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㈠ 伽利略一生的经历
伽利略·伽利雷(1564~1642)意大利天文学家、力学家、哲学家。 1564年2月15日生于比萨,1642年1月8日卒于比萨。伽利略家族姓伽利莱(Galilei),他的全名是Galileo Galilei,但现已通行称呼他的名Galileo,而不称呼他的姓。
生平: 伽利略1572年开始上学,1575年随家迁居佛罗伦萨进修道院学习。1589年被聘为比萨大学的数学教授。1591年到威尼斯的帕多瓦大学任教。1609年回佛罗伦萨,1611年到罗马并担任林嗣科学院的院士。1633年2月以“反对教皇,宣扬邪学”被罗马宗教裁判所判处终身监禁。1638年以后,双目逐渐失明,晚景凄凉。1642年1月8日逝世。三百多年后,1979年11月10日,罗马教皇不得不在公开集会上宣布:1633年对伽利略的宣判是不公正的。1980年10月又提出重审这一案件,并在罗组成一个包括不同宗教信仰的世界着名科学家委员会来研究伽利略案件的始末,研究科学同宗教的关系,研究伽利略学说的科学价值及其对现代科学思想的贡献。
主要贡献: 可分下列三个方面:
①力学 伽利略是第一个把实验引进力学的科学家,他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。1582年前后,他经过长久的实验观察和数学推算,得到了摆的等时性定律。接着在1585年因家庭经济困难辍学。离开比萨大学期间,他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的着作。他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文。不久又写了论文《论重力》,第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式,因此声名大振。与此同时,他对亚里士多德的许多观点提出质疑。
在1589~1591年间,伽利略对落体运动作了细致的观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力条件下,重量不同的球在下落时同时落地,下落的速度与重量无关。根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上公开进行的,但在伽利略的着作中并未明确说明实验是在比萨斜塔上进行的。因此近年来对此存在争议。
伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出,在力学史上是一个里程碑。有了加速度的概念,力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上,而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述。
伽利略曾非正式地提出过惯性定律(见牛顿运动定律)和外力作用下物体的运动规律,这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上,伽利略可说是牛顿的先驱。
伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律,并确立了伽利略相对性原理. 伽利略在力学方面的贡献是多方面的。这在他晚年写出的力学着作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述。在这本不朽着作中,除动力学外,还有不少关于材料力学的内容。例如,他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析,正确地断定梁的抗弯能力和几何尺寸的力学相似关系。他指出,对长度相似的圆柱形梁,抗弯力矩和半径立方成比例。他还分析过受集中载荷的简支梁,正确指出最大弯矩在载荷下,且与它到两支点的距离之积成比例。伽利略还对梁弯曲理论用于实践所应注意的问题进行了分析,指出工程结构的尺寸不能过大,因为它们会在自身重量作用下发生破坏。他根据实验得出,动物形体尺寸减小时,躯体的强度并不按比例减小。他说:“一只小狗也许可以在它背上驮两三只同样大小的狗,但我相信一匹马也许连一匹和它同样大小的马也驮不起。”
②天文学 他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。这些成果包括:发现月球表面凹凸不平,木星有四个卫星(现称伽利略卫星),太阳黑子和太阳的自转,金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。他用实验证实了哥白尼的“地动说”,彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”。
③哲学 他一生坚持与唯心论和教会的经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为经验是理论知识的源泉。他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威,反对盲目迷信。他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性,这些观点对发展唯物主义的哲学具有重要的意义。但由于历史的局限性,他强调只有可归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的。
伽利略因为支持日心说入狱后,”放弃了”日心说,他说”考虑到种种阻碍,两点之间最短的不一定是直线”,正是因为他有这样的思想,暂时的放弃换得永远的支持,没有像布鲁诺那样去壮烈,但却可以为科学继续贡献自己的力量。
伽利略奥.伽利略(Galileo Galilei,1564 - 1642)是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、力学家和哲学家,也是近代实验物理学的开拓者。他是为维护真理而进行不屈不挠的战士。恩格斯称他是“不管有何障碍,都能不顾一切而打破旧说,创立新说的巨人之一”。
一.伽利略生平
伽利略于1564年2月15日出生于意大利西部海岸的比萨城,他原籍佛罗伦萨,出身没落的名门贵族家庭。伽利略的父亲是一位不得志的音乐家,精通希腊文和拉丁文,对数学也颇有造诣。因此,伽利略从小受到了良好的家庭教育。
伽利略在十二岁时,进入佛罗伦萨附近的瓦洛姆布洛萨修道院,接受古典教育。十七岁时,他进入比萨大学学医,同时潜心钻研物理学和数学。由于家庭经济困难,伽利略没有拿到毕业证书,便离开了比萨大学。在艰苦的环境下,他仍坚持科学研究,攻读了欧几里德和阿基米德的许多着作,做了许多实验,并发表了许多有影响的论文,从而受到了当时学术界的高度重视,被誉为“当代的阿基米德”。
伽利略在25岁时被比萨大学的数学教授。两年后,伽利略因为着名的比萨斜塔实验,触怒了教会,失去这份工作。伽利略离开比萨大学后,于1592年去威尼斯的帕多瓦大学任教,一直到1610年。这一段时期是伽利略从事科学研究的黄金时期。在这里,他在力学、天文学等各方面都取得了累累硕果。
1610年,伽利略把他的着作以通俗读物的形式发表出来,取名为《星空信使》,这本书在威尼斯出版,轰动了当时的欧洲,也为伽利略赢得了崇高的荣誉。伽利略被聘为“宫廷哲学家”和“宫廷首席数学家”,从此他又回到了故乡佛罗伦萨。
伽利略在佛罗伦萨的宫廷里继续进行科学研究,但是他的天文学发现以及他的天文学着作明显的体现出了哥白尼日尔爾心说的观点。因此,伽利略开始受到教会的注意。1616年开始,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。
伽利略的晚年生活极其悲惨,照料他的女儿赛丽斯特竟然先于他离开人世。失去爱女的过分悲伤,使伽利略双目失明。即使在这样的条件下,他依然没有放弃自己的科学研究工作。
1642年1月8日,凌晨4时,伟大的伽利略——为科学、为真理奋斗一生的战士,科学巨人离开了人世,享年78岁。在他离开人世的前夕,他还重复着这样一句话:“追求科学需要特殊的勇气。”
二.伽利略和他的科学发现
古希腊在物理学说方面有两大学派,一派以哲学家亚里士多德为代表,另一派则以自然科学家阿基米德为代表。两人皆是古代希腊蓍名的学者,但由于两人的观点和方法不同,其科学结论也就各异,并形成了鲜明的对立。亚里士多德学派的观点基本是唯心的,他是凭主观思考和纯推理方法作结论的,所以是充斥着谬误。而阿基米德学派的观点基本是唯物的,他完全依靠靠科学实践方法得出结论。
然而从11世纪起,在基督教会的扶持下,亚里士多德的着作得到了经院哲学家的重视,他们排斥阿基米德的物理学,把亚里士多德的物理学奉为经典,凡违反亚里士多德物理学的学者均被视为“异端邪说”。但伽利略却对亚里士多德的物理学抱怀疑态度,相反他特别重视对阿基米德物理学的研究,他重视理论联系实际,注意观察各种自然现象,思考各种问题。在伽俐略十八岁那年,一次到比萨教堂去做礼拜,他注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动,他按自己脉博的跳动来计时,发现它们往复运动的时间总是相等的。就这样他发现了摆的等时性,后来荷兰物理学家惠更斯根据这个原理制成挂摆时钟,人们称之为"伽利略钟"。
伽利略根据阿基米德的学说,作了迅速确定合金成分的流体静力天平的研究,发明了可以测定物质密度的"小天平",写出了名为《小天平》的论文。后来他又潜心研究了物体重心的几何学,于1588年发表了《固体的重心》的论文,引起学术界的注意。第二年,在友人的推荐下,被比萨大学聘任为数学教授。
亚里士多德认为两个物体以同一高度落下,重的比轻的先着地。但伽利略经过反复的研究与实验后,得出了与之截然相反的结论:物体下落的快慢与重量无关。1590年,伽利略在比萨斜塔公开作了落体实验,验证了亚里士多德的说法是错误的,使统治人们思想长达2000多年的亚里士多德的学说第一次发生动摇。而应邀前来观看的一些着名学者却否认自己亲眼见到的一切,他们群起攻击伽利略。1591年,伽利略被比萨解聘。
从科学史上看,伽利略并不是落体实验的首创者,其首创者是比利时的斯台文。但伽利略的比萨斜塔实验所造成的影响却是更为深远的。
1592年,伽利略来到威尼斯的帕多瓦大学任教,开始了他科学活动的黄金时期。在这一时期,他研究了大量的物理学问题,如斜面运动、力的合成、抛射体运动等。他还对液体与热学作了研究,发明了温度计。1609年,伽利略制成了天文望远镜,并用这台望远镜去探索宇宙的奥秘,他发现月球的表面凹凸不平,有高山深谷;木星有四颗卫星围绕它旋转,金星和月亮一样有盈有亏;土星有光环;太阳有黑子,能自转。银河是由于千千万万颗暗淡的星星所组成。这些发现为哥白尼、布鲁诺的观点提供了有力的证据。对教会的信条进行了严厉的打击。
第二年,他出版了《星际使者》,通俗地向读者介绍他观察到的天空现象,宣传了他的观点。这部着作在欧洲引起了极大的轰动,伽利略因此被称为“天空的哥伦布”。1613年,他在罗马发表了《论太阳黑子》。该书以书信形式明确指出了哥白尼学说是正确的,托勒密学说是错误的。由此伽利略触怒了教会,开始受到宗教裁制所的审讯。
在教廷的压制下,伽利略仍继续科学研究,在长期观察和研究天体运动的实践中,他更加坚信哥白尼学说的正确性。1632年1月,伽利略在佛罗伦萨出版了《关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话》。他在书中用三位学者对话的形式,作了四天的谈话。讨论了三个问题:1、证明地球在运动;2、充实哥白尼学说;3、地球的潮汐。《对话》总结了伽利略长期科研实践中的各种科学发现,宣告了托勒密地心说理论的破产,从根本上动摇了教会的最高权威,从而推动了唯物论思想的发展。这部着作一经出版便受到广大读者的欢迎。但却遭到了罗马教会的反对。伽利略因此而受到了长期的监禁。
1636年,伽利略在监禁中偷偷地完成了他一生中另一部伟大的着作《关于两种新科学的对话》。该书于1638年在荷兰出版。这部伟大着作同样是以三人对话形式写的。“第一天”是关于固体材料强度的问题,反驳了亚里士多德关于落体的速度依赖于其重量的观点;“第二天”是关于内聚作用的原因,讨论了杠杆原理的证明及梁的强度问题;“第三天”讨论了匀速运动和自然加速运动;"第四天"是关于抛射体运动的讨论。这一巨着从根本上否定的亚里士多德的运动学说。
三.伽利略的科学研究方法
伽利略对物理规律的论证非常严格。他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。例如,为了说明惯性,他曾设计一个无摩擦的理想实验:在一定点O悬挂一单摆,将摆球拉到离竖直位置一定距离的左侧A点,释放小球,小球将摆到竖直位置的右侧B点,此时A点与B点处于同一高度。若在O的正下方C用钉子改变单摆的运动路线,小球将摆到与A、B两点同样高度的D。伽利略指出,对于斜面会得出同样的结论。他将两个斜面对接起来,让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一斜面。如果无摩擦,小球将上升到原来的高度。他推论说,如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的距离。继续使第二个斜面的倾角越来越小,小球将合滚得越来越远。如果第二个斜面改成水平面,小球就永远达不到原来的高度,而要沿水平面以恒定速度持续运动下去。伽利略设计的实验虽是想象中的,但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。
四.伽利略在科学史上的地位
伽利略的科学发现,不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点,更创立了研究自然科学的新方法。
伽利略在总结自己的科学研究方法时说过,“这是第一次为新的方法打开了大门,这种将带来大量奇妙成果的新方法,在未来的年代里,会博得许多人的重视。”后来,惠更斯继续了伽利略的研究工作,他导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的工作后,得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。伽利略留给后人的精神财富是宝贵的。爱因斯坦曾这样评价:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正的开端!”
