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伽利略和亞裏士多德

伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564-1642)他是近代實驗科學的先驅者,是意大利文藝復興後期偉大的意大利天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數學家。也是近代實驗物理學的開拓者,被譽為“近代科學之父”。 他是為維護真理而進行不屈不撓的戰士。恩格斯稱他是“不管有何障礙,都能不顧壹切而打破舊說,創立新說的巨人之壹”。1564年2月15日生於比薩,1642年1月8日卒於比薩。伽利略家族姓伽利雷(Galilei),他的全名是Galileo Galilei,但現已通行稱呼他的名Galileo,而不稱呼他的姓。因為翻譯問題,所以姓眾說紛紜,以伽利略·伽裏雷為準。

1590年,伽利略在比薩斜塔上做了“兩個球同時落地”的著名實驗,從此推翻了亞裏士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說,糾正了這個持續了1900年之久的錯誤結論。

但是伽利略在比薩斜塔做實驗的說法後來被嚴謹的考證否定了。盡管如此,來自世界各地的人們都要前往參觀,他們把這座古塔看做伽利略的紀念碑。

1609年,伽利略創制了天文望遠鏡(後被稱為伽利略望遠鏡),並用來觀測天體,他發現了月球表面的凹凸不平,並親手繪制了第壹幅月面圖。1610年1月7日,伽利略發現了木星的四顆衛星,為哥白尼學說找到了確鑿的證據,標誌著哥白尼學說開始走向勝利。借助於望遠鏡,伽利略還先後發現了土星光環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧現象、月球的周日和周月天平動,以及銀河是由無數恒星組成等等。這些發現開辟了天文學的新時代。

伽利略著有《星際使者》《關於太陽黑子的書信》《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關於兩門新科學的談話和數學證明》。

為了紀念伽利略的功績,人們把木衛壹、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。

人們爭相傳頌:“哥倫布發現了新大陸,伽利略發現了新宇宙”。

伽利略為牛頓的牛頓運動定律第壹、第二定律提供了啟示。他非常重視數學在應用科學方法上的重要性,特別是實物與幾何圖形符合程度到多大的問題。

[編輯本段]生平

1564年2月15日,伽利略·伽利雷出生在意大利西海岸比薩城壹個破落的貴族之家。據說他的祖先是佛羅倫薩很有名望的醫生,但是到了他的父親伽利略·凡山杜這壹代,家境日漸敗落。凡山杜是個很有才華的作曲家,生前出版過幾本牧歌和器樂作品,他的數學也很好,精通希臘文和拉丁文,但是美妙的音樂不能填飽壹家人的肚皮,他的數學才能也不能給他謀到壹個好職位。大約在小伽利略出生不久,凡山杜在離比薩城不遠的佛羅倫薩開了壹間賣毛織品的小鋪子,這完全是不得已的辦法。但是為了維持壹家人的生活,凡山杜只好違背自己的意願去經商。

小伽利略是凡山杜的長子,父親對兒子寄予很大希望。他發現,小伽利略非常聰明,從小對什麽事物都充滿強烈的好奇心,不僅如此,這個孩子心靈手巧,他似乎永遠閑不住,不是畫圖畫,就是彈琴,而且時常給弟弟妹妹做許多靈巧的機動玩具,玩得十分開心。

小伽利略最初進了佛倫勃羅薩修道院的學校。在這所學校,他專心學習哲學和宗教,有段時間,小伽利略很想將來當壹個獻身教會的傳教士。但是凡山杜聽到這個情況後,立即把兒子帶回家,他勸說伽利略去學醫,這是他為兒子的未來早已設計好的壹條路。

17歲那年,伽利略進了著名的比薩大學,按照父親的意願,他當了醫科學生。比薩大學是所古老的大學,學校圖書館藏書豐富,這很合伽利略的心意,但是伽利略對醫學並沒有多大興趣,他很少上課,壹上課就對教授們教課的內容提出這樣那樣的疑問,使教授們難於回答,在教授們的眼裏,伽利略是個很不招人喜歡的壞學生。不過,伽利略只是興趣不在醫學,他孜孜不倦地學習數學、物理學等自然科學,並且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經典的學說。

要知道,伽利略生活的時代,正是歐洲歷史上著名的文藝復興時代,而意大利又是文藝復興的發源地。當時,意大利的許多大城市,如佛羅倫薩、熱那亞和威尼斯,發展成東西方貿易的中心,建起了商號、手工作坊和最早的銀行,出現了資本主義生產關系的萌芽。加上貿易往來的發達,印刷術的發明,新思想的傳播比以往任何時候都更加迅速。於是,人們對千百年來束縛思想的宗教神學和傳統教條開始產生了動搖。

