伽利略简介
他的学术生涯可以分为以下三个时期。
1.早期活动期
1583年，伽利略注意到了比萨教堂一盏吊灯的摆动，然后用一个用金属丝悬挂的铜球做了一个模拟实验，证实了微小摆动的同步性和摆动长度对周期的影响，并由此创造了一个测量短时间间隔的脉冲计。从65438到0585，他因为家庭贫困辍学，当了家教，但他仍然努力自学。1586年，他发明了浮力天平，写了论文《小天平》。
1587年，他带着一篇关于固体重心计算的论文去罗马大学拜会了著名数学家和历法学家C. Clavius教授，受到了极大的赞扬和鼓励。克拉维乌斯从罗马大学教授p·瓦拉那里带回了他的逻辑学和自然哲学的讲座，这对他以后的工作有很大的帮助。
从65438年到0588年，他在佛罗伦萨学院就但丁《神曲》中炼狱的图形构思进行了学术演讲，他的文学和数学天赋大受赞扬。次年，他发表了几篇关于固体重心计算的论文，包括一些新的静力学定理。由于这些成就，比萨大学聘请他教授几何和天文学。第二年他发现了摆线。
当时比萨大学的教科书都是亚里士多德学派学者写的，书中充斥着神学和形而上学的教条。伽利略经常表示尖锐的反对意见，在学校里受到校方的歧视和排斥。1591年，父亲因病去世，家庭负担加重，他决定离开比萨。
2.在帕多瓦时期，伽利略在1592转到帕多瓦大学任教。帕多瓦属于威尼斯公国，远离罗马，不受教廷直接控制，学术思想相对自由。在这种良好的氛围下，他经常参加校内外的各种学术文化活动，与有各种想法和观点的同事争论。这时，他在吸收N.F .塔尔塔利亚、G.B .贝内代蒂、f .科门蒂诺等人的数学和力学研究成果的同时，经常视察工厂、车间、矿山和各种军用、民用工程，与各行业的技术人员广泛交朋友，帮助他们解决技术问题，从中学习生产技术知识和各种新经验，受到启发。
在此期间，他深入系统地研究了落体运动、抛体运动、静力学、水力学以及一些民用和军用建筑。发现了惯性原理，发明了温度计和望远镜。
1597年，他收到了J·开普勒的一本书《神秘的宇宙》，开始信奉日心说，承认地球有公转和自转两种运动。但此时他对柏拉图最自然最完美的圆周运动思想印象深刻，对开普勒的行星椭圆轨道理论不感兴趣。
1604年天空中出现了一颗超新星，光持续了18个月。他借机在威尼斯做了几次科普演讲，宣传哥白尼的学说。因为精彩的演讲，听众逐渐增多，最后达到一千多人。
1609年7月，有传言说一个荷兰眼镜工人发明了一个望远镜，供人们欣赏。他没有看到实物，就想到以后用风琴管和凸凹透镜做一个望远镜，放大倍数是3，然后提高到9。他邀请威尼斯参议员到塔的顶层，用望远镜眺望远景，所有的观赏者都惊喜不已。参议院随后决定他是帕多瓦大学的终身教授。1610年初，他将望远镜的放大倍数提高到33倍观测月球、太阳和恒星，发现了许多新的发现，如月球表面凹凸不平，月球和其他行星发出的光是太阳的反射，水星有四颗卫星，银河系原本是无数发光体的汇流，土星有多变的椭圆形等等，开辟了天文学的新天地。当年3月，他出版了《星际使者》一书，震惊全欧洲。后来发现金星盈亏和大小变化，这是对日心说的有力支持。
伽利略后来回顾他在帕多瓦的18年，认为这是他一生中最有生产力和灵性的时期。其实这也是他一生中学术成就最大的时期。
伽利略在托斯卡纳的20年间在物理学和天文学方面取得的丰硕成果激起了他更大的学术抱负。为了得到足够的时间投身于科学研究，1610年春天，他从大学辞职，接受了托斯卡纳大公的任命，担任宫廷首席数学家和哲学家，以及比萨大学首席数学教授的荣誉职位。
为了保护科学不受教会干预，伽利略多次前往罗马。1611年，为了赢得宗教界、政界和学术界对他在天文学上的发现的认可，他第二次前往罗马。在罗马，他受到包括教皇保罗五世和一些高级主教在内的精英们的热情接待，并被林赛研究所接纳为院士。当时，耶稣会教士承认他的观察，但不同意他的解释。今年5月，在罗马大学的会议上，几名高级牧师公开宣布了伽利略的天文学成就。