伽利略
着名的实验
凡是到意大利旅行的人,谁都忘不了去参观着名的比萨斜塔的丰采。
比萨斜塔是意大利中部比萨城里一个古建筑,原是比萨大教堂的一个钟楼。这座54.5米高的八层圆柱形建筑,在1174年动工的时候,由于地基不牢,刚刚建到第三层时就发现塔身倾斜,不得不被迫停工。隔了一个多世纪,人们又继续施工,因此当它在1350年建成时,这座罗马式的大理石建筑好像一棵长歪的大树,再也不能扶直了。从那时起,600多年的漫长岁月过去了,比萨斜塔向南倾斜达5.3度,而且每年都向南倾斜约1毫米。但是塔身尽管倾斜,而且经受过地震,这座古塔依然屹立在比萨城内,成为遐迩闻名的世界建筑史上的奇迹。
不过,比萨斜塔所以闻名于世,除了上述的原因之外,还因为它和科学发现史上一件重大事件有着密切的关系。
这是1590年的一个晴朗的日子,一个红头发的25岁的青年科学家领着几个年轻的大学生,兴致勃勃地穿过游人熙来攘往的广场,钻进斜塔底层的拱形券门,然后沿着塔内螺旋状的楼梯拾级而上。不多一会,聚集在广场的游人发现,在比萨斜塔的好几层外围的拱形券门都有那些大学生,而那个红头发的青年科学家爬上了高高的塔顶。
“喂,他们在干什么呀?”广场上一个大胡子意大利商人迷惑不解地问旁边一个卖小吃的小贩。
“先生,他们是比萨大学的学生。”那个腰间系着白围裙的商贩答道:
“听说他们是在搞什么实……实验。”
小贩说的一点不错,因为广场上还有几个大学生正在让游人离开斜塔,免得被塔上的人扔下的东西砸伤。
说话间,塔顶的那个红头发青年科学家嚷了起来;“准备好了没有?”
从每层伸出的脑袋齐声喊道:“好了,可以开始!”
这时,塔上各层的大学生伸出半截身子,他们的手里托着一个沉甸甸的盒子,身旁还有一个玻璃的沙漏,那时还没有精确的秒表,沙漏是计算时间的工具。那个盒子里装着两个重量不同的物体,有的是两个大小不同的铁球,有的是大小不同的石块,甚至还有的放着一个墨水瓶和一管鹅毛笔。盒子是特制的,安上一个按钮,只要轻轻地按下按钮,底盖会自动打开。
实验开始了。只听见塔顶的那个红头发青年科学家一声号令,最下边一层的大学生按下按钮。这时,只见盒子打开,两个重量完全不同的物体飞快下落,几秒钟后,广场上的人们听见“当”的一声,两个物体同时落地。
紧接着是二层、三层、五层……重复的实验依次进行。最后,塔顶的那个红头发的青年科学家也举着一个盒子,里面是两个大小不同的铁球,他按下按钮,铁球迅速飞落下来,结果也是同时着地。沙漏记下的时间说明这样一个道理:不同重量的物体从同样高度落下来,都是同时到达地面。
实验成功了!尽管广场上的游人对这个实验一点儿也不感兴趣,但是这个实验却动摇了几千年来谁也不曾怀疑过的一条“真理”,这个“真理”是由古希腊哲学家亚里斯多德提出的,他认为:物体从高处落下时,速度是由它的重量决定的,物体越重,落下来的速度越快。
比萨斜塔的实验,推翻了这个权威的结论。
这个敢于向权威挑战的红头发的青年科学家是谁呢?他就是意大利着名数学家、天文学家、物理学家枷利略。
选择道路
1564年 2月 15日,伽利略出生在意大利西海岸比萨城一个破落的贵族之家。据说他的祖先是佛罗伦萨很有名望的医生,但是到了他的父亲伽利略·凡山杜这一代,家境日渐败落。凡山杜是个很有才华的作曲家,生前出版过几本牧歌和器乐作品,他的数学也很好,精通希腊文和拉丁文,但是美妙的音乐不能填饱一家人的肚皮,他的数学才能也不能给他谋到一个好职位。大约在小伽利略出生不久,凡山杜在离比萨城不远的佛罗伦萨开了一间卖毛织品的小铺子,这完全是不得已的办法。但是为了维持一家人的生活,凡山杜只好违背自己的意愿去经商。
小伽利略是凡山杜的长子,父亲对儿子寄予很大希望。他发现,小伽利略非常聪明,从小对什么事物都充满强烈的好奇心,不仅如此,这个孩子心灵手巧,他似乎永远闲不住,不是画图画,就是弹琴,而且时常给弟弟妹妹做许多灵巧的机动玩具,玩得十分开心。
凡山杜对这一切都看在眼里,有一次,他对妻子说:“伽利略似乎对什么都有兴趣,将来他干什么合适呢?”
“是呀,他很有音乐才能,也许可以把他培养成一个音乐家,像您一样……”妻子说。
凡山杜皱着眉摇摇头,说:“不,我已经吃够了搞音乐的苦头,不能让孩子走这条路!”
妻子迷惑不解地望着丈夫,小心翼翼地问:“那么,你的意思是……”
凡山杜胸有成竹地说:“我要把他培养成一个杰出的医生,就像我们的祖辈那样,受人尊敬,有优厚的收入,能给我们家庭带来荣誉、地位和金钱……”
妻子看着丈夫激动的神情,知道这是凡山杜考虑了很久的念头,她没有反驳,只是叹了口气说:“但愿如此,也许这孩子不会辜负您的期望……”
小伽利略最初进了佛伦勃罗萨修道院的学校。在这所学校,他专心学习哲学和宗教,有段时间,小伽利略很想将来当一个献身教会的传教士。但是凡山杜听到这个情况后,立即把儿子带回家,他劝说伽利略去学医,这是他为儿子的未来早已设计好的一条路。
17岁那年,伽利略进了着名的比萨大学,按照父亲的意愿,他当了医科学生。比萨大学是所古老的大学,学校图书馆藏书丰富,这很合伽利略的心意,但是伽利略对医学并没有多大兴趣,他很少上课,一上课就对教授们教课的内容提出这样那样的疑问,使教授们难于回答,在教授们的眼里,伽利略是个很不招人喜欢的坏学生。不过,伽利略只是兴趣不在医学,他孜孜不倦地学习数学、物理学等自然科学,并且以怀疑的眼光看待那些自古以来被人们奉为经典的学说。
要知道,伽利略生活的时代,正是欧洲历史上着名的文艺复兴时代,而意大利又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,发展成东西方贸易的中心,建起了商号、手工作坊和最早的银行,出现了资本主义生产关系的萌芽。加上贸易往来的发达,印刷术的发明,新思想的传播比以往任何时候都更加迅速。于是,人们对千百年来束缚思想的宗教神学和传统教条开始产生了动摇。
一个偶然的机会,伽利略听了宫廷数学家玛窦·利奇的讲课。这位青年数学家渊博的学识,严密的逻辑性,特别是他在证明数学难题时的求证方法,使伽利略深深着迷。他眼睛亮了,仿佛发现了一个神奇无比的世界,这就是他梦寐以求的数学王国!他兴奋极了,立即找到宫廷数学家玛窦·利奇,向他提出了许多百思不得其解的问题。
玛窦·利奇原是跟随托斯坎尼大公爵从佛罗伦萨来到比萨的,他给宫廷里的侍童讲数学,没有想到会有一个热心的听众,而且他提出的问题非常有趣,充分显示出超群的智慧和深厚的学识功底。
当玛窦·利奇听说伽利略是比萨大学医科学生时,不禁脱口而出:“啊,伽利略,你有天才,你会成为一个杰出的数学家的。”
伽利略的脸红了,他谈到自己对医学的厌倦,谈到父亲对他的期望,也倾诉了自己因为不能按照自己的意愿学习的苦恼。
“别泄气。”玛窦·利奇和蔼地说:“你努力自学吧,有什么困难,任何时候我都是你忠诚的朋友。”
听了玛窦·利奇的鼓励,伽利略越发刻苦钻研数学和物理学,他把从宫廷数学家那里借来的每一本书,都用心地阅读,像海绵吸水一样地吸收下来。但是,他并不是那种迷信书本的人,那些人们认为是真理的权威结论,在伽利略的脑子里常常带来意想不到的疑问,他常常为此而感到苦恼,陷入深深的思索之中。
有一次,伽利略信步来到他熟悉的比萨大教堂,他坐在一张长凳上,目光凝视着那雕刻精美的祭坛和拱形的廊柱,蓦地,教堂大厅中央的巨灯晃动起来,是修理房屋的工人在那里安装吊灯。
这本来是件很平常的事,吊灯像钟摆一样晃动,在空中划出看不见的圆弧。可是,伽利略却像触了电一样,目不转睛地跟踪着摆动的吊灯,同时,他用右手按着左腕的脉,计算着吊灯摆动一次脉搏跳动的次数,以此计算吊灯摆动的时间。
这样计算的结果,伽利略发现了一个秘密,这就是吊灯摆一次的时间,不管圆弧大小,总是一样的。一开始,吊灯摆得很厉害,渐渐地,它慢了下来,可是,每摆动一次,脉搏跳动的次数是一样的。
伽利略的脑子里翻腾开了,他想,书本上明明写着这样的结论,摆经过一个短弧要比经过长弧快些,这是古希腊哲学家亚里斯多德的说法,谁也没有怀疑过。难道是自己的眼睛出了毛病,还是怎么回事。
他像发了狂似的跑回大学宿舍,关起门来重复做这个试验。他找了不同长度的绳子、铁链,还有不知从哪里搞到的铁球、木球。在房顶上,在窗外的树枝上,着迷地一次又一次重复,用沙漏记下摆动的时间。最后,伽利略不得不大胆地得出这样的结论:亚里斯多德的结论是错误的,决定摆动周期的,是绳子的长度,和它末端的物体重量没有关系。而且,相同长度的摆绳,振动的周期是一样的。这,就是伽利略发现的摆的运动规律。
伽利略不用说多么高兴了。可是在当时,有谁会相信一个医科大学生的科学发现,何况他的结论是否定了大名鼎鼎的亚里斯多德的权威说法。
就在这时,凡山杜的铺子里越来越不景气,听说伽利略并没有按照自己的意愿学习医学,而是成天迷恋着不相干的实验,于是,严厉的父亲决定停止伽利略继续上大学,让他回家去当一个店员。
伽利略灰心极了,他离开了比萨大学回到佛罗伦萨。但是他选择的道路却是不可动摇的。
坚信科学
佛罗伦萨一条不太热闹的街道,有一个门面不大、生意清淡的铺子,这就是凡山杜开的毛织品商店。每天,当匆匆过往的行人经过这里时,总是可以看见红头发的伽利略呆呆地坐在柜台前出神,或者旁若无人的在那里摆弄着一些莫名其妙的东西,像秤盘呀,铁块呀,盘子呀;而更多的时候,他是埋头在书本里,他看得那样专心,就连他的父亲大声叫唤都听不见。
自从回到家里,伽利略不得不违背自己的意愿在父亲的铺子里当一名店员,但是他的心里一时一刻也没有忘记数学和物理学。没有起码的学习条件,也没有老师可以求教,他就想方设法找到一些自然科学的书籍,以顽强的毅力刻苦自学。他最喜欢的书是欧几里得的《几何原理》和阿基米德的着作。
《几何原理》是世界上流传下来最早的几何学着作,而希腊科学家阿基米德的着作,包含了丰富的数学与力学知识,特别是其中的一些物理实验,对伽利略有很大的吸引力。
谈起实验,伽利略的兴趣最浓。还在比萨大学时,他就动手制作了一种
“脉搏计”,这是他根据摆的运动规律设计的,可以用来测量病人的脉搏跳动的情况,很受医生的欢迎。现在,在父亲的铺子里,谈不上实验的条件,但他仍然用一些日常的器具来做实验,尽管这样做免不了又要挨父亲的骂,他还是照干不误。
他从阿基米德检验国王皇冠的实验中受到启发,一面重复这个实验,一面想到这种方法的用途。当时欧洲各国的航海事业正在兴起,航海业带动了造船业和机械制造,采矿、冶金的发展,反过来又向科学技术提出许多新的问题。伽利略于是把他的注意力转向合金的物理和力学性质的研究,不久,他通过测定物体在水中的重量发现,物体投入水中减轻的重量,刚好等于它排开的水的重量。在这个重大发现的基础上,伽利略发明了一种比重秤,可以很方便地测定各种合金的比重。他还写了一篇论文,详细地介绍了比重秤的构造原理和使用方法。这件事,很快就在佛罗伦萨和其他城市传开了。
