Джованни Борелли

Джованни Борелли (итал. Giovanni Alfonso Borelli; 28 января 1608, Неаполь — 31 декабря 1679, Рим) — итальянский учёный-энциклопедист, математик, астроном, физик и физиолог. Считается основоположником ятромеханики — направления в медицине, объяснявшего физиологические процессы в организме человека на основе законов механики. Внёс значительный вклад в развитие астрономии, предложив одну из первых математических моделей движения комет.

Биография

Ранние годы и образование

Джованни Альфонсо Борелли родился 28 января 1608 года в Неаполе (по другим данным — в Кастельнуово, близ Неаполя) в семье испанского солдата Мигеля Борелли и неаполитанки Лауры Поррелли. Точные обстоятельства его детства малоизвестны. Первоначальное образование получил в иезуитской школе в Неаполе, где проявил способности к математике и естественным наукам. В 1628 году поступил в Римский университет Ла Сапиенца, где изучал медицину и математику под руководством известного математика и астронома Бенедетто Кастелли, ученика Галилео Галилея.

Академическая карьера

После завершения обучения Борелли преподавал математику в Мессинском университете (1639–1656), где также занимался астрономическими наблюдениями. В 1656 году переехал в Пизу, где получил кафедру математики в Пизанском университете. В этот период он тесно сотрудничал с флорентийской академией «Чименто» (Accademia del Cimento), основанной учениками Галилея. В 1668 году из-за конфликта с университетским начальством и финансовых трудностей вернулся в Мессину. После подавления антииспанского восстания в Сицилии (1674) Борелли, поддерживавший повстанцев, был вынужден бежать в Рим. Последние годы жизни провёл под покровительством кардинала Франческо Нерли, преподавая математику в иезуитской школе. Умер 31 декабря 1679 года в Риме.

Научные достижения

Астрономия

Борелли внёс важный вклад в астрономию, особенно в изучение комет и планетных движений. В 1666 году он опубликовал трактат «Theoricae Mediceorum Planetarum ex causis physicis deductae» («Теория планет Медичи, выведенная из физических причин»), в котором рассматривал движение спутников Юпитера (открытых Галилеем и названных «планетами Медичи»). Борелли предположил, что планеты удерживаются на орбитах вокруг Солнца силой, аналогичной магнитному притяжению, и что эта сила ослабевает с расстоянием. Эта идея предвосхитила закон всемирного тяготения Ньютона, хотя Борелли не дал математической формулировки закона обратных квадратов.

Теория комет

В 1665 году Борелли опубликовал работу «Del movimento della cometa apparsa l’anno 1664» («О движении кометы, появившейся в 1664 году»). Он одним из первых предложил, что кометы движутся по параболическим траекториям под действием солнечного притяжения и что их хвосты образуются под давлением солнечного света. Эта гипотеза стала важным шагом к пониманию природы комет, хотя окончательно была подтверждена лишь в XVIII веке.

Ятромеханика и физиология

Основной областью интересов Борелли была ятромеханика (от греч. «iatros» — врач и «mechanike» — механика). Его главный труд — посмертно изданный двухтомник «De Motu Animalium» («О движении животных», 1680–1681). В этой работе он впервые систематически применил законы механики (рычаги, наклонные плоскости, гидравлику) для описания работы мышц, суставов, сердца и лёгких.

Основные положения «De Motu Animalium»

1. Биомеханика мышц и скелета: Борелли математически рассчитал усилия, развиваемые различными мышцами, и показал, что кости действуют как рычаги. Он определил, что мышцы могут развивать силу, значительно превышающую вес тела, и что суставы работают по принципу шарниров.
2. Гемодинамика: Описал механизм кровообращения как гидравлическую систему, где сердце — насос, а сосуды — трубы. Рассчитал скорость тока крови и давление в артериях, предвосхитив более поздние исследования Уильяма Гарвея.
3. Дыхание: Объяснил механизм вдоха и выдоха как работу диафрагмы и межрёберных мышц, подчиняющуюся законам гидростатики.
4. Нервная система: Рассматривал нервы как каналы, по которым передаётся «животный дух» (спиритус), управляющий сокращением мышц.

Хотя многие конкретные расчёты Борелли были неточны (он не учитывал эластичность тканей и сложные биохимические процессы), его подход заложил основы современной биомеханики и спортивной медицины.

Математика и физика

В математике Борелли занимался теорией чисел, геометрией и исчислением бесконечно малых. Он опубликовал работы по коническим сечениям и логарифмам. В физике изучал гидростатику, в частности, измерил скорость звука в воздухе (опыты в Мессине, 1640-е годы) и предложил конструкцию барометра. В 1656 году он изобрёл «термометр Борелли» — один из первых спиртовых термометров с градуированной шкалой.

Основные труды

• «Della cagione delle febbri maligne» (1649) — о причинах злокачественных лихорадок.
• «Del movimento della cometa apparsa l’anno 1664» (1665) — о движении комет.
• «Theoricae Mediceorum Planetarum ex causis physicis deductae» (1666) — теория движения спутников Юпитера.
• «De vi percussionis» (1667) — о силе удара (физика).
• «De Motu Animalium» (1680–1681) — главный труд по ятромеханике.

Влияние и наследие

Работы Борелли оказали прямое влияние на развитие физиологии и биомеханики в XVIII–XIX веках. Его идеи использовали такие учёные, как Альбрехт фон Галлер (теория раздражимости мышц) и Этьен-Жюль Марей (хронофотография движений). В астрономии его гипотеза о параболических орбитах комет была развита Эдмундом Галлеем. В честь Борелли назван кратер на Луне (Borelli) и астероид (11473 Borelli). Современная биомеханика признаёт его пионером в применении точных наук к изучению живых организмов.

Критика

В своё время ятромеханика Борелли подвергалась критике со стороны сторонников витализма, считавших, что жизненные процессы невозможно свести к механике. Однако его методологический подход — сведение сложных биологических явлений к физическим законам — оказался плодотворным для развития экспериментальной физиологии. Некоторые расчёты Борелли (например, сила сокращения сердечной мышцы) были позже скорректированы с учётом более точных данных.

Интересные факты

• Борелли был одним из первых учёных, кто использовал микроскоп для изучения мышечных волокон.
• Он поддерживал переписку с Галилеем и многими членами академии «Чименто», хотя сам не был её формальным членом.
• В последние годы жизни, находясь в Риме, Борелли работал над составлением таблиц движения спутников Юпитера, которые использовались для определения долготы на море.

Источники

• Giovanni Alfonso Borelli. «De Motu Animalium» (1680–1681).
• Stillman Drake. «Galileo and the Scientific Revolution» (1978).
• Charles B. Schmitt. «Studies in Renaissance Philosophy and Science» (1981).
• Биографический словарь «Dictionary of Scientific Biography» (Charles Scribner’s Sons, 1970).
• Статьи в журнале «Journal of Biomechanics» (том 36, 2003) — о вкладе Борелли в биомеханику.