伽利略做出了哪些杰出的贡献？
1.亚里士多德的力学
起源于希腊的力学，在亚里士多德的《物理学》中得到系统的总结。根据这种思辨的、人文的体育观点，把普通体育分为三类。第一类是地面上物体的运动；第二类是物体在空中下落的运动；第三类是天体运动。亚里士多德解释了运动的原因。地面上物体的运动是强制性的。推一堆就动，不推就不动，所以力是维持物体运动的原因。第二、三类运动属于自然运动。地球是宇宙的中心，也是所有空气运动物体的自然归宿。一个物体的重量越大，它向自然位置的倾向就越大，所以它下落的速度就越大；天体由特殊材料构成，具有特殊性质。天体是神的地方，所以天体的运动是沿着最完美的曲线——圆，以最完美的速度——匀速运动。这种经不起事实检验的解释显然是错误的，但它实际上影响和统治了人们的思想2000年，直到伽利略和牛顿的时代才被彻底纠正。这不仅与生产力发展水平低有关，也与当时的社会结构有关。在古希腊，从事实验操作被认为是一件卑鄙的事情，应该由奴隶或仆人来做。有地位和“知识”的人没有动，只是无休止地谈论和论证。传说亚里士多德经常一边在花园里散步一边给门徒讲课，所以亚里士多德学派也被称为吟游诗人。所以古希腊物理学的致命弱点就是对定量实验不够重视。即使是简单的实验也能证明亚里士多德的落体定律是错误的。
经院哲学是中世纪西欧出现的一种思想体系。教会为了愚弄和统治人们的思想，歪曲和阉割亚里士多德学说中合理的、积极的部分，宣传其消极的部分，使“改革宗”的亚里士多德哲学符合宗教教义，其著作成为仅次于宗教教义的权威。列宁曾一针见血地指出:“蒙维主义扼杀了亚里士多德学说中的生物，使死的东西不朽。”因为这种经过加工和改革的哲学起源于天主教学院，所以被称为经院哲学。这种哲学热衷于从抽象概念出发，用复杂的推理论证宗教教义，主张理性服从信仰。我对实验和观察不感兴趣，也不相信人类的感觉是理解事物本质的向导。这种哲学在科学史上对科学的发展产生了深远的影响。这在伽利略与教会的斗争中尤为突出。
达芬奇(1452~l519)，比伽利略早一个世纪的意大利文艺复兴的传奇人物，是集科学家和艺术家于一身的全才人物。他通过解剖学研究人体的生理结构，观察天体，研究天文学。他精通绘画和雕塑，擅长机械和民用建筑。简而言之，他的兴趣广泛，涉及很多学科和技术。在他的活动中，有一个显著的特点:他重视实践。他说:“在研究一个科学问题时，我先安排几个实验，因为我的目的是根据经验来决定问题，然后指出物体在什么原因下会有这样的效果。这是研究自然现象必须遵循的所有方法...我们必须参考各种情况和环境下的经验，直到我们能够从这些众多的例子中得出它们所包含的普遍规律。”不仅如此，他还非常重视数学与实验的结合在探索自然规律过程中的重要作用，理解定量实验在科学方法中的重要性。他认为科学中没有什么确定的东西不能用于数学科学。他在研究梁、柱的强度和力学时就使用了这种方法，并获得了定量的结果。达芬奇的这些见解和实践，对启发伽利略建立实验自然科学起到了重要作用。
2.伽利略的生平和主要科学活动
1564二月15伽利略出生在意大利古城比萨。他的父亲是一个破落的贵族，擅长音乐和数学。在童年时期，伽利略表现出非凡的制造和观察能力，并自己制作了会动的玩具和机器。65438年至0572年，开始接受正规教育，在圣玛丽亚修道院学习。1581 9月被比萨大学录取，按照父亲的意愿学医。然而，他对医学不感兴趣。一个偶然的机会把他的兴趣和注意力引向了数学和物理。1583年，托斯卡纳大公(比萨属于这个公国)来到比萨过冬。他的随行人员中有一位非常有才华的宫廷教授奥斯蒂利奥·利玛窦(1540 ~ 1603)，他是伽利略家族的朋友。在里基的一次数学讲座中，在场的伽利略听得入了迷。从那以后，他对数学的兴趣直线上升。由于他对数学非凡的理解和非凡的逻辑思维能力，被里奇收为门生，并指导他阅读了许多数学著作，尤其是阿基米德和欧几里得。这使伽利略在数学上有了相当的造诣，这对他后来实验自然科学的建立和成功起了很大的作用。