1589年夏天,在佛罗伦萨的店铺里度过了4年自学生活的伽利略,由于得到宫廷数学家玛窦·利奇的鼓励,特别是贵族盖特保图侯爵的推荐,他终于获得了比萨大学数学和科学教授的职位。这时,他只有25岁。
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㈣ 伽利略和亚里士多德的资料全面
伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564-1642)他是近代实验科学的先驱者,是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家。也是近代实验物理学的开拓者,被誉为“近代科学之父”。 他是为维护真理而进行不屈不挠的战士。恩格斯称他是“不管有何障碍,都能不顾一切而打破旧说,创立新说的巨人之一”。1564年2月15日生于比萨,历史上他首先在科学实利略献出了毕生精力。由此,他晚年受到教会迫害,并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了亚里士多德诸多观点。因此,他被称为“近代科学之父”。他的工作,为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。 1642年1月8日卒于比萨。伽利略家族姓伽利雷(Galilei),他的全名是Galileo Galilei,但现已通行称呼他的名Galileo,而不称呼他的姓。因为翻译问题,所以姓众说纷纭,以伽利雷为准。 1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个球同时落地”的着名试验,从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。 但是伽利略在比萨斜塔做试验的说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要前往参观,他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑。 1609年,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体,他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1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,标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。 伽利略着有《星际使者》《关于太阳黑子的书信》《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》《关于两门新科学的谈话和数学证明》和《试验者》。 为了纪念伽利略的功绩,人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。 人们争相传颂:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。 伽利略为牛顿的牛顿运动定律第一、第二定律提供了启示。他非常重视数学在应用科学方法上的重要性,特别是实物与几何图形符合程度到多大的问题!
编辑本段人物生平
违背自己的意愿去经商
1564年2月15日,伽利略·伽利雷出生在意大利西海岸比萨城一个破落的贵族之家。据说他的祖先是佛罗伦萨很有名望的医生,但是到了他的父亲伽利略·凡山杜这一代,家境日渐败落。凡山杜是个很有才华的作曲家,生前出版过几本牧歌和器乐作品,他的数学也很好,精通希腊文和拉丁文和英语,但是美妙的音乐不能填饱一家人的肚皮,他的数学才能也不能给他谋到一个好职位。大约在小伽利略出生不久,凡山杜在离比萨城不远的佛罗伦萨开了一间卖毛织品的小铺子,这完全是不得已的办法。但是为了维持一家人的生活,凡山杜只好违背自己的意愿去经商。
小伽利略是凡山杜的长子
父亲对儿子寄予很大希望。他发现,小伽利略非常聪明,从小对什么事物都充满强烈的好奇心,不仅如此,这个孩子心灵手巧,他似乎永远闲不住,不是画图画,就是弹琴,而且时常给弟弟妹妹做许多灵巧的机动玩具,玩得十分开心。
在校专心学习
小伽利略最初进了佛伦勃罗萨修道院的学校。在这所学校,他专心学习哲学和宗教,有段时间,小伽利略很想将来当一个献身教会的传教士。但是凡山杜听到这个情况后,立即把儿子带回家,他劝说伽利略去学医,这是他为儿子的未来早已设计好的一条路。 17岁那年,伽利略进了着名的比萨大学,按照父亲的意愿,他当了医科学生。比萨大学是所古老的大学,学校图书馆藏书丰富,这很合伽利略的心意,但是伽利略对医学并没有多大兴趣,他很少上课,一上课就对教授们教课的内容提出这样那样的疑问,使教授们难于回答,在教授们的眼里,伽利略是个很不招人喜欢的坏学生。不过,伽利略只是兴趣不在医学,他孜孜不倦地学习数学、物理学等自然科学,并且以怀疑的眼光看待那些自古以来被人们奉为经典的学说。
伽利略生活的时代
要知道,伽利略生活的时代,正是欧洲历史上着名的文艺复兴时代,而意大利又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,发展成东西方贸易的中心,建起了商号、手工作坊和最早的银行,出现了资本主义生产关系的萌芽。加上贸易往来的发达,印刷术的发明,新思想的传播比以往任何时候都更加迅速。于是,人们对千百年来束缚思想的宗教神学和传统教条开始产生了动摇。
一个偶然的机会
伽利略听了宫廷数学家玛窦·利奇的讲课。这位青年数学家渊博的学识,严密的逻辑性,特别是他在证明数学难题时的求证方法,使伽利略深深着迷。他眼睛亮了,仿佛发现了一个神奇无比的世界,这就是他梦寐以求的数学王国!他兴奋极了,立即找到宫廷数学家玛窦·利奇,向他提出了许多百思不得其解的问题。 玛窦·利奇原是跟随托斯坎尼大公爵从佛罗伦萨来到比萨的,他给宫廷里的侍童讲数学,没有想到会有一个热心的听众,而且他提出的问题非常有趣,充分显示出超群的智慧和深厚的学识功底。 当玛窦·利奇听说伽利略是比萨大学医科学生时,不禁脱口而出:“啊,伽利略,你有天才,你会成为一个杰出的数学家的。” 伽利略的脸红了,他谈到自己对医学的厌倦,谈到父亲对他的期望,也倾诉了自己因为不能按照自己的意愿学习的苦恼。 “别泄气。”玛窦·利奇和蔼地说:“你努力自学吧,有什么困难,任何时候我都是你忠诚的朋友。”
听了玛窦·利奇的鼓励
伽利略越发刻苦钻研数学和物理学,他把从宫廷数学家那里借来的每一本书,都用心地阅读,像海绵吸水一样地吸收下来。但是,他并不是那种迷信书本的人,那些人们认为是真理的权威结论,在伽利略的脑子里常常带来意想不到的疑问,他常常为此而感到苦恼,陷入深深的思索之中。
重复做试验
有一次,伽利略信步来到他熟悉的比萨大教堂,他坐在一张长凳上,目光凝视着那雕刻精美的祭坛和拱形的廊柱,蓦地,教堂大厅中央的巨灯晃动起来,是修理房屋的工人在那里安装吊灯。 这本来是件很平常的事,吊灯像钟摆一样晃动,在空中划出看不见的圆弧。可是,伽利略却像触了电一样,目不转睛地跟踪着摆动的吊灯,同时,他用右手按着左腕的脉,计算着吊灯摆动一次脉搏跳动的次数,以此计算吊灯摆动的时间。 这样计算的结果,伽利略发现了一个秘密,这就是吊灯摆一次的时间,不管圆弧大小,总是一样的。一开始,吊灯摆得很厉害,渐渐地,它慢了下来,可是,每摆动一次,脉搏跳动的次数是一样的。 伽利略的脑子里翻腾开了,他想,书本上明明写着这样的结论,摆经过一个短弧要比经过长弧快些,这是古希腊哲学家亚里士多德的说法,谁也没有怀疑过。难道是自己的眼睛出了毛病,还是怎么回事。
发现的摆的运动规律
他像发了狂似的跑回大学宿舍,关起门来重复做这个试验。他找了不同长度的绳子、铁链,还有不知从哪里搞到的铁球、木球。在房顶上,在窗外的树枝上,着迷地一次又一次重复,用沙漏记下摆动的时间。最后,伽利略不得不大胆地得出这样的结论: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,和它末端的物体重量没有关系。而且,相同长度的摆绳,振动的周期是一样的。这,就是伽利略发现的摆的运动规律。 伽利略不用说多么高兴了。可是在当时,有谁会相信一个医科大学生的科学发现,何况他的结论是否定了大名鼎鼎的亚里士多德的权威说法。 就在这时,凡山杜的铺子里越来越不景气,听说伽利略并没有按照自己的意愿学习医学,而是成天迷恋着不相干的实验,于是,严厉的父亲决定停止伽利略继续上大学,让他回家去当一个店员。 伽利略灰心极了,他离开了比萨大学回到佛罗伦萨。但是他选择的道路却是不可动摇的。
编辑本段坚信科学
以顽强的毅力刻苦自学
佛罗伦萨一条不太热闹的街道,有一个门面不大、生意清淡的铺子,这就是凡山杜开的毛织品商店。每天,当匆匆过往的行人经过这里时,总是可以看见红头发的伽利略呆呆地坐在柜台前出神,或者旁若无人的在那里摆弄着一些莫名其妙的东西,像秤盘呀,铁块呀,盘子呀;而更多的时候,他是埋头在书本里,他看得那样专心,就连他的父亲大声叫唤都听不见。 自从回到家里,伽利略不得不违背自己的意愿在父亲的铺子里当一名店员,但是他的心里一时一刻也没有忘记数学和物理学。没有起码的学习条件,也没有老师可以求教,他就想方设法找到一些自然科学的书籍,以顽强的毅力刻苦自学。他最喜欢的书是欧几里得的《几何原本》和阿基米德的着作。 《几何原本》是世界上流传下来最早的几何学着作,而希腊科学家欧几里得的着作,包含了丰富的数学与力学知识,特别是其中的一些物理实验,对伽利略有很大的吸引力。 谈起实验,伽利略的兴趣最浓。还在比萨大学时,他就动手制作了一种用单摆原理制成的
“脉搏计”
