近代物理学之父———伽利略

1前言伽利略被称为现代物理学之父。因为现代科学始于现代物理学，所以有些人也称他为现代科学之父。伽利略对物理学的主要贡献包括:(1)提出了相对论原理，因为当时它主要是力学，有人也称之为力学的相对论原理。(2)提出惯性定律。虽然今天我们第一次通过笛卡尔正确地理解了惯性定律。然而，它仍然被普遍称为伽利略惯性定律。(3)正确描述了*落体运动规律。因为重量与质量成正比，所以有些人也称这种描述为牛顿第二定律的雏形。(4)给出了伽利略坐标变换和速度合成定律。(5)它发明了伽利略的天文望远镜及其对天文学的贡献。伽利略还对物理思想和方法做出了重大贡献:(1)提出科学问题的方式。亚里士多德追求终极目标，伽利略追求直接动机。(2)强调科学实验和观察。(3)创造理想的物理实验方法。伽利略在许多研究中使用了理想的实验方法。这不同于物理实验。这是一种视觉逻辑思维方法。(4)反证法是物理学中的第一个应用。反证法是毕达哥拉斯学派在证明无理数时建立的。然而，伽利略第一次在物理学中被使用，他反驳了亚里士多德的重量下降很快。后来的悖论都与此相关。这也是一个逻辑证明。(5)物理规律的定量数学表达。这种定量表达始于现代，始于伽利略同时代的开普勒。但是伽利略也是先驱者之一。(6)为了将科学从神学的桎梏中解放出来，伽利略提出科学实验是检验科学真理的标准。为此，他与学者和神学家进行了斗争。由于伽利略被尊为现代物理学之父，他对物理学的贡献应该有个标志。这个标志足以区分现代物理学和中世纪欧洲哲学。一些学者认为伽利略提问的方式是现代物理学的标志。中世纪欧洲学者崇拜古希腊的亚里士多德，追求终极目标事业。历史证明，追求最终目标的事业是一朵无果的花。它导致了中世纪欧洲科学技术的缓慢发展。然而，对直接动机的追求证明是卓有成效的，现代物理学走上了平稳发展的道路。历史背景现代物理学诞生于资本主义萌芽时期，主要继承古希腊文明和基督教文化背景。本文主要介绍一些基督教文化背景。圣经是基督教文化的代码。圣经描述了上帝在宇宙中创造的一切。同时，上帝也管理着宇宙。人们变得对与错是因为他们偷了智慧的果实。这种不听上帝教导的做法受到了上帝的惩罚:他们被赶出伊甸园，然后死去。他们不能永远活着。人类都是亚当和夏娃的后代，因此继承了这种罪，基督教称之为原罪。为了拯救人们的罪，上帝派他的儿子耶稣去为别人受苦。因此，只有那些相信耶稣的人才能得救并升天。其他不信者，都去死吧。在基督教文化中，生命只有几十年，只是为未来的永生做选择和准备。世界是无足轻重的，永恒的生命是目标。早期基督教神学拒绝科学和技术，这可以在圣经中找到。然而，由于基督教向上层阶级的扩张，简单的说教很难与古希腊文明的合理性相抗衡。基督教神学吸收了一些古希腊文化并使之合理化。它始于柏拉图的理论。后来它变成了亚里士多德的理论。后来的学者，除了《圣经》，都拜倒在阿奎那改革后的亚里士多德理论的脚下。一些物理历史书把学者描绘成一群傻瓜，这不符合历史的现实。他们实际上是一群智者，就像中国学者和进士一样。他们所接受的教育是他们同时代的人难以享受的。他们为基督教统治的稳定做出了巨大贡献。他们确实做了一些今天看来很愚蠢的事情。问题是他们只在基督教神学中发挥他们的智慧，不允许其他人将他们的智慧用于其他目的。在欧洲黑暗的中世纪，哲学(包括自然科学)成了神学的女仆。资产阶级的崛起、文艺复兴和宗教改革的春风给欧洲带来了新鲜空气。哥白尼的“天体运行论”敲响了现代科学的号角。但是当时哥白尼的日心说除了在天文学上有一些优势之外，在神学和物理学上是次等的。为了维护日心说，我们必须向教会宣战，摆脱神学对科学的束缚。正是在这种背景下，伽利略不得不对亚里士多德的物理学宣战，并发展新的科学。伽利略在1580年为建立自然科学的真理标准而努力奋斗。16岁的伽利略进入比萨大学医学院学习。比萨大学当时是一所保守的大学。教授们坚持亚里士多德的旧理论，而伽利略对医学不感兴趣。他对数学和力学非常感兴趣。他对医学的唯一贡献是发现了钟摆的同步性。到目前为止，护士仍然根据伽利略的实践，一边看手表一边数病人的脉搏。医学院没有给他学位就把伽利略开除了。然而，伽利略的数学能力引起了社会的关注。当比萨大学缺少数学教授时，伽利略得到了一个数学讲师的职位。伽利略是哥白尼理论的支持者，他重视实验。实验结果也对亚里士多德的理论提出了质疑。