伽利略·伽利雷 伽里列奧·伽利略(1564～1642)意大利天文學(xué)家、力學(xué)家、哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。

1564年2月15日生于比薩，1642年1月8日卒于比薩。伽利略家族姓伽里列奧(Galilei)，他的全名是Galileo Galilei，但現(xiàn)已通行稱呼他的名Galileo，而不稱呼他的姓。因?yàn)榉g問題，所以姓眾說紛紜，以 伽利略·伽里列奧為準(zhǔn)。 生平： 伽利略1572年開始上學(xué)，1575年隨家遷居佛羅倫薩進(jìn)修道院學(xué)習(xí)。1589年被聘為比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。1591年到威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教。1609年回佛羅倫薩，1611年到羅馬并擔(dān)任林嗣科學(xué)院的院士。1633年2月以“反對教皇, 宣揚(yáng)邪學(xué)”被羅馬宗教裁判所判處終身監(jiān)禁。1638年以后，雙目逐漸失明，晚景凄涼。1642年1月8日逝世。三百多年后，1979年11月10日，羅馬教皇不得不在公開集會上宣布：1633年對伽利略的宣判是不公正的。1980年10月又提出重審這一案件，并在羅組成一個(gè)包括不同宗教信仰的世界著名科學(xué)家委員會來研究伽利略案件的始末，研究科學(xué)同宗教的關(guān)系，研究伽利略學(xué)說的科學(xué)價(jià)值及其對現(xiàn)代科學(xué)思想的貢獻(xiàn)。 主要貢獻(xiàn)： 可分下列三個(gè)方面： ①力學(xué) 伽利略是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定了一些重要的力學(xué)定律。1582年前后，他經(jīng)過長久的實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)學(xué)推算，得到了擺的等時(shí)性定律。接著在1585年因家庭經(jīng)濟(jì)困難輟學(xué)。離開比薩大學(xué)期間，他深入研究古希臘學(xué)者歐幾里得、阿基米德等人的著作。他根據(jù)杠桿原理和浮力原理寫出了第一篇題為《天平》的論文。不久又寫了論文《論重力》，第一次揭示了重力和重心的實(shí)質(zhì)并給出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)式，因此聲名大振。與此同時(shí)，他對亞里士多德的許多觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。 在1589～1591年間，伽利略對落體運(yùn)動(dòng)作了細(xì)致的觀察。從實(shí)驗(yàn)和理論上否定了統(tǒng)治千余年的亞里士多德關(guān)于“落體運(yùn)動(dòng)法則”確立了正確的“自由落體定律”，即在忽略空氣阻力條件下，重量不同的球在下落時(shí)同時(shí)落地，下落的速度與重量無關(guān)。根據(jù)伽利略晚年的學(xué)生V.維維亞尼的記載，落體實(shí)驗(yàn)是在比薩斜塔上公開進(jìn)行的，但在伽利略的著作中并未明確說明實(shí)驗(yàn)是在比薩斜塔上進(jìn)行的。因此近年來對此存在爭議。 伽利略對運(yùn)動(dòng)基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式。尤其是加速度概念的提出，在力學(xué)史上是一個(gè)里程碑。有了加速度的概念，力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)部分才能建立在科學(xué)基礎(chǔ)之上，而在伽利略之前，只有靜力學(xué)部分有定量的描述。 伽利略曾非正式地提出過慣性定律（見牛頓運(yùn)動(dòng)定律）和外力作用下物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這為牛頓正式提出運(yùn)動(dòng)第一、第二定律奠定了基礎(chǔ)。在經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立上，伽利略可說是牛頓的先驅(qū)。 伽利略還提出過合力定律，拋射體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并確立了伽利略相對性原理. 伽利略在力學(xué)方面的貢獻(xiàn)是多方面的。