伽利略对数学的热爱引起了父亲的反对，家里很尴尬。1583年，他没有获得学位就离开了比萨大学，回到佛罗伦萨帮父亲经营店铺。业余时间，他把所有的时间都花在了学习数学和做实验上，开始自学和自主学习。
传说在1583年，他在比萨大教堂的吊灯上摆动的现象中发现了“钟摆的同步性”定律，并应用于实践。关于这个传说，日本科学史和科学教育研究者小樱樱曾表示不同意，理由是比萨大教堂的吊灯是1583之后制作的。这个传说在伽利略晚年接受的学生温琴佐·维维亚尼(1622 ~ 1703)的《伽利略传》中有所描述。但有据可查的是，伽利略发明了摆式脉搏计，可以根据钟摆定律精确测量脉率。帕多瓦大学的一位博士在他的书1607中提到了这种脉搏计，并附有图纸。
1585~1589期间，做过家教，教过数学。1586年，他发表了第一篇论文《流体静力学标度》，显示了他在实验方面的天赋。这种秤是根据阿基·水德的杠杆原理和浮力原理制作而成的，可以准确方便地测量金属的比重。同时，他还写了一篇关于重心的文章，由里奇介绍给斐迪南一世大公。为了谋求事业，里奇指示伽利略给一些有影响力的贵族和科学家写信，介绍自己的研究成果，以获得支持。在这个过程中，他认识了热爱科学和礼貌的Guido Baudo侯爵。马奎斯欣赏他的知识和才华，并表示愿意支持和帮助他的研究工作。
由于Guido Baudo侯爵的推荐，他于1589年被聘为比萨大学新增加的数学教授，主要教授数学和天文学，课余时间仍热衷于研究体育。他研究的中心问题是重力作用下的落体运动，他质疑亚里士多德的落体定律和运动原因理论。亚里士多德的落体运动理论可以概括为两点:一是落体速度与其重量成正比；第二，落体的速度与它通过的介质的密度成反比。伽利略直言不讳地批评这是胡说八道。他非常尊敬阿基米德，深受“浮力原理”的影响。他试图用阿基米德理论探索落体运动规律，提出物体的下落速度与其密度成正比。在水中或空气中下落时，下落速度与物体和介质的密度差成正比。他的这一假设反映在他写于1590的长篇论文《论运动》中。giovanni bat tista benedetti(1530 ~ 1590)，威尼斯数学家，与伽利略同时代，对伽利略影响很大，是帕多瓦大学著名的动量理论家。他在1585出版的《力学理论》中，批判了亚里士多德的落体运动理论。他提出，在真空中，由相同物质组成的大小不同的物体在同一时间以相同的距离下落，即它们的终端速度应该是相同的。这与亚里士多德认为下落速度与其重量成正比的结论完全不同。为了论证这一点，他用逻辑推理的方法反驳了亚里士多德的论点:一个重的物体和一个轻的物体绑在一起，让它们落下。根据亚里士多德的理论，重的物体下落快，轻的物体下落慢，重的物体受到轻的物体的约束，所以它们一起下落的速度一定在各自下落的速度之间；另一方面，两个绑在一起的东西的重量应该比重物的重量大，所以它们下落的速度比其中任何一个都快。由此可见，亚里士多德的落体运动理论是自相矛盾的，经不起推敲。贝内代蒂简洁而令人信服的推理，在一些介绍伽利略发现落体定律的文章中，往往被错误地描述为伽利略首先提出的理想实验，这实在是误传。荷兰科学史教授E . J . Dixter haweis(E . J . dijksterhuis，1892~)在他与R . J . Forbes(L900 ~)合著的《科学技术史》中郑重提出了这一观点。
