物理学史-伽利略•伽利雷（一）

导言:

伽利略·伽利雷(1564-1642)是现代实验科学的先驱，也是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、机械师、哲学家、物理学家和数学家。他也是现代实验物理学的先驱，被誉为“现代科学之父”。他是一个不屈不挠的真理斗士。恩格斯称他为“一个能打破老话，不顾任何障碍创造新话的巨人”他于1564年2月15日出生于比萨，在历史科学实验的基础上，他首次将数学、物理学和天文学结合起来，扩展、深化和改变了人类对物质运动和宇宙的理解。为了证明和传播哥白尼的日心说，伽利略献出了他的一生。结果，他在晚年受到教会的迫害，并被终身监禁。通过系统的实验和观察，他推翻了亚里士多德纯粹思辨的传统自然观，开创了基于实验事实和严格逻辑体系的现代科学。因此，他被称为“现代科学之父”。他的工作为牛顿理论体系的建立奠定了基础。

1642年1月8日死于比萨。伽利略的姓是伽利略。他的全名是伽利略·伽利雷，但现在人们通常叫他伽利略而不是他的姓。由于翻译上的问题，对姓氏的意见不一，以伽利略为准。

1590年，伽利略在比萨斜塔上做了著名的“两个球同时落地”的实验。从那时起，他推翻了亚里士多德的理论，即物体的下落速度与其重量成正比，并纠正了这个持续了1900年的错误结论。

然而，伽利略关于他在比萨斜塔做实验的声明后来被严格的研究拒绝了。尽管如此，来自世界各地的人们将参观这座古塔，他们认为它是伽利略的纪念碑。

1609年，伽利略发明了天文望远镜(后来被称为伽利略望远镜)，并用它来观察天体。他发现了月球凹凸不平的表面，并自己绘制了第一张月球地图。1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，并为哥白尼找到了确凿的证据，标志着哥白尼胜利的开始。借助望远镜，伽利略还发现了土星的光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏、月亮的周日和周岳的天平动，以及银河系由众多恒星组成的事实。这些发现开创了天文学的新时代。

伽利略写了《恒星信使》、《太阳黑子的信》、《托勒密和哥白尼两个世界体系的对话》、《两个新科学和数学证明的对话》和《实验者》。

为了纪念伽利略的成就，人们把木卫二、木卫二、木卫二和木卫二命名为伽利略卫星。

人们争先恐后地宣称:“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。

伽利略为牛顿的第一和第二运动定律提供了灵感。他非常重视数学在科学方法应用中的重要性，尤其是物理对象和几何图形之间的符合程度。

生活:

1564年2月15日，伽利略·伽利莱出生在意大利西海岸比萨一个破败的贵族家庭。据说他的祖先是佛罗伦萨的著名医生，但在他父亲那一代，伽利略·范·杜珊的家庭环境逐渐衰落。范·杜珊是一位非常有才华的作曲家。他去世前出版了几部牧歌和器乐作品。他还擅长数学，精通希腊语和拉丁语。然而，美妙的音乐不能填饱家庭的肚子，他的数学能力也不能给他找到一个好位置。大约在伽利略出生后不久，凡·桑都在离比萨城不远的佛罗伦萨开了一家卖毛织品的小店。这绝对是最后的手段。但是为了维持家庭生活，范·杜珊不得不违背自己的意愿去经商。

伽利略是范·杜珊的长子，他的父亲对他的儿子寄予厚望。他发现伽利略非常聪明，从小就对一切充满了强烈的好奇心。不仅如此，这个孩子既聪明又熟练，而且他似乎从不闲着，不管是画画还是弹钢琴。他经常给他的弟弟和妹妹做许多智能移动玩具，玩得很开心。

小伽利略第一次进入佛罗伦萨修道院的学校。在这所学校，他集中精力学习哲学和宗教。有一段时间，伽利略想成为一名献身于教会的传教士。但是当范·杜珊听到这个消息后，他立刻带着儿子回家了。他说服伽利略学习医学。这是他已经为儿子的未来设计好的道路。

17岁时，伽利略进入了著名的比萨大学。根据他父亲的愿望，他成了一名医科学生。比萨大学是一所古老的大学，拥有丰富的图书馆，这是伽利略所喜欢的。然而，伽利略对医学不太感兴趣。他很少上课。他一上课，就对教授们所教的课程内容提出各种各样的问题，这使得教授们很难回答。在教授们眼里，伽利略是一个不太受欢迎的坏学生。然而，伽利略只对医学感兴趣。他孜孜不倦地研究数学、物理和其他自然科学，并以怀疑的眼光看待那些自古以来就被视为经典的理论。

