伽利略

伽利略(Galileo 1564．215～1642．1．8)

伽利略 (Galileo1564．2．15～1642．1．8)意大利数学家、天文学家、物理学家，对现代科学思想的发展作出重大贡献。他是最早用望远镜观察天体的天文学家，曾用大量事实证明地球环绕太阳旋转，否定地心说。由于他最先把科学实验和数量分析方法相结合并用来研究惯性运动和落体运动规律，为牛顿对第一和第二运动定律的研究铺平道路，所以常被认为是现代力学和实验物理学的创始人。他生于意大利比萨城，就住在著名的比萨斜塔旁。伽利略的父亲是一位数学家，一度曾富有但后衰落，他执意要伽利略去学医而不是数学，在那个时候一个医生的收入是数学家的30倍，无疑伽利略会成为一名好医生。1581年他入比萨大学攻读医学。然而，命运总是自有安排，并给伽利略带来烦恼。这个年轻人偶然地听了一次几何课，他接着又做了些实验，结果发现自己独立得出了阿基米德曾得到的结果，于是他立即请求父亲同意他转学数学，拗不过儿子，父亲终于勉强同意。这当然是值得庆幸的事情，因为伽利略的这个选择是科学的重大转折点。他的第一个惊人发现是在1581年作出的，当时他去比萨教堂做礼拜，发现教堂的吊灯在气流的影响下晃动，它的晃动路线时而是大圆弧，时而是小圆弧。具有定量头脑的伽利略觉得，不管它的摆动幅度大小，摆动一次的时间总是一致的。回家后，他自己做了一长一短两个摆进行实验，结果证明自己的想法是对的，即摆动的周期性，由此提出了摆动原理。那时使伽利略感到最大地困扰是不能精确地测量时间，只好用自己的脉搏或漏壶进行实验。历史往往有些有趣的巧合，在伽利略死后，惠更斯就是用伽利略发现的摆动原理来控制时钟，从而解决了伽利略未解决的时间准确测量问题。1585年他在佛罗伦萨学院任教，1586年发明比重秤，因而在全意大利闻名。1589年他因写了固体重心方面的论文而出任比萨大学的数学讲师，从此开始研究运动理论。首先推翻亚里士多德关于不同重量的物体下落速度不同的论点。亚里士多德是古希腊的大学者，他认为重物体比轻物体下落的速度要快。世世代代的学者都接受这个论断，奉为绝对真理。伽利略通过一系列实验，传说他将重量相差10倍的两颗炮弹同时从比萨斜塔上丢下。人们听到两颗炮弹同时落地的声音。当然这只不过是传说而已，但在更早些时候，斯蒂文确实做过相似的实验。这样他就发现亚里士多德的说法是错的。如果没有空气的摩擦阻力，重物体和轻物体下落速度相同。1592年他到帕多瓦任数学讲师，在那里工作了18年并完成了大量实验，从理论上证明了等加速运动定律，由于他测量时间的精度不足以测出自由落体的运动速度，所以他通过让物体沿着一个斜面滚下而使速度变慢，这样他就很容易的证明了物体沿斜面作速度均匀增加的运动。这个定律的发现，解决了一个重要的哲学争端，因为亚里士多德曾认为，为使一物体不断运动，必须不断施加作用力。一些中世纪的哲学家由此而得出结论说，不断运动着的天体必须由上帝不停地推动。但伽利略不愿过于公开地斥责亚里士多德学派的物理学。他在等待着一个更有把握的时机。这个时机终于在1604年到来了，那一年出现了一颗新星(通常和开普勒的名字联系在一起)。伽利略用这颗新星驳斥了亚里士多德关于天体永远不变的看法，而实际上是驳斥了亚里士多德学派的整个体系。他还提出了物体的抛物线下落定律。伽利略的工作使他在比萨成为不受欢迎的人，因此，他迁移到威尼斯领地帕多瓦。在帕多瓦，他开始与开普勒书信来往，在通信中他承认早在1597年就相信哥白尼的理论了，可是由于谨慎，暂时克制自己而不公开自己的观点。布鲁诺于1600年被处死刑，也促使伽利略必须继续克制。当他听说荷兰人发明了一种用透镜制成的放大筒。不出半年，伽利略就设计出自己独特的放大筒，约可放大32倍的仪器。他能用它作显微镜来观察昆虫，进而于1608年他制作了世界第一架望远镜。他利用自己制造的望远镜观察天体，1609～1610年间宣布一系列新发现：月球表面不规则的起伏；银河由大量恒星集合组成；木星的卫星；太阳黑子和土星光环等。在1632年他发表了《关于两种世界体系的对话》一书，大力支持和阐明哥白尼的地动说，引起教会的恐慌和仇视，1633年遭罗马教廷宗教裁判所的审判并处罚8年软禁。尽管朋友和他女儿都劝说他改变观点，而年迈的伽利略却毫不动摇。教皇采用卑鄙手段，强迫伽利略下跪，在事先准备好的一份悔过书上签字。可是当伽利略站起来后，依然坚定地说：“地球仍然在转动”。在监禁中他仍然继续他的研究活动，次年他完成了《两种新科学的对话》，扼要重述他早期实验的成果和对力学原理的思考。他坚持“自然科学书籍要用数学来写”的观点，他的著作在当时的欧洲被认为是文学和哲学的杰作。他倡导实验和理论计算相结合，从具体中得出抽象；用实验方法检验理论推导，这是他首创的科学研究方法，对后来的研究工作有指导意义。1636年，72岁的老人双目失明，又过6年后，于1642年1月8日这位伟大的科学家在阿切特里去世，享年78岁。直到1983年，罗马教廷正式承认350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的。

伽利略在观看教堂吊灯

直筒望远镜

月球图(1609)

太阳图(1610)

伽利略用自己发明的望远镜观测太阳和月球后绘制的图

附录：

【望远镜发明沿革】制造望远镜的设想最早出自荷兰光学家J．利伯尔塞伊。据信，伽利略是得到了他的报告后立即设计并制造了那架用来进行轰动一时的天文观察的望远镜。虽然在伽利略造出第一台直筒望远镜的同年，利伯尔塞伊又为双筒望远镜申请专利，但因与直筒望远镜大同小异而未获准。1611年，德国天文学家J．开普勒也曾提出过天文望远镜的设想，并由另一德国学者萨伊纳制作。1655年，荷兰物理学家C．惠更斯对望远镜进行了重大改革，并亲自磨制镜头制成望远镜和用它于1656年发现土星卫星和土星环。1671年伟大的科学家牛顿设计了第一台反射望远镜；1757年，英国光学家多郎父子设计出第一架消色差望远镜。而棱镜望远镜是Ⅰ．巴洛于19世纪30年代年发明的。