伽利略，近代实验科学先驱者

2024-01-24 百科知识版权反馈

【摘要】：17伽利略伽利略，是意大利物理学家、天文学家、数学家、哲学家、近代实验科学的先驱者。1610年，伽利略出版了他的《星际使者》，向全世界宣布了他的上述发现。因此教会在1616年给伽利略下了一道禁令，不准讲授哥白尼的学说。当时的伽利略已年近七旬，身患重病，体质虚弱。伽利略被判处终身监禁，监外执行。这部书被偷运到荷兰出版时，伽利略已双目失明。为了证实和传播哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。

17　伽利略

伽利略，是意大利物理学家、天文学家、数学家、哲学家、近代实验科学的先驱者。

伽利略，1564年出生于意大利比萨市，父亲芬琴齐奥•伽利莱精通音乐理论和声学，伽利略自幼受父亲的影响，对音乐、诗歌、绘画以及机械有着极浓的兴趣。1581年考入比萨大学，遵从父命学医。在大学里，伽利略深深地爱上了数学，在宫廷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。1589年夏天，他受聘为比萨大学数学教授。

1590年的一天，伽利略邀请比萨的一些学者和大学生来到斜塔下面，伽利略和学生分别登上斜塔的二层、三层、五层和塔顶，他和学生们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。

伽利略的实验动摇了亚里士多德在2000年前得出的在物理学中长期占统治地位的观点：“重物体比轻物体下落速度要快些。”

伽利略发现了真理，却触怒了比萨大学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。

【知识点】

液体静力天平

通过称量已知体积的物体（浮子）来确定液体密度，或在已知密度的参考液体中称量被测固体来确定固体密度的仪器。

离开比萨大学后，伽利略来到学术空气自由的帕图拉大学。作为数学、力学、天文学和建筑学的教授，伽利略吸引了许多学生。每逢他上课，大厅里挤得水泄不通，远至瑞典和苏格兰的学生也慕名而来。伽利略给学生们讲宇宙，并告诉他们，宇宙中没有任何东西是一成不变的，所有东西、所有原子、所有星球都在运动。

伽利略制造的望远镜及其观测到的月相

1609年7月，伽利略听说荷兰人发明了望远镜，他通过别人的一点描述，经过刻苦钻研和实验，成功地研制了世界上第一架放大倍数为30倍的天文望远镜。在这架天文望远镜的帮助下，伽利略探索了神秘的天空。每当星光灿烂或皓月当空的夜晚，伽利略便用望远镜瞄准深邃遥远的苍穹，认真地观察着。他发现：月球和我们生存的地球一样，有山脉，也有低凹的洼水。他还发现月球与其他行星所发的光都是太阳的反射光，水星有4颗卫星，银河原是无数发光体的总汇，土星有多变的椭圆外形，太阳黑子及太阳自转等许多前人从未见到的天体现象。

1610年，伽利略出版了他的《星际使者》，向全世界宣布了他的上述发现。人们惊讶地说：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”

1611年，伽利略在《关于太阳黑子的通信》中，肯定太阳是宇宙的中心，维护哥白尼的“日心说”。

【知识点】

国际天文年

为了纪念伽利略发明折射式望远镜400周年，联合国将2009年定为国际天文年。

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1616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。

1623年，伽利略冒险开始他最有名的著作——《关于两种世界体系之间的对话》的写作。同时他6次请求教皇乌尔班接见他，向教皇介绍哥白尼学说的书籍。最后，教皇同意他把对“日心说”赞成和反对的论点一起写出来，但不允许他得出地球是绕着太阳旋转的结论。

1632年，《关于两种世界体系之间的对话》这本书得到了教会监察吏的许可后出版发行。但是，教会的权威人士很快就发现了伽利略仍在支持哥白尼的“日心说”，于是便一次又一次地把他押上宗教法庭。(www.chuimin.cn)

当时的伽利略已年近七旬，身患重病，体质虚弱。在宗教法庭上，他的精神和肉体受尽了折磨。1633年6月22日，他被迫双膝跪地发誓：“我，伽利略，佛罗伦萨人，70岁，跪在最尊敬的主教阁下面前。因为认为‘太阳是世界的中心，并且是不动的’，地球不是世界的中心，并且在转动，被叛为异端，因此，我愿意在所有天主教徒面前收回我的观点……放弃上述的错误思想和异端……”

