第1个回答 推荐于2016-07-31
伽利略·伽利莱(Galileo Galilei,1564年2月15日[2]-1642年1月8日)[1][3],意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家,科学革命中的重要人物。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测,以及支持哥白尼学说。伽利略被誉为“现代观测天文学之父” [4]、“现代物理学之父” [5]、“科学之父” [5]及“现代科学之父”。[6]
史蒂芬·霍金说,“自然科学的诞生要归功于伽利略,他这方面的功劳大概无人能及。”[7]
]生平
伽利略于1564年出生于意大利的比萨市,八岁时随家移居到佛罗伦萨。青年时代伽利略入读比萨大学,并于1589年成为该大学数学系教授。
伽利略在研究运动学时研究过物体的匀加速运动,这个课题在今天几乎所有高中及大学的入门物理学程中都是必教的。他对观测天文学的贡献包括用望远镜确认金星的盈亏,发现木星最大的四个卫星(以他命名为伽利略卫星)以及观测并分析太阳黑子。伽利略也曾研究过应用科学及科技,并改进了圆规的设计。
在他还在世的时候,伽利略维护哥白尼学说这件事是极具争议性的,那时候大部份哲学家及天文学家还在赞成(最少表面上是这样的)地心说,也就是认为地球是宇宙的中心。在他于1610年公开支持日心说之后,他受到一些哲学家和天主教教士的激烈反对,后者其中两人更于不久后的1615年向教廷异端裁判所告发伽利略。尽管对他的指控当时都被撤消,但是天主教会还是于1616年2月对外宣称日心说是“错误且有违《圣经》的”,[8]而且伽利略还被警告,说要他终止对日心说的支持——而他也承诺了会这样做。当他后来在他最有名的著作,《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(于1632年出版),中捍卫其观点时,就受到了裁判所的审讯,被判定“有强烈异端嫌疑”,结果被迫放弃日心说,并在软禁下度过余生。
成果
伽利略为牛顿的牛顿运动定律第一、第二定律提供了启示。他非常重视数学在应用科学方法上的重要性,特别是实物与几何图形符合程度到多大的问题。
伽利略认为选择得当的数学证明可以用来探索任何牵涉到定量性的问题。伽利略为自己提出的第一套力学问题,是那些牵涉到尺度效果的问题。在考察尺度效果时,伽利略研究了物质的数量,即后来叫做质量的量,后来又以同样方式探索了牵涉到时间测量和速度测量的动力学问题。伽利略所研究的中心问题就是在重力影响下的落体运动问题,推翻了亚里士多德关于不同重量的物体下落速度不同的论点。
根据亚里士多德的物理学,保持物体以匀速运动的是力的持久作用。但是伽利略的实验结果证明物体在引力的持久影响下并不以匀速运动,而是每次经过一定时间之后,在速度上有所增加。物体在任何一点上都继续保有其速度并且被引力加剧。如果没有了引力,物体将仍旧以它在那一点上所获得的速度继续运动下去。这就是惯性原理。这个原理阐明物体只要不受到外力的作用,就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。
从惯性原理,伽利略发展了抛射体的飞行轨迹理论,从而表明数学证明在科学上的价值。他考察了一个球以匀速滚过桌面,再从桌边沿一根曲线轨道落到地板上的动作。在这条坠落轨道上的任何一点,球都具有两种速度:一个是沿水平面的速度,根据惯性原理始终保持匀速,另一个是垂直的速度,受引力的影响而随着时间加快。在水平方向,球在同等时间内越过同等距离,但是在垂直的方向,球越过的距离则和时间的平方成正比。这样的关系决定球走出的轨迹形式,即一种半抛物线,因此,一个物体以四十五度角抛出时,距离将最远。
伽利略发展一些仪器。他制造了第一个温度计来测量温度,而且用摆来测量时间,伽利略还改良了折射式望远镜,并使用望远镜进行天文观测。