同年，他观测了太阳黑子及其运动，用圆周运动的投影原理对比了太阳黑子的运动规律，论证了太阳黑子在太阳表面；他还发现太阳自转。1613年发表了三篇关于太阳黑子的通讯文章。此外，在1612年出版了《水中浮体对话》一书。
1615一个背信弃义的教士集团和教会中许多敌视伽利略的人联合攻击伽利略为哥白尼辩护的论点，指责他违反了基督教。得知消息后，他于年冬第三次前往罗马，试图挽回自己的声誉，恳求梵蒂冈不要因为保留哥白尼的观点而受到惩罚，也不要公开打压他宣传哥白尼学说。梵蒂冈默许了前者的要求，但拒绝了后者。教皇保罗五世在1616年颁布了著名的“1616禁令”，禁止他口头或书面保留、教导或捍卫日心说。
1624年，他第四次前往罗马，希望他的老朋友，新教皇乌尔班八世同情和理解他的愿望，以保持新兴科学的生命力。他有六次听众，试图解释日心说可以与基督教教义和谐，说“圣经教人如何进入天国，而不是天体如何运作”；并试图说服一些大主教，但无济于事。Urbon VIII坚持“1616 ban”不变；只允许他写一本同时介绍日心说和地心说的书，但他对这两种理论的态度一定不能偏颇，都要写成数学假说。在这一年的努力中，他研制出了显微镜，“可以把苍蝇放大成母鸡。”
在随后的6年里，他写了一本书《托勒密与哥白尼的对话》。1630年，他第五次去罗马，获得了这本书的“出版许可”。这本书最终在1632出版。这本书表面上是中立的，实际上是为哥白尼体系辩护，在很多地方含蓄地嘲讽了教皇和主教，这远远超出了只讨论数学假设的范围。该书风格幽默，被列为意大利文学史上的文学杰作。
4.教廷的迫害与晚年生活。《对话》出版半年后，教廷勒令其停售，认为作者公然违反了“1616的禁令”，问题严重，急需审查。原来，在教皇乌尔班八世之前，有人挑衅伽利略说，在《对话录》中，他以头脑简单、思想保守的Simpleqiu之口，发表了一些荒谬错误的言论，使他大发雷霆。曾经支持他当教皇的团体强烈主张严惩伽利略，而神圣罗马帝国和西班牙王国则认为纵容伽利略会对各国的异端产生很大影响，提出联合警告。在这些内外压力和挑衅下，教皇不顾老朋友，于今年秋天发布命令，由罗马宗教裁判所对伽利略进行审判。
年近七旬、体弱多病的伽利略被迫在寒冷的冬天前往罗马，在酷刑的威胁下被审问了三次，根本不允许受审。几经折磨，终于在6月22日，1633，10枢机主教联合宣判，主要罪名是违反“1616禁止”和圣经教义。伽利略被迫跪在冰冷的石板上，签署了梵蒂冈写的“悔过书”。审判长宣布伽利略被判无期徒刑；对话必须烧掉，禁止出版或转载他的其他作品。这一判决立即通知了整个天主教世界，所有有大学的城市都必须聚集起来宣读，以此杀鸡儆猴。
伽利略既是勤奋的科学家，也是虔诚的天主教徒，深信科学家的任务是探索自然规律，而教会的职能是管理人的灵魂，不应互相侵犯。所以他在受审前没有想过逃跑，受审时也没有公开反抗，而是一直服从梵蒂冈的处置。他认为梵蒂冈在神学范围之外行使权力是极其不明智的，只能私下不满。显然，G·布鲁诺被烧死在火刑柱上，T·坎帕内拉被关在死囚牢房里很长时间。这两位杰出的意大利哲学家的遭遇给他的精神蒙上了可怕的阴影。
宗教裁判所的决定后来改为软禁在家，他的学生和老朋友大主教A. Picolomini被任命在锡耶纳的私人住宅照顾他。规定禁止访客，每天都要上交写作材料。在皮克洛米尼的悉心照料和鼓励下，伽利略复活了，并接受了皮克洛米尼的建议，继续研究没有争议的物理问题。于是他还是用《对话录》中的三个对话人物，把自己最成熟的科学思想和研究成果写成了《关于两个新科学的对话》和《数学证明对话集》，对话体裁，文笔简洁。两个新的科学指的是材料力学和动力学。此稿完成于1636。因为教会禁止出版他的任何作品，他不得不委托一位威尼斯朋友偷偷带出国，于1638在荷兰莱顿出版。
