伽利略和地动理论
(1564 ~ 1642)意大利天文学家、力学家和哲学家。1564年2月5日生于比萨，1642年10月8日死于比萨。伽利略的姓是伽利略，他的全名是伽利略·伽利雷，但现在人们通常以他的名而不是姓来称呼他伽利略。
生平:伽利略于1572年开始上学，1575年随家人移居佛罗伦萨，在一所修道院学习。1589被聘为比萨大学数学教授。1591年，在威尼斯帕多瓦大学任教。1609年回到佛罗伦萨，1611年去罗马并担任林业科学院院士。1633年2月，因“反对教皇，宣扬邪学”被罗马宗教裁判所判处无期徒刑。1638之后，眼睛渐渐失明，晚景凄凉。1642 65438+死于10月8日。300多年后，1979 165438+10月10日，教皇不得不在一次公开会议上宣布，伽利略的判决1633是不公平的。1980，10年6月，案件重审，在罗马尼亚组成了一个由包括不同宗教信仰的世界知名科学家组成的委员会，研究伽利略案件的始末，科学与宗教的关系，伽利略理论的科学价值及其对现代科学思想的贡献。
主要贡献:可以分为以下三个方面:
(1)力学伽利略是第一个把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。根据伽利略晚年的学生v·维维亚尼(V. viviani)的记载，坠落实验是在比萨斜塔上公开进行的，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和几何形状。
尺寸的力学相似关系。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。”
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。他用实验完全证实了哥白尼的“地动学说”。
否定了统治一千多年的亚里士多德和托勒密的“天体运行论”。
(3)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，认为经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”日心说是因为他入狱后支持日心说。他说“考虑到各种障碍，两点之间最短的线不一定是直线”。也正是因为这种想法，他为了永恒的支持而暂时放弃，而不是像布鲁诺那样英勇，却可以继续为科学贡献自己的力量。
伽利略伽利略(1564-1642)是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、力学家和哲学家，也是近代实验物理学的先驱。他是一个不屈不挠的真理斗士。恩格斯称他为“能够不顾任何障碍，打破旧理论，创造新理论的巨人之一”。
一、伽利略的一生
伽利略于2月1564日出生在意大利西海岸的这个城市。他最初来自佛罗伦萨，来自一个贵族家庭。伽利略的父亲是一位失意的音乐家，精通希腊语和拉丁语，在数学方面颇有造诣。所以伽利略从小就接受了良好的家庭教育。
十二岁时，伽利略进入佛罗伦萨附近的瓦洛萨修道院，接受了古典教育。十七岁时，他进入比萨大学学习医学，同时致力于研究物理和数学。由于家庭经济困难，伽利略没有文凭就离开了比萨大学。在困难的环境下，他仍然坚持科学研究，研究了欧几里德和阿基米德的许多著作，做了许多实验，发表了许多有影响的论文，引起了当时学术界的高度重视，被称为“当代的阿基米德”。
伽利略25岁时在比萨大学学习数学。两年后，因为著名的比萨斜塔实验，伽利略触怒了教会，丢掉了工作。伽利略离开比萨大学后，于1592年前往威尼斯的帕多瓦大学任教，直至1610年。这一时期是伽利略从事科学研究的黄金时代。在这里，他在力学、天文学等方面取得了丰硕的成果。
1610年，伽利略以通俗读物的形式出版了他的书，取名《星际使者》。这本书在威尼斯出版，当时在欧洲引起轰动，为伽利略赢得了很高的荣誉。伽利略被聘为“宫廷哲学家”和“宫廷首席数学家”，他回到了自己的家乡佛罗伦萨。
伽利略在佛罗伦萨的宫廷里继续他的科学研究，但是他的天文学发现和他的天文学著作清楚地反映了哥白尼和日心说的观点。因此，伽利略开始引起教会的注意。从1616开始，伽利略开始受到罗马宗教裁判所长达二十多年的残酷迫害。
伽利略的晚年生活非常悲惨，照顾女儿的塞莱斯特比他先去世。失去爱女的悲痛使伽利略双目失明。即使在这样的条件下，他仍然没有放弃他的科研工作。
1642 65438+10月8日凌晨4点，伟大的伽利略，为科学和真理奋斗终生的斗士，科学的巨人，逝世，享年78岁。去世前夕，他重复了这句话:“追求科学需要特别的勇气。”
伽利略和他的科学发现
在古希腊，物理学有两个学派，一个以哲学家亚里士多德为代表，另一个以自然科学家阿基米德为代表。两人都是古希腊的著名学者，但由于观点和方法的不同，他们的科学结论也不同，形成了尖锐的对立。亚里士多德的观点基本上是唯心主义的，靠主观思考和纯推理得出结论，所以充满了谬误。阿基米德学派的观点基本上是唯物主义的，他完全依靠科学实践来得出结论。