1609年,伽利略听说荷兰米德尔堡的眼镜商造出了“望远镜”,可以将远距离的东西放大,于是伽利略研究了合成镜片的光学性质,造了几具改进的望远镜自用。他用新式的望远镜进行天文观测,发现太阳上有黑子,月亮表面的坑洞,并根据其边缘影子的长度测算它们的高度。他还发现银河是由许多的恒星组成。此外,伽利略还发现了金星的相,即金星也跟月球一样有相位的变化,会从新月状逐渐变为满月;他也发现了木星的四颗卫星。这些发现都支持哥白尼的日心说,并严重地挑战了当时罗马教会所认可的托勒密古希腊天文观与地心说。他将这些发现汇集撰写关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话,意图平复反对的声浪,以避免教会的制裁。1615年伽利略受到罗马宗教法庭的传讯,在法庭上他被迫作出承认自己错误的声明。
1741年伽利略被正式平反,教皇本笃十四世授权出版他的所有科学著作。1992年10月31日,教皇约翰·保罗二世对伽利略事件的处理方式表示遗憾。
质量相异者同时落地
位于佛罗伦萨圣十字大殿内的伽利略墓伽利略的所有试验中,最著名的该算是“质量相异者同时落地”,这个试验推翻了亚里士多德的关于落体速度与其质量成正比的理论。但事实上,并没有纪录表明伽利略真的做了这个著名试验。
有历史记载的第一个完成这类试验的人是斯台文,在《自然科学史》中记载,荷兰人斯台文在1586年使用2个重量不同的铅球完成了这个试验,并证明了亚里士多德的理论是错误的。
在斯台文试验的几个世纪以后,阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特在月球上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验。
著作
《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》
《论两种新科学》
《星际信使》
《关于太阳黑子的书信》
《流体力学》
伽利略-个人名言
“追求科学,需要有特殊的勇敢,思考是人类最大的快乐。”
“生命犹如铁砧,愈被敲打,愈能发出火花。”
“你无法教别人任何东西,你只能帮助别人发现一些东西。”
“科学不是一个人的事业”
“真理不在蒙满灰尘的权威著作中,而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。”
“世界是一本以数学语言写成的书。”
亚里士多德(Aristotle),生卒年代约公元前384年-公元前322年,古希腊哲学家,逻辑学家,科学家。亚里士多德总结了泰利斯以来古希腊哲学发展的成果,首次将哲学和其他科学区别开来,开创了逻辑学、伦理学、政治学和生物学等学科的独立研究。其学术思想对西方文化的发展影响深远。
公元前384年,亚里士多德生于富拉基亚的斯塔基尔希腊移民区。这座城市是希腊的一个殖民地,与正在兴起的马其顿相邻。他的父亲是马其顿国王腓力二世的宫廷侍医 ,所以他的家庭应该属于奴隶主阶级中的中产阶层。亚里士多德于公元前367年迁居到雅典,曾经学过医学,还在雅典柏拉图学院学习过很多年,是柏拉图学院的积极参加者。
从十八岁到三十八岁——在雅典跟柏拉图学习哲学的二十年,对亚里士多德来说是个很重要的阶段,这一时期的学习和生活对他一生产生了决定性的影响。苏格拉底是柏拉图的老师,亚里士多德又受教于柏拉图,这三代师徒都是哲学史上赫赫有名的人物。 在雅典的柏拉图学园中,亚里士多德表现的很出色,柏拉图称他是“学园之灵”。但亚里士多德可不是个只崇拜权威,在学术上唯唯诺诺而没有自己的想法的人。他同大谈玄理的老师不同,他努力的收集各种图书资料,勤奋钻研,甚至为自己建立了一个图书室。有记载说,柏拉图曾讽刺他是一个书呆子。
公元前347年,柏拉图去世后,亚里士多德在雅典又继续呆了两年,此后他开始游历各地。公元前343年,他受马其顿国王腓力二世的聘请,担任起太子亚历山大的老师。当时,亚历山大十三岁,亚里士多德四十二岁。
在时局动荡的年代里,亚里士多德重返雅典,在那里一住就是二十年,即从亚历山大出发远征的前一年到亚历山大去世的那一年。在这段时间里,虽然马其顿在军事和政治上控制了雅典,但那里的反马其顿的潜力还是很大的。
