伽利略——實驗科學的先驅
知識導航
伽利略是義大利物理學家、天文學家、哲學家、數學家和發明家，近代實驗科學的先驅者。其成就包括用改進的望遠鏡進行天文觀測、支援哥白尼的日心說。當時，人們爭相傳頌：“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。今天，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。”
他以系統的實驗和觀察推翻了亞里士多德的很多觀點，因此被稱為“近代科學之父”“現代觀測天文學之父”“現代物理學之父”“科學之父”及“現代科學之父”。他的工作為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎。
伽利略1564年生於比薩，他從小就善於觀察和思考。小時候伽利略進了佛倫勃羅薩修道院的學校。在這所學校，他專心學習哲學和宗教，有段時間，他很想將來當一個獻身教會的傳教士。但是父親聽到這個情況後，立即把兒子帶回家，他勸說伽利略去學醫，這是他為兒子的未來早已設計好的一條路。
17歲那年，伽利略進了著名的比薩大學，按照父親的意願，他選擇了醫學專業。比薩大學是所古老的大學，學校圖書館藏書豐富，這很合伽利略的心意，他孜孜不倦地學習數學、物理學等自然科學，並且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經典的學說。伽利略的貢獻是多方面的。
義大利比薩教堂
（1）在力學方面
伽利略是第一個把實驗引進力學的科學家，他利用實驗和數學相結合的方法確定了一些重要的力學定律。1582年前後，他經過長久的實驗觀察和數學推算，得到了擺的等時性定律。在1589—1591年間，伽利略對落體運動作了細緻的觀察，從實驗和理論上否定了統治千餘年的亞里士多德的“落體運動法則”，確立了正確的“自由落體定律”。伽利略對運動的基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究並給出了嚴格的數學表示式。尤其是加速度概念的提出，在力學史上是一個里程碑。伽利略曾非正式地提出過慣性定律和外力作用下物體的運動規律，這為牛頓正式提出運動第一、第二定律奠定了基礎。在經典力學的創立上，伽利略可說是牛頓的先驅。伽利略還提出過合力定律、拋射體運動規律，並確立了伽利略相對性原理。
知識放大鏡
比薩斜塔實驗
自從亞里士多德的學說產生以來，人們一直把它們當成顛撲不破的真理。但伽利略卻敢於對亞里士多德的權威學說提出挑戰，大膽地提出了質疑。經過深思熟慮，他決定親自動手做一次實驗。
伽利略選擇了比薩斜塔作實驗場。那天，他帶了兩個大小一樣但重量不等的鐵球，一個重10磅（1磅≈0.45kg），是實心的；另一個重1磅，是空心的。伽利略站在比薩斜塔上面，望著塔下。塔下面站滿了前來觀看的人。
“這個小夥子的神經一定是有病了！亞里士多德的理論不會有錯的！”有人諷刺著說。
實驗開始了，伽利略兩手各拿一個鐵球。
“下面的人們，你們看清楚，鐵球就要落下去了。”伽利略大聲喊道。
說完，他把兩手同時張開。人們看到，兩個鐵球平行下落，幾乎同時落到了地面上。在場的所有人都目瞪口呆了。(www.guayunfan.com)
伽利略的實驗揭開了落體運動的秘密，推翻了亞里士多德“落體的速度同它的質量成正比”這一持續了1900年之久的錯誤結論。這個實驗在物理學的發展史上具有劃時代的重要意義。
（2）天文學方面
1609年，伽利略創制了天文望遠鏡（後被稱為伽利略望遠鏡），並用來觀測天體。他是利用望遠鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學家。這些成果包括：發現月球表面凹凸不平，木星有四個衛星（現稱伽利略衛星），太陽黑子和太陽的自轉，金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恆星組成等。他用實驗證實了哥白尼的“地動說”，徹底否定了統治千餘年的亞里士多德和托勒密的“天動說”。這些發現開闢了天文學的新時代。為了紀念伽利略的功績，人們把木衛一、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。
伽利略發明的天文望遠鏡