你知道，伽利略生活在欧洲历史上著名的文艺复兴时代，意大利是文艺复兴的发源地。当时，意大利的许多大城市，如佛罗伦萨、热那亚和威尼斯，发展成为东西方之间的贸易中心，建立了企业、手工业作坊和最早的银行，资本主义生产关系萌芽出现。随着贸易的发展和印刷术的发明，新思想比以往传播得更快。结果，人们开始动摇几千年来束缚他们思想的宗教神学和传统教条。

碰巧，伽利略听了法院数学家马杜·利奇的讲座。伽利略被这位年轻数学家渊博的知识和严谨的逻辑深深吸引，尤其是他证明数学难题的方法。他的眼睛亮了，好像他发现了一个神奇的世界，那是他梦想的数学王国！兴奋之余，他立即找到了宫廷数学家马杜·利奇，并问他许多令人困惑的问题。

马特奥·利奇和托斯卡纳大公一起从佛罗伦萨来到比萨。他教法院服务员数学。他没想到会有热情的观众。此外，他提出的问题非常有趣，充分显示了他高超的智慧和渊博的知识。

当马特奥·利奇听说伽利略是比萨大学的医科学生时，他脱口而出，“啊，伽利略，你有天才，你将成为一名杰出的数学家。”

伽利略脸红了。他谈到了他对医学的厌倦，他父亲对他的期望，以及他无法按照自己的意愿学习的苦恼。

“不要气馁。”马德克斯·利奇和蔼地说，“你应该努力学习。如果你有任何困难，我将永远是你忠实的朋友。”

听到马特奥·利奇的鼓励，伽利略越来越努力地学习数学和物理。他认真阅读从宫廷数学家那里借来的每一本书，并像吸水海绵一样吸收它。然而，他不是那种迷信书籍的人。那些人们认为是真理的权威结论经常会给伽利略带来意想不到的问题。他经常感到苦恼，陷入沉思。

有一次，伽利略漫步到他熟悉的比萨大教堂。他坐在长凳上，凝视着雕刻精美的祭坛和拱形柱廊。突然，教堂大厅*的巨大灯晃动了，房屋修理工在那里安装了吊灯。

这原本是一件很平常的事情。吊灯像钟摆一样摆动，在空中划出一条看不见的弧线。然而，伽利略就像触摸到了电流一样，专注地跟随着吊灯摆动。与此同时，他用右手按下左手腕的脉搏，计算吊灯的脉搏摆动一次的次数，以计算吊灯的摆动时间。

作为这种计算的结果，伽利略发现了一个秘密，即吊灯被放置一次的时间，不管弧的大小，总是相同的。起初，吊灯摆放得很糟糕。渐渐地，它慢了下来。然而，每次摆动的脉搏率是相同的。

伽利略的头脑一阵翻腾。他认为这本书明确指出，通过一个短弧比通过一个长弧要快。这是古希腊哲学家亚里士多德的名言。没人怀疑。你的眼睛有问题吗，或者发生了什么事？

他像个疯子一样跑回大学宿舍，关上门重复实验。他发现了不同长度的绳子和链条，以及他不知道从哪里得到的铁球和木球。在屋顶上，在窗外的树枝上，我着迷地一遍又一遍地重复着。我用沙漏记下摆动的时间。最后，伽利略不得不大胆地断定亚里士多德的结论是错误的。决定摆动周期的是绳子的长度，与末端物体的重量无关。此外，对于相同长度的摆绳，振动周期是相同的。这是伽利略发现的钟摆运动定律。

伽利略不用说他有多高兴。但是在那个时候，谁会相信一个医科大学生的科学发现，更不用说他的结论是否树立了著名的亚里士多德的权威论断。

这时，范·杜珊的商店变得越来越萧条。当他听说伽利略没有按照自己的意愿学习医学，而是整天沉迷于不相干的实验时，他严厉的父亲决定阻止伽利略继续上大学，让他回家当职员。

伽利略非常沮丧，他离开了比萨大学，回到了佛罗伦萨。但是他选择的道路是不可动摇的。

坚信科学

佛罗伦萨，一条不太繁华的街道，有一家门面小、生意清淡的商店。这是凡·三都开的羊毛店。每天，当路过的人匆匆路过这里时，总可以看到满头红发的伽利略出神地坐在柜台前，或者像其他人一样摆弄着一些莫名其妙的东西，如天平、铁块和盘子。大多数时间，他都沉浸在书本中，全神贯注，以至于他的父亲听不到他的叫喊。