有一个关于落体运动的传说。1590年，伽利略在比萨斜塔上和其他所有老师、哲学家和学生一样，反复同时丢下两个不同重量的球体，以两个球体同时望向地面的事实反驳亚里士多德的落体学说。虽然这个传说很传奇，流传很广，甚至据说伽利略实验中用过的木球也陈列在比萨和佛罗伦萨的一些博物馆里，可惜证据不足。在伽利略保存完好的笔记和著作中，或者在伽利略同时代科学家的谈话和文章中，都不曾提及。这个传说最早来自伽利略的学生维维安，他在1654出版的《伽利略传》中有所描述。历史上对这个传说有两种不同的看法:一种认为比萨斜塔实验可信真实；另一种是根本没有这回事，只是薇薇安为了扩大自己老师的影响力而做的一个传奇式的描述。当然，也有观点认为此事不置可否。
第一种观点是以《伽利略著作》国家版(其二十卷)主编法瓦罗为首的一批物理历史学家所持有的观点，其中包括英国著名哲学家A.N .怀特海，他把比萨斜塔实验和1881年的迈克尔逊-莫雷实验列为科学史上最著名的两个“决定性”实验。
有一批以《伽利略著作全国版》主编沃尔费尔为首的物理史学家持第二种观点，其中包括著名的科学史学家巴特菲尔德。
历史上确实有落体实验。这个人就是斯台文(1548 ~ 1620)，一个荷兰的工程师兼机械师，也就是斯特维努斯。在1586出版的《静力学》中，他介绍了自己做的一个落体实验:“让我们拿两个铅球运动员，其中一个比另一个重十倍，从三十英尺的高度同时落下，落在木板或能发出清晰响声的东西上。然后，我们会看到，轻铅球不需要铅球的十倍时间，而是同时落在木板上。
一些材料严谨、内容广泛、描述准确的物理学史著作和传记辞书，如C.C. Gillispie(编。)，科学传记词典，查尔斯·斯克里布纳的《儿子们》，纽约，1970 ~ 1980，参考伽利略的比萨斜塔。
伽利略科学研究的黄金时期是从1592年到1610年。在Guido Baudo侯爵的全力帮助下，伽利略于1592年去了威尼斯，并被聘为帕多瓦大学的数学教授。威尼斯位于亚得里亚海边，远离罗马宗教裁判所，受教会控制较少，学术氛围相对自由。由于航海、贸易和手工业的发展，威尼斯经济富裕，是当时地中海的强国之一。帕多瓦属于威尼斯共和国，帕多瓦大学是当时欧洲著名的大学之一。它在欧洲以倡导自由研究和自由思想而闻名，欢迎有各种信仰和新思想的人来讲课。这种环境和氛围对伽利略的科学研究活动非常有利，是充分发挥其杰出才能的好机会。这一时期是他科学生涯的黄金时期，是他一生中最有成果的时期，也是最幸福的时期。他的科学宇宙观就是在这里形成的。
在这期间，伽利略研究了很多问题，尤其是力学问题。如落体运动、摆和斜面运动、抛体运动、力的合成等等。此外，还研究了流体和热问题。伽利略温度计是在1592~1593期间发明的。1609年，他被荷兰人Hans Leppershey(约1570~约1619)发明望远镜的消息所吸引，于是将兴趣和注意力从力学转向光学和天文学，并在1633年被教会判处无期徒刑后重新学习力学。他在力学方面的大部分研究工作和发现都是在这一时期完成的，并在晚年发表。
伽利略在帕多瓦主要教授欧几里得的数学、托勒密的天文学和亚里士多德的力学。业余讲授筑城和军事工程，结合数学知识、力学实验和国防工程，很受学生贵族子弟的欢迎。
1597年，设计了具有军事用途的比例规和罗盘，并设立工厂生产和销售这些仪器。在此之前，他根据气体热胀冷缩的性质，发明了空气温度计。在使用中发现测温不准，而且当时忙于其他工作，无法进一步改进。直到晚年才和学生埃万杰利斯塔·托里拆利(1608 ~ 1647)讨论改进的问题。在他的指导下，托里拆利于1643年发明了水银气压计。
