伽利略和亚里士多德
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,推翻了亚里士多德“物体下落速度与其重量成正比”的理论,纠正了这个持续了1900年的错误结论。
但伽利略在比萨斜塔做实验的想法,后来被严谨的考证否定了。尽管如此,来自世界各地的人们都会参观这座古塔,他们把它视为伽利略的纪念碑。
1609年,伽利略制造了天文望远镜(后来称为伽利略望远镜),并用它来观测天体。他发现了月球表面的凹凸不平,并自己绘制了第一张月球地图。161065438+10月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说胜利的开始。借助望远镜,伽利略还发现了土星环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月亮周日和周月的平衡,以及银河系由无数恒星组成的事实。这些发现开创了天文学的新时代。
伽利略写了《星际信使》,关于太阳黑子的信件,托勒密和哥白尼之间的对话,以及关于两种新科学的对话和数学证明。
为了纪念伽利略的成就,人们将木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。
人们争相宣扬:“哥伦布发现新大陆,伽利略发现新宇宙。”
伽利略为牛顿第一定律和牛顿运动第二定律提供了启示。他非常重视数学在科学方法应用中的重要性,尤其是实物与几何图形符合程度的问题。
[编辑此段]生活
1564年2月15日,伽利略·伽利莱出生于意大利西海岸比萨的一个寒酸的贵族家庭。据说他的祖上是佛罗伦萨的名医,但到了他父亲伽利略·凡三都这一代,家道中落。凡·三都是一位天才作曲家。他生前出版了几部田园诗和器乐作品。他还擅长数学,精通希腊语和拉丁语。然而,美妙的音乐并不能填饱一个家庭的肚子,他的数学天赋也不能让他得到一个好职位。伽利略出生后不久,凡·桑杜在离比萨不远的佛罗伦萨开了一家卖毛织品的小店,这是不得已而为之。但为了养家糊口,范三都不得不违心下海经商。
小伽利略是范三都的长子,他的父亲对儿子寄予了很大的希望。他发现小伽利略非常聪明,从小就对一切事物充满了强烈的好奇心。不仅如此,这个孩子还很聪明,他似乎从来没有闲着,要么画画,要么弹钢琴,而且他经常为弟弟妹妹们制作许多聪明的马达玩具,玩得很开心。
小伽利略首先进入弗伦博罗萨修道院的学校。在这所学校里,他专心学习哲学和宗教。有一段时间,伽利略希望将来成为一名献身于教会的传教士。但是当范三都听到这些后,他立刻把儿子带回家。他说服伽利略学医,这是他早已为儿子的未来设计好的一条路。
17岁时,伽利略进入著名的比萨大学。按照父亲的遗愿,他成了一名医科学生。比萨大学是一所古老的大学,其图书馆藏书丰富,正合伽利略的胃口。然而,伽利略对医学并不十分感兴趣。他很少上课,一上课就对教授所教的内容提出这样那样的问题,让教授很难回答。在教授眼中,伽利略是一个很不受欢迎的坏学生。然而,伽利略对医学不感兴趣。他孜孜不倦地研究数学、物理等自然科学,用怀疑的眼光看待那些自古以来就被奉为经典的理论。
要知道,伽利略生活在欧洲历史上一个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,发展成为东西方贸易的中心,建立了商号、作坊和最早的银行,资本主义生产关系萌芽。再加上贸易的发展和印刷术的发明,新思想的传播比以往任何时候都要快。于是,人们开始动摇束缚了自己思想几千年的宗教神学和传统教条。
一次偶然的机会,伽利略听了宫廷数学家马特奥·利奇的讲座。伽利略被这位年轻数学家渊博的知识和严密的逻辑深深地迷住了,尤其是他在证明数学问题时的验证方法。他眼睛一亮,仿佛发现了一个神奇的世界,那是他梦寐以求的数学王国!他非常兴奋,立即找到宫廷数学家马特奥·利奇,问了他许多令人困惑的问题。
马特奥·利奇和来自佛罗伦萨的托斯卡纳大公一起来到了比萨。他教宫廷侍从数学,没想到会有热情的观众。而且他的提问非常有趣,充分显示了他过人的智慧和渊博的知识。
当马泰奥·利奇听说伽利略是比萨大学的医学生时,不禁脱口而出:“啊,伽利略,你是个天才,你会成为一名杰出的数学家。”
伽利略的脸红了。他谈到了自己对医学的厌倦,父亲对他的期望,自己不能按照自己的意愿学习的苦恼。
“不要气馁。”马泰奥·利奇和蔼地说:“你应该自己努力学习。如果你有什么困难,我永远是你忠实的朋友。”
在马特奥·利奇的鼓励下,伽利略越来越勤奋地学习数学和物理。他认真阅读从宫廷数学家那里借来的每一本书,并像海绵一样吸收。但是,他不是那种迷信书本的人。那些人们认为是真理的权威结论,往往会在伽利略的头脑中带来意想不到的问题。他常常感到苦恼,陷入深深的思考。
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,教堂大厅中央的巨型灯晃动了一下,是房屋修理工在那里安装了吊灯。
这本来是一件很平常的事情。吊灯像钟摆一样摇摆,在空中划出一道看不见的弧线。然而,伽利略跟随着摇摆的吊灯,就像被电触到了一样。同时,他用右手根据左手腕的脉搏数出吊灯摆动的次数和脉搏跳动的次数,从而计算出吊灯摆动的时间。
这样计算的结果是,伽利略发现了一个秘密,那就是吊灯摆动一次的时间,无论弧度大小,总是一样的。一开始吊灯摆得很厉害,渐渐的,慢了下来,但是每摆一次,脉搏跳动的次数都是一样的。
伽利略头脑一阵翻腾,他想,书上写得很清楚,通过短弧比长弧快。这是古希腊哲学家亚里士多德说的,没有人怀疑。是眼睛有问题还是怎么的?