亚里士多德来到雅典,可能肩负有说服雅典人服从马其顿的政治使命。亚里士多德在雅典受到了很多的优待,除了在政治上的显赫地位以外,他还得到了亚历山大和各级马其顿官僚大量的金钱、物资和土地资助。他所创办的吕克昂学园,占有阿波罗吕克昂神庙附近广大的运动场和园林地区。在学园里,有当时第一流的图书馆和动植物园等。他在这里创立了自己的学派,这个学派的老师和学生们习惯在花园中边散步边讨论问题,因而得名为“逍遥派”。
据说,亚历山大为他的老师提供的研究费用,为八百金塔兰(每塔兰重合黄金六十磅)。亚历山大还为他的老师提供了大量的人力,他命令他的部下为亚里士多德收集动植物标本和其他资料。
事实上,亚里士多德浩瀚的著作,实非一人之力所能完成。譬如,他曾对一百五十八种政治制度作了概述和分析,这项工作所需要涉及的大量搜集整理工作,如果没有一批助手的协助,是不可能做完的。
当亚历山大去世的消息传到雅典时,那里立刻掀起了反马其顿的狂潮,雅典人攻击亚里士多德,并判他为不敬神罪,当年苏格拉底就是因不敬神罪而被判处死刑的。但亚里士多德最终逃出了雅典,第二年,他就去世了,终年六十三岁。
天文学
亚里士多德认为运行的天体是物质的实体,地是球形的,是宇宙的中心;地球和天体由不同的物质组成,地球上的物质是由水气火土四种元素组成,天体由第五种元素“以太”构成。 亚里士多德
物理学
他反对原子论,不承认有真空存在;他还认为物体只有在外力推动下才运动,外力停止,运动也就停止。
生物学
他对五百多种不同的植物动物进行了分类,至少对五十多种动物进行了解剖研究,指出鲸鱼是胎生的,还考察了小鸡胚胎的发育过程。亚历山大大帝在远征途中经常给他捎回各种动植物标本。
教育学
亚里士多德认为理性的发展是教育的最终目的,主张国家应对奴隶主子弟进行公共教育,使他们的身体、德行和智慧得以和谐地发展。亚里士多德还曾提出许多数学和物理学的概念,如极限、无穷数、力的合成等。
亚里士多德-名言 亚里士多德1、没有一个杰出的人物不是一个疯狂的混合体。
2、法律是没有激情的理性。
3、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。
4、遵照道德准则生活就是幸福的生活。
5、幸福属于满足的人们。 幸福就是至善。
6、幸福在于自主自足之中。
7、人生颇富机会和变化。
8、人最得意的时候,有最大的不幸光临。
9、人生最终价值在于觉醒和思考的能力,而不只在于生存。
10、在不幸中,有用的朋友更为必要;在幸运中,高尚的朋友更为必要。在不幸中,寻找朋友出于必需;在幸运中,寻找朋友出于高尚。
11、羽毛相同的鸟,自会聚在一起。
12、真正的朋友,是一个灵魂孕育在两个躯体里。
13、事业是理念和实践的生动统一。
14、教育的根是苦的,但其果实是甜的。
15、谬误有多种多样,而正确却只有一种,这就是为什么失败容易成功难、脱靶容易中靶难的缘故。
16、在科学上进步而道义上落后的人,不是前进,而是后退。
17、凡善于考虑的人,一定是能根据其思考而追求可以通过行动取得最有益于人类东西的人。
18、上帝所做的、胜过一切想象中的幸福行为,莫过于纯粹的思考,而人的行为中最接近这种幸福的东西,也许是与思考最密切的活动。
19、人在达到德性的完备时是一切动物中最出色的动物;但如果他一意孤行。目无法律和正义,他就成为一切禽兽中最恶劣的禽兽。
20、对于美德,我们仅止于认识是不够的,我们还必须努力培养它,运用它,或是采取种种方法,以使我们成为良善之人。
21、习惯实际上已成为天性的一部分。事实上,习惯有些像天性,因为“经常”和“总是”之间的差别是不大的,天性属于“总是”的范畴,而习惯则属于“经常”的范畴。
22、德可以分为两种:一种是智慧的德,另一种是行为的德,前者是从学习中得来的,后者是从实践中得来的。
23、真正的美德不可没有实用的智慧,而实用的智慧也不可没有美德。
24、人类是天生社会性动物。