伽利略刚在皮科洛米尼家呆了5个月，就有人写了一封匿名信，指责皮科洛米尼对伽利略太好。梵蒂冈命令伽利略于5438年6月+当年2月搬到自己位于佛罗伦萨附近切特里的故居，由长女弗吉尼亚照料，禁令依旧。她很好地照顾她的父亲，但是四个月后在他之前死了。
伽利略多次要求外出就医，但未被允许。1637瞎了。直到第二年，他才被允许住在他儿子的房子里。这一时期，除了托斯卡纳大公，还有英国著名诗人、政论家J·米尔顿，法国科学家、哲学家P·加桑蒂。他的学生和老朋友B. Castay也和他讨论了利用木质卫星计算地面经度的问题。此时梵蒂冈对他的限制和监视已经明显放松。
1639年夏天，伽利略被允许接受聪明好学的18岁青年v·维维亚尼为他最后一个学生，他可以照顾他。这个年轻人让他非常满意。1641 10年6月，卡斯塔伊介绍他的学生、前秘书e·托里切利陪同。他们和这位双目失明的老科学家讨论了如何利用摆的等时性设计出机械钟，还讨论了碰撞理论、月球的天平动、大气压下矿井中水柱的高度等问题，所以他直到去世还在从事科学研究。
伽利略死于1642 65438+10月8日，葬礼很草率。直到下个世纪，他的尸骨才被移至家乡的大教堂。
科学的不断发展迫使教廷在1757年宣布解禁哥白尼的天体运行论。1882年，教皇勉强承认了日心说。6月1979 165438+10月10梵蒂冈教皇保罗二世代表教廷公开为伽利略平反，认为300多年前教廷对他的迫害是一个严重的错误。这表明法院最终承认了伽利略提出的宗教不应干涉科学的主张。
第二，科学成就
1.新的科学思想和科学研究方法
在伽利略的研究成果得到认可之前，物理学乃至整个自然科学只是哲学的一个分支，并没有获得自己的独立地位。当时的哲学家被神学和亚里士多德的教条束缚，苦思冥想，得不到符合现实的客观规律。伽利略敢于挑战传统的权威思想，不是通过推测事物的成因，而是通过观察自然现象，发现自然规律。他抛弃了神学的宇宙观，认为世界是一个遵守简单规律的有序整体。要了解自然，就必须进行系统的实验定量观察，找出其准确的定量关系。
基于这种新的科学思想，伽利略倡导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巨大成就的源泉，也是他对现代科学最重要的贡献。用数学方法研究物理问题，这不是伽利略首创的，可以追溯到公元前3世纪的伽利略，14世纪的牛津学派和巴黎学派以及15和16世纪的意大利学术界。他们在这方面都取得了一定的成就，但都没有把实验方法放在首位，所以在思想上没有取得突破。伽利略重视实验的思想可见于他在1615年写给克里斯蒂娜公爵夫人的一封信中:“我想请这些聪明而细心的牧师们认真考虑一下思辨原则和实验证实的原则之间的区别。要知道，做实验工作的教授的意见，并不是仅凭主观意愿就能决定的。”
一般来说，伽利略将数学与实验相结合的研究方法分为三步:①首先将从现象中获得的直观知识的主要部分提取出来，用最简单的数学形式表达出来，建立量的概念；其次，用数学方法从这个公式中导出另一个易于实验验证的定量关系；(3)然后通过实验来证实这种定量关系。他对落体匀加速定律的研究就是最好的说明。
2.物理概念和原理的创新
惯性原理和新的力、加速度概念，推重物时要求力大，推轻物体时要求力小，这是人的直观感受。亚里士多德得出了一个普遍的结论，即一切物体都具有保持静止或寻找其“自然位置”的性质，认为“任何运动的东西都必然有一个推动者”，并用比例定律将力量与速度联系起来。伽利略提出了一个新概念。他观察到，一个物体沿着光滑的斜面向上滑动，由于斜面的倾斜角度不同，速度会有不同程度的减慢。倾斜角越小，减速度越小。如果在没有阻力的水平面上滑行，要保持原来的速度，永远滑行下去。由此得出结论:“如果一个运动的物体有一定的速度，只要没有外界原因使其速度增大或减小，它就会一直保持这个速度——这个条件只有在水平面上才有可能，因为在斜面的情况下，向下的斜面提供了加速的原因，而向上的斜面提供了减速的原因；因此，只有水平面上的运动是不变的”(两种新科学的对话，第三天，问题9，假设23)。这样，伽利略第一次提出了惯性的概念，第一次把外力与“加速或减速的外因”，即运动的变化联系起来。伽利略结合上述匀加速实验，提出了惯性和加速度新概念，以及重力作用下物体匀加速运动的新规律，为牛顿力学理论体系的建立奠定了基础。有以下几个方面。
