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1、伟大的科学巨星伽利略 伽利略奥伽利略（Galileo Galilei,1564 - 1642）是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、力学家和哲学家，也是近代实验物理学的开拓者。他是为维护真理而进行不屈不挠的战士。恩格斯称他是“不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说，创立新说的巨人之一”。,一伽利略生平 伽利略于1564年2月15日出生于意大利西部海岸的此萨城，他原籍佛罗伦萨，出身没落的名门贵族家庭。伽利略的父亲是一位不得志的音乐家，精通希腊文和拉丁文，对数学也颇有造诣。因此，伽利略从小受到了良好的家庭教育。,伽利略在十二岁时，进入佛罗伦萨附近的瓦洛姆布洛萨修道院，接受古典教育。十七岁时，
2、他进入比萨大学学医，同时潜心钻研物理学和数学。由于家庭经济困难，伽利略没有拿到毕业证书，便离开了比萨大学。在艰苦的环境下，他仍坚持科学研究，攻读了欧几里德和阿基米德的许多著作，做了许多实验，并发表了许多有影响的论文，从而受到了当时学术界的高度重视，被誉为“当代的阿基米德”。 伽利略在25岁时被比萨大学的数学教授。两年后，伽利略因为著名的比萨斜塔实验，触怒了教会，失去这份工作。伽利略离开比萨大学后，于1592年去威尼斯的帕多瓦大学任教，一直到1610年。这一段时期是伽利略从事科学研究的黄金时期。在这里，他在力学、天文学等各方面都取得了累累硕果。 1610年，伽利略把他的著作以通俗读物的形式发表出
3、来，取名为星空信使，这本书在威尼斯出版，轰动了当时的欧洲，也为伽利略赢得了崇高的荣誉。伽利略被聘为“宫廷哲学家”和“宫廷首席数学家”，从此他又回到了故乡佛罗伦萨。,伽利略在佛罗伦萨的宫廷里继续进行科学研究，但是他的天文学发现以及他的天文学著作明显的体现出了哥白尼日心说的观点。因此，伽利略开始受到教会的注意。1616年开始，伽利略开始受到罗马宗教裁判所长达二十多年的残酷迫害。 伽利略的晚年生活极其悲惨，照料他的女儿赛丽斯特竟然先于他离开人世。失去爱女的过分悲伤，使伽利略双目失明。即使在这样的条件下，他依然没有放弃自己的科学研究工作。 1642年1月8日，凌晨4时，伟大的伽利略为科学、为真理奋斗一
4、生的战士，科学巨人离开了人世，享年78岁。在他离开人世的前夕，他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气。” 二伽利略和他的科学发现 古希腊在物理学说方面有两大学派，一派以哲学家亚里士多德为代表，另一派则以自然科学家阿基米德为代表。两人皆是古代希腊蓍名的学者，但由于两人的观点和方法不同，其科学结论也就各异，并形成了鲜明的对立。,亚里士多德学派的观点基本是唯心的，他是凭主观思考和纯推理方法作结论的，所以是充斥着谬误。而阿基米德学派的观点基本是唯物的，他完全依靠靠科学实践方法得出结论。 然而从11世纪起，在基督教会的扶持下，亚里士多德的著作得到了经院哲学家的重视，他们排斥阿基米德的物理学，把亚
5、里士多德的物理学奉为经典，凡违反亚里士多德物理学的学者均被视为“异端邪说”。但伽利略却对亚里士多德的物理学抱怀疑态度，相反他特别重视对阿基米德物理学的研究，他重视理论联系实际，注意观察各种自然现象，思考各种问题。在伽俐略十八岁那年，一次到比萨教堂去做礼拜，他注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动，他按自己脉博的跳动来计时，发现它们往复运动的时间总是相等的。就这样他发现了摆的等时性，后来荷兰物理学家惠更斯根据这个原理制成挂摆时钟，人们称之为伽利略钟。 伽利略根据阿基米德的学说，作了迅速确定合金成分的流体静力天平的研究，发明了可以测定物质密度的“小天平”，写出了名为小天平的论文。