這在他晚年寫出的力學(xué)著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》中有詳細(xì)的描述。在這本不朽著作中，除動(dòng)力學(xué)外，還有不少關(guān)于材料力學(xué)的內(nèi)容。例如，他闡述了關(guān)于梁的彎曲試驗(yàn)和理論分析，正確地?cái)喽旱目箯澞芰蛶缀纬叽绲牧W(xué)相似關(guān)系。他指出，對長度相似的圓柱形梁，抗彎力矩和半徑立方成比例。他還分析過受集中載荷的簡支梁，正確指出最大彎矩在載荷下，且與它到兩支點(diǎn)的距離之積成比例。伽利略還對梁彎曲理論用于實(shí)踐所應(yīng)注意的問題進(jìn)行了分析，指出工程結(jié)構(gòu)的尺寸不能過大，因?yàn)樗鼈儠谧陨碇亓孔饔孟掳l(fā)生破壞。他根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，動(dòng)物形體尺寸減小時(shí)，軀體的強(qiáng)度并不按比例減小。他說：“一只小狗也許可以在它背上馱兩三只同樣大小的狗，但我相信一匹馬也許連一匹和它同樣大小的馬也馱不起。” ②天文學(xué) 他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。這些成果包括：發(fā)現(xiàn)月球表面凹凸不平，木星有四個(gè)衛(wèi)星（現(xiàn)稱伽利略衛(wèi)星），太陽黑子和太陽的自轉(zhuǎn)，金星、木星的盈虧現(xiàn)象以及銀河由無數(shù)恒星組成等。他用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了哥白尼的“地動(dòng)說”，徹底否定了統(tǒng)治千余年的亞里士多德和托勒密的“天動(dòng)說”。 ③哲學(xué)他一生堅(jiān)持與唯心論和教會的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭,主張用具體的實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識自然規(guī)律,認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)是理論知識的源泉。他不承認(rèn)世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權(quán)威，反對盲目迷信。他承認(rèn)物質(zhì)的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點(diǎn)對發(fā)展唯物主義的哲學(xué)具有重要的意義。但由于歷史的局限性，他強(qiáng)調(diào)只有可歸納為數(shù)量特征的物質(zhì)屬性才是客觀存在的。 伽利略因?yàn)橹С秩招恼f入獄后，”放棄了”日心說，他說”考慮到種種阻礙，兩點(diǎn)之間最短的不一定是直線”，正是因?yàn)樗羞@樣的思想，暫時(shí)的放棄換得永遠(yuǎn)的支持，沒有像布魯諾那樣去壯烈，但卻可以為科學(xué)繼續(xù)貢獻(xiàn)自己的力量。 伽利略奧．伽利略（Galileo Galilei,1564 - 1642）是意大利文藝復(fù)興后期偉大的天文學(xué)家、物理學(xué)家、力學(xué)家和哲學(xué)家，也是近代實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的開拓者，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”。他是為維護(hù)真理而進(jìn)行不屈不撓的戰(zhàn)士。恩格斯稱他是“不管有何障礙，都能不顧一切而打破舊說，創(chuàng)立新說的巨人之一”。 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薩城，他原籍佛羅倫薩，出身沒落的名門貴族家庭。伽利略的父親是一位不得志的音樂家，精通希臘文和拉丁文，對數(shù)學(xué)也頗有造詣。因此，伽利略從小受到了良好的家庭教育。 伽利略在十二歲時(shí)，進(jìn)入佛羅倫薩附近的瓦洛姆布洛薩修道院，接受古典教育。十七歲時(shí)，他進(jìn)入比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，同時(shí)潛心鉆研物理學(xué)和數(shù)學(xué)。由于家庭經(jīng)濟(jì)困難，伽利略沒有拿到畢業(yè)證書，便離開了比薩大學(xué)。