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第五章
伽利略
作者 : 江笨湖


   姓 名:伽利略·伽利莱

   国 籍:意大利

   生卒年:公元1564~1642年

   出生地:意大利比萨

   特 长:物理、数学、天文学

  

  历史评价

    文艺复兴后期意大利物理学家、数学家和天文学家,是欧洲近代自然科学的创始人之一。

  一生成就

    1590年,伽利略发表长篇论文《论重力》,第一个提出了自由落体定律。伽利略提出一个物体一旦运动起来便一直用同样速度沿同样方向不断运动,除非有某个力作用于它。他把这列为惯性原理的一部分。伽利略还认为,当一个力作用于一个物体时,不管该物体是静止的还是在运动,其效应完全一样。这些概念使得能够正确地描述一个物体自由坠落时所发生的情形。在这种情况下,物体不论大小轻重,在自由下落的过程中,若把空气的阻力产生的影响除外,它们的加速度完全相同,这样就从正面否认了亚里士多德提出的重的物体落地快,轻的物体落地慢的原理。

    1592年,伽利略离开比萨大学到帕多瓦大学去任教,并在那里任教18年。伽利略在帕多瓦大学任教期间,他的科学研究工作达到了成熟阶段。伽利略根据物体热涨冷缩的特性,制造了最初的温度计。

    1609年,伽利略制造出自己的第一个望远镜,并把这个倍率较低的望远镜提高到放大32倍。伽利略从望远镜中第一次观察到月球表面覆盖着苍茫逶迤的“大山”和浩瀚无际的“海洋”以及火山的裂痕,木星有4颗运转着的卫星,银河由无数星体组成。伽利略还观察了土星的光环,只是由于他的望远镜倍数还太低,光环还看不清楚。伽利略的发现用事实否定了亚里士多德关于“天体是完美无缺”的理论。

  伽利略的重要天文学发现之一就是在1610年第一次观测到了太阳黑子,伽利略还发现了太阳有自转,1613年发表了3篇论文,讨论太阳黑子问题。

   1610年出版了《星球的使者》一书。报道了他对月球、恒星、银河、行星观测的新结果,轰动了整个欧洲。伽利略在天文学上的发现,从根本上动摇了教会的最高权威,把人们的认识从神权禁锢中解放出来,推动了科学和唯物主义思想的发展。

    伽利略得出了新的科学思想和科学研究方法,在他的研究成果得到公认之前,物理学以至整个自然科学还只是哲学的一个分支,没有自己的独立地位。当时,哲学家们的思想都完全束缚在神学和亚里士多德教条的框框里,无论他们怎么苦思巧辩,但是都不能得到符合实际的客观规律。

    伽利略首先向传统的权威思想挑战,先是观察自然现象,由此发现自然规律,得出事物发生的原因。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。

    伽利略创新了物理学概念和原理、惯性原理、力与加速度的新概念。伽利略提出了“惯性”和“加速度”等全新的概念;以及在重力作用下物体做“匀加速运动”的运动规律,为牛顿“力学理论体系”的建立奠定了基础。“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。伽利略虽然没有明确地写出“惯性”原理,但是他提出“惯性”是物体本身“属性”的客观规律。

    伽利略为“牛顿第二定律”奠定了基础。伽利略认为:力的作用,使物体速度的大小和方向发生改变,也是加速度产生的原因,这对力的性质是一种客观的认识,而且“惯性”原理的发现也破除了力是运动原因的“旧概念”,认为力是改变运动状态的原因。牛顿也在《自然哲学的数学原理》一书中高度评价伽利略对第一、第二运动定律所做的开创性工作。

    伽利略应用此“运动独立性原理”说明:石子从桅杆顶垂直落到桅杆脚下,不会向船尾偏移。得出“做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。这一原理被爱因斯坦称为“伽利略相对性原理”,可以说是狭义相对论的先导。

    伽利略通过观察到教堂悬灯的摆动,得出“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。

    为牛顿的力学理论体系的建立奠定了基础。虽然他晚年被剥夺了人身自由,但他开创新科学的意志并未动摇。

    伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家,科学革命的先驱。伽利略是现代科学的奠基者,近代物理学之父,同时发明了天文望远镜,发展了天文学。他第一次将实验方法和数学方法全面引入科学研究,为今天科学的繁荣起到了关键性的作用。人类将永远纪念这位为科学事业做出卓越贡献的伟大的科学家。为了证实和传播哥白尼的日心说,伽利略献出了毕生精力。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观,开创了以“实验事实”为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此,他是科学革命的先驱,也可以说是“近代科学之父”。

  

  生活速写

    1564年2月15日,伽利略生于意大利北部近海处的比萨,父亲是一个贫困的贵族,但尤喜好音乐,对数学也有一定的造诣。伽利略童年在比萨求学,他和父亲一样爱好音乐;幼小的伽利略还喜欢绘画,爱做各种机械的小玩具。

    12岁,伽利略进入佛罗伦萨附近瓦洛姆布洛萨修道院,他读过的希腊和拉丁作家的作品,为伽利略的古典文学素养打下了良好基础。伽利略在中学已表现出极其勤奋,以及一定程度的使他区别于其他同学的独立思想。

    伽利略17岁时进入比萨大学医学院。然而,医学没有激起青年伽利略的兴趣。精密科学更加吸引着他。据说他经常站在教室门口听数学课,并想在学生离开教室时,从他们那里获得点滴知识。数学讲师得知后,便采取措施使伽利略能从学习医学转为学习数学和物理学。他在这两门科学上进步很快,因此在二十五岁那年就被任命为他家乡大学的讲师。

  传世佳句

  我惊喜若狂,无限感谢上帝,他喜欢和允许我发现这么多前所未知的伟大奇迹。月球是一个类似地球的天体,这一点我以前就已深信不疑。我也观察到了大量前所未见的恒星,它们比肉眼可以看到的要多十几倍。……我现在已经知道银河究竟是什么了。

  我已经发现,土星由三个天球构成,它们几乎相触,从不改变相对位置,并沿着黄道带排成一行,以致中间的球三倍于另外两个。

  名人年谱

  公元1564年2月15日,伽利略生于意大利北部近海处的比萨。

  公元1585年,伽利略从比萨大学肄业,因为付不出学费,连毕业文凭也没有拿到。

    公元1589年,伽利略被聘于比萨大学任教。

  公元1590年,伽利略发表长篇论文《论重力》,第一个提出了自由落体定律。

  公元1592年,伽利略离开比萨大学到帕多瓦大学去任教,并在那里任教18年。

  公元1637年,伽利略双目失明。

  公元1638年,教皇批准伽利略住在其子家中。

  公元1642年1月8日,病逝。

  

  

  
中国戏剧出版社    
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