25、怜悯是一个人遭爱顾运而引起的,恐惧是这个遭受厄运的人与我们相似而引起的。
26、政治学并不制造人类,然而它使人类脱离了自然,并驾驭他们。
27、有人问:写一首好诗,是靠天才呢?还是靠艺术?我的看法是:苦学而没有丰富的天才,有天才而没有训练,都归无用;两者应该相互为用,相互结合。
28、我爱我师,我更爱真理。
29、战争才能带来和平。
30、对上级谦恭是本分,对平辈谦逊是和善,对下级谦逊是高贵,对所有人谦逊是安全。本回答被网友采纳
第2个回答 2010-12-07
为了使科学免受教会干预,伽利略曾多次去罗马活动。1611年他第二次去罗马,目的在于赢得宗教、政治与学术界认可他在天文学上的发现。他在罗马受到包括教皇保罗五世和若干高级主教在内的上层人物的热情接待,并被林赛研究院接纳为院士。当时耶稣会的神父们承认他的观测事实,只是不同意他的解释。这年5月,在罗马大学的大会上,几个高职位的神父公开宣布了伽利略的天文学成就。
同年,他观察到太阳黑子及其运动,对比黑子的运动规律和圆运动的投影原理,论证了太阳黑子是在太阳表面上;他还发现了太阳有自转。1613年他发表了3篇讨论太阳黑子问题的通信稿。另外,1612年他又出版了《水中浮体对话集》一书。
1615年,一诡诈的教士集团和教会中许多与伽利略敌对的人联合攻击伽利略为哥白尼学说辩护的论点,控告他违反基督教义。他闻讯后,于是年冬第三次去罗马,力图挽回自己的声誉,企求教廷不因自己保持哥白尼观点而受到惩处,也不公开压制他宣传哥白尼学说,教廷默认了前一要求,但拒绝了后者。教皇保罗五世在1616年下达了著名的“1616年禁令”,禁止他以口头的或文字的形式保持、传授或捍卫日心说。
1624年,他第四次去罗马,希望故友新任教皇乌尔邦八世能够同情并理解他的意愿,以维护新兴科学的生机。他先后谒见6次,力图说明日心说可以与基督教教义相协调,说“圣经是教人如何进天国,而不是教人知道天体是如何运转的”;并且试图以此说服一些大主教,但毫无效果。乌尔邦八世坚持“1616年禁令”不变;只允许他写一部同时介绍日心说和地心说的书,但对两种学说的态度不得有所偏倚,而且都要写成数学假设性的。在这辛勤奔波的一年里,他研制成了一台显微镜,“可将苍蝇放大成母鸡一般。”
此后6年间,他撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书,1630年他第5次到罗马,取得了此书的“出版许可证”。此书终于在1632年出版了。此书在表面上保持中立,但实际上却为哥白尼体系辩护,并多处对教皇和主教隐含嘲讽,远远超出了仅以数学假设进行讨论的范围。全书笔调诙谐,在意大利文学史上列为文学名著。
教廷的迫害和晚年生活 《对话》出版后6个月,罗马教廷便勒令停止出售,认为作者公然违背“1616年禁令”,问题严重,亟待审查。原来有人在教皇乌尔邦八世面前挑拨说伽利略在《对话》中,借头脑简单、思想守旧的辛普利邱之口以教皇惯用辞句,发表了一些可笑的错误言论,使他大为震怒。曾支持他当上教皇的集团激烈地主张要严惩伽利略,而神圣罗马帝国和西班牙王国认为如纵容伽利略会对各国国内的异端思想产生重大影响,提出联合警告。在这些内外压力和挑拨下,教皇便不顾旧交,于这年秋发出了伽利略到罗马宗教裁判所受审的指令。
年近七旬而又体弱多病的伽利略被迫在寒冬季节抱病前往罗马,在严刑威胁下被审讯了三次,根本不容申辩。几经折磨,终于在 1633年6月22日在圣玛丽亚修女院的大厅上由10名枢机主教联席宣判,主要罪名是违背“1616年禁令”和圣经教义。伽利略被迫跪在冰冷的石板地上,在教廷已写好的“悔过书”上签字。主审官宣布:判处伽利略终身监禁;《对话》必须焚绝,并且禁止出版或重印他的其他著作。此判决书立即通报整个天主教世界,凡是设有大学的城市均须聚众宣读,借此以一儆百。
