伽利略对人类有哪些贡献?

第一:力学

伽利略是第一个将实验引入力学的科学家。他通过实验和数学的结合确定了一些重要的力学定律。1582左右,经过长期的实验观察和数学计算,他得到了摆的等时律。随后因家庭经济困难于1585辍学。

离开比萨大学时,他深入研究了古希腊学者欧几里德和阿基米德的著作。他根据杠杆和浮力原理写了第一篇题为《平衡》的论文。不久后,他写了一篇关于引力的论文,首次揭示了引力和重心的本质,并给出了精确的数学表达式,因此一举成名。同时,他质疑亚里士多德的许多观点。

在1589 ~ 1591期间,伽利略对落体运动进行了细致的观察。从理论和实验上否定了统治数千年的亚里士多德在“落体运动定律”上建立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力的情况下,不同重量的球同时落地,下落速度与重量无关。

据伽利略晚年的学生v·维维亚尼(V. viviani)回忆,落体实验是在比萨斜塔上当众进行的:1589年的一天,伽利略丢下一个重10磅的铁球,几乎同时落地,在场的竞争对手都傻眼了,在笑声中耸耸肩。但伽利略的著作中并没有明确说明实验是在比萨斜塔上进行的。所以这几年一直有争议。

伽利略对运动的基本概念,包括重心、速度、加速度做了详细的研究,并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度的概念,更是力学史上的里程碑。有了加速度的概念,力学的动态部分就可以有科学依据,而在伽利略之前,只有静态部分是定量描述的。

伽利略非正式地提出了惯性定律(见牛顿运动定律)和物体在外力作用下的运动定律,为牛顿正式提出第一和第二运动定律奠定了基础。伽利略是牛顿创立经典力学的先驱。

伽利略还提出了合力定律和抛体运动定律,确立了伽利略的相对性原理。伽利略对力学的贡献是多方面的。这在他晚年写的力学著作《两种新科学的对话和数学证明》中有详细描述。在这本不朽的书中,除了动力学,还有很多关于材料力学的内容。

例如,他阐述了梁的抗弯试验和理论分析,正确地总结了梁的抗弯能力与几何尺寸之间的力学相似关系。他指出,对于类似长度的圆柱形梁,弯矩与半径的立方成正比。他还分析了集中载荷作用下的简支梁,并正确地指出,最大弯矩是在载荷作用下,并与它到两点的距离的乘积成正比。

伽利略还分析了将梁弯曲理论应用于实践时应注意的问题,指出工程结构的尺寸不能过大,因为它们会在自重下被破坏。根据他的实验,他得出结论,当动物的身体尺寸减小时,其身体的强度并不按比例减小。他说:“一只小狗也许能背上两只或三只同样大小的狗,但我相信一匹马可能连一匹同样大小的马都背不动。”

第二:天文学

他是第一个在用望远镜观察天体方面取得巨大成就的科学家。这些成果包括:发现月球表面凹凸不平,木星有四颗卫星(现称伽利略卫星),太阳黑子和太阳的自转,金星和木星的盈亏,银河系由无数恒星组成。他用实验证实了哥白尼的“地球运动说”,彻底否定了统治一千多年的亚里士多德和托勒密的“地球运动说”。

第三:哲学

他一生坚持与唯心主义和教会经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为实验是理论知识的源泉。他否认世界上存在绝对真理和掌握真理的绝对权威,反对盲目迷信。

他承认物质的客观性、多样性和无限性,这对唯物主义哲学的发展具有重要意义。但由于历史的局限性,他强调只有可以概括为数量特征的物质属性才是客观存在的。

伽利略“放弃”了日心说,因为他支持日心说的监禁。他说,“考虑到各种障碍,两点之间最短的线不一定是直线。”正是因为这种想法,他为了永恒的支持而暂时放弃,而不是像布鲁诺那样为了科学的真理而牺牲,但他可以继续为科学贡献自己的力量。