6、,后来他又潜心研究了物体重心的几何学，于1588年发表了固体的重心的论文，引起学术界的注意。第二年，在友人的推荐下，被比萨大学聘任为数学教授。 亚里士多德认为两个物体以同一高度落下，重的比轻的先着地。但伽利略经过反复的研究与实验后，得出了与之截然相反的结论：物体下落的快慢与重量无关。1590年，伽利略在比萨斜塔公开作了落体实验，验证了亚里士多德的说法是错误的，使统治人们思想长达2000多年的亚里士多德的学说第一次发生动摇。而应邀前来观看的一些著名学者却否认自己亲眼见到的一切，他们群起攻击伽利略。1591年，伽利略被比萨解聘。 从科学史上看，伽利略并不是落体实验的首创者，其首创者是比利时的斯台文
7、。但伽利略的比萨斜塔实验所造成的影响却是更为深远的。 1592年，伽利略来到威尼斯的帕多瓦大学任教，开始了他科学活动的黄金时期。,在这一时期，他研究了大量的物理学问题，如斜面运动、力的合成、抛射体运动等。他还对液体与热学作了研究，发明了温度计。1609年，伽利略制成了天文望远镜，并用这台望远镜去探索宇宙的奥秘，他发现月球的表面凹凸不平，有高山深谷；木星有四颗卫星围绕它旋转，金星和月亮一样有盈有亏；土星有光环；太阳有黑子，能自转。银河是由于千千万万颗暗淡的星星所组成。这些发现为哥白尼、布鲁诺的观点提供了有力的证据。对教会的信条进行了严厉的打击。 第二年，他出版了星际使者，通俗地向读者介绍他观察到
8、的天空现象，宣传了他的观点。这部著作在欧洲引起了极大的轰动，伽利略因此被称为“天空的哥伦布”。1613年，他在罗马发表了论太阳黑子。该书以书信形式明确指出了哥白尼学说是正确的，托勒密学说是错误的。由此伽利略触怒了教会，开始受到宗教裁制所的审讯。 在教廷的压制下，伽利略仍继续科学研究，在长期观察和研究天体运动的实践中，他更加坚信哥白尼学说的正确性。1632年1月，伽利略在佛罗伦萨出版了,关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话。他在书中用三位学者对话的形式，作了四天的谈话。讨论了三个问题：1、证明地球在运动；2、充实哥白尼学说；3、地球的潮汐。对话总结了伽利略长期科研实践中的各种科学发现，宣告了托
9、勒密地心说理论的破产，从根本上动摇了教会的最高权威，从而推动了唯物论思想的发展。这部著作一经出版便受到广大读者的欢迎。但却遭到了罗马教会的反对。伽利略因此而受到了长期的监禁。 1636年，伽利略在监禁中偷偷地完成了他一生中另一部伟大的著作关于两种新科学的对话。该书于1638年在荷兰出版。这部伟大著作同样是以三人对话形式写的。“第一天”是关于固体材料强度的问题，反驳了亚里士多德关于落体的速度依赖于其重量的观点；“第二天”是关于内聚作用的原因，讨论了杠杆原理的证明及梁的强度问题；“第三天”讨论了匀速运动和自然加速运动；“第四天“是关于抛射体运动的讨论。这一巨著从根本上否定的亚里士多德的运动学说。,
10、三伽利略的科学研究方法 伽利略对物理规律的论证非常严格。他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。例如，为了说明惯性，他曾设计一个无摩擦的理想实验：在一定点O悬挂一单摆，将摆球拉到离竖直位置一定距离的左侧A点，释放小球，小球将摆到竖直位置的右侧B点，此时A点与B点处于同一高度。若在O的正下方C用钉子改变单摆的运动路线，小球将摆到与A、B两点同样高度的D。伽利略指出，对于斜面会得出同样的结论。他将两个斜面对接起来，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一斜面。如果无摩擦，小球将上升到原来的高度。他推论说，如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面达到原
11、来的高度就要通过更长的距离。继续使第二个斜面的倾角越来越小，小球将合滚得越来越远。如果第二个斜面改成水平面，小球就永远达不到原来的高度，而要沿水平面以恒定速度持续运动下去。伽利略设计的实验虽是想象中的，但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，,化繁为简，易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。 四伽利略在科学史上的地位 伽利略的科学发现，不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，更创立了研究自然科学的新方法。 伽利略在总结