在艱苦的環(huán)境下，他仍堅(jiān)持科學(xué)研究，攻讀了歐幾里德和阿基米德的許多著作，做了許多實(shí)驗(yàn)，并發(fā)表了許多有影響的論文，從而受到了當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的高度重視，被譽(yù)為“當(dāng)代的阿基米德”。 伽利略在25歲時(shí)被比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。兩年后，伽利略因?yàn)橹谋人_斜塔實(shí)驗(yàn)，觸怒了教會，失去這份工作。伽利略離開比薩大學(xué)后，于1592年去威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教，一直到1610年。這一段時(shí)期是伽利略從事科學(xué)研究的黃金時(shí)期。在這里，他在力學(xué)、天文學(xué)等各方面都取得了累累碩果。 1610年，伽利略把他的著作以通俗讀物的形式發(fā)表出來，取名為《星空信使》，這本書在威尼斯出版，轟動(dòng)了當(dāng)時(shí)的歐洲，也為伽利略贏得了崇高的榮譽(yù)。伽利略被聘為“宮廷哲學(xué)家”和“宮廷首席數(shù)學(xué)家”，從此他又回到了故鄉(xiāng)佛羅倫薩。 伽利略在佛羅倫薩的宮廷里繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究，但是他的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)以及他的天文學(xué)著作明顯的體現(xiàn)出了哥白尼日心說的觀點(diǎn)。因此，伽利略開始受到教會的注意。1616年開始，伽利略開始受到羅馬宗教裁判所長達(dá)二十多年的殘酷迫害。 伽利略的晚年生活極其悲慘，照料他的女兒賽麗斯特竟然先于他離開人世。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(xué)研究工作。 1642年1月8日，凌晨4時(shí)，偉大的伽利略——為科學(xué)、為真理奮斗一生的戰(zhàn)士，科學(xué)巨人離開了人世，享年78歲。在他離開人世的前夕，他還重復(fù)著這樣一句話：“追求科學(xué)需要特殊的勇氣?！?二．伽利略和他的科學(xué)發(fā)現(xiàn) 古希臘在物理學(xué)說方面有兩大學(xué)派，一派以哲學(xué)家亞里士多德為代表，另一派則以自然科學(xué)家阿基米德為代表。兩人皆是古代希臘蓍名的學(xué)者，但由于兩人的觀點(diǎn)和方法不同，其科學(xué)結(jié)論也就各異，并形成了鮮明的對立。亞里士多德學(xué)派的觀點(diǎn)基本是唯心的，他是憑主觀思考和純推理方法作結(jié)論的，所以是充斥著謬誤。而阿基米德學(xué)派的觀點(diǎn)基本是唯物的，他完全依靠靠科學(xué)實(shí)踐方法得出結(jié)論。 然而從11世紀(jì)起，在基督教會的扶持下，亞里士多德的著作得到了經(jīng)院哲學(xué)家的重視，他們排斥阿基米德的物理學(xué)，把亞里士多德的物理學(xué)奉為經(jīng)典，凡違反亞里士多德物理學(xué)的學(xué)者均被視為“異端邪說”。但伽利略卻對亞里士多德的物理學(xué)抱懷疑態(tài)度，相反他特別重視對阿基米德物理學(xué)的研究，他重視理論聯(lián)系實(shí)際，注意觀察各種自然現(xiàn)象，思考各種問題。在伽俐略十八歲那年，一次到比薩教堂去做禮拜，他注意到教堂里懸掛的那些長明燈被風(fēng)吹得一左一右有規(guī)律地?cái)[動(dòng)，他按自己脈博的跳動(dòng)來計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間總是相等的。就這樣他發(fā)現(xiàn)了擺的等時(shí)性，后來荷蘭物理學(xué)家惠更斯根據(jù)這個(gè)原理制成掛擺時(shí)鐘，人們稱之為"伽利略鐘"。 伽利略根據(jù)阿基米德的學(xué)說，作了迅速確定合金成分的流體靜力天平的研究，發(fā)明了可以測定物質(zhì)密度的"小天平"，寫出了名為《小天平》的論文。后來他又潛心研究了物體重心的幾何學(xué)，于1588年發(fā)表了《固體的重心》的論文，引起學(xué)術(shù)界的注意。第二年，在友人的推薦下，被比薩大學(xué)聘任為數(shù)學(xué)教授。 亞里士多德認(rèn)為兩個(gè)物體以同一高度落下，重的比輕的先著地。但伽利略經(jīng)過反復(fù)的研究與實(shí)驗(yàn)后，得出了與之截然相反的結(jié)論：物體下落的快慢與重量無關(guān)。 