第四:热度

最早的温度计是意大利科学家伽利略(1564 ~ 1642)在1593年发明的。他的第一个温度计是一个玻璃管,一端开口,另一端是一个胡桃大小的玻璃灯泡。使用时,先加热玻璃灯泡,再将玻璃管插入水中。随着温度的变化,玻璃管中的水面会上下移动,根据移动量可以判断温度的变化和温度的高低。

温度计热胀冷缩,所以这种温度计受外界大气压力等环境因素影响较大,所以测量误差较大。后来伽利略的学生和其他科学家在这个基础上反复改进,比如把玻璃管倒过来,把液体放在管里,把玻璃管密封起来。

第五:相对性原理。

伽利略在发现惯性定律的基础上,提出了相对性原理:力学定律在所有惯性坐标系中是等价的。对于静止的惯性系和运动的惯性系,其力学过程是完全相同的。换句话说,任何一个系统的力学实验都不能确定一个惯性系是静止的还是匀速直线运动的。

伽利略在《对话》中写道:当你在一个封闭的运动船舱中观察力学过程时,“只要运动是匀速的,从不左右摇摆,你就会发现上述所有现象根本没有变化,你无法从其中任何一个来确定船是在运动还是静止不动。即使船移动得相当快,你也会像以前一样在船的底板上跳同样的距离,你不会比向船头跳得更远,尽管当你跳到空中时,你脚下的底板向相反的方向移动。

当你向你的伙伴扔任何东西的时候,不管他是在船头还是在船尾,只要你站在对面,就不需要用更多的力。和以前一样,水滴会垂直落入下面的水箱,一滴也不会落到船尾,虽然船已经在空中表演了多次“水滴”。鱼游到水碗前面所用的力,并不比游到水碗后面所用的力大;它们悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的诱饵。

最后,蝴蝶和苍蝇还是会继续漫不经心地飞来飞去,永远不会集中精力在船尾,不会因为可能在空中停留时间长了,脱离了船的运动,看起来很累而赶不上船的运动。如果你点上香抽烟,你会看到烟像云一样向上升起,没有向两边移动。

所有这些一致现象的原因是,船的运动是由船上的一切和空气所拥有的。相对论原理是伽利略为了回应哥白尼的地心说批评而提出的。这个原则的意义远不止于此。首次提出惯性参考系的概念,爱因斯坦称之为伽利略相对性原理,是狭义相对论的前身。

第六:发明望远镜。

伽利略在帕多瓦大学工作的18年间,最初专注于自己一直感兴趣的力学研究,他发现了物理学中的一个重要现象——物体运动的惯性;我做过一个著名的斜坡练习,总结了物体下落距离与经过时间的定量关系。他还研究了炮弹的运动,奠定了抛物线理论的基础。

加速度的概念最早是由他提出的:甚至为了测量病人发烧时的体温上升,这位著名的物理学家在1593年发明了第一个空气温度计...然而,一个偶然的事件让伽利略改变了研究方向。他从力学和物理学的研究转向了无边无际的太空。

那是1609年6月,伽利略听到一个消息,荷兰眼镜商利普斯基在一次偶然的发现中,用一种镜片在远处看到了肉眼看不见的东西。“这不正是我需要的千里眼吗?”伽利略非常高兴。不久,伽利略的一个学生从巴黎写信来,进一步证实了这个消息的准确性。信中说,虽然不知道利普斯基是怎么做出来的,但眼镜商一定做了一个镜筒,可以把物体放大很多倍。

“镜筒!”伽利略把这封信反复读了几遍,然后匆忙走进他的实验室。他找来纸和鹅颈笔,开始一张一张地画镜头成像示意图。伽利略受到镜筒暗示的启发。看来镜筒放大物体的秘诀在于镜片的选择,尤其是凸透镜和凹透镜如何搭配。他找到了关于镜头的信息,不停地计算,忘记了黄昏爬上了窗户,忘记了黎明是如何进入房间的。

