伽利略主要科学成就,一生都在推翻传统的错误观点
伽利略主要科学成就,一生都在推翻传统的错误观点布鲁诺因为坚持日心说,被烧死在罗马鲜花广场同样的还有伽利略,也是为此受教会的迫害,监禁 以下是资料:科学是扼杀不了的。布鲁诺遇难后不到十年,伽利略就发明了天文望远镜,打开发通向近代天文学的大门。他把这精巧的仪器指向天空,观测到许多人们用肉眼看不到的现象。例如,他发现了月球凹凸不平的表面,打破了“天体是理想球形”的观点;发现了太阳上黑子的移动,从而推测太阳自转;还发现了金星的变相和木星的四个卫星。他兴奋地意识到,这些新发现都是对日心说的有力支持。他把自己的想法,写信告诉了德国天文学家开普勒(J.Kepler,1571-1630),得到开普勒的热情支持。不过,为了能须利发表自己的观点而不受教会的迫害,伽利略比布鲁诺谨慎多了。他努力同宗教界建立联系,结交了一些教会朋友。由于他的物理学和天文学上的许多重要发明,也一度赢得教会的尊重。伽利略以为这样做就不会有什么危险了,开始在通信中毫不掩饰地支持哥白
说起伽利略,可能我们想到的就是他发明了天文望远镜,还有在比萨斜塔上做了自由落体实验,但他被称作现代科学之父,其与传统斗争,向位置探索,开后人绝学的一生远远比这要光辉。
伽利略作为意大利数学家、物理学家、天文学家,科学革命的先驱,出生于于1564年2月15日,他一生对力学、天文学、实验科学和哲学都是成就非凡。先简单看看伽利略的一生:
他从小表现聪颖,17岁时被父亲送入比萨大学学医,但他对医学不感兴趣。由于受到一次数学演讲的启发,开始热衷于数学和物理学的研究。1585年辍学回家。此后曾在比萨大学和帕多瓦大学任教,在此期间他在科学研究上取得了不少成绩。由于他反对当时统治知识界的亚里士多德世界观和物理学,同时又由于他积极宣扬违背天主教教义的哥白尼太阳中心说,所以不断受到教授们的排挤以及教士们和罗马教皇的激烈反对,最后终于在1633年被罗马宗教裁判所强迫在写有“我悔恨我的过失,宣传了地球运动的邪说的“悔罪书”上签字,并被判刑入狱(后不久改为在家监禁)。这使他的身体和精神都受到很大的摧残。但他仍然致力于力学的研究工作。1637年双目失明。1642年他由于寒热病在孤寂中离开了人世,时年78岁。(时隔347年,罗马教皇多余地于1980年宣布承认对伽利略的压制是错误的,并为他“恢复名誉”。)
物理学上推翻亚里士多德学说:物理越重,它下落的也就越快说起伽利略亚里士多德的关系,想必最先浮现在人们眼前的便是斜斜的比萨塔上的实验了。其实,早在伽利略之前,古希腊的亚里士多德就是一个比较受到尊崇的人物,他认为,物体下落的快慢速度是不一样的。可以这样说,物理越重,它下落的也就越快,反之就越慢,在很长的一段时间里,人们都非常的相信,从来不会产生质疑。
可是,后来伽利略先对亚里士多德的理论提出了不同的看法,他认为,物体的下落其实跟它的重量是没有关系的,并不是说物体越重,它往下落的就越快,可以说是直接挑战了大家心里的权威,这样一来,大家肯定很不服,凭什么这么久的事实就被指出是不对的呢,为此,伽利略才做了那个著名的实验,证明了他的观点。
但其实,伽利略并非历史上第一个做此实验的人,根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上进行的,但这件事在伽利略著作中没有记录,因而较普遍认为此事不可靠 [3] 。有历史记载的第一个完成这类试验的人是斯台文,在《自然科学史》中记载,荷兰人斯台文在1586年使用2个重量不同的铅球完成了这个试验,并证明了亚里士多德的理论是错误的。在斯台文试验的几个世纪以后,阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验,证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落在月球表面上。
伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方.伽利略认为 如果亚里士多德的观点是对的 即重物比轻物下落得快 那么把重物和轻物拴在一起下落 它们将是什么结果呢?照亚里士多德的说法 重物下落得快 轻物下落的得慢 由于两物拴在一起 “轻的”被“慢的”拉着 “慢的”被“快的”拖着 所以两物拴在一起的速度应是不快不慢.
伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出,在力学史上是一个里程碑。有了加速度的概念,力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上,而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述 。伽利略还对物体在斜面上的运动,抛射体的运动等作过实验和观察。在这些研究基础上他提出了加速度的概念及其数学表达式。他曾非正式地提出惯性定律和物体在外力作用下运动的规律,提出运动相对性原理(现称伽利略相对性)。相对性原理是为答复对哥白尼体系的责难而提出的,但原理的意义远不止于此,它第一次提出惯性参考系(惯性系)的概念,被爱因斯坦称为伽利略相对性原理,是狭义相对论的先导。这些为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律。在经典力学的建立上伽利略可以说是牛顿的先驱 。
天文学上推翻教会主导的地心说,使日心说站稳科学的脚跟布鲁诺因为坚持日心说,被烧死在罗马鲜花广场同样的还有伽利略,也是为此受教会的迫害,监禁 以下是资料:科学是扼杀不了的。布鲁诺遇难后不到十年,伽利略就发明了天文望远镜,打开发通向近代天文学的大门。他把这精巧的仪器指向天空,观测到许多人们用肉眼看不到的现象。例如,他发现了月球凹凸不平的表面,打破了“天体是理想球形”的观点;发现了太阳上黑子的移动,从而推测太阳自转;还发现了金星的变相和木星的四个卫星。他兴奋地意识到,这些新发现都是对日心说的有力支持。他把自己的想法,写信告诉了德国天文学家开普勒(J.Kepler,1571-1630),得到开普勒的热情支持。不过,为了能须利发表自己的观点而不受教会的迫害,伽利略比布鲁诺谨慎多了。他努力同宗教界建立联系,结交了一些教会朋友。由于他的物理学和天文学上的许多重要发明,也一度赢得教会的尊重。伽利略以为这样做就不会有什么危险了,开始在通信中毫不掩饰地支持哥白尼学说。他那新颖的观点和生动的文笔,吸引着越来越多的人。但昔日与伽利略为友的教会人士,这时却站到了他的对面,纷纷用圣经来攻击他。这些人不曾用望远镜看一下天空,却公然否认伽利略看到的事实。
伽利略是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。1609年,伽利略在知道荷兰人已有了望远镜后,伽利略创制了天文望远镜(后被称为伽利略望远镜),并用来观测天体,发现许多前所未知的天文现象。他发现所见恒星的数目随着望远镜倍率的增大而增加;银河是由无数单个的恒星组成的;月球表面有崎岖不平的现象(亲手绘制了第一幅月面图),金星的盈亏现象;木星有四个卫星(其实是众多木卫中的最大的四个,现称伽利略卫星)。他还发现太阳黑子,并且认为黑子是日面上的现象。由黑子在日面上的自转周期,他得出太阳的自转周期为28天(实际上是27.35天)。1637年在目力很差情况下,他还发现了月亮的周日和周月天平动。这些发现开辟了天文学的新时代。
伽利略第一个用望远镜观察到土星光环、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,并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。从而推翻了亚里士多德物理学的许多臆断,奠定了经典力学的基础,反驳了托勒密的地心体系,有力地支持了哥白尼的日心学说。
创立实验科学的方法,推翻了数个世纪以来人们对科学的唯心主义观点无论在动力学、梁的弯曲或者是天文学的研究中,伽利略十分重视观察和实验的作用。他又善于在观测结果的基础上提出假设,运用数学工具进行演绎推理,看是否符合于实验或观察结果。如在自由落体的实验中,他让水滴相继地从同处下落,每两滴时间间隔相同。他观察到任何时刻相继两滴间的距离成等差级数。他运用数学中的抛物线性质,得出下落距离和时间成平方关系。值得注意的是,他对理论推导也很严谨。尽管抛物线的性质早在古希腊那里已有了解,现存的伽利略手稿表明,他把抛物线的公式又从头推算了一遍。
实验和观测要精确,就离不开测量仪器。伽利略往往亲自设计制造仪器。除了上述望远镜外,他设计和制造的仪器有流体静力秤、比例规、温度计、摆式脉搏计等。
可以说是他首先把实验引进物理学并赋予重要的地位,革除了以往只靠思辨下结论的恶习。他同时也很注意严格的推理和数学的运用,例如他用消除摩擦的极限情况来说明惯性运动,推论大石头和小石块绑在一起下落应具有的速度来使亚里士多德陷于自相矛盾的困境,从而否定重物比轻物下落快的结论。这样的推理就能消除直觉的错误,从而更深入地理解现象的本质,爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》一书中曾评论说:“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端”。
一生坚持与教会的经院哲学作斗争,理论是用来让人们推敲的不断验证的他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威,反对迷信盲从。他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性,这些观点对现代哲学具有重要的意义。但由于历史的局限性,他强调只有可归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的。伽利略因为支持日心说受到监禁后,“放弃”了日心说。他说,“考虑到种种阻碍,两点之间最短的不一定是直线”,这一观点非常具有现代性。正是因为有这样的思想,暂时的放弃换得永远的支持,没有遭到布鲁诺的命运,却可以为科学继续贡献力量。