1590年，伽利略在比薩斜塔公開作了落體實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了亞里士多德的說法是錯(cuò)誤的，使統(tǒng)治人們思想長達(dá)2000多年的亞里士多德的學(xué)說第一次發(fā)生動(dòng)搖。而應(yīng)邀前來觀看的一些著名學(xué)者卻否認(rèn)自己親眼見到的一切，他們?nèi)浩鸸糍だ浴?591年，伽利略被比薩解聘。 從科學(xué)史上看，伽利略并不是落體實(shí)驗(yàn)的首創(chuàng)者，其首創(chuàng)者是比利時(shí)的斯臺文。但伽利略的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)所造成的影響卻是更為深遠(yuǎn)的。 1592年，伽利略來到威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教，開始了他科學(xué)活動(dòng)的黃金時(shí)期。在這一時(shí)期，他研究了大量的物理學(xué)問題，如斜面運(yùn)動(dòng)、力的合成、拋射體運(yùn)動(dòng)等。他還對液體與熱學(xué)作了研究，發(fā)明了溫度計(jì)。1609年，伽利略制成了天文望遠(yuǎn)鏡，并用這臺望遠(yuǎn)鏡去探索宇宙的奧秘，他發(fā)現(xiàn)月球的表面凹凸不平，有高山深谷；木星有四顆衛(wèi)星圍繞它旋轉(zhuǎn)，金星和月亮一樣有盈有虧；土星有光環(huán)；太陽有黑子，能自轉(zhuǎn)。銀河是由于千千萬萬顆暗淡的星星所組成。這些發(fā)現(xiàn)為哥白尼、布魯諾的觀點(diǎn)提供了有力的證據(jù)。對教會的信條進(jìn)行了嚴(yán)厲的打擊。 第二年，他出版了《星際使者》，通俗地向讀者介紹他觀察到的天空現(xiàn)象，宣傳了他的觀點(diǎn)。這部著作在歐洲引起了極大的轟動(dòng)，伽利略因此被稱為“天空的哥倫布”。1613年，他在羅馬發(fā)表了《論太陽黑子》。該書以書信形式明確指出了哥白尼學(xué)說是正確的，托勒密學(xué)說是錯(cuò)誤的。由此伽利略觸怒了教會，開始受到宗教裁制所的審訊。 在教廷的壓制下，伽利略仍繼續(xù)科學(xué)研究，在長期觀察和研究天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)踐中，他更加堅(jiān)信哥白尼學(xué)說的正確性。1632年1月，伽利略在佛羅倫薩出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼的兩大世界體系的對話》。他在書中用三位學(xué)者對話的形式，作了四天的談話。討論了三個(gè)問題：

1、證明地球在運(yùn)動(dòng)；

2、充實(shí)哥白尼學(xué)說； 3、地球的潮汐?！秾υ挕房偨Y(jié)了伽利略長期科研實(shí)踐中的各種科學(xué)發(fā)現(xiàn)，宣告了托勒密地心說理論的破產(chǎn)，從根本上動(dòng)搖了教會的最高權(quán)威，從而推動(dòng)了唯物論思想的發(fā)展。這部著作一經(jīng)出版便受到廣大讀者的歡迎。但卻遭到了羅馬教會的反對。伽利略因此而受到了長期的監(jiān)禁。 1636年，伽利略在監(jiān)禁中偷偷地完成了他一生中另一部偉大的著作《關(guān)于兩種新科學(xué)的對話》。該書于1638年在荷蘭出版。這部偉大著作同樣是以三人對話形式寫的?！暗谝惶臁笔顷P(guān)于固體材料強(qiáng)度的問題，反駁了亞里士多德關(guān)于落體的速度依賴于其重量的觀點(diǎn)；“第二天”是關(guān)于內(nèi)聚作用的原因，討論了杠桿原理的證明及梁的強(qiáng)度問題；“第三天”討論了勻速運(yùn)動(dòng)和自然加速運(yùn)動(dòng)；"第四天"是關(guān)于拋射體運(yùn)動(dòng)的討論。這一巨著從根本上否定的亞里士多德的運(yùn)動(dòng)學(xué)說。 三．伽利略的科學(xué)研究方法 伽利略對物理規(guī)律的論證非常嚴(yán)格。他創(chuàng)立了對物理理象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并把實(shí)驗(yàn)的方法與數(shù)學(xué)方法、邏輯論證相結(jié)合的科學(xué)研究方法。例如，為了說明慣性，他曾設(shè)計(jì)一個(gè)無摩擦的理想實(shí)驗(yàn)：在一定點(diǎn)O懸掛一單擺，將擺球拉到離豎直位置一定距離的左側(cè)A點(diǎn)，釋放小球，小球?qū)[到豎直位置的右側(cè)B點(diǎn)，此時(shí)A點(diǎn)與B點(diǎn)處于同一高度。