（3）哲學方面
他一生堅持與唯心論和教會的經院哲學作鬥爭，主張用具體的實驗來認識自然規律，認為實驗是理論知識的源泉。他不承認世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權威，反對盲目迷信。他承認物質的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點對發展唯物主義的哲學具有重要的意義。
（4）熱學方面
1593年伽利略發明了最早的溫度計。
（5）相對性原理
在發現慣性定律的基礎上，伽利略提出了相對性原理：力學規律在所有慣性座標系中是等價的。這個原理第一次提出慣性參照系的概念，被愛因斯坦稱為伽利略相對性原理，是狹義相對論的先導。
知識擴充套件
發現擺的運動規律
在大學的一天，伽利略來到比薩大教堂，目光凝視著雕刻精美的祭壇和拱形的廊柱。突然，教堂大廳中央的巨燈晃動起來，原來是修理房屋的工人在那裡安裝吊燈。
這本來是件很平常的事，吊燈像鐘擺一樣晃動，在空中劃出看不見的圓弧。可是，伽利略卻像觸了電一樣，目不轉睛地跟蹤著擺動的吊燈，同時，他用右手按著左腕的脈，計算著吊燈擺動一次脈搏跳動的次數，以此計算吊燈擺動的時間。
這樣計算的結果，伽利略發現了一個秘密，這就是吊燈擺一次的時間，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，每擺動一次，脈搏跳動的次數是一樣的。
伽利略很納悶：古希臘哲學家亞里士多德說，擺經過一個短弧要比經過長弧快些。這個說法誰也沒有懷疑過，難道是自己的眼睛出了毛病，還是怎麼回事？
伽利略跑回大學宿舍，關起門來重複做這個實驗。他找了不同長度的繩子、鐵鏈，還有不知從哪裡搞到的鐵球、木球。在房頂上，在窗外的樹枝上，著迷地一次又一次重複，用沙漏記下襬動的時間。最後，伽利略不得不大膽地得出這樣的結論：亞里士多德的結論是錯誤的，決定擺動週期的，是繩子的長度，和它末端的物體重量沒有關係。而且，相同長度的擺繩，振動的週期是一樣的。這就是伽利略發現的擺的運動規律。
伽利略——實驗科學的先驅
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伽利略是義大利物理學家、天文學家、哲學家、數學家和發明家，近代實驗科學的先驅者。其成就包括用改進的望遠鏡進行天文觀測、支援哥白尼的日心說。當時，人們爭相傳頌：“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。今天，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。”
他以系統的實驗和觀察推翻了亞里士多德的很多觀點，因此被稱為“近代科學之父”“現代觀測天文學之父”“現代物理學之父”“科學之父”及“現代科學之父”。他的工作為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎。
伽利略1564年生於比薩，他從小就善於觀察和思考。小時候伽利略進了佛倫勃羅薩修道院的學校。在這所學校，他專心學習哲學和宗教，有段時間，他很想將來當一個獻身教會的傳教士。但是父親聽到這個情況後，立即把兒子帶回家，他勸說伽利略去學醫，這是他為兒子的未來早已設計好的一條路。
17歲那年，伽利略進了著名的比薩大學，按照父親的意願，他選擇了醫學專業。比薩大學是所古老的大學，學校圖書館藏書豐富，這很合伽利略的心意，他孜孜不倦地學習數學、物理學等自然科學，並且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經典的學說。伽利略的貢獻是多方面的。
義大利比薩教堂
（1）在力學方面
伽利略是第一個把實驗引進力學的科學家，他利用實驗和數學相結合的方法確定了一些重要的力學定律。1582年前後，他經過長久的實驗觀察和數學推算，得到了擺的等時性定律。在1589—1591年間，伽利略對落體運動作了細緻的觀察，從實驗和理論上否定了統治千餘年的亞里士多德的“落體運動法則”，確立了正確的“自由落體定律”。伽利略對運動的基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究並給出了嚴格的數學表示式。尤其是加速度概念的提出，在力學史上是一個里程碑。伽利略曾非正式地提出過慣性定律和外力作用下物體的運動規律，這為牛頓正式提出運動第一、第二定律奠定了基礎。在經典力學的創立上，伽利略可說是牛頓的先驅。伽利略還提出過合力定律、拋射體運動規律，並確立了伽利略相對性原理。
