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科学大家：现代观测天文学之父伽利略 伽利略·伽利莱（Galileo Galilei， 史蒂芬·霍金说，“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。” 伽利略为牛顿的运动第一定律、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。这样的关系决定了球的轨迹形式，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，伽利略听说荷兰米德尔堡的眼镜商造出了“望远镜”，可以将远距离的东西放大，于是伽利略研究了合成镜片的光学性质，造出几具改进的望远镜自用。他用新式的望远镜进行天文观测，发现太阳上有黑子，月亮表面的坑洞，并根据其边缘影子的长度测算它们的高度。他还发现银河是由许多的恒星组成。此外，伽利略还发现了金星的相，即金星也跟月球一样有相位的变化，会从新月状态逐渐变为满月；他还发现了木星的四颗卫星。这些发现都支持哥白尼的日心说，并严重地挑战了当时罗马教会所认可的托勒密古希腊天文观与地心说。他将这些发现汇集，并撰写关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，有意平复反对的声浪，以避免教会的制裁。1615年伽利略受到罗马宗教法庭的传讯，在法庭上他被迫做出承认自己错误的声明。 1741年伽利略被正式平反，教皇本笃十四世授权出版他的所有科学著作。1992年10月31日，教宗若望·保禄二世对伽利略事件的处理方式表示遗憾。 |
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