他像疯子一样跑回大学宿舍,闭门重复实验。他找到了不同长度的绳子和链条,还有从某处弄来的铁球和木球。在屋顶上,在窗外的树枝上,我入迷地一遍又一遍重复,用沙漏记录着荡秋千的时间。最后,伽利略不得不大胆地得出结论,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,与绳子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。
伽利略不用说有多高兴。但在当时,谁会相信一个医学院学生的科学发现,且不说他的结论是否树立了著名的亚里士多德的权威说法。
就在这时,范三都的店铺越来越萧条。听说伽利略不是按照自己的意愿学医,而是整天痴迷于无关紧要的实验。于是他严厉的父亲决定阻止伽利略继续上大学,让他回家去当办事员。
伽利略非常沮丧,他离开了比萨大学,回到了佛罗伦萨。但他选择的道路是不可动摇的。
相信科学
在佛罗伦萨一条安静的街道上,有一家门面不大,生意清淡的店铺,就是范三都开的毛织品店。每天,当路人匆匆路过时,总能看到红头发的伽利略坐在柜台前,陷入沉思,或者摆弄着一些莫名其妙的东西,比如称、铁块、盘子。而更多的时候,他是埋头读书。他如此专心读书,以至于连他父亲都听不见他大声喊叫。
自从回国后,伽利略不得不违心地在父亲的商店里当店员,但他一刻也没有忘记数学和物理。在没有基本学习条件,也没有老师求教的情况下,他尽力找了一些自然科学方面的书籍,以顽强的毅力自学。他最喜欢的书是欧几里得的《几何原本》和阿基米德的著作。
《几何原本》是世界上流传最早的几何著作,希腊科学家阿基米德的著作中包含着丰富的数学和力学知识,尤其是一些物理实验,对伽利略来说非常有吸引力。
说到实验,伽利略最感兴趣。当他还在比萨大学的时候,他就开始做了一个。
他根据钟摆的运动规律设计的“脉搏计”可以用来测量病人的脉搏跳动,很受医生的欢迎。现在在我父亲的店里,我谈不上实验的条件,但他还是用一些日常用具做实验。虽然难免会被父亲骂,但他还是这样做了。
阿基米德检查国王王冠的实验启发了他。在重复这个实验的同时,他想到了使用这个方法。当时欧洲国家的海运业正在兴起,促进了造船和机械制造、采矿和冶金的发展,反过来也给科学技术提出了许多新的问题。伽利略接着把注意力转向研究合金的物理和机械性能。不久,通过测量一个物体在水中的重量,他发现把它扔进水中减少的重量正好等于它所排开的水的重量。在这一重要发现的基础上,伽利略发明了比重秤,可以很容易地测定各种合金的比重。他还写过一篇论文,详细介绍了比重秤的构造原理和使用方法。这件事很快在佛罗伦萨和其他城市传开了。
1589年夏天,伽利略在佛罗伦萨的一家商店里度过了四年。由于宫廷数学家马泰奥·利奇的鼓励,尤其是贵族侯爵盖特布托的推荐,他终于得到了比萨大学数学和科学教授的职位。此时,他才25岁。
现在,伽利略不用担心他的生活了。虽然工资不高,但完成日常教学后可以专心从事自己向往的科研工作。之后不久,伽利略进行了本文开头介绍的自由落体实验。他投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做实验)不仅证明了不同重量的物体从同一高度下落时速度相同,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。在那些思想保守僵化的人看来,此举无异于自掘祖坟,亚里士多德的追随者和伽利略开始不和。在比萨大学呆了一个学期后,伽利略又失业了。原因是他得罪了一位大公的亲戚乔瓦尼。这个乔瓦尼是个无知的人。他自称发明了挖泥船,并乔装打扮来征求伽利略的意见。伽利略仔细观察挖泥船的模型时,直言不讳地告诉他,这个设计不科学,根本不能用。乔瓦尼被拒绝了。他没有接受伽利略的建议,而是固执地坚持启动实验,结果船沉了。事实证明,伽利略的判断是完全正确的,但愤怒的乔万尼却拿伽利略出气,散布流言蜚语,攻击他是“阴险的人”。那些心怀不满的亚里士多德追随者趁机攻击他,一时间对他大做文章。在这种气氛下,伽利略无法留在比萨大学。
伽利略再次求助于趵突侯爵于盖特。这位爱惜人才的贵族再次伸出了友谊之手。他利用自己的影响力将伽利略推荐到了帕多瓦大学,这是意大利北部一个学术氛围浓厚的小镇,离美丽的海滨城市威尼斯不远,属于威尼斯的管辖范围。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。
之后,伽利略在佛罗伦萨的宫廷中继续他的科学研究,但是他的天文发现和他的天文著作都明确地反映了哥白尼和日心说的观点。因此,伽利略开始引起教会的注意。从1616开始,伽利略开始受到罗马宗教裁判所长达二十多年的残酷迫害。
伽利略的晚年生活非常悲惨,照顾女儿的塞莱斯特比他先去世。失去爱女的悲痛使伽利略双目失明。即使在这样的条件下,他仍然没有放弃他的科研工作。
1642 65438+10月8日凌晨4点,伟大的伽利略,为科学和真理奋斗终生的斗士,科学的巨人,逝世,享年78岁。去世前夕,他重复了这句话:“追求科学需要特别的勇气。”