可以用来测量病人的脉搏跳动的情况,很受医生的欢迎。现在,在父亲的铺子里,谈不上实验的条件,但他仍然用一些日常的器具来做实验,尽管这样做免不了又要挨父亲的骂,他还是照干不误。 他从阿基米德检验国王皇冠的实验中受到启发,一面重复这个实验,一面想到这种方法的用途。当时欧洲各国的航海事业正在兴起,航海业带动了造船业和机械制造,采矿、冶金的发展,反过来又向科学技术提出许多新的问题。伽利略于是把他的注意力转向合金的物理和力学性质的研究,不久,他通过测定物体在水中的重量发现,物体投入水中减轻的重量,刚好等于它排开的水的重量。在这个重大发现的基础上,伽利略发明了一种比重秤,可以很方便地测定各种合金的比重。他还写了一篇论文,详细地介绍了比重秤的构造原理和使用方法。这件事,很快就在佛罗伦萨和其他城市传开了。 1589年夏天,在佛罗伦萨的店铺里度过了4年自学生活的伽利略,由于得到宫廷数学家玛窦·利奇的鼓励,特别是贵族盖特保图侯爵的推荐,他终于获得了比萨大学数学和科学教授的职位。这时,他只有25岁。 现在,伽利略可以不必为生活发愁了,虽然工资不高,但是他可以在完成日常教学之外,专心从事他向往的科学研究。就在这不久,伽利略进行了本文一开头介绍的自由落体实验,他在比萨斜塔上扔下的铁球(后来经过严谨的证明,伽利略并没有来比萨斜塔上进行实验),不仅证明了不同重量的物体由同一高度下落时速度是相同的,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、头脑僵化的人眼里,这个举动无异于挖了他们的祖坟,亚里士多德的信徒们与伽利略开始势不两立了。在比萨大学呆了一个学期,伽利略又失去了职位。原因是他得罪了一个大公爵的亲戚乔范尼。这个乔范尼是个不学无术的人,他声称发明了一台挖泥船,假惺惺地跑来征求伽利略的意见。当伽利略仔细观察了挖泥船的模型后,直言不讳地告诉他,设计不合科学原理,根本不能使用。乔范尼碰了一鼻子灰,不但不接受伽利略的意见,反而固执地坚持下水实验,结果船沉了。事实证明伽利略的判断是完全正确的,但恼怒的乔范尼反而迁怒于伽利略,散布流言蜚语,攻击他是“阴险的人”。那些早就心怀不满的亚里士多德的信徒,乘机对他大肆攻击,一时间闹得满城风雨。在这种气氛中,伽利略无法在比萨大学呆下去了。 伽利略再一次求助于盖特保图侯爵。这位珍惜人才的贵族再一次伸出友谊的手,他运用自己的影响,把伽利略推荐给帕多瓦大学,帕多瓦是意大利北部一个学术空气浓厚的小城,距离美丽的海滨城市威尼斯不远,属于威尼斯共和国管辖。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。
黄金时代
从此,伽利略迎来了一生中的黄金时代。 之后, 伽利略在佛罗伦萨的宫廷里继续进行科学研究,但是他的天文学发现以及他的天文学着作明显的体现出了哥白尼日尔爾心说的观点。因此,伽利略开始受到教会的注意。1616年开始,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,照料他的女儿赛丽斯特竟然先于他离开人世。失去爱女的过分悲伤,使伽利略双目失明。即使在这样的条件下,他依然没有放弃自己的科学研究工作。 1642年1月8日,凌晨4时,为科学、为真理奋斗一生的战士,科学巨人——伽利略离开了人世,享年78岁。在他离开人世的前夕,他还重复着这样一句话:“追求科学需要特殊的勇气。”
编辑本段人物成就
发明望远镜 伽利略在帕多瓦大学工作的18年间,最初把主要精力放在他一直感兴趣的力学研究方面,他发现了物理上重要的现象——物体运动的惯性;做过有名的斜面实践,总结了物体下落的距离与所经过的时间之间的数量关系;他还研究了炮弹的运动,奠定了抛物线理论的基础;关于加速度这个概念,也是他第一个明确提出的:甚至为了测量病人发烧时体温的升高,这位着名的物理学家还在1593年发明了第一支空气温度计……但是,一个偶然的事件,使伽利略改变了研究方向。他从力学和物理学的研究转向广漠无垠的茫茫太空了。 伽利略望远镜
那是1609年6月,伽利略听到一个消息,说是荷兰有个眼镜商人利帕希在一偶尔的发现中,用一种镜片看见了远处肉眼看不见的东西。“这难道不正是我需要的千里眼吗?”伽利略非常高兴。不久,伽利略的一个学生从巴黎来信,进一步证实这个消息的准确性,信中说尽管不知道利帕希是怎样做的,但是这个眼镜商人肯定是制造了一个镜管,用它可以使物体放大许多倍。 “镜管!”伽利略把来信翻来覆去看了好几遍,急忙跑进他的实验室。他找来纸和鹅管笔,开始画出一张又一张透镜成像的示意图。伽利略由镜管这个提示受到启发,看来镜管能够放大物体的秘密在于选择怎样的透镜,特别是凸透镜和凹透镜如何搭配。他找来有关透镜的资料,不停地进行计算,忘记了暮色爬上窗户,也忘记了曙光是怎样射进房间。 整整一个通宵,伽利略终于明白,把凸透镜和凹透镜放在一个适当的距离,就像那个荷兰人看见的那样,遥远的肉眼看不见的物体经过放大也能看清了。 伽利略非常高兴。他顾不上休息,立即动手磨制镜片,这是一项很费时间又需要细心的活儿。他一连干了好几天,磨制出一对对凸透镜和凹透镜,然后又制作了一个精巧的可以滑动的双层金属管。现在,该试验一下他的发明了。 伽利略小心翼翼地把一片大一点的凸透镜安在管子的一端,另一端安上一片小一点的凹透镜,然后把管子对着窗外。当他从凹透镜的一端望去时,奇迹出现了,那远处的教堂仿佛近在眼前,可以清晰地看见钟楼上的十字架,甚至连一只在十字架上落脚的鸽子也看得非常逼真。 伽利略制成望远镜的消息马上传开了。“我制成望远镜的消息传到威尼斯”,在一封写给妹夫的信里,伽利略写道:“一星期之后,就命我把望远镜呈献给议长和议员们观看,他们感到非常惊奇。绅士和议员们,虽然年纪很大了,但都按次序登上威尼斯的最高钟楼,眺望远在港外的船只,看得都很清楚;如果没有我的望远镜,就是眺望两个小时,也看不见。这仪器的效用可使50英里的以外的物体,看起来就像在5英里以内那样。” 伽利略发明的望远镜,经过不断改进,放大率提高到30倍以上,能把实物放大1000倍。现在,他犹如有了千里眼,可以窥探宇宙的秘密了。 这是天文学研究中具有划时代意义的一次革命,几千年来天文学家单靠肉眼观察日月星辰的时代结束了,代之而起的是光学望远镜,有了这种有力的武器,近代天文学的大门被打开了。 现在,每当星光灿烂或是皓月当空的夜晚,伽利略便把他的望远镜瞄准深邃遥远的苍穹,不顾疲劳和寒冷,夜复一夜地观察着。 过去,人们一直以为月亮是个光滑的天体,像太阳一样自身发光。但是伽利略透过望远镜发现,月亮和我们生存的地球一样,有高峻的山脉,也有低凹的洼地 (当时伽利略称它是“海”)。他还从月亮上亮的和暗的部分的移动,发现了月亮自身并不能发光,月亮的光是透过太阳得来的。 伽利略又把望远镜对准横贯天穹的银河,以前人们一直认为银河是地球上的水蒸汽凝成的白雾,亚里士多德就是这样认为的。伽利略决定用望远镜检验这一说法是否正确。他用望远镜对准夜空中雾蒙蒙的光带,不禁大吃一惊,原来那根本不是云雾,而是千千万万颗星星聚集一起。伽利略还观察了天空中的斑斑云彩——即通常所说的星团,发现星团也是很多星体聚集一起,像猎户座 星团、金牛座的昂星团、蜂巢星团都是如此。 伽利略的望远镜揭开了一个又一个宇宙的秘密,他发现了木星周围环绕着它运动的卫星,还计算了它们的运行周期。现在我们知道,木星共有 16颗卫星,伽利略所发现的是其中最大的四颗。除此之外,伽利略还用望远镜观察到太阳的黑子,他通过黑子的移动现象推断,太阳也是在转动的。 一个又一个振奋人心的发现,促使伽利略动笔写一本最新的天文学发现的书,他要向全世界公布他的观测结果。1610年3月,伽利略的着作《星际使者》在威尼斯出版,立即在欧洲引起轰动。 但是,他没有想到,望远镜揭开的宇宙的秘密大大触怒了很多人,一场可怕的厄运即将降临在这位杰出的科学家的头上。人物遭遇
1615年冬季的一天,天气寒冷异常,天空笼罩着阴沉的乌云,伽利略孤身一人来到罗马。5年前的1610年,伽利略告别了帕多瓦大学,回到佛罗伦萨,担任了托斯坎尼公国的宫廷数学家和哲学家,兼任比萨大学的数学教授。也就在这年,他曾经访问过罗马,受到热情的接待和规格很高的礼遇。他在天文学上一系列新发现和望远镜的发明,受到罗马教皇保罗五世的重视,罗马的贵族和科学家也以结识他而感到荣耀。可是,仅仅事隔5年,罗马的脸孔完全变了,没有鲜花和笑脸,到处是冷漠的没有表情的面孔,连熟悉的人也像躲避瘟疫似地离他远远的。 发生了什么事情?原来这一次,伽利略的名字上了罗马宗教裁判所的黑名单,他是被臭名昭着的宗教裁判所传讯到罗马来接受对他的审讯的。 伽利略犯了什么罪呢?这话要从头说起。 15、16世纪的欧洲,正是封建社会向资本主义社会转变的关键时期。长期以来,为了巩固封建统治的秩序,神权统治的欧洲,用神学代替了科学,用野蛮代替了自由。神学家们荒诞地宣称,宇宙是一个充满“各种等级的天使和一个套着一个的水晶球”,而静止不动的地球就居于这些水晶球的中心。他们推崇古希腊天文学家托勒密的“地球是宇宙中心”的学说,因为在神学家看来,太阳是围绕地球运转的,因为上帝创造太阳的目的,就是要照亮地球,施恩于人类。这是永恒不变、颠扑不破的真理。 为了维护这个荒谬的理论,天主教会的宗教裁判所不惜用恐怖的暴力对付一切敢于提出异议的人们。1327年,意大利天文学家采科·达斯科里活活被烧死,他的罪名只不过说了地球是球状,在另一个半球上也有人类居住,却因违背圣经的教义惨遭迫害。1600年2月17日,意大利哲学家布鲁诺,在罗马百花广场被活活烧死,也是因为他到处宣传了哥白尼的学说,动摇了地球中心说。 伽利略是布鲁诺的同时代人,早在帕多瓦大学执教时,他就读过哥白尼的着作《试论天体运行的假说》(又名<<天体运行论>>)。这位杰出的波兰天文学家在这本书中大胆地提出太阳是太阳系的中心,地球和其他行星都围绕着太阳运转的理论,即太阳中心说,一开始就引起伽利略的极大兴趣。但是伽利略是个科学态度十分严肃的学者,他想,过去都说是太阳围着地球运转,哥白尼却提出相反的看法,到底哪一个正确呢?伽利略没有轻率地下结论,他决定用自己的望远镜来证实谁是谁非。 当伽利略的着作《星际使者》出版时,他已是一个哥白尼学说坚定的支持者了。伽利略通过自己的观测和研究,逐渐认识到哥白尼的学说是正确的,而托勒密的地球中心说是错误的,亚里士多德的许多观点也是站不住脚的。伽利略不仅发表了批驳亚里士多德的论文,还通过书信毫不掩饰地支持哥白尼的学说,甚至把信件的副本直接寄给罗马教会。在伽利略看来,科学家的良心就是追随真理。 但是,罗马教廷是决不会放过伽利略的,他们先是对伽利略发出措辞严厉的警告,继而把他召到罗马进行审讯。1616年2月,宗教裁判所宣布,不许伽利略再宣传哥白尼的学说,无论是讲课或写作,都不得再把哥白尼学说说成是真理。 伽利略不会忘记,16年前布鲁诺就是被这些披着黑色道袍、道貌岸然的上帝的卫道士活活烧死的。他如果敢于反抗,下场绝不会比布鲁诺更好。 