伽利略的行为引起了坚持亚里士多德理论的教授们的不满。他们煽动学生在伽利略课上起哄。1592年，学校当局将他开除出大学。伽利略的新科学思想正在逐渐形成，与传统和旧*的矛盾已经开始。同年，伽利略在更*的帕多瓦大学找到了一个数学教授的职位。他的许多研究成果都是在那里获得的。1609年，伽利略发明了第一台望远镜。用这台望远镜，他发现月球并不像亚里士多德所说的那样神圣和完美，而是布满了环形山和火山遗迹。银河系有无数的恒星。木星有四颗卫星。金星和月亮有相同的相位变化。他还发现了太阳黑子。1610年，伽利略发表了《恒星信使》和《太阳黑子》等著作，并报道了他的发现。1609年，开普勒公布了天体的第一定律和第二定律。尽管开普勒的发现在科学上更有意义，但只有少数学者能理解它。伽利略的发现不是，任何人都可以买望远镜。亲自观察天体的奇观。伽利略的发现在意大利和欧洲引起了轰动。人们称之为“天空中的哥伦布布”。他在世时，他的声望达到了顶峰。伽利略的发现无疑支持了哥白尼的日心说。由于宗教改革，教皇失去了北欧的权力。为了巩固他的地位并向外发展，他们建立了一个忠于自己的智囊团——耶稣会。耶稣会在欧洲进行了一些可耻的活动，后来*解散。来到中国的传教士基本上都是耶稣会成员。耶稣会在欧洲的另一个使命是反对新科学。在天文学中，他们不再坚持托勒密体系，而是利用地球保持静止。太阳和月亮围绕地球运行。第谷妥协系统，其中其他行星围绕太阳旋转。这个系统符合旧的神学和亚里士多德的物理学观点，但在天文学计算中它不像哥白尼系统那样和谐。然而，木星卫星的发现使得这个系统更加不和谐。对月球的观察表明，月球可能由与地球相同的元素组成，而不是神秘的以太。金星也可能是一样的。这动摇了耶稣会坚持的第谷体系。伽利略影响力的增加引起了坚持亚里士多德理论的耶稣会士、神学家和教授的强烈反对。据说伽利略没有忘记他在比萨大学遭受的耻辱，他希望凯旋而归。他的目标实现了，他是佛罗伦萨的一名宫廷数学家。比萨大学当局没有能力阻止他返回，伽利略也没有能力改变他们对他的态度。他的归来是他晚年悲剧的开始。这也是他与神学激烈斗争的开始。有些人说，如果他不回来，他可能会受到保护免受审判。伽利略支持哥白尼的证据来自望远镜观测，这太直接了。那些反对他的人知道凭理性很难取胜。他们从根本上攻击:不是根据圣经而是根据魔镜来研究天文学是对上帝的不尊重。这是*。神学家的攻击涉及科学发展的根本问题:自然科学中真理的标准是什么。对于这样一个根本问题，科学的发展离不开斗争。科学必须摆脱神学的束缚，它作为“哲学是神学的女仆”的地位必须改变。伽利略是一个虔诚的天主教徒，他相信圣经中关于道德标准和行为准则的语言。就像今天一些相信上帝的科学家一样，他希望教皇能给科学家们科学上的*，并承认哥白尼。他希望缓和矛盾。天主教领袖也想尽可能缓和与这位受人尊敬的科学家的矛盾，并希望他放弃哥白尼。他也做了一些事情来缓和矛盾，但这种矛盾实际上并没有缓和。伽利略被允许出版一本关于两个宇宙系统的书，但它不涉及物理学。经过层层审查，《对话》出版了。它对社会产生了更大的影响。耶稣会士和伽利略之间的争论实际上是一场智力竞赛。当他们看到他们不能在这场比赛中获胜时，他们不得不乞求权力。1546年4月，天主教决定任何人都不应该“违背牧师的协议”解释圣经。由于牧师对《圣经》的解释涉及哲学，所有自然科学的解释不仅基于《圣经》的语言，还基于教皇官僚机构的语言。对伽利略的审判有很多原因，据说直接的导火索是伽利略写给他朋友的一封信。这封信也真实地反映了伽利略对科学真理的态度。伽利略在信中写道...为了理解世界的所有部分，为什么我们必须从学习圣经而不是上帝创造的东西开始？它创造的东西应该比它说的更不受尊重吗？如果有人认为说地球在移动是异端邪说，然后实验和证据向我们表明事实确实如此，教会怎么能不遇到巨大的困难呢？相反，如果事情不符合圣经，我们必须认为圣经是第二，这是无害的，因为它经常被修改，以迎合公众，并经常把虚假的东西归因于上帝。因此，我必须问，当我们谈论太阳或地球时，为什么我们坚持圣经绝对正确？”69岁的伽利略被召入罗马，并被监禁了几个月。他(在缺席的情况下)受到审判，并受到严厉惩罚的威胁。他*放弃哥白尼。看一看宗教裁判所的裁决，对理解这场斗争很有帮助:“太阳是世界的中心，这一原则在哲学上仍然是荒谬的、虚伪的和异端的。因为它与圣经所说的相矛盾。地球不是世界的中心，也不是静止的。