若在O的正下方C用釘子改變單擺的運(yùn)動(dòng)路線，小球?qū)[到與A、B兩點(diǎn)同樣高度的D。伽利略指出，對于斜面會得出同樣的結(jié)論。他將兩個(gè)斜面對接起來，讓小球沿一個(gè)斜面從靜止?jié)L下，小球?qū)L上另一斜面。如果無摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨?。他推論說，如果減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面達(dá)到原來的高度就要通過更長的距離。繼續(xù)使第二個(gè)斜面的傾角越來越小，小球?qū)⒑蠞L得越來越遠(yuǎn)。如果第二個(gè)斜面改成水平面，小球就永遠(yuǎn)達(dá)不到原來的高度，而要沿水平面以恒定速度持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。伽利略設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)雖是想象中的，但卻是建立在可靠的事實(shí)的基礎(chǔ)上。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，化繁為簡，易于認(rèn)識其規(guī)律。伽利略的這一自然科學(xué)新方法，有力地促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，他因此被譽(yù)為是“經(jīng)典物理學(xué)的奠基人”。 四．伽利略在科學(xué)史上的地位 伽利略的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，不僅在物理學(xué)史上而且在整個(gè)科學(xué)中上都占有極其重要的地位。他不僅糾正了統(tǒng)治歐洲近兩千年的亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，更創(chuàng)立了研究自然科學(xué)的新方法。 伽利略在總結(jié)自己的科學(xué)研究方法時(shí)說過，“這是第一次為新的方法打開了大門，這種將帶來大量奇妙成果的新方法，在未來的年代里，會博得許多人的重視。”后來，惠更斯繼續(xù)了伽利略的研究工作，他導(dǎo)出了單擺的周期公式和向心加速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式。牛頓在系統(tǒng)地總結(jié)了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。伽利略留給后人的精神財(cái)富是寶貴的。愛因斯坦曾這樣評價(jià)：“伽利略的發(fā)現(xiàn)，以及他所用的科學(xué)推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正的開端！” 伽利略 著名的實(shí)驗(yàn) 凡是到意大利旅行的人，誰都忘不了去參觀著名的比薩斜塔的豐采。 比薩斜塔是意大利中部比薩城里一個(gè)古建筑，原是比薩大教堂的一個(gè)鐘樓。這座54.5米高的八層圓柱形建筑，在1174年動(dòng)工的時(shí)候，由于地基不牢，剛剛建到第三層時(shí)就發(fā)現(xiàn)塔身傾斜，不得不被迫停工。隔了一個(gè)多世紀(jì)，人們又繼續(xù)施工，因此當(dāng)它在1350年建成時(shí)，這座羅馬式的大理石建筑好像一棵長歪的大樹，再也不能扶直了。從那時(shí)起，600多年的漫長歲月過去了，比薩斜塔向南傾斜達(dá)5.3度，而且每年都向南傾斜約1毫米。但是塔身盡管傾斜，而且經(jīng)受過地震，這座古塔依然屹立在比薩城內(nèi)，成為遐邇聞名的世界建筑史上的奇跡。 不過，比薩斜塔所以聞名于世，除了上述的原因之外，還因?yàn)樗涂茖W(xué)發(fā)現(xiàn)史上一件重大事件有著密切的關(guān)系。 這是1590年的一個(gè)晴朗的日子，一個(gè)紅頭發(fā)的25歲的青年科學(xué)家領(lǐng)著幾個(gè)年輕的大學(xué)生，興致勃勃地穿過游人熙來攘往的廣場，鉆進(jìn)斜塔底層的拱形券門，然后沿著塔內(nèi)螺旋狀的樓梯拾級而上。不多一會，聚集在廣場的游人發(fā)現(xiàn)，在比薩斜塔的好幾層外圍的拱形券門都有那些大學(xué)生，而那個(gè)紅頭發(fā)的青年科學(xué)家爬上了高高的塔頂。 “喂，他們在干什么呀？”廣場上一個(gè)大胡子意大利商人迷惑不解地問旁邊一個(gè)賣小吃的小販。 “先生，他們是比薩大學(xué)的學(xué)生?！蹦莻€(gè)腰間系著白圍裙的商販答道： “聽說他們是在搞什么實(shí)……實(shí)驗(yàn)?！?