在教会的威胁下,伽利略被迫作了放弃哥白尼学说的声明。他怀着极其痛苦的心情回到佛罗伦萨,在沉默中度过了好些年。 但是伽利略的内心深处并没有放弃哥白尼学说,相反,继续不断的观测和深入研究,使他更加坚信哥白尼学说是完全正确的科学理论。在佛罗伦萨郊外的锡尼别墅里,伽利略过着与世隔绝的生活,他的身体大不如前,病魔在残酷地折磨他,但是他依然念念不忘宣传哥白尼的学说。经过长久的酝酿构思,用了差不多5年时间,一部伟大的着作《关于两种世界体系的对话》终于诞生了。 《关于两种世界体系的对话》表面上是以三个人对话的形式,客观地讨论托勒密的地心说与哥白尼的日心说,对谁是谁非进行没有偏见的探讨。但是当这本书好不容易在1632年2月出版时,细心的读者不难看出,这本书以充分的论据和大量无可争辩的事实,有力地批判了亚里士多德和托勒密的错误理论,科学地论证哥白尼的日心说,宣告了宗教神学的彻底破产。 很快,嗅觉比猎狗还灵的教会嗅出了这本书包含的可怕思想,从字里行间流露出来的大胆结论使神学家们感到极大恐慌。那些早就对伽利略心怀不满的学术骗子立即和教会勾结,罗织罪名,阴谋策划,为迫害伽利略大造舆论。 科学和神学不可调和的斗争爆发了。1632年8月,罗马宗教裁判所下令禁止这本书出售,并且由罗马教皇指名组织一个专门委员会对这本书进行审查。伽利略预感到大祸临头,果然,到了10月,他接到了宗教裁判所要他去罗马接受审讯的一纸公文。 这时候的伽利略已是69岁的老人,病魔缠身,行动不便,许多关心他的人到处为他说情,但是罗马教皇恼怒地说:“除非证明他不能行动,否则在必要时就给他带上手铐押来罗马!” 就这样,1633年初,伽利略抱病来到罗马。他一到罗马便失去自由,关进了宗教裁判所的牢狱,并且不准任何人和他接触。 人类历史上一次骇人听闻的迫害就这样开始了。在罗马宗教裁判所充满血腥和恐怖的法庭上,真理遭到谬误的否决,科学受到神权的审判。那些满脸杀机的教会法官们,用火刑威胁伽利略放弃自己的信仰,否则他们就要对他处以极刑。 年迈多病的伽利略绝望了,他知道,真理是不可能用暴力扑灭的。尽管他可以声明放弃哥白尼学说,但是宇宙天体之间的秩序是谁也无法更改的。 在审讯和刑法的折磨下,伽利略被迫在法庭上当众表示忏悔,同意放弃哥白尼学说,并且在判决书上签了字。 “为了处分你这样严重而有害的错误与罪过,以及为了你今后更加审慎和给他人做个榜样和警告,”穿着黑袍的主审法官当众宣读了对伽利略的判决书,“我们宣布用公开的命令禁止伽利略的《关于两种世界体系的对话》一书;判处暂时正式把你关入监狱内,根据我们的意见,以及使你得救的忏悔,在三年内每周读七个忏悔的圣歌……” 伽利略的晚年是非常悲惨的。这位开拓了人类的眼界,揭开了宇宙秘密的科学家,1637年双目完全失明,陷入无边的黑暗之中。他唯一的亲人——小女儿玛俐亚先他离开人间,这给他的打击是很大的。但是,即使这样,伽利略仍旧没有失去探索真理的勇气。1638年,他的一部《关于两门新科学的讨论》在朋友帮助下得以在荷兰出版,这本书是伽利略长期对物理学研究的系统总结,也是现代物理的第一部伟大着作。后来,宗教裁判所对他的监视有所放宽,他的几个学生,其中包括着名物理学家、大气压力的发现者托里拆利来到老人身边,照料他,同时也是向他请教。他们又可以愉快地在一起讨论科学发明了。 1642年1月8日,78岁的伽利略停止了呼吸。但是他毕生捍卫的真理却与世长存。具有讽刺意味的是,300多年后的今天,1979年11月,在世界主教会议上,罗马教皇提出重新审理“伽利略案件”。为此,世界着名科学家组成了一个审查委员会,负责重新审理这一冤案。其实,哪里还用得着审理什么呢?宇宙飞船在太空飞行,人类的足印深深地留在月球的表面,人造卫星的上天,宇宙测探器飞出太阳系发回的电波……所有这些现代科学技术的进步,早已宣告了宗教神学的彻底破产,人类将永远记住伽利略这个光辉夺目的名字。
㈤ 西方古代贵族划分
西方的贵族和中国清爵位制度等级划分西方的贵族制度依中国爵位翻译为五个等级,依序是:
公爵(Duke)
侯爵(Marquess)
伯爵(Earl,在英国以外的伯爵称Count)
子爵(Viscount)
男爵(Baron)
除了这五等爵位之外,还有亲王(或王子)、从男爵、爵士、骑士等贵族封号。
其他西方国家的贵族制度与英国的五等爵位相似,但亦有出入,比如德意志的爵位分为15等,有的国家(如波兰)实行四等爵位(没有子爵),有的国家如匈牙利实行三等爵位(没有侯爵、子爵)。
英国
Rex et Imperator / Regina et Imperatrix 国王兼皇帝/女王兼女皇,1876年维多利亚女王加冕为印度女皇,至1947年印度独立期间,英国君主的称号
King/Queen 国王/女王
Crownprince 王储,在英国称Prince of Wales,即威尔士亲王
Prince 亲王或王子。通常只表示“君主之子”(或女君主之夫)之意,而非具体的爵位。女性称Princess(公主),国王长女称Princess Royal,即“大公主”
Royal Duke 大公
Duke 公爵
Marquess 侯爵
Earl 伯爵
Viscount 子爵
Baron 男爵
Baronet 从男爵
Knight 骑士
其中皇帝/女皇和国王/女王称“Your Majesty”,亲王和公主称“Your Highness”,公爵称“Your Grace”,公爵之子、侯爵、侯爵之子和伯爵统称Lord,即勋爵。
[编辑] 苏格兰
Thane 伯爵
Laird 男爵
[编辑] 法国
Empereur 皇帝
Roi 国王
Dauphin 太子
Prince 亲王
Duc 公爵
Marquis 侯爵
Comte 伯爵
Vicomte 子爵
Baron 男爵
Chevalier 骑士
[编辑] 神圣罗马帝国
Kaiser 皇帝
K�0�2nig 国王
Kurfürst 选帝侯
Fürst 亲王,或译侯爵
Prinz 亲王、王子
Erzherzog 大公
Herzog 公爵
Pfaltzgraf 宫廷伯爵
Markgraf 边疆伯爵或边境总督
Landgraf 伯爵
Graf 伯爵
Baron 男爵
Freiherr 男爵
Freier 男爵
Ritter 骑士
Junker 容克或乡绅
[编辑] 荷兰
Koning/Koningin 国王/女王
Kroonprins 王储
Prins 亲王
Aartshertog 大公(已废弃该等爵位)
Hertog 公爵
Markies 侯爵
Graaf 伯爵
Burggraf 子爵
Baron 男爵
Ridder 骑士
荷兰现有2个亲王家族,31名伯爵、103名男爵和8名骑士
[编辑] 比利时
Roi/Koning 国王
Prince/Prins 亲王
Duc/Hertog 公爵
Marquis/Markies 侯爵
Count/Graaf 伯爵
Viscount/Burggraff 子爵
Baron 男爵
Chevalier/Ridder 骑士
Squire/jonkheer 乡绅
截止至1986年,比利时有9位亲王、5位公爵、10位侯爵、85位伯爵、35位子爵、317名男爵和113名骑士
[编辑] 丹麦
Konge/Dronning 国王/女王
Kronprins 王储
Fyrste 亲王
Hertug 公爵
Marki 侯爵
Greve 伯爵
Vicegreve 子爵
Baron 男爵
Ridder 骑士
[编辑] 瑞典
Kung/Drottning 国王/女王
Kronprins 王储/Kronprinsessan 女王储
Furste 亲王
Prins 王子
Hertig 公爵
Markis 侯爵
Greve 伯爵
Vicegreve 子爵
Baron 男爵
Friherre 骑士
[编辑] 挪威
Konge/Dronning 国王/女王
Kronprins 王储
Furst 亲王
Hertug 公爵
Marki 侯爵
Greve 伯爵
Visegreve 子爵
Baron 男爵
Ridder 骑士
[编辑] 芬兰
Keisari 皇帝
Prinssi 亲王
Arkkiherttua 大公
Herttua 公爵
Markiisi 侯爵
Jaarli 伯爵
Varakreivi 男爵
Ritari 骑士
芬兰贵族制度从属于瑞典的贵族制度。1809年俄国吞并芬兰后,芬兰大公国建立了相对独立的贵族爵位等级制度,芬兰大公(由俄国沙皇兼任)只册封过伯爵和男爵两等爵位。
[编辑] 西班牙
Rey/Reina 国王/女王
Príncipe de Asturias 阿斯图里亚斯亲王(王储)
Príncipe 亲王
Duque 公爵
Marqués 侯爵
Conde 伯爵
Vizconde 子爵
Barón 男爵
Se�0�9or 乡绅
[编辑] 葡萄牙
Imperador 皇帝(仅用于巴西)
Rei 国王
Príncipe 亲王
Duque 公爵
Marquês 侯爵
Conde 伯爵
Visconde 子爵
Bar�0�0o 男爵
[编辑] 意大利
Imperatore 皇帝(1936年意大利国王自封为埃塞俄比亚皇帝)
Re 国王
Principe 亲王
Duca 公爵
Marchesse 侯爵
Conte 伯爵
Visconte 子爵
Barone 男爵
Cavalieri 骑士
[编辑] 波兰
Krol 国王
Ksiaze 亲王或公爵
Margrabia 侯爵
Hrabia 伯爵
Baron 男爵
Rycerz 骑士
Giermek 乡绅
[编辑] 匈牙利
császár 皇帝
király/királyné 国王/女王
fejedelem 亲王
herczeg 大公
gróf 伯爵
báró 男爵
lovag 骑士
匈牙利本国并无皇帝,其君主称国王。奥匈帝国时期由奥地利皇帝兼任匈牙利国王
[编辑] 俄国
Император/Императора 皇帝/女皇
Цар/Царица 沙皇/女沙皇
Цесаревич 皇太子
Великий Князь/Инфант 大公/女大公
Князь/Герцог 公爵/亲王
Маркиз/Бояре 侯爵
Граф 伯爵
Виконт 子爵
Барон 男爵
Рыцарь 骑士
[编辑] 非洲
[编辑] 埃塞俄比亚
Negus Neghst 皇帝(万王之王)
Negus 国王
Mesfin 亲王
Mesfin Ras 亲王公爵
Mesfin Dejazmatch 亲王侯爵
Ras 公爵(军事贵族)