伽利略既是勤奋的科学家,又是虔诚的天主教徒,深信科学家的任务是探索自然规律,而教会的职能是管理人们的灵魂,不应互相侵犯。所以他受审之前不想逃脱,受审之时也不公开反抗,而是始终服从教廷的处置。他认为教廷在神学范围之外行使权力极不明智,但只能私下有所不满。显然,G.布鲁诺的被处火刑和T.康帕内拉的被长期打入死牢,这两位意大利杰出的哲学家的遭遇,给他精神上投下了可怕的阴影。宗教裁判所的判决随后又改为在家软禁,指定由他的学生和故友A.皮柯罗米尼大主教在锡耶纳的私宅中看管他,规定禁止会客,每天书写材料均需上缴等。在皮柯罗米尼的精心护理和鼓励下,伽利略重行振作起来,接受皮柯罗米尼的建议继续研究无争议的物理学问题。于是他仍用《对话》中的三个对话人物,以对话体裁,和较朴素的文笔,将他最成熟的科学思想和科研成果撰写成《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》。两门新科学是指材料力学(见弹性力学)和动力学。这部书稿1636年就已完成,由于教会禁止出版他的任何著作,他只好托一位威尼斯友人秘密携出国境,1638年在荷兰莱顿出版。
伽利略在皮柯罗米尼家中刚过了5个月,便有人写匿名信向教廷控告皮柯罗米尼厚待伽利略。教廷乃勒令伽利略于当年12月迁往佛罗伦萨附近的阿切特里他自已的故居,由他的大女儿维姬尼亚照料,禁例依旧。她对父亲照料妥贴,但4个月后竟先于父亲病故。
伽利略多次要求外出治病,均未获准。1637年双目失明。次年才获准住在其子家中。在这期间探望他的除托斯卡纳大公外,还有英国著名诗人、政论家J.弥尔顿和法国科学家、哲学家P.伽桑迪。他的学生和老友B.卡斯泰里还和他讨论过利用木卫星计算地面经度的问题。这时教廷对他的限制和监视已明显放松了。
1639年夏,伽利略获准接受聪慧好学的18岁青年V.维维亚尼为他的最后一名学生,并可在他身边照料,这位青年使他非常满意。1641年10月卡斯泰里又介绍自己的学生和过去的秘书E.托里拆利前往陪伴。他们和这位双目失明的老科学家共同讨论如何应用摆的等时性设计机械钟,还讨论过碰撞理论、月球的天平动、大气压下矿井水柱高度等问题,因此,直到临终前他仍在从事科学研究。
伽利略于1642年1月8日病逝,葬仪草率简陋,直到下一世纪,遗骨才迁到家乡的大教堂。
学术成就
新的科学思想和科学研究方法 在伽利略的研究成果得到公认之前,物理学以至整个自然科学只不过是哲学的一个分支,没有取得自己的独立地位。当时,哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里,他们苦思巧辩,得不出符合实际的客观规律。伽利略敢于向传统的权威思想挑战,不是先臆测事物发生的原因,而是先观察自然现象,由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观,认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体,要了解大自然,就必须进行系统的实验定量观测,找出它的精确的数量关系。
基于这样的新的科学思想,伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法;这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉,也是他对近代科学的最重要贡献。用数学方法研究物理问题,原非伽利略首倡,可以追溯到公元前3世纪的阿基米德,14世纪的牛津学派和巴黎学派以及15、16世纪的意大利学术界,在这方面都有一定成就,但他们并未将实验方法放在首位,因而在思想上未能有所突破。伽利略重视实验的思想可见于1615年他写给克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的话:“我要请求这些聪明细心的神父们认真考虑一下臆测性的原理和由实验证实了的原理二者之间的区别。要知道,做实验工作的教授们的主张并不是只凭主观愿望来决定的。”
