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伽利略

以古論今,中西名人

伽利略

Postby admin » Thu Sep 16, 2010 2:34 pm

维基

出生
1564年2月15日[1]
出生地 意大利佛羅倫斯公國比薩[1]
逝世 1642年1月8日 (77歲)
[1]

逝世地 意大利托斯卡納大公國阿切特里[1]
研究領域 天文學、物理學及數學
著名成就 運動學
動力學
望遠鏡觀測天文學
日心說
居住地 意大利托斯卡納大公國
母校 比薩大學
信仰 羅馬天主教
伽利略·伽利莱(Galileo Galilei,1564年2月15日[2]-1642年1月8日)[1][3],義大利物理學家、數學家、天文學家及哲學家,科學革命中的重要人物。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測,以及支持哥白尼學說。伽利略被譽為“現代觀測天文學之父” [4]、“現代物理學之父” [5]、“科學之父” [5]及“現代科學之父”。[6]

史蒂芬·霍金說,“自然科學的誕生要歸功於伽利略,他這方面的功勞大概無人能及。”[7]

[编辑]生平

伽利略於1564年出生於意大利的比薩市,八歲時隨家移居到佛羅倫斯。青年時代伽利略入讀比薩大學,並於1589年成為該大學數學系教授。

伽利略在研究運動學時研究過物體的勻加速運動,這個課題在今天幾乎所有高中及大學的入門物理學程中都是必教的。他對觀測天文學的貢獻包括用望遠鏡確認金星的盈虧,發現木星最大的四個衛星(以他命名為伽利略衛星)以及觀測並分析太陽黑子。伽利略也曾研究過應用科學及科技,並改進了圓規的設計。

在他還在世的時候,伽利略維護哥白尼學說這件事是極具爭議性的,那時候大部份哲學家及天文學家還在贊成(最少表面上是這樣的)地心說,也就是認為地球是宇宙的中心。在他於1610年公開支持日心說之後,他受到一些哲學家和天主教教士的激烈反對,後者其中兩人更於不久後的1615年向教廷異端裁判所告發伽利略。儘管對他的指控當時都被撤消,但是天主教會還是於1616年2月對外宣稱日心說是“錯誤且有違《聖經》的”,[8]而且伽利略還被警告,說要他終止對日心說的支持──而他也承諾了會這樣做。當他後來在他最有名的著作,《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》(於1632年出版),中捍衛其觀點時,就受到了裁判所的審訊,被判定“有強烈異端嫌疑”,結果被迫放棄日心說,並在軟禁下度過餘生。

[编辑]成果

伽利略为牛頓的牛顿運動定律第一、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。

伽利略认为选择得当的数学证明可以用来探索任何牵涉到定量性的问题。伽利略为自己提出的第一套力学问题,是那些牵涉到尺度效果的问题。在考察尺度效果时,伽利略研究了物质的数量,即后来叫做质量的量,后来又以同样方式探索了牵涉到时间测量和速度测量的动力学问题。伽利略所研究的中心问题就是在重力影响下的落体运动问题,推翻了亚里士多德关于不同重量的物体下落速度不同的论点。

根据亚里士多德的物理学,保持物体以匀速运动的是力的持久作用。但是伽利略的实验结果证明物体在引力的持久影响下并不以匀速运动,而是每次经过一定时间之后,在速度上有所增加。物体在任何一点上都继续保有其速度并且被引力加剧。如果没有了引力,物体将仍旧以它在那一点上所获得的速度继续运动下去。这就是惯性原理。这个原理阐明物体只要不受到外力的作用,就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。

从惯性原理,伽利略发展了抛射体的飞行轨迹理论,从而表明数学证明在科学上的价值。他考察了一个球以匀速滚过桌面,再从桌边沿一根曲线轨道落到地板上的动作。在这条坠落轨道上的任何一点,球都具有两种速度:一个是沿水平面的速度,根据惯性原理始终保持匀速,另一个是垂直的速度,受引力的影响而随着时间加快。在水平方向,球在同等时间内越过同等距离,但是在垂直的方向,球越过的距离则和时间的平方成正比。这样的关系决定球走出的轨迹形式,即一种半抛物线,因此,一个物体以四十五度角抛出时,距离将最远。

伽利略发展一些仪器。他制造了第一个温度计来测量温度,而且用摆来测量时间,伽利略还改良了折射式望远镜,并使用望远镜进行天文观测。

1609年,伽利略聽說荷蘭米德爾堡的眼鏡商造出了「望遠鏡」,可以將遠距離的東西放大,于是伽利略研究了合成镜片的光学性质,造了几具改进的望远镜自用。他用新式的望远镜进行天文观测,发现太陽上有黑子,月亮表面的坑洞,並根據其邊緣影子的长度测算它们的高度。他還发现银河是由许多的恒星組成。此外,伽利略还发现了金星的相,即金星也跟月球一樣有相位的變化,會从新月狀逐渐变为满月;他也發現了木星的四顆衛星。这些發現都支持哥白尼的日心說,並嚴重地挑戰了當時羅馬教會所認可的托勒密古希臘天文觀與地心說。他將這些發現彙集撰寫關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話,意圖平復反對的聲浪,以避免教會的制裁。1615年伽利略受到罗马宗教法庭的传讯,在法庭上他被迫作出承認自己錯誤的声明。

1741年伽利略被正式平反,教皇本篤十四世授权出版他的所有科学著作。1992年10月31日,教皇约翰·保罗二世对伽利略事件的处理方式表示遗憾。

[编辑]質量相異者同時落地

位于佛罗伦萨圣十字大殿内的伽利略墓
伽利略的所有试验中,最著名的该算是“質量相異者同時落地”,这个试验推翻了亚里士多德的关于落体速度与其質量成正比的理论。但事实上,并没有纪录表明伽利略真的做了这个著名试验。

有历史记载的第一个完成这类试验的人是斯台文,在《自然科学史》中记载,荷兰人斯台文在1586年使用2个重量不同的铅球完成了这个试验,并证明了亚里士多德的理论是错误的。

在斯台文试验的几个世纪以后,阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特在月球上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验。

[编辑]著作

《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》
《论两种新科学》
《星际信使》
《关于太阳黑子的书信》
《流體力學》
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