Duke 公爵(授予外国人)
Dejazmatch 侯爵(军事贵族)(省总指挥)
Kegnazmatch 伯爵(军事贵族)(右翼司令官)
Grazmatch 子爵(军事贵族)(左翼司令官)
Balambaras 男爵(军事贵族)(要塞司令官)
Fitwrary 武士
Lij 公子
中国爵位
宗室爵位:
和硕亲王
世子
多罗郡王
长子
多罗贝勒
固山贝子
奉恩镇国公
奉恩辅国公
不入八分镇国公
不入八分辅国公
一等镇国将军
二等镇国将军
三等镇国将军
一等辅国将军
二等辅国将军
三等辅国将军
一等奉国将军
二等奉国将军
三等奉国将军
奉恩将军
功臣爵位:
一等公
二等公
三等公
闲散公
一等侯又一云骑尉
一等侯
二等侯
三等侯
闲散侯
一等伯又一云骑尉
一等伯
二等伯
三等伯
伯品级世职
一等子又一云骑尉
一等子
二等子
三等子
子品级世职
一等男又一云骑尉
一等男
二等男
三等男
男品级世职
一等轻车都尉又一云骑尉
一等轻车都尉
二等轻车都尉
三等轻车都尉
轻车都尉品级世职
骑都尉又一云骑尉
骑都尉
骑都尉品级世职
云骑尉
云骑尉品级世职
恩骑尉
还有宗室女爵
固伦公主 中宫出皇女
和硕公主 妃嫔出皇女
郡主 亲王之女
县主 郡王之女
郡君 贝勒之女,亲王侧福晋之女
县君 贝子之女,郡王侧福晋之女
乡君 入八分镇国公辅国公之女,贝勒侧福晋之女
㈥ 欧洲世袭爵位
欧洲国家的爵位制度最早出现于中世纪,在近代的一些国家中仍然继续沿用。一般以占有土地的多少来确定分封爵衔之高低,主要可分为公爵、侯爵、伯爵、子爵、男爵这五等。
公爵是贵族中的第一等级,地位最高。在英国,公爵最初是由14世纪的英王爱德华三世分封的,被封为公爵的全是王室成员。15世纪后才打破这一惯例,少数非王室人员也被封为公爵。如现任英国女王的丈夫菲利普亲王被授予爱丁堡公爵的称号。
侯爵是贵族的第二等级。在英语里,侯爵原义是守卫边疆的伯爵,其地位与其他伯爵相等,直到14世纪后,才确认侯爵的地位在伯爵之上。
伯爵是皇帝的侍从,拿管军民、财政大权,有时也可出任地方官吏。封建制度强化后,伯爵可割据一方,成为世袭的大封建主。后味来,其地位渐次低落,介于候与为子爵之间,为第三等级。
子爵原是法兰克王国的国家官更名,最早是由国王查理曼于8世纪时封的,后来传到欧洲其它国家。起初,子爵是伯爵的副手,后来独立存在,也可世袭。
男爵是贵族中最低一级。在11至13世纪时,它是欧洲君主国国王或大封建主的直接附庸。当时,那些直接从国王那儿得到土地的的大佃主,一概可称为男爵,并非国王所封。到了1387年理查二世时,男爵才列为正式的爵位。
(6)西班牙侯爵比萨多少钱扩展阅读:
英国正统爵位的来历
在英国5级贵族中,伯爵出现最早。
个别学者认为伯爵爵位来自欧洲大陆,至迟在公元900年的法国,伯爵已成为公爵的封臣。但更多的学者认为英国伯爵(Earl)与法国伯爵(Count)并无继承或连带关系;而且英国伯爵称号是5种贵族称号中惟一的英文词,是由古英语eorl转化而来。
大约在盎格鲁一撒克逊时代后期,因王权不够强大,英格兰广大地区曾划为几个较大的伯爵管辖区(greatearldom)。而伯爵爵位却是在11世纪初由丹麦国王克努特引进英格兰的。
盎格鲁一撒克逊时代已有男爵一词(Baron),但无男爵爵位,而且词义不够确定。英国男爵出现于11世纪。到12世纪初国王大部分高级世俗贵族都被封为男爵。其中少数与王室关系密切,其地位在伯爵和男爵之间。
依次出现的是公爵(Duke)。早在罗马帝国时期,欧洲大陆的公爵称号通常授予守疆拓土、军功卓着的高级指挥官,以后因重大政治变化而中断。大约在公元970年,德国皇帝奥托一世初设公爵爵位。不久法国和欧洲大陆其他地区也建立了公国。在英国,公爵是仅次于国王或亲王的最高级贵族,英国公爵爵位出现很晚。
子爵称号(viscount)源于法国,原为郡守,地位在伯爵之下,但有时可能是实力强大的诸侯。在英国,1440年比奥芒特的约翰被封为子爵,位居所有男爵之上。子爵帽子上有两行半貂皮,冠冕上加一银环,饰有6个银球。
㈦ 国外有侯爵,男爵,子爵,公爵是怎么一回事
爵,原本是夏商周时期贵族饮酒的酒器,后指代诸侯的等级。周朝时,天子分封诸侯,以公侯伯子男为五级,其领地称国。欧洲进去封建时代,国王分封国土给贵族,以实施统治权,有封地的贵族称之为领主,领主的等级也恰恰为五等,于是中国人在了解欧洲封建时期的历史时,就套用中国周朝时的爵位名称对欧洲的爵位进行翻译。
㈧ 有关伽利略的资料
伽利略·伽利雷
伽里列奥·伽利略(1564~1642)意大利天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家。 1564年2月15日生于比萨,1642年1月8日卒于比萨。伽利略家族姓伽里列奥(Galilei),他的全名是Galileo Galilei,但现已通行称呼他的名Galileo,而不称呼他的姓。因为翻译问题,所以姓众说纷纭,以
伽利略·伽里列奥为准。
生平: 伽利略1572年开始上学,1575年随家迁居佛罗伦萨进修道院学习。1589年被聘为比萨大学的数学教授。1591年到威尼斯的帕多瓦大学任教。1609年回佛罗伦萨,1611年到罗马并担任林嗣科学院的院士。1633年2月以“反对教皇, 宣扬邪学”被罗马宗教裁判所判处终身监禁。1638年以后,双目逐渐失明,晚景凄凉。1642年1月8日逝世。三百多年后,1979年11月10日,罗马教皇不得不在公开集会上宣布:1633年对伽利略的宣判是不公正的。1980年10月又提出重审这一案件,并在罗组成一个包括不同宗教信仰的世界着名科学家委员会来研究伽利略案件的始末,研究科学同宗教的关系,研究伽利略学说的科学价值及其对现代科学思想的贡献。
主要贡献: 可分下列三个方面:
①力学 伽利略是第一个把实验引进力学的科学家,他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。1582年前后,他经过长久的实验观察和数学推算,得到了摆的等时性定律。接着在1585年因家庭经济困难辍学。离开比萨大学期间,他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的着作。他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文。不久又写了论文《论重力》,第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式,因此声名大振。与此同时,他对亚里士多德的许多观点提出质疑。
在1589~1591年间,伽利略对落体运动作了细致的观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力条件下,重量不同的球在下落时同时落地,下落的速度与重量无关。根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上公开进行的,但在伽利略的着作中并未明确说明实验是在比萨斜塔上进行的。因此近年来对此存在争议。
伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出,在力学史上是一个里程碑。有了加速度的概念,力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上,而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述。
伽利略曾非正式地提出过惯性定律(见牛顿运动定律)和外力作用下物体的运动规律,这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上,伽利略可说是牛顿的先驱。
伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律,并确立了伽利略相对性原理. 伽利略在力学方面的贡献是多方面的。这在他晚年写出的力学着作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述。在这本不朽着作中,除动力学外,还有不少关于材料力学的内容。例如,他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析,正确地断定梁的抗弯能力和几何尺寸的力学相似关系。他指出,对长度相似的圆柱形梁,抗弯力矩和半径立方成比例。他还分析过受集中载荷的简支梁,正确指出最大弯矩在载荷下,且与它到两支点的距离之积成比例。伽利略还对梁弯曲理论用于实践所应注意的问题进行了分析,指出工程结构的尺寸不能过大,因为它们会在自身重量作用下发生破坏。他根据实验得出,动物形体尺寸减小时,躯体的强度并不按比例减小。他说:“一只小狗也许可以在它背上驮两三只同样大小的狗,但我相信一匹马也许连一匹和它同样大小的马也驮不起。”
②天文学 他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。这些成果包括:发现月球表面凹凸不平,木星有四个卫星(现称伽利略卫星),太阳黑子和太阳的自转,金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。他用实验证实了哥白尼的“地动说”,彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”。
③哲学他一生坚持与唯心论和教会的经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为经验是理论知识的源泉。他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威,反对盲目迷信。他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性,这些观点对发展唯物主义的哲学具有重要的意义。但由于历史的局限性,他强调只有可归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的。
伽利略因为支持日心说入狱后,”放弃了”日心说,他说”考虑到种种阻碍,两点之间最短的不一定是直线”,正是因为他有这样的思想,暂时的放弃换得永远的支持,没有像布鲁诺那样去壮烈,但却可以为科学继续贡献自己的力量。