经过整整一夜,伽利略终于明白,如果把凸透镜和凹透镜放在适当的距离,就像荷兰人看到的那样,肉眼看不见的远处物体,放大后就能看得很清楚。

伽利略非常高兴。他忘了休息,立即开始磨镜片,这是一项费时又细致的工作。他工作了好几天,磨出了一对凸透镜和凹透镜,然后做了一个精致的滑动双层金属管。现在,是检验他的发明的时候了。

伽利略小心翼翼地在管子的一端放上一个较大的凸透镜,在另一端放上一个较小的凹透镜,然后把管子指向窗外。当他从凹透镜的一端看去时,奇迹出现了。远处的教堂仿佛近在咫尺,他可以清晰地看到钟楼上的十字架,甚至一只鸽子在十字架上休息,都非常逼真。

伽利略造出望远镜的消息立刻传开了。"我制造望远镜的消息传到了威尼斯."在给我妹夫的一封信中,伽利略写道:“一周后,我被要求向议长和议员们展示这台望远镜。他们非常惊讶。先生们,议员们。

虽然年纪很大了,但他们都按顺序登上了威尼斯最高的钟楼,看着港口远处的船只,都看得清清楚楚。没有我的望远镜,就算看两个小时也看不见。这种仪器的效用可以使50英里以外的物体看起来就像在5英里以内一样。"

伽利略发明的望远镜,经过不断改进,放大倍数达到30倍以上,可以将实物放大1000倍。现在,他似乎有了千里眼,可以窥探宇宙的秘密。

这是天文学研究的一次划时代的革命。千百年来,天文学家只用肉眼观测太阳、月亮和星星的时代已经结束,取而代之的是光学望远镜。有了这个强大的武器,现代天文学的大门被打开了。

现在,每当群星闪耀或明月当空,伽利略就把望远镜对准深邃而遥远的天空,夜以继日地观察,不顾疲劳和寒冷。

过去人们一直认为月亮是一个光滑的天体,像太阳一样自己发光。但伽利略通过望远镜发现,月球和我们居住的地球一样,有高山,也有低凹(伽利略当时称之为“海洋”)。他还从月球明暗部分的运动中发现,月球本身不能发光,月球的光来自太阳。

伽利略将他的望远镜对准天空中的银河。以前人们认为银河系是地球上水汽凝结而成的白雾,亚里士多德也是这样认为的。伽利略决定用望远镜来检验这种说法是否正确。他把望远镜对准夜空中模糊的光带,大吃一惊。原来那根本不是一朵云,而是千千数千颗星星的聚会。伽利略还观测了天空中斑驳的云朵——所谓的星团,发现星团也是由许多恒星聚集在一起的,比如猎户座星团、猎户座星团、蜂巢星团。

伽利略的望远镜揭示了一个又一个宇宙的秘密。他发现了围绕木星运行的卫星,并计算了它们的运行周期。现在我们知道木星有16颗卫星,伽利略发现的是其中最大的四颗。此外,伽利略还通过望远镜观察了太阳黑子。他从太阳黑子的运动推断出太阳也在自转。

一个又一个激动人心的发现促使伽利略写了一本关于最新天文发现的书,他想向全世界宣布他的观察结果。1610年3月,伽利略的作品《星际使者》在威尼斯出版,立即在欧洲引起轰动。

然而,他没有想到,望远镜揭开的宇宙秘密极大地激怒了许多人,一场可怕的厄运即将降临到这位杰出的科学家身上。

扩展数据

1564年2月15日,伽利略·伽利莱出生于意大利西海岸比萨的一个寒酸的贵族家庭。据说他的祖上是佛罗伦萨的名医,但到了他父亲伽利略·凡三都这一代,家道中落。

凡·三都是一位天才音乐家。他生前出版了几部田园诗和器乐作品。他还擅长数学,精通希腊语、拉丁语和英语。但是美妙的音乐填不饱一个家庭的肚子,他的数学天赋也不能让他得到一个好职位。

伽利略出生后不久,凡·桑杜在离比萨不远的佛罗伦萨开了一家卖毛织品的小店,这是不得已而为之。但为了养家糊口,范三都不得不违心下海经商。

参考资料:

伽利略的百度百科