知識放大鏡
比薩斜塔實驗
自從亞里士多德的學說產生以來，人們一直把它們當成顛撲不破的真理。但伽利略卻敢於對亞里士多德的權威學說提出挑戰，大膽地提出了質疑。經過深思熟慮，他決定親自動手做一次實驗。
伽利略選擇了比薩斜塔作實驗場。那天，他帶了兩個大小一樣但重量不等的鐵球，一個重10磅（1磅≈0.45kg），是實心的；另一個重1磅，是空心的。伽利略站在比薩斜塔上面，望著塔下。塔下面站滿了前來觀看的人。
“這個小夥子的神經一定是有病了！亞里士多德的理論不會有錯的！”有人諷刺著說。
實驗開始了，伽利略兩手各拿一個鐵球。
“下面的人們，你們看清楚，鐵球就要落下去了。”伽利略大聲喊道。
說完，他把兩手同時張開。人們看到，兩個鐵球平行下落，幾乎同時落到了地面上。在場的所有人都目瞪口呆了。(www.guayunfan.com)
伽利略的實驗揭開了落體運動的秘密，推翻了亞里士多德“落體的速度同它的質量成正比”這一持續了1900年之久的錯誤結論。這個實驗在物理學的發展史上具有劃時代的重要意義。
（2）天文學方面
1609年，伽利略創制了天文望遠鏡（後被稱為伽利略望遠鏡），並用來觀測天體。他是利用望遠鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學家。這些成果包括：發現月球表面凹凸不平，木星有四個衛星（現稱伽利略衛星），太陽黑子和太陽的自轉，金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恆星組成等。他用實驗證實了哥白尼的“地動說”，徹底否定了統治千餘年的亞里士多德和托勒密的“天動說”。這些發現開闢了天文學的新時代。為了紀念伽利略的功績，人們把木衛一、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。
伽利略發明的天文望遠鏡
（3）哲學方面
他一生堅持與唯心論和教會的經院哲學作鬥爭，主張用具體的實驗來認識自然規律，認為實驗是理論知識的源泉。他不承認世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權威，反對盲目迷信。他承認物質的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點對發展唯物主義的哲學具有重要的意義。
（4）熱學方面
1593年伽利略發明了最早的溫度計。
（5）相對性原理
在發現慣性定律的基礎上，伽利略提出了相對性原理：力學規律在所有慣性座標系中是等價的。這個原理第一次提出慣性參照系的概念，被愛因斯坦稱為伽利略相對性原理，是狹義相對論的先導。
知識擴充套件
發現擺的運動規律
在大學的一天，伽利略來到比薩大教堂，目光凝視著雕刻精美的祭壇和拱形的廊柱。突然，教堂大廳中央的巨燈晃動起來，原來是修理房屋的工人在那裡安裝吊燈。
這本來是件很平常的事，吊燈像鐘擺一樣晃動，在空中劃出看不見的圓弧。可是，伽利略卻像觸了電一樣，目不轉睛地跟蹤著擺動的吊燈，同時，他用右手按著左腕的脈，計算著吊燈擺動一次脈搏跳動的次數，以此計算吊燈擺動的時間。
這樣計算的結果，伽利略發現了一個秘密，這就是吊燈擺一次的時間，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，每擺動一次，脈搏跳動的次數是一樣的。
伽利略很納悶：古希臘哲學家亞里士多德說，擺經過一個短弧要比經過長弧快些。這個說法誰也沒有懷疑過，難道是自己的眼睛出了毛病，還是怎麼回事？
伽利略跑回大學宿舍，關起門來重複做這個實驗。他找了不同長度的繩子、鐵鏈，還有不知從哪裡搞到的鐵球、木球。在房頂上，在窗外的樹枝上，著迷地一次又一次重複，用沙漏記下襬動的時間。最後，伽利略不得不大膽地得出這樣的結論：亞里士多德的結論是錯誤的，決定擺動週期的，是繩子的長度，和它末端的物體重量沒有關係。而且，相同長度的擺繩，振動的週期是一樣的。這就是伽利略發現的擺的運動規律。