小販說的一點(diǎn)不錯(cuò)，因?yàn)閺V場上還有幾個(gè)大學(xué)生正在讓游人離開斜塔，免得被塔上的人扔下的東西砸傷。 說話間，塔頂?shù)哪莻€(gè)紅頭發(fā)青年科學(xué)家嚷了起來；“準(zhǔn)備好了沒有？” 從每層伸出的腦袋齊聲喊道：“好了，可以開始！” 這時(shí)，塔上各層的大學(xué)生伸出半截身子，他們的手里托著一個(gè)沉甸甸的盒子，身旁還有一個(gè)玻璃的沙漏，那時(shí)還沒有精確的秒表，沙漏是計(jì)算時(shí)間的工具。那個(gè)盒子里裝著兩個(gè)重量不同的物體，有的是兩個(gè)大小不同的鐵球，有的是大小不同的石塊，甚至還有的放著一個(gè)墨水瓶和一管鵝毛筆。盒子是特制的，安上一個(gè)按鈕，只要輕輕地按下按鈕，底蓋會自動(dòng)打開。 實(shí)驗(yàn)開始了。只聽見塔頂?shù)哪莻€(gè)紅頭發(fā)青年科學(xué)家一聲號令，最下邊一層的大學(xué)生按下按鈕。這時(shí)，只見盒子打開，兩個(gè)重量完全不同的物體飛快下落，幾秒鐘后，廣場上的人們聽見“當(dāng)”的一聲，兩個(gè)物體同時(shí)落地。 緊接著是二層、三層、五層……重復(fù)的實(shí)驗(yàn)依次進(jìn)行。最后，塔頂?shù)哪莻€(gè)紅頭發(fā)的青年科學(xué)家也舉著一個(gè)盒子，里面是兩個(gè)大小不同的鐵球，他按下按鈕，鐵球迅速飛落下來，結(jié)果也是同時(shí)著地。沙漏記下的時(shí)間說明這樣一個(gè)道理：不同重量的物體從同樣高度落下來，都是同時(shí)到達(dá)地面。 實(shí)驗(yàn)成功了！盡管廣場上的游人對這個(gè)實(shí)驗(yàn)一點(diǎn)兒也不感興趣，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)卻動(dòng)搖了幾千年來誰也不曾懷疑過的一條“真理”，這個(gè)“真理”是由古希臘哲學(xué)家亞里斯多德提出的，他認(rèn)為：物體從高處落下時(shí)，速度是由它的重量決定的，物體越重，落下來的速度越快。 比薩斜塔的實(shí)驗(yàn)，推翻了這個(gè)權(quán)威的結(jié)論。 這個(gè)敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)的紅頭發(fā)的青年科學(xué)家是誰呢？他就是意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家枷利略。 選擇道路 1564年 2月 15日，伽利略出生在意大利西海岸比薩城一個(gè)破落的貴族之家。據(jù)說他的祖先是佛羅倫薩很有名望的醫(yī)生，但是到了他的父親伽利略·凡山杜這一代，家境日漸敗落。凡山杜是個(gè)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(shù)學(xué)也很好，精通希臘文和拉丁文，但是美妙的音樂不能填飽一家人的肚皮，他的數(shù)學(xué)才能也不能給他謀到一個(gè)好職位。大約在小伽利略出生不久，凡山杜在離比薩城不遠(yuǎn)的佛羅倫薩開了一間賣毛織品的小鋪?zhàn)?，這完全是不得已的辦法。但是為了維持一家人的生活，凡山杜只好違背自己的意愿去經(jīng)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(fā)現(xiàn)，小伽利略非常聰明，從小對什么事物都充滿強(qiáng)烈的好奇心，不僅如此，這個(gè)孩子心靈手巧，他似乎永遠(yuǎn)閑不住，不是畫圖畫，就是彈琴，而且時(shí)常給弟弟妹妹做許多靈巧的機(jī)動(dòng)玩具，玩得十分開心。 凡山杜對這一切都看在眼里，有一次，他對妻子說：“伽利略似乎對什么都有興趣，將來他干什么合適呢？” “是呀，他很有音樂才能，也許可以把他培養(yǎng)成一個(gè)音樂家，像您一樣……”妻子說。 凡山杜皺著眉搖搖頭，說：“不，我已經(jīng)吃夠了搞音樂的苦頭，不能讓孩子走這條路！” 妻子迷惑不解地望著丈夫，小心翼翼地問：“那么，你的意思是……” 凡山杜胸有成竹地說：“我要把他培養(yǎng)成一個(gè)杰出的醫(yī)生，就像我們的祖輩那樣，受人尊敬，有優(yōu)厚的收入，能給我們家庭帶來榮譽(yù)、地位和金錢……” 妻子看著丈夫激動(dòng)的神情，知道這是凡山杜考慮了很久的念頭，她沒有反駁，只是嘆了口氣說：“但愿如此，也許這孩子不會辜負(fù)您的期望……” 小伽利略最初進(jìn)了佛倫勃羅薩修道院的學(xué)校。