科学天才伽利略

伽利略是意大利文艺复兴后期最伟大的科学家之一，对近代天文学、数学以及物理学的发展功不可没，同时他又是近代实验物理学的开拓者。与之前许多科学家不同，伽利略依靠观察和做实验检验他的理论，而并非空想。之后，这类研究方法又被称为“科学方法”，而伽利略则是实践它的第一人。

1564年2月15日，伽利略生于意大利北部城市比萨，他出身没落的贵族家庭，父亲为音乐家。1575年，伽利略随家族迁居至佛罗伦萨并进入修道院学习。17岁时，进入比萨大学学习医学，后转而学习数学及哲学，但是1585年伽利略未拿到学位就离开了比萨大学，并成为一名教师。在艰苦的环境下，他仍坚持科学研究，攻读欧几里得与阿基米德的著作，并做了很多实验，发表了很多颇具影响力的论文，从而受到当时学术界的注意，被誉为“当代的阿基米德”。1589年，伽利略成为比萨大学的数学系教授，两年后，他因为著名的比萨斜塔实验而触怒了教会，失去了这份工作。1592年，他又前往威尼斯的帕多瓦大学任教，1610年重返故乡佛罗伦萨。

在宗教审判所，当教廷逼迫伽利略宣布放弃他自己的信仰时，伽利略仍低声说了句：“但是地球确实是在绕太阳转动啊”。

1582年，伽利略去比萨大教堂做礼拜时，注意到教堂里悬挂的吊灯有规律地摆动，这一现象激发了伽利略强烈的好奇心。他亲自动手制作了一个钟摆，同吊灯一样，钟摆同样由长长的绳子以及末端的重物组成。由于当时还没有秒表这样的计时工具，所以伽利略利用自己脉搏跳动的频率来记录钟摆摆动的时间。经过这样的实验，伽利略发现，钟摆每次摆动的时间仅与绳子的长度有关，而与绳子末端悬挂的重物重量无关。由此，伽利略认为用钟摆可以测量时间。事实上，不久之后，人们的确是利用钟摆来校正机械钟的。

▲ 伽利略和望远镜

1610年，伽利略通过他最新制作的望远镜观测到了围绕木星不停旋转的4个亮点。实际上，他所发现的是木星最大的4颗卫星，分别为：木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。这幅19世纪的雕版画描述了伽利略与一群威尼斯议员一起进行天文观测的场景。

天才的伽利略在天文学、数学以及物理学方面贡献巨大。但是伽利略坚持“日心说”，拒绝同宗教权威妥协，故而与罗马教廷之间存在尖锐矛盾。

自古希腊哲学家亚里士多德以来，人们深信亚里士多德的落体运动法则，即物体的重量决定了其下落的速度，越重的物体，其下落的速度越快。作为一个实验物理学家，伽利略于1602年用实验证明了这一观点是错误的—他在比萨斜塔上释放的重量不等的两个实心球同时落地！1969年，美国“阿波罗号”登月成功后，宇航员在月球表面同时抛下铁锤与羽毛，证明了伽利略实验的正确性—二者同时落地。

大事记

1582年 观察到钟摆摆动时间恒定

1602年 提出自由落体定律

1610年 观测到木星的四个卫星

1611年 首次观测到太阳黑子

1633年 被宗教裁判所宣判有罪

17世纪初，天文望远镜的进展激发了伽利略在天文学方面的热情。他亲自动手制作了数台天文望远镜，用于月球观测。伽利略还在月份的不同时间段绘制了很多月球表面图，明确标出了月球表面的山脉以及陨坑等。1610年，伽利略在经过一系列观测与记录后，发现木星有4颗卫星。一年之后，伽利略又用天文望远镜对太阳进行观测，发现一些黑色斑点不时缓慢地越过太阳表面，这些斑点就是太阳黑子。同时这也使伽利略确信太阳同样处于缓慢的自转运动之中。

知识链接

自由坠落的物体

根据古希腊哲学家亚里士多德的理论，重量较大的物体（如巨大的岩石等）一定比重量较小的物体（如小鹅卵石）下落速度快。这一假设基于经验逻辑，一定程度上反映了古希腊哲学家的逻辑推理法。但是伽利略并不迷信权威，决定用实验来证明该理论的正确与否。他在意大利比萨斜塔塔顶同时抛下两个质量不等的实心球，却发现两球同时落地，由此得出结论：物体自由坠落时的速度与物体的重量无关。同时他也试图证明物体下落时的加速度（速度相对于时间的变化率）为一恒定值。右图显示了该实验的具体数据，足以测量物体下落时的加速度。随着物体下落距离的增加，其速度也随之增加，但是其加速度却始终为9.8m/s2。这就是著名的自由落体加速度，又称重力加速度。

1543年，波兰天文学家哥白尼临终前发表论文，首次提出日心说，认为太阳是宇宙（或我们常说的太阳系）的中心。伽利略根据对太阳及其他行星的观测和分析证实了哥白尼的理论是正确的，因此，伽利略坚信日心说才是真理。当然，事实上太阳仅仅是太阳系的中心，而不是整个宇宙的中心，不过在当时，相对于地心说而言，日心说已经是科学发展过程中不小的进步了。然而，在当时，日心说这一观点同亚里士多德坚持的地心说相抵触，而长久以来，人们已将地心说奉若真理。更加不幸的是，这一观点也同罗马天主教教廷的信仰相抵触。因此，罗马教廷责令伽利略不得散布日心说这一观点。1632年，伽利略毅然决定将“日心说”的思想编撰成书，并出版发行。但随后，罗马教廷将这一巨著列为禁书。次年，宗教审判所扣押伽利略，并将其押送至罗马，采用恐吓、拷打等手段逼迫他放弃自己的信仰。

随着年龄的增大以及健康状况的恶化，伽利略被罗马教廷放逐至佛罗伦萨附近。可能由于之前长时间用眼睛观测太阳，最终，在1637年，伽利略彻底失明。但罗马教廷依旧严格限制伽利略的人身自由，不允许其到四周活动，仅在极其偶然的情况下才允许他会见到访的客人。在这之中，英国著名诗人约翰·弥尔顿（1608～1674年）也曾拜访过伽利略。伽利略的晚年生活十分悲惨，失明更令他痛苦万分，因为他从此无法继续观察宇宙万物，而这曾经是他生命的全部。1642年，伟大的伽利略离开了人世，享年78岁。不过当时的罗马教皇乌尔班八世却依然拒绝化解他与伽利略之间的恩恩怨怨（即日心说与地心说之争），并将伽利略随便地葬于佛罗伦萨圣十字教堂。

上一章目录下一章