壹個偶然的機會,伽利略聽了宮廷數學家瑪竇·利奇的講課。這位青年數學家淵博的學識,嚴密的邏輯性,特別是他在證明數學難題時的求證方法,使伽利略深深著迷。他眼睛亮了,仿佛發現了壹個神奇無比的世界,這就是他夢寐以求的數學王國!他興奮極了,立即找到宮廷數學家瑪竇·利奇,向他提出了許多百思不得其解的問題。

瑪竇·利奇原是跟隨托斯坎尼大公爵從佛羅倫薩來到比薩的,他給宮廷裏的侍童講數學,沒有想到會有壹個熱心的聽眾,而且他提出的問題非常有趣,充分顯示出超群的智慧和深厚的學識功底。

當瑪竇·利奇聽說伽利略是比薩大學醫科學生時,不禁脫口而出:“啊,伽利略,妳有天才,妳會成為壹個傑出的數學家的。”

伽利略的臉紅了,他談到自己對醫學的厭倦,談到父親對他的期望,也傾訴了自己因為不能按照自己的意願學習的苦惱。

“別泄氣。”瑪竇·利奇和藹地說:“妳努力自學吧,有什麽困難,任何時候我都是妳忠誠的朋友。”

聽了瑪竇·利奇的鼓勵,伽利略越發刻苦鉆研數學和物理學,他把從宮廷數學家那裏借來的每壹本書,都用心地閱讀,像海綿吸水壹樣地吸收下來。但是,他並不是那種迷信書本的人,那些人們認為是真理的權威結論,在伽利略的腦子裏常常帶來意想不到的疑問,他常常為此而感到苦惱,陷入深深的思索之中。

有壹次,伽利略信步來到他熟悉的比薩大教堂,他坐在壹張長凳上,目光凝視著那雕刻精美的祭壇和拱形的廊柱,驀地,教堂大廳中央的巨燈晃動起來,是修理房屋的工人在那裏安裝吊燈。

這本來是件很平常的事,吊燈像鐘擺壹樣晃動,在空中劃出看不見的圓弧。可是,伽利略卻像觸了電壹樣,目不轉睛地跟蹤著擺動的吊燈,同時,他用右手按著左腕的脈,計算著吊燈擺動壹次脈搏跳動的次數,以此計算吊燈擺動的時間。

這樣計算的結果,伽利略發現了壹個秘密,這就是吊燈擺壹次的時間,不管圓弧大小,總是壹樣的。壹開始,吊燈擺得很厲害,漸漸地,它慢了下來,可是,每擺動壹次,脈搏跳動的次數是壹樣的。

伽利略的腦子裏翻騰開了,他想,書本上明明寫著這樣的結論,擺經過壹個短弧要比經過長弧快些,這是古希臘哲學家亞裏士多德的說法,誰也沒有懷疑過。難道是自己的眼睛出了毛病,還是怎麽回事。

他像發了狂似的跑回大學宿舍,關起門來重復做這個試驗。他找了不同長度的繩子、鐵鏈,還有不知從哪裏搞到的鐵球、木球。在房頂上,在窗外的樹枝上,著迷地壹次又壹次重復,用沙漏記下擺動的時間。最後,伽利略不得不大膽地得出這樣的結論:亞裏士多德的結論是錯誤的,決定擺動周期的,是繩子的長度,和它末端的物體重量沒有關系。而且,相同長度的擺繩,振動的周期是壹樣的。這,就是伽利略發現的擺的運動規律。

伽利略不用說多麽高興了。可是在當時,有誰會相信壹個醫科大學生的科學發現,何況他的結論是否定了大名鼎鼎的亞裏士多德的權威說法。

就在這時,凡山杜的鋪子裏越來越不景氣,聽說伽利略並沒有按照自己的意願學習醫學,而是成天迷戀著不相幹的實驗,於是,嚴厲的父親決定停止伽利略繼續上大學,讓他回家去當壹個店員。

伽利略灰心極了,他離開了比薩大學回到佛羅倫薩。但是他選擇的道路卻是不可動搖的。

堅信科學

佛羅倫薩壹條不太熱鬧的街道,有壹個門面不大、生意清淡的鋪子,這就是凡山杜開的毛織品商店。每天,當匆匆過往的行人經過這裏時,總是可以看見紅頭發的伽利略呆呆地坐在櫃臺前出神,或者旁若無人的在那裏擺弄著壹些莫名其妙的東西,像秤盤呀,鐵塊呀,盤子呀;而更多的時候,他是埋頭在書本裏,他看得那樣專心,就連他的父親大聲叫喚都聽不見。

自從回到家裏,伽利略不得不違背自己的意願在父親的鋪子裏當壹名店員,但是他的心裏壹時壹刻也沒有忘記數學和物理學。沒有起碼的學習條件,也沒有老師可以求教,他就想方設法找到壹些自然科學的書籍,以頑強的毅力刻苦自學。他最喜歡的書是歐幾裏得的《幾何原本》和阿基米德的著作。