在這所學(xué)校，他專心學(xué)習(xí)哲學(xué)和宗教，有段時(shí)間，小伽利略很想將來當(dāng)一個(gè)獻(xiàn)身教會的傳教士。但是凡山杜聽到這個(gè)情況后，立即把兒子帶回家，他勸說伽利略去學(xué)醫(yī)，這是他為兒子的未來早已設(shè)計(jì)好的一條路。 17歲那年，伽利略進(jìn)了著名的比薩大學(xué)，按照父親的意愿，他當(dāng)了醫(yī)科學(xué)生。比薩大學(xué)是所古老的大學(xué)，學(xué)校圖書館藏書豐富，這很合伽利略的心意，但是伽利略對醫(yī)學(xué)并沒有多大興趣，他很少上課，一上課就對教授們教課的內(nèi)容提出這樣那樣的疑問，使教授們難于回答，在教授們的眼里，伽利略是個(gè)很不招人喜歡的壞學(xué)生。不過，伽利略只是興趣不在醫(yī)學(xué)，他孜孜不倦地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理學(xué)等自然科學(xué)，并且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經(jīng)典的學(xué)說。 要知道，伽利略生活的時(shí)代，正是歐洲歷史上著名的文藝復(fù)興時(shí)代，而意大利又是文藝復(fù)興的發(fā)源地。當(dāng)時(shí)，意大利的許多大城市，如佛羅倫薩、熱那亞和威尼斯，發(fā)展成東西方貿(mào)易的中心，建起了商號、手工作坊和最早的銀行，出現(xiàn)了資本主義生產(chǎn)關(guān)系的萌芽。加上貿(mào)易往來的發(fā)達(dá)，印刷術(shù)的發(fā)明，新思想的傳播比以往任何時(shí)候都更加迅速。于是，人們對千百年來束縛思想的宗教神學(xué)和傳統(tǒng)教條開始產(chǎn)生了動(dòng)搖。 一個(gè)偶然的機(jī)會，伽利略聽了宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇的講課。這位青年數(shù)學(xué)家淵博的學(xué)識，嚴(yán)密的邏輯性，特別是他在證明數(shù)學(xué)難題時(shí)的求證方法，使伽利略深深著迷。他眼睛亮了，仿佛發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神奇無比的世界，這就是他夢寐以求的數(shù)學(xué)王國！他興奮極了，立即找到宮廷數(shù)學(xué)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，他給宮廷里的侍童講數(shù)學(xué)，沒有想到會有一個(gè)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(xué)識功底。 當(dāng)瑪竇·利奇聽說伽利略是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時(shí)，不禁脫口而出：“啊，伽利略，你有天才，你會成為一個(gè)杰出的數(shù)學(xué)家的?！?伽利略的臉紅了，他談到自己對醫(yī)學(xué)的厭倦，談到父親對他的期望，也傾訴了自己因?yàn)椴荒馨凑兆约旱囊庠笇W(xué)習(xí)的苦惱。 “別泄氣?！爆敻]·利奇和藹地說：“你努力自學(xué)吧，有什么困難，任何時(shí)候我都是你忠誠的朋友?！?聽了瑪竇·利奇的鼓勵(lì)，伽利略越發(fā)刻苦鉆研數(shù)學(xué)和物理學(xué)，他把從宮廷數(shù)學(xué)家那里借來的每一本書，都用心地閱讀，像海綿吸水一樣地吸收下來。但是，他并不是那種迷信書本的人，那些人們認(rèn)為是真理的權(quán)威結(jié)論，在伽利略的腦子里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。 有一次，伽利略信步來到他熟悉的比薩大教堂，他坐在一張長凳上，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(dòng)起來，是修理房屋的工人在那里安裝吊燈。 這本來是件很平常的事，吊燈像鐘擺一樣晃動(dòng)，在空中劃出看不見的圓弧?？墒?，伽利略卻像觸了電一樣，目不轉(zhuǎn)睛地跟蹤著擺動(dòng)的吊燈，同時(shí)，他用右手按著左腕的脈，計(jì)算著吊燈擺動(dòng)一次脈搏跳動(dòng)的次數(shù)，以此計(jì)算吊燈擺動(dòng)的時(shí)間。 這樣計(jì)算的結(jié)果，伽利略發(fā)現(xiàn)了一個(gè)秘密，這就是吊燈擺一次的時(shí)間，不管圓弧大小，總是一樣的。一開始，吊燈擺得很厲害，漸漸地，它慢了下來，可是，每擺動(dòng)一次，脈搏跳動(dòng)的次數(shù)是一樣的。 