回家后，伽利略不得不违背自己的意愿在父亲的商店里做店员，但他的头脑一刻也没有忘记数学和物理。由于没有基本的学习条件，也没有老师来征求意见，他想尽一切办法找一些自然科学方面的书籍，并以顽强的毅力自学。他最喜欢的书是欧几里德的《元素》和阿基米德的著作。

《原始几何》是世界上流传最早的几何著作。阿基米德是一位希腊科学家，他的著作包含了丰富的数学和力学知识，尤其是一些物理实验，这些对伽利略有很大的吸引力。

说到实验，伽利略最感兴趣。当他还在比萨大学的时候，他就开始做了

他根据钟摆的运动规律设计的“脉搏仪”，可以用来测量病人的脉搏，深受医生的欢迎。目前，在他父亲的店里，没有提到实验的条件，但他仍然使用一些日常仪器来进行实验。虽然这不可避免地会被他父亲责骂，但他还是这样做了。

他受到阿基米德检验国王王冠的实验的启发，在重复实验的同时，他想到了使用这种方法。那时，欧洲国家的航海业正在兴起。航海业带动了造船、机械制造、采矿和冶金的发展，这反过来又给科学技术带来了许多新问题。伽利略随后将注意力转向对合金的物理和机械性能的研究。很快，他通过测量水中物体的重量发现，物体落入水中的重量正好等于它排出的水的重量。基于这一重要发现，伽利略发明了一种比重秤，它可以很容易地测量各种合金的比重。他还写了一篇论文，详细介绍了比重秤的构造原理和使用方法。这个故事很快在佛罗伦萨和其他城市传播开来。

1589年夏天，伽利略在佛罗伦萨的一家商店里自学了四年，在宫廷数学家马特奥·利奇的鼓励下，特别是在尊贵的加贝尔托侯爵的推荐下，终于获得了比萨大学数学和科学教授的职位。这时，他才25岁。

现在伽利略不必担心他的生活。虽然他的工资不高，但除了完成日常教学之外，他可以专心从事他渴望的科学研究。不久前，伽利略进行了本文开头介绍的*落体实验。他掉在比萨斜塔上的铁球(后来，经过严格证明，伽利略没有来比萨斜塔进行实验)不仅证明了不同重量的物体从相同高度以相同速度下落，更重要的是，这个大胆的结论推翻了亚里士多德的权威结论。在那些思想保守、思想僵化的人看来，这一举动无异于挖他们的祖坟。亚里士多德的追随者和伽利略意见相左。在比萨大学学习了一个学期后，伽利略再次失业。原因是他冒犯了大公的亲戚乔瓦尼。这个朱文·尼斯特是个无知的人。他声称发明了挖泥船，并假惺惺地来征求伽利略的意见。当伽利略仔细观察挖泥船模型时，他直截了当地告诉他，这个设计不科学，根本不能使用。范尼被回绝了。他没有接受伽利略的建议，而是固执地坚持进行实验，结果船沉了。事实证明，伽利略的判断是完全正确的，但愤怒的乔瓦尼反而对伽利略感到愤怒，散布谣言，攻击他是一个“阴险的人”。长期心怀不满的亚里士多德的追随者抓住机会攻击他，并在这座城市引发了一场风暴。在这种氛围下，伽利略无法留在比萨大学。

伽利略又一次转向了波尔图侯爵，胡格泰。这位珍惜天赋的贵族再次伸出友谊之手。他利用自己的影响力将伽利略推荐给帕多瓦大学，这是意大利北部一个学术氛围浓厚的小城，离美丽的海滨城市威尼斯不远，由威尼斯*管辖。1592年，28岁的伽利略被任命为帕多瓦大学的数学、科学和天文学教授。

从此，伽利略迎来了他一生的黄金时代。

此后，伽利略在佛罗伦萨的宫廷里继续他的科学研究，但是他的天文学发现和他的天文学著作清楚地反映了哥白尼的日心说。因此，伽利略开始引起教会的注意。从1616年开始，伽利略开始受到罗马宗教法庭长达20多年的残酷迫害。

伽利略晚年的生活是如此悲惨，以至于他在死前照顾了他的女儿塞莱斯特。失去心爱女儿的极度悲痛蒙蔽了伽利略的双眼。即使在这样的条件下，他仍然没有放弃他的科研工作。

1642年1月8日凌晨4点，伟大的伽利略——一位为科学和真理而战斗了一生的战士——逝世，享年78岁。临死前，他重复了下面这句话:“追求科学需要特别的勇气。”