在研究落体运动问题时，他发现物体在空气中下落的速度不仅与其重量和密度有关，还与其大小和形状有关。他认识到空气对落体的阻力，认识到物体下落速度与物体和空气的密度差成正比的假设是错误的，错误在于没有考虑空气阻力。他认为，如果没有空气，物体在真空中的下落速度可能与重量和密度无关，所有物体下落的速度都一样快。他观察到，当一个物体从静止状态开始下落时，它的速度在不断增加。他确信这种速度的增加是以一种极其简单和明显的方式进行的，因为他相信自然界本质上是以最简单的方式行动的。随着下落时间的增加，物体的下落距离也急剧增加。他假设下落距离S与下落时间t的平方成正比，那么速度通过什么方式增加才能满足上面的关系呢？从他在1604年写给朋友的信中可以看出，他提出了速度与行进距离成正比的假设，重复了两个多世纪前萨克森的阿尔伯特(约1316~1390)所犯的错误。从这个假设出发，经过数学计算，无法得出“下落距离S与下落时间T的平方成正比”的结论，存在诸多矛盾。直到1609左右，才从他的笔记和文章中看到了速度与下落时间的正确关系，并用图形证明了从这个速度变化的关系可以得出“下落距离S与下落时间T的平方成正比”的结论。因此，伽利略并没有像传说中那样，在1590年得到正确的比萨斜塔落体定律，而是经历了一个曲折反复的过程。
伽利略希望通过实验来检验这些关系是否正确，从而进一步验证他的假设。但自由落体的过程太快，在当时的条件下无法进行实测。为了“稀释重力”，充分减缓运动，他通过研究单摆运动和精心设计的斜面实验，验证了“下落距离s与下落时间t的平方成正比”的关系，找到了落体运动的正确规律。在1638发表的《两个新科学的对话》中，首次详细描述了落体定律，指出物体从静止状态自由落体所走过的距离与落体时间的平方成正比，实际上就是重力加速度。但是伽利略没有给出重力加速度的近似值。第一个提出这个近似值9.8m/s 2的人是荷兰物理学家、数学家、天文学家克里斯蒂安·惠更斯(1629 ~ 1695)。
伽利略的斜面实验是最终证明他的自由落体的距离与下落时间的平方成正比这一假设的正确性的关键实验。这和一些流行的说法完全不同。伽利略通过斜面实验发现落体定律，从测得的距离和花费的时间得出距离与时间的平方成正比的结论。这不仅违背历史事实，也不符合伽利略当时使用的研究方法。他采用的方法是:根据经验推理，提出初始假设，用数学工具推导，得出结论，然后通过实验验证假设。这种方法现在叫做演绎法。在这种方法中，实验的地位和作用不是发现规律，而是证明演绎结论，从而证明原来的假设是正确有效的。这种方法对许多未来的科学家和物理学的发展起了重要作用。
伽利略在帕多瓦期间，不仅对力学，而且对天文学和哥白尼日心说的发展都做出了巨大贡献。
1594年期间，伽利略因患关节炎待在家中，阅读了有关哥白尼和日心说的书籍。哥白尼描述的宇宙结构形象引起了他的浓厚兴趣，开始研究天文学。在1597年5月写给比萨朋友的信中，他第一次表示支持哥白尼的日心说。同年8月，我收到了开普勒的第一本书《宇宙的奥秘》。伽利略在给开普勒的回信中，再次公开声称自己是哥白尼的追随者，并声称自己找到了一些有利于证实地震的物理论据。他对哥白尼的兴趣不是基于力学，而是基于天文学。1604以来新星的出现，引发了对亚里士多德关于天空紧密度论述的争论。在这场辩论中，伽利略公开支持哥白尼的理论，发表了三次内容翔实的演讲，并准备出版一本天文学著作。然而，他的计划被一场意外打乱，未能实现。1606年，在帕多瓦的德国人迈耶和他的学生卡普拉剽窃了伽利略发明的比例规，把他的意大利语说明书翻译成拉丁文，谎称是他们自己发明的，驳斥伽利略是抄袭者。伽利略起诉了他们两人，以捍卫他的发明权。当时，迈耶已经回到德国，而卡普拉则被学校开除。1607年以论辩体发表了《对卡普拉的诽谤和欺骗的一次自卫》，从此开始以论辩体为战斗武器进行写作，并取得巨大成功。