(1)运动的独立性原理和运动的合成与分解定律在对轨迹的研究中，伽利略发现水平运动和垂直运动是独立的，互不干扰，但实际的运动轨迹可以用平行四边形定律合成。他从垂直于地面的匀加速运动和水平方向的匀加速运动完整地解释了轨迹的抛物线性质，这是运动合成研究的一大收获，具有实际意义。
(2)惯性参照系的概念伽利略用物理原理为哥白尼的地动学说辩护时，应用了运动独立原理来解释石头从桅杆顶部掉到桅杆底部而不偏离船尾的道理。他以舱内物体的运动规律是匀速直线运动不变的著名论断，进一步首次提出了惯性参照系的概念。这个原理被一位爱因斯坦称为伽利略的相对论原理，是狭义相对论的前身。
(3)单摆周期性质的发现伽利略通过观察教堂里挂灯的摆动对单摆做了实验研究，发现单摆的周期与摆长的平方根成正比，而与摆的振幅和重量无关。这一规律的发现为振动理论和机械计时装置的设计方案奠定了基础。
(4)光速有限及其测量前人对光速是否有限从来没有一个清晰的认识。伽利略观察到闪电现象，认为光速是有限的，并设计了一个掩灯方案来测量光速。但受限于当时的实验条件，这种测量方法实际测得的主要是实验者的反应和人手的动作时间，而不是光的传播时间。但是，如果有一个明暗变化规律的光源，或者有一个由高速机械而不是人手控制的装置，就可以测出真实的光速。后来的木卫星食法、旋转齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法都被借鉴。
3.几种基础物理实验仪器的研制。
伽利略不仅亲自设计和演示了许多实验，还亲自研制了许多实验仪器。他的工艺知识丰富，制作技术精湛。他创造的许多实验仪器在当时和后世都很有影响。以下是一些例子:
(1)浮力天平这是一种利用浮力原理快速测定金银器皿和首饰中金银比例的直读仪器。这种工具已经被用于金银珠宝船只的交易。
(2)温度计伽利略首创的温度计是一种开放式液体温度计。玻璃管内装有有色水和酒精，液面与大气相通。这其实是温度计和气压计的混合体，因为他当时对大气压力的变化没有一个清晰的认识。尽管如此，它的学术价值还是很大的，温度从此成为一个客观的物理量，而不是一种不确定的主观感觉。
(3)望远镜伽利略制作的望远镜可以观察到物体的正像。改进后，它的放大倍数从3倍逐渐增加到33倍；它不仅指向星空，还可以应用于舰船堡垒，取得了前所未有的丰硕发现。这种望远镜结构简单，但其放大率和分辨率受到球差和色差的极大限制。
4.彻底推翻亚里士多德的物质观。
在中世纪欧洲占绝对统治地位的自然观是一种经过神学改造的亚里士多德自然观，它成为封建神权统治者控制人们思想的工具。亚里士多德认为，地球和地球上的万物是由气、火、水、土四种元素组成的，它们是丑陋的、不洁的、不完美的，有变化，有生灭。火和气组成向上流动的轻的东西，水和土组成向上下落的重的东西。天体是由“以太”构成的纯粹、完美、永恒的物体。又因为“上帝讨厌真空”，真空不可能存在。但伽利略从望远镜中发现，月球表面有峰有洼，凹凸不平，并不完美，金星也有盈亏变化；太阳表面仍有活跃的黑子；肉眼可以直接看到超新星的爆炸及其逐渐变暗和消失。这些都打破了亚里士多德认为天高于地，天上的天体和地上的物质性质大相径庭的思想。伽利略通过流体静力学对浮体的研究得知，一切物体都是重的，没有绝对的轻。天体在物质结构上与地球和地上万物是统一的。真空也可能存在和产生，只有在真空中才能研究物体的真实性质。这就彻底推翻了亚里士多德基于主观臆测的物质观，从而从根本上动摇了封建神权的思想统治。