伽利略奥.伽利略(Galileo Galilei,1564 - 1642)是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、力学家和哲学家,也是近代实验物理学的开拓者,被誉为“近代科学之父”。他是为维护真理而进行不屈不挠的战士。恩格斯称他是“不管有何障碍,都能不顾一切而打破旧说,创立新说的巨人之一”。
一.伽利略生平
伽利略于1564年2月15日出生于意大利西部海岸的比萨城,他原籍佛罗伦萨,出身没落的名门贵族家庭。伽利略的父亲是一位不得志的音乐家,精通希腊文和拉丁文,对数学也颇有造诣。因此,伽利略从小受到了良好的家庭教育。
伽利略在十二岁时,进入佛罗伦萨附近的瓦洛姆布洛萨修道院,接受古典教育。十七岁时,他进入比萨大学学医,同时潜心钻研物理学和数学。由于家庭经济困难,伽利略没有拿到毕业证书,便离开了比萨大学。在艰苦的环境下,他仍坚持科学研究,攻读了欧几里德和阿基米德的许多着作,做了许多实验,并发表了许多有影响的论文,从而受到了当时学术界的高度重视,被誉为“当代的阿基米德”。
伽利略在25岁时被比萨大学的数学教授。两年后,伽利略因为着名的比萨斜塔实验,触怒了教会,失去这份工作。伽利略离开比萨大学后,于1592年去威尼斯的帕多瓦大学任教,一直到1610年。这一段时期是伽利略从事科学研究的黄金时期。在这里,他在力学、天文学等各方面都取得了累累硕果。
1610年,伽利略把他的着作以通俗读物的形式发表出来,取名为《星空信使》,这本书在威尼斯出版,轰动了当时的欧洲,也为伽利略赢得了崇高的荣誉。伽利略被聘为“宫廷哲学家”和“宫廷首席数学家”,从此他又回到了故乡佛罗伦萨。
伽利略在佛罗伦萨的宫廷里继续进行科学研究,但是他的天文学发现以及他的天文学着作明显的体现出了哥白尼日尔爾心说的观点。因此,伽利略开始受到教会的注意。1616年开始,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。
伽利略的晚年生活极其悲惨,照料他的女儿赛丽斯特竟然先于他离开人世。失去爱女的过分悲伤,使伽利略双目失明。即使在这样的条件下,他依然没有放弃自己的科学研究工作。
1642年1月8日,凌晨4时,伟大的伽利略——为科学、为真理奋斗一生的战士,科学巨人离开了人世,享年78岁。在他离开人世的前夕,他还重复着这样一句话:“追求科学需要特殊的勇气。”
二.伽利略和他的科学发现
古希腊在物理学说方面有两大学派,一派以哲学家亚里士多德为代表,另一派则以自然科学家阿基米德为代表。两人皆是古代希腊蓍名的学者,但由于两人的观点和方法不同,其科学结论也就各异,并形成了鲜明的对立。亚里士多德学派的观点基本是唯心的,他是凭主观思考和纯推理方法作结论的,所以是充斥着谬误。而阿基米德学派的观点基本是唯物的,他完全依靠靠科学实践方法得出结论。
然而从11世纪起,在基督教会的扶持下,亚里士多德的着作得到了经院哲学家的重视,他们排斥阿基米德的物理学,把亚里士多德的物理学奉为经典,凡违反亚里士多德物理学的学者均被视为“异端邪说”。但伽利略却对亚里士多德的物理学抱怀疑态度,相反他特别重视对阿基米德物理学的研究,他重视理论联系实际,注意观察各种自然现象,思考各种问题。在伽俐略十八岁那年,一次到比萨教堂去做礼拜,他注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动,他按自己脉博的跳动来计时,发现它们往复运动的时间总是相等的。就这样他发现了摆的等时性,后来荷兰物理学家惠更斯根据这个原理制成挂摆时钟,人们称之为"伽利略钟"。
伽利略根据阿基米德的学说,作了迅速确定合金成分的流体静力天平的研究,发明了可以测定物质密度的"小天平",写出了名为《小天平》的论文。后来他又潜心研究了物体重心的几何学,于1588年发表了《固体的重心》的论文,引起学术界的注意。第二年,在友人的推荐下,被比萨大学聘任为数学教授。
亚里士多德认为两个物体以同一高度落下,重的比轻的先着地。但伽利略经过反复的研究与实验后,得出了与之截然相反的结论:物体下落的快慢与重量无关。 1590年,伽利略在比萨斜塔公开作了落体实验,验证了亚里士多德的说法是错误的,使统治人们思想长达2000多年的亚里士多德的学说第一次发生动摇。而应邀前来观看的一些着名学者却否认自己亲眼见到的一切,他们群起攻击伽利略。1591年,伽利略被比萨解聘。
从科学史上看,伽利略并不是落体实验的首创者,其首创者是比利时的斯台文。但伽利略的比萨斜塔实验所造成的影响却是更为深远的。
1592年,伽利略来到威尼斯的帕多瓦大学任教,开始了他科学活动的黄金时期。在这一时期,他研究了大量的物理学问题,如斜面运动、力的合成、抛射体运动等。他还对液体与热学作了研究,发明了温度计。1609年,伽利略制成了天文望远镜,并用这台望远镜去探索宇宙的奥秘,他发现月球的表面凹凸不平,有高山深谷;木星有四颗卫星围绕它旋转,金星和月亮一样有盈有亏;土星有光环;太阳有黑子,能自转。银河是由于千千万万颗暗淡的星星所组成。这些发现为哥白尼、布鲁诺的观点提供了有力的证据。对教会的信条进行了严厉的打击。
第二年,他出版了《星际使者》,通俗地向读者介绍他观察到的天空现象,宣传了他的观点。这部着作在欧洲引起了极大的轰动,伽利略因此被称为“天空的哥伦布”。1613年,他在罗马发表了《论太阳黑子》。该书以书信形式明确指出了哥白尼学说是正确的,托勒密学说是错误的。由此伽利略触怒了教会,开始受到宗教裁制所的审讯。
在教廷的压制下,伽利略仍继续科学研究,在长期观察和研究天体运动的实践中,他更加坚信哥白尼学说的正确性。1632年1月,伽利略在佛罗伦萨出版了《关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话》。他在书中用三位学者对话的形式,作了四天的谈话。讨论了三个问题:1、证明地球在运动;2、充实哥白尼学说; 3、地球的潮汐。《对话》总结了伽利略长期科研实践中的各种科学发现,宣告了托勒密地心说理论的破产,从根本上动摇了教会的最高权威,从而推动了唯物论思想的发展。这部着作一经出版便受到广大读者的欢迎。但却遭到了罗马教会的反对。伽利略因此而受到了长期的监禁。
1636年,伽利略在监禁中偷偷地完成了他一生中另一部伟大的着作《关于两种新科学的对话》。该书于1638年在荷兰出版。这部伟大着作同样是以三人对话形式写的。“第一天”是关于固体材料强度的问题,反驳了亚里士多德关于落体的速度依赖于其重量的观点;“第二天”是关于内聚作用的原因,讨论了杠杆原理的证明及梁的强度问题;“第三天”讨论了匀速运动和自然加速运动;"第四天"是关于抛射体运动的讨论。这一巨着从根本上否定的亚里士多德的运动学说。
三.伽利略的科学研究方法
伽利略对物理规律的论证非常严格。他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。例如,为了说明惯性,他曾设计一个无摩擦的理想实验:在一定点O悬挂一单摆,将摆球拉到离竖直位置一定距离的左侧A点,释放小球,小球将摆到竖直位置的右侧B点,此时A点与B点处于同一高度。若在O的正下方C用钉子改变单摆的运动路线,小球将摆到与A、B两点同样高度的D。伽利略指出,对于斜面会得出同样的结论。他将两个斜面对接起来,让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一斜面。如果无摩擦,小球将上升到原来的高度。他推论说,如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的距离。继续使第二个斜面的倾角越来越小,小球将合滚得越来越远。如果第二个斜面改成水平面,小球就永远达不到原来的高度,而要沿水平面以恒定速度持续运动下去。伽利略设计的实验虽是想象中的,但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。
四.伽利略在科学史上的地位
伽利略的科学发现,不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点,更创立了研究自然科学的新方法。
伽利略在总结自己的科学研究方法时说过,“这是第一次为新的方法打开了大门,这种将带来大量奇妙成果的新方法,在未来的年代里,会博得许多人的重视。”后来,惠更斯继续了伽利略的研究工作,他导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的工作后,得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。伽利略留给后人的精神财富是宝贵的。爱因斯坦曾这样评价:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正的开端!”
伽利略
着名的实验
凡是到意大利旅行的人,谁都忘不了去参观着名的比萨斜塔的丰采。
比萨斜塔是意大利中部比萨城里一个古建筑,原是比萨大教堂的一个钟楼。这座54.5米高的八层圆柱形建筑,在1174年动工的时候,由于地基不牢,刚刚建到第三层时就发现塔身倾斜,不得不被迫停工。隔了一个多世纪,人们又继续施工,因此当它在1350年建成时,这座罗马式的大理石建筑好像一棵长歪的大树,再也不能扶直了。从那时起,600多年的漫长岁月过去了,比萨斜塔向南倾斜达5.3度,而且每年都向南倾斜约1毫米。但是塔身尽管倾斜,而且经受过地震,这座古塔依然屹立在比萨城内,成为遐迩闻名的世界建筑史上的奇迹。
不过,比萨斜塔所以闻名于世,除了上述的原因之外,还因为它和科学发现史上一件重大事件有着密切的关系。
这是1590年的一个晴朗的日子,一个红头发的25岁的青年科学家领着几个年轻的大学生,兴致勃勃地穿过游人熙来攘往的广场,钻进斜塔底层的拱形券门,然后沿着塔内螺旋状的楼梯拾级而上。不多一会,聚集在广场的游人发现,在比萨斜塔的好几层外围的拱形券门都有那些大学生,而那个红头发的青年科学家爬上了高高的塔顶。
“喂,他们在干什么呀?”广场上一个大胡子意大利商人迷惑不解地问旁边一个卖小吃的小贩。
“先生,他们是比萨大学的学生。”那个腰间系着白围裙的商贩答道:
“听说他们是在搞什么实……实验。”
小贩说的一点不错,因为广场上还有几个大学生正在让游人离开斜塔,免得被塔上的人扔下的东西砸伤。
说话间,塔顶的那个红头发青年科学家嚷了起来;“准备好了没有?”