1609年7月，他听朋友说荷兰的李普施发明了望远镜，同年8月，据传闻，他做出了第一台放大三倍的望远镜。他用风琴管做镜筒，两端嵌有直径5.6厘米的平凸透镜和平凹透镜。他去了威尼斯，把它献给了大公。望远镜很快显示出它在军事和航海方面的实用价值。威尼斯大公为了表彰他的成就，让他成为帕多瓦大学的终身教授，并给了他额外的薪水。他对第一架望远镜的成功并不满意。经过不断的努力和改进，到1609年底，他把放大倍数提高到了32倍，这是伽利略望远镜的极限。有意义的不是他制造了第一台高倍望远镜，而是他第一次把望远镜对准了浩瀚星空，开创了用望远镜研究天体运动的新时代，创立了望远镜天文学。
他首先对月球进行了观察，发现月球表面并不像经院哲学家描述的那样光滑完美，而是像地球表面一样凹凸不平，有高山和深谷，还绕着地轴旋转。他将月球上的两座主要山脉分别命名为“阿尔卑斯山”和“亚平宁山脉”，并绘制了世界上第一张月球地图。根据月球上明暗条纹的变化，他推测月球本身是不发光的，它发出的亮光是反射太阳光的结果。他随后对行星进行了观测，发现望远镜中看到的行星比肉眼看到的要大得多，但两颗恒星之间差别不大，由此推断恒星距离地面很远。银河系是由无数的恒星组成的，这证明了布鲁诺关于宇宙是无限的论断是正确的。161065438+10月7日是伽利略一生中最伟大的一天，也是天文学史上重要的一天。经过几天的观察，他发现木星有四颗卫星，它们围绕木星缓慢旋转，这更像是哥白尼体系中一个小太阳系的画面。
这是哥白尼学说的重要支撑。说明亚里士多德的天体世界是不变的，只有七颗行星，一个不多一个不少的说法完全站不住脚。1610年3月，他将上述观测结果写成了一本书《星体信使》，在威尼斯出版，引起了轰动。开普勒对这本书评价很高。经伽利略同意，开普勒同年在德国法兰克福重印。为了支持伽利略，开普勒写了《与星体信使的对话》一文，指出伽利略的发现与他的行星理论完全一致。
伽利略在帕多瓦，他总是想念他的家乡佛罗伦萨。为了回到家乡，他将《星界使者》和一架望远镜献给佛罗伦萨托斯卡纳大公柯西莫·德尔·美第奇二世，并将木星的卫星命名为“美第奇星”。1610年7月，被托斯卡纳大公任命为数学和哲学的宫廷教授，并担任比萨大学名誉教授。同月，伽利略发现土星是一颗橄榄形的“三星”，并误以为土星有两颗极近的卫星。直到46年后，惠更斯才正确地提出这是土星环造成的。
伽利略于1610年9月回到佛罗伦萨，继续他的天文观测。就是在这个月底发现了金星盈亏现象，后来发现水星也有类似现象。从金星和水星的相位变化与月球不同，推断金星和水星在日地之间的轨道上围绕太阳旋转。这对哥白尼来说无疑是一个有力的证据。
1611年，他访问罗马，受到教皇保罗五世的接见，并会见了费德里科·切西侯爵(1585 ~ 1630)，他于1603年创建了李社。李岩学会(李岩是一只山猫，以它命名，比喻科学的深远和强大的力量。)是由当时意大利一流科学家组成的学术团体，是科学发展史上第一个有影响的科学组织。由于伽利略的学术成就和声望，他被选入该学会，成为第六名会员。
1612年，伽利略发表了一篇流体静力学的论文，阐述了他对阿基米德原理的发展和对亚里士多德物理原理的攻击。得罪了经院哲学和亚里士多德的追随者。1613年，他出版了一本小册子《关于太阳黑子的书信》，描述了他对1610年以来太阳黑子的活动和形状变化的观察。书中首次明确阐述了哥白尼的理论，提出了角动量守恒和惯性的初步概念。他的观点引来了教会中反对者和亚里士多德追随者的恶意攻击和诽谤，指责他宣扬异端，背叛圣经。1665438+2006年2月26日，宗教裁判所对伽利略进行了审判，并颁布了如下法令:“认为太阳在宇宙中心静止不动的观点是愚蠢的、哲学上虚幻的、纯粹的异端邪说，因为它违背了《圣经》”，正式宣布哥白尼的《天体运行论》为禁书，并警告伽利略不要用言语和文字为哥白尼的辩护。
从此，伽利略隐居在佛罗伦萨郊外的别墅里，做一些不违背教会告诫的研究工作。因望远镜1609的出现而中断的力学研究，现在还在继续。他研究了加速运动，并正确地定义了匀加速运动。