5.科学革命的先驱和现代科学之父。
伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，也是科学革命的先驱。他在人类思想解放和文明发展的进程中做出了划时代的贡献。在当时的社会条件下，为了争取不受强权和旧传统压制的学术自由，为了近代科学的成长，他进行了不懈的斗争，向全世界发出了响亮的声音。因此，他是科学革命的先驱。在历史上，他首先在科学实验的基础上融合了数学、物理和天文学，拓展、深化和改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证明和传播哥白尼的日心说，伽利略奉献了一生。结果晚年受到教会迫害，终身监禁。他用系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的传统思辨自然观，创立了以实验事实为基础、具有严密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。虽然他晚年最终被剥夺了人身自由，但他创造新科学的意志并没有动摇。他追求科学真理的精神和成就将永远为后人所敬仰。
第三，轶事
1.爱数学不爱医学
1581年，伽利略17岁时，被伽利略出生的比萨大学录取。他的父亲坚持要他学医，因为在16世纪的意大利，医学被视为大学生成功并最终致富最有效的第一步。
伽利略不情愿地完成了父亲的愿望，但几个月后，更大的分歧开始出现。伽利略是一个多才多艺的年轻人。他不仅是一位才华横溢的音乐家、优秀的画家，还是一位才华横溢的作家。但在伽利略到达比萨的第一年，他对医学并不感兴趣，找到了自己真正的爱好，这改变了他的人生轨迹。
在比萨大学的第一个学期，伽利略利用业余时间听数学讲座，他开始被这门学科的严谨之美迷住了。尤其是宫廷数学家奥斯提·洛·利奇(Austi Lo Leech)教授的欧几里得几何这门学科，这门以几何学之父希腊人欧几里得命名的数学分支，深深吸引了他。
伽利略每周都听利奇的讲座。不久之后，这位宫廷数学家开始注意到一个英俊的年轻人总是坐在演讲厅的后面，聚精会神地听他说的每一句话。每次讲座结束时，伽利略总是问利奇许多问题。这位数学家意识到他的学科中有一个非常聪明的学生，于是建议伽利略放弃在这所大学学习医改和数学。
虽然他的父亲很生气，伽利略继续他的爱好，并改变了他的主题。他坚持说自己已经不是小孩子了，这次他没有按照父亲的要求去做。在第一学期结束之前，伽利略已经是数学专业的本科生了。
2.“辩手”的绰号
伽利略还在比萨大学读书的时候，因为不喜欢哲学家对待科学的态度，所以无论是在论证还是私下讨论中都直言不讳地表达了自己的观点。在很多场合，他会变得很激动，提高嗓门，和同事、演讲者大声争论。
伽利略确实天生有点淘气，但从根本上说，他是一个有礼貌、守纪律的学生。他很受一些同学的欢迎，并因其机智和热情赢得了良好的声誉。但是，在数学和物理的问题上，他不怕明确地表明自己的观点。事实是，伽利略在大学里辩论得太多，以至于得到了“辩论家”的绰号。
他争论的焦点是，仅仅靠坐在那里像希腊人一样思考，是不可能推动科学进步的。亚里士多德一生中从未做过实验。他只是用逻辑方法得出一个结论。伽利略认为这还不够。亚里士多德的整个哲学体系是相互联系的，一个原理引出另一个原理，一个观点支持另一个观点。如果他的哲学体系有问题，那就等于宣布他所有的哲学内容都有问题。
伽利略处理问题的方式与亚里士多德相反。在比萨大学，他坚持认为科学只能建立在实验的基础上。一个想法最初可以基于灵感，但只有通过实验才能被证明和接受——这是一个在今天被认为理所当然的观点。
伽利略在大学的大多数同事都不同意他的观点。伽利略知道教会的态度，他非常聪明地将自己的观点作为众多建议中的一个来论证，以免让人们更多地关注他的反亚里士多德思想。这至少是伽利略在公开场合使用的方式...
