不知是否是巧合,3月14日是圆周率日,还是爱因斯坦的诞辰,英国物理学家史蒂芬?霍金离世。1月8日伽利略去世日,又是霍金的生日,伽利略、爱因斯坦、霍金三位天文大师会不会是同一个人?或者说他们在玩一场时空旅行?
伽利略(~),意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。
01
伽利略年出生于意大利比萨一个家道中落的知识分子家庭,伽利略很早就勤于观察与思考,在大学时代就发现了钟摆定律,即钟表摆动的周期与摆的长度的平方根成正比,而与摆锤的重量无关。
在大学里,伽利略深深地爱上了数学,在宫庭数学家里奇的悉心辅导下,他把阿基米德的浮力原理和杠杆原理结合起来,获得了精密的测量方法,发明了用以测定合金成分的“液体静力天平”,引起了学术界的注意。
年夏天,他受聘为比萨大学数学教授,年仅25岁。
年的一天,年轻的比萨大学数学教授伽利略,邀请比萨的一些学者和大学生来到斜塔下面。
他和他的助手登上斜塔,让一个重一百磅和一个重一磅的铁球,同时由塔上自由下落,轻的和重的几乎同时落地。伽利略把实验重复一次,结果仍然相同。
伽利略的实验,否定在当时被奉为神圣的亚里士多德的“比例定律”,即认为物体的下落速度与它的重量成正比的定律。动摇了亚里士多德在物理学中长期占统治地位的臆断,纠正了这个持续了年之久的错误结论,在观众中引起了极大的震动。
伽利略发现了真理,但却触怒了比萨大学里亚里士多德学派的信徒,他们攻击伽利略胆敢怀疑亚里士多德,必定是圣教的叛徒。
伽利略被赶出了比萨大学,但他由于这个实验发现了自由落体定律,当时他刚26岁,是他当教授的第二年。
离开比萨大学后,伽利略来到学术空气自由的帕图拉大学。每逢他上课时,大厅里挤得水泄不通。
远至瑞典和苏格兰的学生也慕名远道而来,他们中间的许多人,后来都成了著名的学者。
在帕多瓦大学,伽利略继续科学研究,不久提出了加速度的概念和自由落体定律。
他有句名言:"宇宙是用数学的语言写成的。"这个信念使他打破了对于天主教会奉为圭臬的亚里士多德式宇宙论的依赖,并对自然界进行了全新的定量研究。
02
他首先在科学实验的基础上融汇贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。
天文学方面:改进望远镜观测天体,观测到土星光环、太阳黑子、月球山岭、金星和水星的盈亏现象、木星的卫星和金星的周相等现象,有力地支持了哥白尼的日心学说。
力学方面:是第一个把实验引进力学的科学家,从实验中总结出自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理等,为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。
在伽利略那个时代,人们争相传颂:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。
他对天文学的第一个伟大贡献是发明了望远镜。经过不懈努力,到年,他制造出了能够放大32倍的望远镜,这种望远镜如今还被称为伽利略望远镜。
伽利略的新发明像一阵风一样传遍了整个意大利,人们都希望能够用自己的眼睛看一下神秘的太空或者远方本来根本不可能看到的物体。伽利略也顿时成了意大利乃至整个欧洲的名人,也成了王公贵族们的宠儿。他制造了上百架这样的望远镜,将它们分送给欧洲各地的许多王公贵族、著名学者等人。
年,伽利略发明了伽利略天文望远镜,并用来观测天体。通过观察,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。
年1月7日,意大利的天文学家和物理学家伽利略用望远镜首次发现了木星的卫星,木星四颗卫星的发现,让教会很受伤,也埋下了对伽利略仇恨的种子。出版了《星际使者》,向世人报告了这些发现。
当伽利略的发现被全欧洲的无数天文爱好者证实后,教会开始坐不住了,为什么?因为教会一直以来支持的托勒密学说首次遭遇反证的尴尬。不是说地球是宇宙的中心,日月星辰都绕着地球转吗?!现在,铁证如山,有星星绕着木星在转,而不是地球。教会该如何面对这个天文发现。
伽利略又把他的望远镜对准了金星,发现金星不再是一个圆点,而是一个月牙状的形状,并且会出现盈亏变化。这个发现又轰动了整个天文学界,大家纷纷又把望远镜对准了金星,很快,金星的盈亏变化被公认,这成了哥白尼日心说最好的佐证。
年,他发表了第一篇公开抨击亚里士多德的文章《论停止在水中的物体与在水中运动的物体》,猛烈抨击了亚里士多德关于浮体的错误观念,认为物体之所以能浮于水是因为其密度小于水,密度大于水的物体则会下沉,与其形状无关。
年,他出版了《关于太阳黑子的认识》。在这本书里,伽利略公开说自己赞同哥白尼的天体学说。不过他也表明自己并非要反对教会与教义。他竭力想分清宗教和科学的界限,认为前者属于人们的道德行为范围,后者属于自然界和人的关系的范围。
他指出,天体的永恒,只是相信亚里士多德哲学的教士们自己的看法,而不是天主教的教义。
然而,当时势力强大的教会反对哥白尼的“日心说”。他们认为地球是宇宙的中心,太阳是围绕地球转动,而地球是不动的。因此教会在年给伽利略下了一道禁令,不准讲授哥白尼的学说。伽利略为此烦恼不已。
虽然教廷在年3月正式颁布了对哥白尼学说的禁制令,宣布《天体运行论》非法并禁止用一切方式传播之。但对伽利略本人,教廷并没有太为难他,只是要他公开声明放弃对哥白尼学说的信仰。伽利略被迫这样做了,他知道若对抗无异于以卵击石,他可不希望重蹈16年前布鲁诺在罗马鲜花广场被活活烧死的那一幕。
伽利略在教会法庭的威吓下被迫接受教皇的训喻。年出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》时,事件的严重性才到达顶点。
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