伽利略的数学与实验相结合的研究方法,一般来说,分三个步骤:①先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分,用最简单的数学形式表示出来,以建立量的概念;②再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系;③然后通过实验证实这种数量关系。他对落体匀加速运动规律的研究便是最好的说明。
从落体的加速运动所能作出的最简单设想,可能是其瞬时速度□与路程□成正正,此□□也可能与下落时间□成正比。这就是研究方法的步骤①。通过数学论证,不难发现第一种假设对于匀加速运动是不能成立的。于是采取□□□或□=□□的假设,这里□是加速度。
由于□值无法直接测量,所以将此式转换为可测量路程的形式:□□如此则落体在□1,2,3,……□秒末所通过的路程依次为□由此得知每隔1秒落体下落的一段距离依次为□□ □依等差级数递增。如此便完成了步骤②。
最后的步骤是用实验验证:由于自由落体的加速度□值大,即使在短时间内下落的路程也会很大,难于测量。为了“冲淡”加速度,使其减小,伽利略设计了斜面滚球实验,测量从斜面上的光滑小槽内往下滚的青铜小球的行程与时间的关系。他采用精密的漏壶,反覆实验100次。所得结果与步骤②中所设想的□-□数量关系符合,且重复性良好,肯定了落体作匀加速运动设想的正确性。
由此可见,伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。
物理学概念和原理的创新 惯性原理和力与加速度的新概念 推动重物时需要的力大,而推动轻物时需要的力小,是人们的直觉经验。亚里士多德据此得出普遍性的结论:一切物体均有保持静止或所谓寻找其“天然去处”的本性,认为“任何运动著的事物都必然有推动者”,并用比例定律把动力与速度联系起来。伽利略则得出新的概念,他观察到一个沿著光滑斜面向上滑动的物体,因斜面的斜角不同而受到不同程度的减速,斜角越小,减速越小。如在无阻力的水平面上滑动,则应保持原速度永远滑动。因而得出这样的结论:“一个运动的物体,假如有了某种速度以后,只要没有增加或减小速度的外部原因,便会始终保持这种速度——这个条件只有在水平的平面上才有可能,因为在斜面的情况下,朝下的斜面提供了加速的起因,而朝上的斜面提供了减速的起因;由此可知,只有在水平面上运动才是不变的”(《两门新科学的对话》,第三天,问题9,假设23注)。这样,伽利略便第一次提出了惯性概念,并第一次把外力和“引起加速或减速的外部原因”即运动的改变联系起来。与前述的匀加速运动实验结合在一起,伽利略提出了惯性和加速度这个全新的概念,以及在重力作用下物体作匀加速运动的全新的运动规律,为牛顿力学理论体系的建立奠定了基础。这种新的惯性概念,推翻了1000多年以来亚里士多德学派认为物体运动靠精灵或外界迂回空气推动的说法,也澄清了中世纪含糊的“冲力”说。这是人类长期以来研究机械运动的理论成果,并且得到了当时地动说支持者们的拥护。伽利略虽然没有明确地写出惯性原理,可是表明了这是属于物体的本性的客观规律,在研究其他物理问题时,他熟练地运用了它。然而他未能摆脱柏拉图关于行星作圆运动的观点,相信“圆惯性”的存在,因此未能将惯性运动概念推广到一切物体运动上。完整的惯性原理是在伽利略逝世后两年由R.笛卡儿表述的。
伽利略把物体速度的大小和方向的改变或加速度的产生归诸力的作用,这是对力的性质的客观认识,也是牛顿第二定律的雏形。惯性原理的发现破除了力是运动原因的旧概念,而认为力是改变运动状态的原因。牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中高度评价伽利略对第一、第二两运动定律所作的开创性工作(见牛顿运动定律)。
运动独立性原理和运动的合成、分解定律 在弹道的研究中,伽利略发现水平与垂直两方向的运动各具有独立性,互不干涉,但通过平行四边形法则又可合成实际的运动径迹。他从垂直于地面的匀加速运动和水平方向的匀速运动,完整地解释了弹道的抛物线性质,这是运动的合成研究的重大收获,并具有实用意义。