从每层伸出的脑袋齐声喊道:“好了,可以开始!”
这时,塔上各层的大学生伸出半截身子,他们的手里托着一个沉甸甸的盒子,身旁还有一个玻璃的沙漏,那时还没有精确的秒表,沙漏是计算时间的工具。那个盒子里装着两个重量不同的物体,有的是两个大小不同的铁球,有的是大小不同的石块,甚至还有的放着一个墨水瓶和一管鹅毛笔。盒子是特制的,安上一个按钮,只要轻轻地按下按钮,底盖会自动打开。
实验开始了。只听见塔顶的那个红头发青年科学家一声号令,最下边一层的大学生按下按钮。这时,只见盒子打开,两个重量完全不同的物体飞快下落,几秒钟后,广场上的人们听见“当”的一声,两个物体同时落地。
紧接着是二层、三层、五层……重复的实验依次进行。最后,塔顶的那个红头发的青年科学家也举着一个盒子,里面是两个大小不同的铁球,他按下按钮,铁球迅速飞落下来,结果也是同时着地。沙漏记下的时间说明这样一个道理:不同重量的物体从同样高度落下来,都是同时到达地面。
实验成功了!尽管广场上的游人对这个实验一点儿也不感兴趣,但是这个实验却动摇了几千年来谁也不曾怀疑过的一条“真理”,这个“真理”是由古希腊哲学家亚里斯多德提出的,他认为:物体从高处落下时,速度是由它的重量决定的,物体越重,落下来的速度越快。
比萨斜塔的实验,推翻了这个权威的结论。
这个敢于向权威挑战的红头发的青年科学家是谁呢?他就是意大利着名数学家、天文学家、物理学家枷利略。
选择道路
1564年 2月 15日,伽利略出生在意大利西海岸比萨城一个破落的贵族之家。据说他的祖先是佛罗伦萨很有名望的医生,但是到了他的父亲伽利略·凡山杜这一代,家境日渐败落。凡山杜是个很有才华的作曲家,生前出版过几本牧歌和器乐作品,他的数学也很好,精通希腊文和拉丁文,但是美妙的音乐不能填饱一家人的肚皮,他的数学才能也不能给他谋到一个好职位。大约在小伽利略出生不久,凡山杜在离比萨城不远的佛罗伦萨开了一间卖毛织品的小铺子,这完全是不得已的办法。但是为了维持一家人的生活,凡山杜只好违背自己的意愿去经商。
小伽利略是凡山杜的长子,父亲对儿子寄予很大希望。他发现,小伽利略非常聪明,从小对什么事物都充满强烈的好奇心,不仅如此,这个孩子心灵手巧,他似乎永远闲不住,不是画图画,就是弹琴,而且时常给弟弟妹妹做许多灵巧的机动玩具,玩得十分开心。
凡山杜对这一切都看在眼里,有一次,他对妻子说:“伽利略似乎对什么都有兴趣,将来他干什么合适呢?”
“是呀,他很有音乐才能,也许可以把他培养成一个音乐家,像您一样……”妻子说。
凡山杜皱着眉摇摇头,说:“不,我已经吃够了搞音乐的苦头,不能让孩子走这条路!”
妻子迷惑不解地望着丈夫,小心翼翼地问:“那么,你的意思是……”
凡山杜胸有成竹地说:“我要把他培养成一个杰出的医生,就像我们的祖辈那样,受人尊敬,有优厚的收入,能给我们家庭带来荣誉、地位和金钱……”
妻子看着丈夫激动的神情,知道这是凡山杜考虑了很久的念头,她没有反驳,只是叹了口气说:“但愿如此,也许这孩子不会辜负您的期望……”
小伽利略最初进了佛伦勃罗萨修道院的学校。在这所学校,他专心学习哲学和宗教,有段时间,小伽利略很想将来当一个献身教会的传教士。但是凡山杜听到这个情况后,立即把儿子带回家,他劝说伽利略去学医,这是他为儿子的未来早已设计好的一条路。
17岁那年,伽利略进了着名的比萨大学,按照父亲的意愿,他当了医科学生。比萨大学是所古老的大学,学校图书馆藏书丰富,这很合伽利略的心意,但是伽利略对医学并没有多大兴趣,他很少上课,一上课就对教授们教课的内容提出这样那样的疑问,使教授们难于回答,在教授们的眼里,伽利略是个很不招人喜欢的坏学生。不过,伽利略只是兴趣不在医学,他孜孜不倦地学习数学、物理学等自然科学,并且以怀疑的眼光看待那些自古以来被人们奉为经典的学说。
要知道,伽利略生活的时代,正是欧洲历史上着名的文艺复兴时代,而意大利又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,发展成东西方贸易的中心,建起了商号、手工作坊和最早的银行,出现了资本主义生产关系的萌芽。加上贸易往来的发达,印刷术的发明,新思想的传播比以往任何时候都更加迅速。于是,人们对千百年来束缚思想的宗教神学和传统教条开始产生了动摇。
一个偶然的机会,伽利略听了宫廷数学家玛窦·利奇的讲课。这位青年数学家渊博的学识,严密的逻辑性,特别是他在证明数学难题时的求证方法,使伽利略深深着迷。他眼睛亮了,仿佛发现了一个神奇无比的世界,这就是他梦寐以求的数学王国!他兴奋极了,立即找到宫廷数学家玛窦·利奇,向他提出了许多百思不得其解的问题。
玛窦·利奇原是跟随托斯坎尼大公爵从佛罗伦萨来到比萨的,他给宫廷里的侍童讲数学,没有想到会有一个热心的听众,而且他提出的问题非常有趣,充分显示出超群的智慧和深厚的学识功底。
当玛窦·利奇听说伽利略是比萨大学医科学生时,不禁脱口而出:“啊,伽利略,你有天才,你会成为一个杰出的数学家的。”
伽利略的脸红了,他谈到自己对医学的厌倦,谈到父亲对他的期望,也倾诉了自己因为不能按照自己的意愿学习的苦恼。
“别泄气。”玛窦·利奇和蔼地说:“你努力自学吧,有什么困难,任何时候我都是你忠诚的朋友。”
听了玛窦·利奇的鼓励,伽利略越发刻苦钻研数学和物理学,他把从宫廷数学家那里借来的每一本书,都用心地阅读,像海绵吸水一样地吸收下来。但是,他并不是那种迷信书本的人,那些人们认为是真理的权威结论,在伽利略的脑子里常常带来意想不到的疑问,他常常为此而感到苦恼,陷入深深的思索之中。
有一次,伽利略信步来到他熟悉的比萨大教堂,他坐在一张长凳上,目光凝视着那雕刻精美的祭坛和拱形的廊柱,蓦地,教堂大厅中央的巨灯晃动起来,是修理房屋的工人在那里安装吊灯。
这本来是件很平常的事,吊灯像钟摆一样晃动,在空中划出看不见的圆弧。可是,伽利略却像触了电一样,目不转睛地跟踪着摆动的吊灯,同时,他用右手按着左腕的脉,计算着吊灯摆动一次脉搏跳动的次数,以此计算吊灯摆动的时间。
这样计算的结果,伽利略发现了一个秘密,这就是吊灯摆一次的时间,不管圆弧大小,总是一样的。一开始,吊灯摆得很厉害,渐渐地,它慢了下来,可是,每摆动一次,脉搏跳动的次数是一样的。
伽利略的脑子里翻腾开了,他想,书本上明明写着这样的结论,摆经过一个短弧要比经过长弧快些,这是古希腊哲学家亚里斯多德的说法,谁也没有怀疑过。难道是自己的眼睛出了毛病,还是怎么回事。
他像发了狂似的跑回大学宿舍,关起门来重复做这个试验。他找了不同长度的绳子、铁链,还有不知从哪里搞到的铁球、木球。在房顶上,在窗外的树枝上,着迷地一次又一次重复,用沙漏记下摆动的时间。最后,伽利略不得不大胆地得出这样的结论:亚里斯多德的结论是错误的,决定摆动周期的,是绳子的长度,和它末端的物体重量没有关系。而且,相同长度的摆绳,振动的周期是一样的。这,就是伽利略发现的摆的运动规律。
伽利略不用说多么高兴了。可是在当时,有谁会相信一个医科大学生的科学发现,何况他的结论是否定了大名鼎鼎的亚里斯多德的权威说法。
就在这时,凡山杜的铺子里越来越不景气,听说伽利略并没有按照自己的意愿学习医学,而是成天迷恋着不相干的实验,于是,严厉的父亲决定停止伽利略继续上大学,让他回家去当一个店员。
伽利略灰心极了,他离开了比萨大学回到佛罗伦萨。但是他选择的道路却是不可动摇的。
坚信科学
佛罗伦萨一条不太热闹的街道,有一个门面不大、生意清淡的铺子,这就是凡山杜开的毛织品商店。每天,当匆匆过往的行人经过这里时,总是可以看见红头发的伽利略呆呆地坐在柜台前出神,或者旁若无人的在那里摆弄着一些莫名其妙的东西,像秤盘呀,铁块呀,盘子呀;而更多的时候,他是埋头在书本里,他看得那样专心,就连他的父亲大声叫唤都听不见。
自从回到家里,伽利略不得不违背自己的意愿在父亲的铺子里当一名店员,但是他的心里一时一刻也没有忘记数学和物理学。没有起码的学习条件,也没有老师可以求教,他就想方设法找到一些自然科学的书籍,以顽强的毅力刻苦自学。他最喜欢的书是欧几里得的《几何原理》和阿基米德的着作。
《几何原理》是世界上流传下来最早的几何学着作,而希腊科学家阿基米德的着作,包含了丰富的数学与力学知识,特别是其中的一些物理实验,对伽利略有很大的吸引力。
谈起实验,伽利略的兴趣最浓。还在比萨大学时,他就动手制作了一种
“脉搏计”,这是他根据摆的运动规律设计的,可以用来测量病人的脉搏跳动的情况,很受医生的欢迎。现在,在父亲的铺子里,谈不上实验的条件,但他仍然用一些日常的器具来做实验,尽管这样做免不了又要挨父亲的骂,他还是照干不误。
他从阿基米德检验国王皇冠的实验中受到启发,一面重复这个实验,一面想到这种方法的用途。当时欧洲各国的航海事业正在兴起,航海业带动了造船业和机械制造,采矿、冶金的发展,反过来又向科学技术提出许多新的问题。伽利略于是把他的注意力转向合金的物理和力学性质的研究,不久,他通过测定物体在水中的重量发现,物体投入水中减轻的重量,刚好等于它排开的水的重量。在这个重大发现的基础上,伽利略发明了一种比重秤,可以很方便地测定各种合金的比重。他还写了一篇论文,详细地介绍了比重秤的构造原理和使用方法。这件事,很快就在佛罗伦萨和其他城市传开了。
1589年夏天,在佛罗伦萨的店铺里度过了4年自学生活的伽利略,由于得到宫廷数学家玛窦·利奇的?/ca>