3.比萨斜塔的故事
在伽利略漫长的一生中，许多著名的事件被后人纪念和记录。也许最受欢迎的故事是，据说他在1591年在比萨斜塔顶上进行了一次实验。
斜塔位于比萨。这座不寻常的建筑建于1174年，从最初的倾斜到现在已经倾斜了大约17英尺。到16世纪，比萨斜塔已经成为一座历史建筑，吸引了意大利各地游客的目光。
伽利略对他的同事非常生气，因为他们坚决拒绝考虑他反亚里士多德的观点。他决定用一种特殊的证据来证明希腊哲学家的错误。
亚里士多德在物理学中的一个主要观点是，如果让两个不同重量的物体在重力的作用下下落，那么其中较重的一个就会落到地上。然而，和他所有的论证一样，亚里士多德并没有尝试这个论证，只是把它作为一个不争的事实来承认。
为了证明他的观点。伽利略带着两个助手和两个不同重量的铅球爬上了斜塔的顶端。
爬这座塔非常惊险。他不得不爬数百个又旧又滑的台阶。楼梯在石栅栏里面，盘旋而上，非常陡峭。当他到达塔顶时，伽利略已经汗流浃背，筋疲力尽了。但是他会做得很好。在愤怒和挫折的激励下，他爬上了顶层平台上的钟楼。重楼以一个可怕的角度向一边倾斜。他尽力克服自己的眩晕，紧紧抓住最高点。他以前从未爬过这么高的建筑。
他站在钟楼边缘，两次铅球，离地179英尺。他可以俯瞰整个披萨。他在塔下看到了大学里被他说服的同事。他伸出一只手去试探是否有风。那天碰巧没有风。
两个助手靠着钟楼边缘站着，每个人手里都拿着一个铅球。在适当的时候，伽利略向他的助手发出了信号。两个助手同时松开手中的铅球，让它们在重力的作用下落到下面的草地上。
果然，人们清楚地看到，两枪几乎同时落地，这真的证明了亚里士多德关于落体的论断是完全错误的。
虽然这里有充分的证据证明伽利略没有做落体实验，而且事实上这个实验也没有说服力，但人们还是宁愿相信它。因为它充满了戏剧性，所以它给比萨饼带来了世界性的声誉。
4.在帕多瓦大学教书的生活
伽利略对帕多瓦大学的生活很满意，但虽然他能挣一大笔薪水，但养家糊口非常困难，他不得不像在比萨大学那样私下接受学生。
通过长期的教学工作，伽利略逐渐忙碌起来。他不仅给当地的天文和数学爱好者上课，还向驻扎在城里的军队机械师教授机器制造技术课程。
几年后，伽利略的经济状况逐渐好转，他能够在城里买一套小房子了。他开始和一个叫玛丽娜·甘巴的威尼斯女人约会。他们没有结婚，但他们在一起生活了10多年，1610年。当伽利略再次搬家时，玛丽娜留在了帕多瓦，他们分居了。在共同生活的这些年里，他们有两个女儿和一个儿子。
随着年龄的增长，伽利略对与玛丽娜结婚没有表现出兴趣，似乎越来越专注于自己的学术研究。他永远不会忘记所有依赖他的人，但他绝对不是一个可爱的父亲，也不是一个忠诚的丈夫。在他的一生中，他真的只有一个真正的爱好——自然科学。
帕多瓦的18是伽利略一生中最快乐的时期，也就是在这几年里，他做出了一些最重要的发现。