惯性参照系概念 伽利略用物理学原理为哥白尼地动学说进行辩解时,应用运动独立性原理通俗地说明了石子从桅杆顶上掉落到桅杆脚下而不向船尾偏移的道路。他又进一步以作匀速直线运动的船舱中物体运动规律不变的著名论述,第一次提出惯性参照系的概念。这一原理被A.爱因斯坦称为伽利略相对性原理,是狭义相对论的先导。
单摆周期性质的发现 伽利略由观察到教堂悬灯的摆动对摆进行实验研究,发现单摆的周期与摆长的平方根成正比,而与振幅大小和摆锤重量无关。这个规律的发现为此后的振动理论和机械计时器件的设计方案建立了基础。
光速有限及其测量 前人对于光速是否有限从来没有明确的认识。伽利略观察了闪电现象,认为光速是有限的,并设计了测量光速的掩灯方案。但限于当时的实验条件,用这种测量方法实际测到的主要只是实验者的反应和人手的动作时间,而不是光的行进时间。然而,如果有了明暗变化有规律的光源或高速机械控制的器件代替人手动作,是可以测量到真正的光速的,后来木卫星食法、转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法都借鉴于掩灯方案。
几种基本物理实验仪器的研制 伽利略不但亲自设计和演示过许多实验,而且亲自研制出不少实验仪器。他的工艺知识丰富,制作技术精湛,他所创制的许多实验仪器在当时及对后世都很有影响,下面举出几项:
浮力天平 这是利用浮力原理快速测定金银器皿首饰中金银含量比例的直读仪器。这种仪器当时已用于金银首饰器皿的交易中。
温度计 伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计,玻璃管内盛有著色的水和酒精,液面与大气相通(见彩图伽利略的温度计)。这实际上是温度计与大气压力计的混合体,这是由于当时他对大气压力的变化还没有明确的认识。尽管如此,其学术价值仍很大,温度从此成为客观的物理量,不再是不确定的主观感觉。
望远镜 伽利略制成的望远镜,可以观察到物体的正像。经过改进后,其倍率由3逐步增大到33;不但指向星空,还可应用于船舰要塞,取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单,而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。
彻底推翻亚里士多德的物质观 欧洲中世纪占绝对统治地位的自然观,是经过神学改装了的亚里士多德的自然观,它成为封建神权统治者统制民众思想的工具。亚里士多德认为,地球和地上万物都由气、火、水、土四种元素所组成,都是丑陋、不洁、不完美的,有变化和有生灭的。火和气组成向上流动的轻物,水和土组成向下掉落的重物。而天体则是由“以太”所组成的纯洁、完美、永恒的物体。又因为“上帝厌恶真空”,所以真空不可能存在。然而伽利略从望远镜发现月亮表面有山峰和洼地,高低不平,并不是完美无缺,金星也有盈亏变化;太阳表面还有活动不已的黑子;肉眼就能直接看到超新星的爆发及其渐渐暗淡和消失。这些都打破了亚里士多德天尊地卑,天体和地上物质的性质悬殊的思想。
伽利略通过流体静力学对浮体的研究,得知所有物体都是重物,没有绝对的轻物。天体和地球以及地上万物在物质结构上是统一的。真空也可能存在和产生,而且只有在真空中才能研究物体运动的真正性质。这就彻底推翻了亚里士多德凭借主观臆测的物质观,从而也根本动摇了封建神权的思想统治。
科学革命的先驱
伽利略在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。在当时的社会条件下,为争取不受权势和旧传统压制的学术自由,为近代科学的生长,他进行了坚持不懈的斗争,并向全世界发出了振聋发聩的声音。因此,他是科学革命的先驱,也可以说是“近代科学之父”。虽然他晚年终于被剥夺了人身自由,但他开创新科学的意志并未动摇。他的追求科学真理的精神和成果,永远为后代所景仰。
1799年,梵蒂冈教皇J.保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪,认为教廷在300多年前迫害他是严重的错误。这表明教廷最终承认了伽利略的主