伽利略的腦子里翻騰開了，他想，書本上明明寫著這樣的結(jié)論，擺經(jīng)過一個(gè)短弧要比經(jīng)過長弧快些，這是古希臘哲學(xué)家亞里斯多德的說法，誰也沒有懷疑過。難道是自己的眼睛出了毛病，還是怎么回事。 他像發(fā)了狂似的跑回大學(xué)宿舍，關(guān)起門來重復(fù)做這個(gè)試驗(yàn)。他找了不同長度的繩子、鐵鏈，還有不知從哪里搞到的鐵球、木球。在房頂上，在窗外的樹枝上，著迷地一次又一次重復(fù)，用沙漏記下擺動(dòng)的時(shí)間。最后，伽利略不得不大膽地得出這樣的結(jié)論：亞里斯多德的結(jié)論是錯(cuò)誤的，決定擺動(dòng)周期的，是繩子的長度，和它末端的物體重量沒有關(guān)系。而且，相同長度的擺繩，振動(dòng)的周期是一樣的。這，就是伽利略發(fā)現(xiàn)的擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 伽利略不用說多么高興了?？墒窃诋?dāng)時(shí)，有誰會相信一個(gè)醫(yī)科大學(xué)生的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，何況他的結(jié)論是否定了大名鼎鼎的亞里斯多德的權(quán)威說法。 就在這時(shí)，凡山杜的鋪?zhàn)永镌絹碓讲痪皻?，聽說伽利略并沒有按照自己的意愿學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，而是成天迷戀著不相干的實(shí)驗(yàn)，于是，嚴(yán)厲的父親決定停止伽利略繼續(xù)上大學(xué)，讓他回家去當(dāng)一個(gè)店員。 伽利略灰心極了，他離開了比薩大學(xué)回到佛羅倫薩。但是他選擇的道路卻是不可動(dòng)搖的。 堅(jiān)信科學(xué) 佛羅倫薩一條不太熱鬧的街道，有一個(gè)門面不大、生意清淡的鋪?zhàn)?，這就是凡山杜開的毛織品商店。每天，當(dāng)匆匆過往的行人經(jīng)過這里時(shí)，總是可以看見紅頭發(fā)的伽利略呆呆地坐在柜臺前出神，或者旁若無人的在那里擺弄著一些莫名其妙的東西，像秤盤呀，鐵塊呀，盤子呀；而更多的時(shí)候，他是埋頭在書本里，他看得那樣專心，就連他的父親大聲叫喚都聽不見。 自從回到家里，伽利略不得不違背自己的意愿在父親的鋪?zhàn)永锂?dāng)一名店員，但是他的心里一時(shí)一刻也沒有忘記數(shù)學(xué)和物理學(xué)。沒有起碼的學(xué)習(xí)條件，也沒有老師可以求教，他就想方設(shè)法找到一些自然科學(xué)的書籍，以頑強(qiáng)的毅力刻苦自學(xué)。他最喜歡的書是歐幾里得的《幾何原理》和阿基米德的著作。 《幾何原理》是世界上流傳下來最早的幾何學(xué)著作，而希臘科學(xué)家阿基米德的著作，包含了豐富的數(shù)學(xué)與力學(xué)知識，特別是其中的一些物理實(shí)驗(yàn)，對伽利略有很大的吸引力。 談起實(shí)驗(yàn)，伽利略的興趣最濃。還在比薩大學(xué)時(shí)，他就動(dòng)手制作了一種 “脈搏計(jì)”，這是他根據(jù)擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的，可以用來測量病人的脈搏跳動(dòng)的情況，很受醫(yī)生的歡迎?，F(xiàn)在，在父親的鋪?zhàn)永?，談不上?shí)驗(yàn)的條件，但他仍然用一些日常的器具來做實(shí)驗(yàn)，盡管這樣做免不了又要挨父親的罵，他還是照干不誤。 他從阿基米德檢驗(yàn)國王皇冠的實(shí)驗(yàn)中受到啟發(fā)，一面重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，一面想到這種方法的用途。當(dāng)時(shí)歐洲各國的航海事業(yè)正在興起，航海業(yè)帶動(dòng)了造船業(yè)和機(jī)械制造，采礦、冶金的發(fā)展，反過來又向科學(xué)技術(shù)提出許多新的問題。伽利略于是把他的注意力轉(zhuǎn)向合金的物理和力學(xué)性質(zhì)的研究，不久，他通過測定物體在水中的重量發(fā)現(xiàn)，物體投入水中減輕的重量，剛好等于它排開的水的重量。在這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，伽利略發(fā)明了一種比重秤，可以很方便地測定各種合金的比重。他還寫了一篇論文，詳細(xì)地介紹了比重秤的構(gòu)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。