Evangelista Torricelli: Bir Hava Okyanusu

1643'te bir Toskanalı matematikçi, bir metre uzunluğundaki cam tüpü cıva ile doldurup bir kaba ters çevirdi ve sütunun yaklaşık yetmiş altı santimetreye düşene kadar indiğini gözlemledi. Aristoteles'ten beri tüm otoritelere göre, üzerindeki boş alanın var olması mümkün değildi. Torricelli, kaydedilen ilk kalıcı vakumu yaratmış ve farkında olmadan insanlığın kendi atmosferini tartmasını sağlayacak aleti inşa etmişti. "Hava okyanusunun dibinde batmış halde yaşıyoruz" diye yazdı.

Erken Dönem Yaşamı

15 Ekim 1608'de Roma'da, Faenza'dan gelen yoksul bir ailede doğdu: babası Gaspare Ruberti bir tekstil işçisi, annesi Giacoma Torricelli idi. Çocuğun yeteneği ailesinin imkanlarını aşıyordu ve eğitimini bir Camaldolese keşişi olan amcası Giacomo düzenledi. 1624'ten 1626'ya kadar Torricelli, Cizvit kolejinde matematik ve felsefe okudu; bu eğitim ona kariyeri boyunca yıkacağı klasik donanımı sağladı.

Galileo Çevresi

1626'da, Galileo'nun eski öğrencisi ve Benedikten matematikçi Benedetto Castelli'nin yanında çalışmak üzere Roma'ya taşındı ve başlangıçta sekreteri olarak görev yaptı. 1632'ye kadar orada kaldı ve Torricelli'nin bölünemezler yöntemini genişleteceği Bonaventura Cavalieri ile birlikte matematik çalıştı. Galileo, Torricelli, Raffaello Magiotti ve Antonio Nardi'den Roma'daki "triumvirate" (üçlü yönetim) olarak sevgiyle bahsederdi.

Galileo'nun 1632 tarihli İki Ana Dünya Sistemi Üzerine Diyalog kitabını okuduktan sonra Torricelli, kendisini Kopernikçi ilan etmek için yazdı; bu, yaptığı tek halka açık beyandı ve Vatikan'ın Galileo'yu kınamasından bir yıl önce gerçekleşmişti. 1641'de Castelli, Torricelli'nin mermi hareketi üzerine el yazmasını Arcetri'deki yaşlı adama iletti. Torricelli, Galileo'nun hayatının son üç ayını onun yanında geçirdi, sekreterlik yaptı ve Vincenzo Viviani'nin nihayet 1674'te yayınladığı beşinci diyaloğu tamamladı.

Büyük Dük Matematikçisi

Galileo 8 Ocak 1642'de öldü. O yılın ilerleyen zamanlarında Torricelli, Büyük Dük matematikçisi olarak atandı ve Pisa Üniversitesi'nde matematik kürsüsüne getirildi; aslında İtalya'daki en göz önündeki bilimsel pozisyonu devralmıştı. 1644'te, sikloid problemlerine getirdiği çözümlerle Avrupalı matematikçiler arasında itibarını pekiştiren Opera Geometrica'yı yayınladı.

Barometre

1643 deneyi pratik bir bulmacadan doğdu: emme pompaları suyu belirli bir yüksekliğin ötesine kaldıramıyordu. Torricelli, eğer havanın ağırlığı varsa, açık bir rezervuar üzerindeki atmosferin sıvı sütununu ancak belirli bir yüksekliğe kadar destekleyebileceğini düşündü. Sudan yaklaşık on üç kat daha yoğun olan cıva, fikri bir maden kuyusu yerine bir tezgah üzerinde test etmesini sağladı. Sütun yaklaşık yetmiş altı santimetrede sabitlendi ve üzerindeki alan — Torricelli vakumu — boştu.

Tek bir cam tüpten iki devrim doğdu. Skolastik fiziğin imkansız ilan ettiği vakum, artık Floransa'da bir masanın üzerindeydi. Sütunun yüksekliği koşullara göre değişiyordu, bu da atmosferik basıncın ölçülebileceği anlamına geliyordu. Barometri, altimetri ve bilimsel hava tahmini o öğleden sonradan doğmuştur. Torricelli daha da ileri giderek rüzgarın nedenine dair ilk bilimsel açıklamayı yaptı: bölgeler arasındaki hava sıcaklığı ve yoğunluk farkları.

Sonsuzluğun Matematiği

Matematiği de aynı derecede cesurdu. İntegral hesabın doğrudan atası olan Cavalieri'nin bölünemezler yöntemini ilerletti. Mermi yörüngeleri ailesinin zarfını — hiçbir atışın ötesine geçemeyeceği "güvenlik parabolü"nü — hesapladı. Geometrik seriler için yakınsama formüllerini kanıtladı. Ve çağdaşlarını hem memnun eden hem de huzursuz eden o nesneyi üretti: Torricelli'nin trompeti, daha sonra Gabriel'in Borusu olarak adlandırılan, sonsuz yüzey alanına ancak sonlu hacme sahip bir şekil. Bu, sonsuzluğun sezginin ısrar ettiği gibi davranmadığının bir kanıtıydı ve kalkülüsün ortaya çıktığı tartışmaları doğrudan besledi.

Torricelli Yasası ve Atölye

Ayrıca bugün Torricelli yasası olarak adlandırılan ilişkiyi kurdu: bir kaptaki açıklıktan kaçan sıvı, üzerindeki sıvı derinliğinin kareköküyle orantılı bir hızla akar — daha sonra Bernoulli ilkesinin özel bir durumu olarak kabul edildi ve pratik hidroliğin temeli oldu. Teorinin yanı sıra, küçük cam mercekleri taşlama teknikleri geliştiren ve olağanüstü kalitede teleskoplar ve mikroskoplar inşa eden seçkin bir zanaatkardı. Denge halindeki ağırlık merkezini yöneten ilkeyi formüle etmesi, onu alışılmadık derecede eksiksiz bir fizikçi yapmaktadır.

Otuz Dokuz Yaşında Ölüm

Torricelli, 25 Ekim 1647'de, otuz dokuzuncu doğum gününden on gün sonra, muhtemelen tifo ateşinden Floransa'da öldü. Dersleri 1715'te yayınlandığında, kaybı tam olarak ölçen bir yazıt taşıyordu: "Burada bir başka Galileo çiçek açıyor."

Torricelli Neden Önemlidir

Neredeyse beş verimli yılda fiziğe bir alet, bir vakum, bir akışkanlar yasası ve sonsuzluğun sınırında bir avuç sonuç verdi. Sadece barometre bile onu ölümsüz kılmaya yeterdi: atmosferi felsefi bir kategori yerine ölçülebilir bir nesne haline getirdi ve Pascal, Boyle ve von Guericke'nin gazlar fiziğinde izleyeceği araştırma hattını açtı. Torr birimi, ay krateri, asteroit ve adını taşıyan İtalyan Donanması denizaltıları, hepsi havanın ağır olduğunu fark eden Faenza'lı yoksul bir çocuğa işaret eder.