرياضيات إلى جانب بونافنتورا كافاليري، الذي أصبح صديقاً مقرباً والذي قام توريتشيلي بتوسيع طريقته في الأجزاء غير القابلة للتجزئة. كان غاليليو يشير بمودة إلى توريتشيلي ورافاييلو ماجيوتي وأنطونيو ناردي باسم "ثلاثيته" في روما.

بعد قراءة كتاب غاليليو حوار حول النظامين العالميين الرئيسيين في عام 1632، كتب توريتشيلي ليعلن نفسه كوبرنيكياً - وهو الإعلان العلني الوحيد من نوعه الذي قام به، والذي سبق إدانة الفاتيكان لغاليليو بعام واحد. في عام 1641، أرسل كاستيلي مخطوطة توريتشيلي حول حركة المقذوفات إلى الرجل العجوز في أرسيتري. قضى توريتشيلي الأشهر الثلاثة الأخيرة من حياة غاليليو إلى جانبه، حيث عمل ككاتب وأكمل الحوار الخامس، الذي نشره فينتشنزو فيفياني أخيراً في عام 1674.

رياضياتي الدوق الأكبر

توفي غاليليو في 8 يناير 1642. وفي وقت لاحق من ذلك العام، تم تعيين توريتشيلي رياضياتياً للدوق الأكبر وحصل على كرسي الرياضيات في جامعة بيزا - ليخلف، في الواقع، المنصب العلمي الأكثر بروزاً في إيطاليا. في عام 1644، نشر Opera Geometrica، التي رسخت حلولها لمسائل السيكلويد سمعته بين الرياضياتيين الأوروبيين.

البارومتر

نشأت تجربة عام 1643 من لغز عملي: لم تكن مضخات الشفط قادرة على رفع الماء إلى ما بعد ارتفاع معين. استنتج توريتشيلي أنه إذا كان للهواء وزن، فإن الغلاف الجوي الذي يضغط على خزان مفتوح سيدعم عموداً من السائل فقط حتى ارتفاع معين. سمح له الزئبق، الذي تبلغ كثافته حوالي ثلاثة عشر ضعف كثافة الماء، باختبار الفكرة على طاولة العمل بدلاً من بئر منجم. استقر العمود عند حوالي ستة وسبعين سنتيمتراً، وكانت المساحة فوقه - فراغ توريتشيلي - فارغة.

نتجت ثورتان عن أنبوب زجاجي واحد. الفراغ، الذي أعلنت الفيزياء المدرسية أنه مستحيل، أصبح الآن موجوداً على طاولة في فلورنسا. وكان ارتفاع العمود يتغير مع الظروف، مما يعني أنه يمكن قياس الضغط الجوي. تنحدر قياسات الضغط الجوي وقياسات الارتفاع والتنبؤ العلمي بالطقس من ذلك المساء. ذهب توريتشيلي إلى أبعد من ذلك، حيث قدم أول تفسير علمي لما يسبب الرياح: اختلافات في درجة الحرارة وكثافة الهواء بين منطقة وأخرى.

رياضيات اللانهائي

كانت رياضياته جريئة بنفس القدر. لقد طور طريقة كافاليري للأجزاء غير القابلة للتجزئة، وهي سلف مباشر لحساب التكامل. وحسب غلاف عائلة مسارات المقذوفات - "قطع مكافئ الأمان" الذي لا يمكن لأي طلقة الوصول إلى ما بعده. وأثبت صيغ التقارب للمتسلسلات الهندسية. وأنتج الجسم الذي أسعد وأقلق معاصريه على حد سواء: بوق توريتشيلي، الذي سمي لاحقاً بوق غابرييل، وهو شكل ذو مساحة سطح لانهائية ولكن حجم محدود. كان هذا برهاناً على أن اللانهائي لا يتصرف بالطريقة التي تصر عليها الحدس، وقد غذى مباشرة الحجج التي نشأ منها حساب التفاضل والتكامل.

قانون توريتشيلي والورشة

كما أسس العلاقة التي تسمى الآن قانون توريتشيلي: السائل الذي يهرب من فتحة في وعاء يتدفق بسرعة تتناسب مع الجذر التربيعي لعمق السائل فوقه - وهو ما تم الاعتراف به لاحقاً كحالة خاصة لمبدأ برنولي، وأساس الهيدروليكا العملية. إلى جانب النظرية، كان حرفياً بارزاً، حيث طور تقنيات لصقل عدسات زجاجية صغيرة وبنى تلسكوبات ومجاهر ذات جودة استثنائية. إن صياغته للمبدأ الذي يحكم مركز الجاذبية في حالة التوازن تكمل فيزيائياً مكتملاً بشكل غير عادي.

الوفاة في التاسعة والثلاثين

توفي توريتشيلي في فلورنسا في 25 أكتوبر 1647، بعد عشرة أيام من عيد ميلاده التاسع والثلاثين، ربما بسبب حمى التيفوئيد. عندما نُشرت محاضراته في عام 1715، حملت نقشاً يقيس الخسارة بدقة: "هنا يزدهر غاليليو آخر".

لماذا يهم توريتشيلي

في غضون خمس سنوات مثمرة بالكاد، قدم للفيزياء أداة، وفراغاً، وقانوناً للموائع، وحفنة من النتائج على حدود اللانهائي. البارومتر وحده كان كفيلاً بتخليده: فقد جعل الغلاف الجوي جسماً قابلاً للقياس بدلاً من كونه فئة فلسفية، وفتح خط البحث الذي سيتابعه باسكال وبويل وفون غيريك في فيزياء الغازات. إن وحدة التور، وفوهة القمر، والكويكب، وغواصات البحرية الإيطالية التي تحمل اسمه، كلها تشير إلى صبي فقير من فاينزا لاحظ أن الهواء ثقيل.