伽利略刚宣布完他的誓言，就大声喊道：“不管怎么说，地球毕竟是在运动着的。”这说明伽利略并没有放弃自己所坚持的学说。

伽利略被判处终身监禁，监外执行。但他没有放弃科学，经过3年的顽强拼搏，他又完成了一部巨著《关于力学和位置运动的两种新科学的对话和数学证明》。在书中，他大胆叙述了物体的各种运动和动力学有关的一些问题，为近代实验科学的发展开辟了广阔的道路。这部书被偷运到荷兰出版时，伽利略已双目失明。

伽利略的晚年境遇极为凄凉，只有他的女儿在他身边照料他。1634年，他的女儿先他而死，他更加孤独和痛苦。1642年1月8日，这位终身为科学真理而斗争的伟大巨人含冤离开了人世。为了证实和传播哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。

【知识点】

1983年，罗马教会终于为伽利略冤案公开平反，为此在罗马成立了一个由不同宗教信仰的著名科学家组成的委员会，它的宗旨是：“研究科学同宗教信仰的关系，伽利略案件的科学方面以及伽利略学说对现代科学的贡献。"

【历史小讲坛】

伽利略
（1564～1642）

体温计的发明

在300多年前的意大利，医生给病人看病还只能靠经验，因为没有体温计，医生根本无法准确判断病人的病情。有一位医生和伽利略是好朋友，他们在聊天的时候就聊到了这个问题。医生知道好朋友伽利略是个科学家，就试探着问：“你能不能想个办法，在病人发烧时准确测出他的体温，以帮助诊断病情呢？”这个问题使伽利略陷入了沉思。

当时，伽利略正在大学任教。有一天，伽利略给学生上实验课，他一边拿着试管操作，一边向学生提问：“当水温升高时，特别是快达到沸腾时，试管里的水为什么会上升呢？”学生回答说：“因为体积增大了，水就膨胀上升。”伽利略又问：“那等水冷却后，体积就又会怎么样呢？”学生们马上回答：“体积会缩小，试管里的水也会下降。”

这时候，伽利略突然想到了什么，他的思维也活跃起来：“既然水的温度变化会引起它体积的变化，那么反过来，从水的体积变化中是不是就可以测出温度的变化呢？”

下课后，伽利略开始了自己的实验。他首先根据热胀冷缩的原理，用手握住试管的底部，靠手心的温度使试管内的空气不断升温，突然，他又把试管倒过来插入水中，再松开手，这时候，水由于受到压力，开始慢慢上升，伽利略又重新握住试管，水又渐渐退了下去。

最后，伽利略在一支非常细的试管中灌上水，排除里面的空气后将试管密封起来，再标上刻度。伽利略把这个小仪器交给了那位朋友医生，并把使用方法教给了医生。病人只需要握住这根试管一会儿，因为病人体温的传递，试管内的水就会受热膨胀，从而水位上升，这样就可以从刻度上读出病人的体温了。这就是世界上第一支体温计的诞生。

经过不断的完善，我们今天已经不再使用伽利略发明的体温计了，人们用感热效果更好的水银取代了水，使得测量的结果也更加准确了。

钟摆定律

有一天，伽利略到比萨大教堂做礼拜。他坐在长凳上，目光凝望着雕刻精美的祭坛，突然间，他注意到了一盏挂在教堂屋顶上的铜吊灯。因为教堂外面有风吹进来，所以吊灯也就随风来回摆动。

伽利略就马上想到测一下吊灯来回摆动所用的时间是不是一样，他马上把右手手指搭在了左手手腕上，按照脉搏的跳动数了起来。经过测试，他发现了吊灯在风的吹动下来回共摇摆了二十次，过了一会儿，随着风力的变小，他又测试了一次，这次摇摆竟然也是二十次！伽利略陷入了沉思，最后，他得出这样一个结论：吊灯摆动次数是一定的，与风力的大小没有关系。

回到家，他的脑子里全是刚才的吊灯来回摆动的场景，他也不敢肯定自己的结论是不是正确。决定再模拟吊灯重新测试。他找了不同长度的绳子，将一个重物吊在一端，然后让它来回摆动，自己则趴在一旁仔细地观察。经过反复的观察和实验，伽利略终于发现了其中的规律：重物摆动一次所需要的时间，与重物本身的重量毫无关系，只是与吊重物的绳子的长度有关。如果绳子越长，重物摆动一次所需要的时间就越长；绳子越短，重物摆动一次所需要的时间就越短；如果绳子长度不变，无论重物多重，绳子摆动的时间都是一样的。这条规律后来被命名为“钟摆定律”。

伽利略，近代实验科学先驱者

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