这也是日夜运行的原则，这在哲学上也是荒谬和错误的。从神学上来说，这至少是信仰上的一个错误。”判你正式入狱。“但是地球不会被宗教裁判所的一张判决书所束缚。地球移动的事实必须比宗教裁判所持续的时间更长。宗教裁判所的判决限制了伽利略的个人*，但并没有使伽利略屈服。他继续为科学而战。在软禁期间，他写了本书《新科学》，并在国外出版。科学战士不会停止战斗，因为他坚信科学将会终结。历史已经证明，伽利略的审判不仅是科学的悲剧，伽利略的悲剧，也是宗教的悲剧。对于一个站不住脚的立场，他们是弄巧成拙的。伽利略后来不得不被证明是正确的。科学笑到了最后。自然科学真理标准的意义一个公认的事实是，自从现代物理学诞生以来，自然科学取得了飞速发展，极大地促进了生产力的发展。除了外部因素外，物理学的内部因素在很大程度上可以归结为:自然科学真理标准的确立；研究目标从终极目标原因转变为直接动机原因。继承和发展研究方法、逻辑思维方法和强调实验相结合；物理规律从定性到定量的表达；将科学推广到生产导致科学投资的增加，...当人们分析哪一个是最基本的，一些人认为第一个，一些人认为第二个，很少有人认为另一个。在一门学科中，没有人的重要性能超过判断对错的标准。如果标准改变了，一切都会改变。篮球比赛并不依赖于进球的数量作为胜利和失败的标准。其他竞赛规则有什么用？自然科学研究的基础之一是自然科学的真理存在于自然界中，今天我们对自然的理解中有许多未知或已知的错误。后半句常被称为怀疑精神。任何权威的语言，不管是世俗的还是启示的，如果作为自然科学真理的标准，都不能允许怀疑。它最终会阻碍和限制科学的发展。当科学实验被作为判断科学真理的标准时，那些不能被科学实验证实或证伪的断言将不可避免地被排除在自然科学研究之外。尽管终极目标的原因很容易导致上帝的结论(实际的终极动机的原因也很容易导致有神论)，但这不能被科学实验所证实。因此，追求终极目标的原因，在判断自然科学真理的标准确定之后，他们肯定会被排除在自然科学的研究之外。这指的是公共科学。一些信仰上帝的科学家追求上帝研究的目的，并且仍然存在于私人科学中，但他们只能是发表论文的公共科学研究的直接动机(或直接目的)。为了通过实验来检验自然科学的规律，规律的表达必须是定量的，否则不确定性太大。然而，定性探索在其初始阶段是必不可少的。自然科学的真理标准确定后，必须重视实验科学，因为理论要通过实验来检验。此外，理论研究还必须从科学实验中寻求灵感，尽管公共科学并不关心理论灵感来自何处。因此，必须研究从科学实验中探索理论的方法:逻辑的和非逻辑的。结论检验自然科学真理的标准今天已经确立。相信上帝的科学家也尽力遵守这一标准。我们对这个标准的接受是如此自然和容易，以至于我们经常忘记它的重要性。正如我们经常把食物、衣服和住房列为人类的生活条件，而很少把呼吸空气列为人类的生活条件一样，然而，科学发展的这一不可或缺的条件并不完全令人满意。在相当长的一段时间内，它不会完全令人满意。因为这个标准不仅是反神学的，而且也是反对一切权力和传统权威的。在纳粹组织的历史上，100名科学家反对爱因斯坦的相对论，不是出于神学或宗教目的，而是出于政治或种族目的。玻尔兹曼的自杀悲剧不能归咎于宗教或政治，而是传统的学术力量。在牛顿之后，拥有大量人才的英国在过去的几十年里很少见到著名的科学家。原因是对牛顿的崇拜和迷信以及对过去荣耀的过度迷恋导致了光明未来的丧失。只要科学还在发展，新旧观念之间的矛盾和斗争就一定会存在。在学术辩论中，人们应该采取这样的态度:我不同意你的观点，但我将誓死捍卫你表达观点的权利。科学最终会赢。任何压制科学发展的企图都将失败。人们赞扬在敌人炮火面前带头的士兵，以及用球突破许多人围攻的足球运动员。他们是战士。与他们相比，新理论的支持者面对越来越多强大的反对者，可能是10倍或100倍。不从事科学的人无法想象他们所承受的压力。当我们赞扬布鲁诺和伽利略为科学的奉献和英勇斗争时。我们没有权利指责哥白尼花了四到九年的时间来发表天体理论。我们没有权利指责玻尔兹曼的自杀和普朗克提出量子概念后十多年的流浪。他们也是科学战士。科学家的发现可能最终会改变世界，但那时他们无法改变周围的环境。自从现代科学出现以来，科学界发生了各种变化或革命。但是到目前为止，没有比在自然科学中建立真理标准的革命更重要的革命了。伽利略为此奋斗了一生。伽利略不愧为现代科学之父。