《幾何原本》是世界上流傳下來最早的幾何學著作,而希臘科學家阿基米德的著作,包含了豐富的數學與力學知識,特別是其中的壹些物理實驗,對伽利略有很大的吸引力。

談起實驗,伽利略的興趣最濃。還在比薩大學時,他就動手制作了壹種

“脈搏計”,這是他根據擺的運動規律設計的,可以用來測量病人的脈搏跳動的情況,很受醫生的歡迎。現在,在父親的鋪子裏,談不上實驗的條件,但他仍然用壹些日常的器具來做實驗,盡管這樣做免不了又要挨父親的罵,他還是照幹不誤。

他從阿基米德檢驗國王皇冠的實驗中受到啟發,壹面重復這個實驗,壹面想到這種方法的用途。當時歐洲各國的航海事業正在興起,航海業帶動了造船業和機械制造,采礦、冶金的發展,反過來又向科學技術提出許多新的問題。伽利略於是把他的註意力轉向合金的物理和力學性質的研究,不久,他通過測定物體在水中的重量發現,物體投入水中減輕的重量,剛好等於它排開的水的重量。在這個重大發現的基礎上,伽利略發明了壹種比重秤,可以很方便地測定各種合金的比重。他還寫了壹篇論文,詳細地介紹了比重秤的構造原理和使用方法。這件事,很快就在佛羅倫薩和其他城市傳開了。

1589年夏天,在佛羅倫薩的店鋪裏度過了4年自學生活的伽利略,由於得到宮廷數學家瑪竇·利奇的鼓勵,特別是貴族蓋特保圖侯爵的推薦,他終於獲得了比薩大學數學和科學教授的職位。這時,他只有25歲。

現在,伽利略可以不必為生活發愁了,雖然工資不高,但是他可以在完成日常教學之外,專心從事他向往的科學研究。就在這不久,伽利略進行了本文壹開頭介紹的自由落體實驗,他在比薩斜塔上扔下的鐵球(後來經過嚴謹的證明,伽利略並沒有來比薩斜塔上進行實驗),不僅證明了不同重量的物體由同壹高度下落時速度是相同的,更重要的是,這個大膽的結論推翻了亞裏士多德的權威結論。在那些思想保守、頭腦僵化的人眼裏,這個舉動無異於挖了他們的祖墳,亞裏士多德的信徒們與伽利略開始勢不兩立了。在比薩大學呆了壹個學期,伽利略又失去了職位。原因是他得罪了壹個大公爵的親戚喬範尼。這個喬範尼是個不學無術的人,他聲稱發明了壹臺挖泥船,假惺惺地跑來征求伽利略的意見。當伽利略仔細觀察了挖泥船的模型後,直言不諱地告訴他,設計不合科學原理,根本不能使用。喬範尼碰了壹鼻子灰,不但不接受伽利略的意見,反而固執地堅持下水實驗,結果船沈了。事實證明伽利略的判斷是完全正確的,但惱怒的喬範尼反而遷怒於伽利略,散布流言蜚語,攻擊他是“陰險的人”。那些早就心懷不滿的亞裏士多德的信徒,乘機對他大肆攻擊,壹時間鬧得滿城風雨。在這種氣氛中,伽利略無法在比薩大學呆下去了。

伽利略再壹次求助於蓋特保圖侯爵。這位珍惜人才的貴族再壹次伸出友誼的手,他運用自己的影響,把伽利略推薦給帕多瓦大學,帕多瓦是意大利北部壹個學術空氣濃厚的小城,距離美麗的海濱城市威尼斯不遠,屬於威尼斯***和國管轄。1592年,28歲的伽利略被任命為帕多瓦大學的數學、科學和天文學教授。

從此,伽利略迎來了壹生中的黃金時代。

之後, 伽利略在佛羅倫薩的宮廷裏繼續進行科學研究,但是他的天文學發現以及他的天文學著作明顯的體現出了哥白尼日心說的觀點。因此,伽利略開始受到教會的註意。1616年開始,伽利略開始受到羅馬宗教裁判所長達二十多年的殘酷迫害。

伽利略的晚年生活非常悲慘,照料他的女兒賽麗斯特竟然先於他離開人世。失去愛女的過分悲傷,使伽利略雙目失明。即使在這樣的條件下,他依然沒有放棄自己的科學研究工作。

1642年1月8日,淩晨4時,偉大的伽利略——為科學、為真理奮鬥壹生的戰士,科學巨人離開了人世,享年78歲。在他離開人世的前夕,他還重復著這樣壹句話:“追求科學需要特殊的勇氣。”