12、自己的科学研究方法时说过，“这是第一次为新的方法打开了大门，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的年代里，会博得许多人的重视。”后来，惠更斯继续了伽利略的研究工作，他导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。伽利略留给后人的精神财富是宝贵的。爱因斯坦曾这样评价：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！”。,伽利略的实验 经历了“哥白尼革命”以后，科学摆脱了神学和经院哲学的束缚，实验和观察成为知识的源泉和检验真理的标准。伽利略通过一系列有关运动物
13、体的实验，推翻了以亚里士多德为代表的传统运动观念，他用自己制造的望远镜来观察天体，观察到月球凹凸不平的表面，发现了环绕木星的四颗卫星等许多过去肉眼无法看到的天文现象，为哥白尼的日心说提供了有力的证据。他重视实验和数学工具的做法标志着近代科学的出现。,伽利略的天文学研究 在天文学方面，伽利略的贡献是极其巨大的。在早年他曾给学生们开设天文学课程，讲解托勒密的行星理论。但是，他最根本的宇宙观核心是维护和坚持、发展哥白尼学说。 伽利略的日心说观点完全建立在对天文进行长期观测所获得的大量新发现的可靠事实基础之上。1608年，荷兰眼镜工匠李普塞制成了世界上第一架望远镜。伽利略得知后，立即着手从事望远镜的设
14、计和制作，经过多次实验，终于在1609年到1610年间设计并制造了放大33倍的天文望远镜。这一望远镜是用凸透镜作为物镜，以凹透镜作为目镜构成的。利用自己制作的望远镜，伽利略进行了长期、大量的天体观测。 伽利略首先对月球进行了观测，他发现了月球表面有深谷、高山和平原。他甚至根据测出的影子确定了月球上山脉的高度。伽利略将望远镜指向天空的任何部分都可以看到无数的星体；肉眼看来是一条连续的光带的银河，原来也是由数不清的暗淡的星星组成的。,伽利略还观察到了金星象月亮一样发生周相的变化，而且在不同位相时其视大小也互不相同。这表明，正如哥白尼所说的一样，金星是围绕太阳运转的他还发现，太阳也不是光洁无瑕的，它
15、的表面上有黑子。从黑子在太阳表面上有规律的运动，他断定太阳以二十七天左右的周期进行转动。伽利略观测到了土星的光环。当时他认为这些光环是由无数的卫星所组成的。伽利略自己认为他最重要的天文观测成果是土星卫星的发现。1610年1月17日，伽利略观测到木星有三颗卫星。经过连续几周的跟踪观察，他发现了木星有四颗卫星，即木卫1木卫四。 早在青年时期，伽利略便怀疑亚里士多德的学说和托勒密的地心说。他的上述发现更坚定了相信哥白尼日心说的信心。1610年伽利略出版了星际使者一书，宣传他的新发现。星际使者的出版轰动一时，使伽利略获得了极高的荣誉。由于不愿在大学里讲授陈旧的教条，摆脱教学活动对他的研究工作的妨碍以及
16、渴望重回故里，他写信给托斯坎纳公国的大公爵，希望到他的宫廷里服务。,1610年7月，他被邀请到佛罗伦萨任宫廷数学家和哲学家。他的一些朋友认为这是不明智的决定，因为佛罗伦萨的教会势力很强，对伽利略的研究工作是不利的，后来的事态发展果然证明了这一点。 1611年伽利略又去了罗马，邀请很多人观看望远镜，宣传哥白尼学说。1613年他又出版了关于太阳黑子的通讯。伽利略的实验活动为哥白尼的日心说提供了有力的证据。由于伽利略的观点触犯了教会的教规，1616年2月，他受到警告，并且不准他在讲课和著作中再宣传日心说。伽利略坚持科学真理，不顾教会的警告，又用5年时间，于1632年写出了近代科学史上具有重大意义的著作关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话一书，并于1632年2月出版。被激怒了的教会，对伽利略进行了严厉审判，并判以终身监禁。从此，伽利略失去了继续研究天文学的条件，转而致力于对力学的研究。,巨人的磨难 文艺复兴时期，自然科学和人文主义思想以神奇的速度发展起来，基督教会的观点和信条受到了巨大的冲击，其统治地位摇摇欲坠。于是，不甘