然而，自11世纪以来，在基督教会的支持下，亚里士多德的著作引起了经院哲学家的注意，他们排斥阿基米德的物理学，把亚里士多德的物理学视为经典，所有违背亚里士多德物理学的学者都被视为“异端”。但是伽利略对亚里士多德的物理学持怀疑态度。相反，他特别重视阿基米德物理学的研究。他重视理论联系实际，观察各种自然现象，思考各种问题。伽利略十八岁时，有一次去比萨的教堂。他注意到挂在教堂里的长明灯被风有规律地从左向右摆动。他根据脉搏的跳动来计时，发现往复运动的时间总是相等的。就这样，他发现了摆的等时性。后来，荷兰物理学家惠更斯根据这一原理制成了悬挂摆钟，人们称之为“伽利略钟”。
伽利略根据阿基米德的理论，对快速确定合金成分的流体静力学天平进行了研究，发明了测量物质密度的“小天平”，并写了一篇名为《小天平》的论文。后来，他致力于研究物体重心的几何，在1588发表了《固体的重心》一文，引起了学术界的关注。第二年，在一位朋友的推荐下，他被比萨大学聘为数学教授。
亚里士多德认为，两个物体下落的高度相同，较重的物体比较轻的物体先落地。但经过反复研究和实验，伽利略得出了相反的结论:落体速度与重量无关。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了一个下落实验，证明亚里士多德的说法是错误的，使统治人们思想2000多年的亚里士多德理论第一次发生了动摇。然而，一些被邀请观看的著名学者否认他们亲眼所见，他们攻击伽利略。伽利略在1591年被比萨开除。
在科学史上，伽利略不是落体实验的发起人，而是斯台文。但是伽利略在比萨斜塔上的实验产生了深远的影响。
1592年，伽利略来到威尼斯的帕多瓦大学任教，开始了他科学活动的黄金时代。在此期间，他研究了很多物理问题，如斜坡运动、力的合成、抛体运动等等。他还研究了液体和热量，并发明了温度计。1609年，伽利略制作了天文望远镜，并用它来探索宇宙的奥秘。他发现月球表面凹凸不平，有高山和深谷。木星有四颗卫星围绕它旋转，金星和月亮一样，有得也有失。土星有光环；太阳有黑子，可以自转。千千的银河是由成千上万颗暗淡的星星组成的。这些发现为哥白尼和布鲁诺的观点提供了有力的证据。这严重打击了教会的信条。
次年，他出版了《星际使者》，向读者通俗地介绍了他观察到的天空现象，宣传了他的观点。这本书在欧洲引起了巨大的轰动，因此伽利略被称为“天空中的哥伦布”。1613年，他在罗马发表了关于太阳黑子的文章。该书以书信的形式明确指出哥白尼的理论是正确的，托勒密的理论是错误的。伽利略触怒了教会，开始接受宗教裁判所的审判。
在教廷的压力下，伽利略继续他的科学研究，在长期观察和研究天体运动的实践中，更加确信哥白尼学说的正确性。1632 65438+10月，伽利略在佛罗伦萨出版了《关于托勒密和哥白尼两个世界体系的对话》。在书中，他以三位学者对话的形式谈了四天。讨论三个问题:1，证明地球在动；2.丰富哥白尼的学说；3.地球的潮汐。《对话》总结了伽利略在长期科研实践中的各种科学发现，宣告了托勒密地心说的破产，从根本上动摇了教会的最高权威，从而推动了唯物主义的发展。这本书一经出版，就受到了读者的欢迎。但遭到了罗马教会的反对。伽利略被囚禁了很长时间。
1636年，伽利略秘密完成了他一生中的又一部巨著《两种新科学的对话》。该书于1638年在荷兰出版。这部巨著也是以三人对话的形式写成的。《第一天》讲的是固体材料的强度，反驳了亚里士多德关于落体速度取决于重量的观点。《隔天》讲的是衔接的原因，讨论的是杠杆原理的证明和梁的强度。第三天讨论匀速运动和自然加速度运动。第四天是关于抛射体运动的讨论。这部巨著从根本上否定了亚里士多德的运动理论。
三。伽利略的科学研究方法
伽利略非常严格地证明了物理定律。他建立了对物理现象进行实验研究，并将实验方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。例如，为了说明惯性，他设计了一个无摩擦的理想实验:在某一点O处悬挂一个单摆，将摆球拉到离垂直位置一定距离的左侧A点，释放摆球，摆球会摆动到垂直位置右侧的B点，此时A点和B点在同一高度。如果你在O的正下方用一个钉子改变单摆的运动路线，球将被放在与A和b高度相同的D处，伽利略指出对于斜面也会得出同样的结论。他把两个斜面对接在一起，让球沿着一个斜面从静止状态滚下来，球就会滚上另一个斜面。如果没有摩擦力，球会升到原来的高度。他推断，如果第二个斜面的倾斜度减小，球就必须经过更长的距离才能在这个斜面上达到原来的高度。继续让第二斜面的倾斜度越来越小，球就会越滚越远。如果把第二个斜面换成水平面，球就永远达不到原来的高度，而是继续沿水平面匀速运动。虽然伽利略设计的实验是虚构的，但它是基于可靠的事实。把所研究的事物理想化，可以突出事物的主要特征，化繁为简，容易理解其规律。伽利略的自然科学新方法有力地推动了物理学的发展，因此他被誉为“经典物理学的奠基人”。
四。伽利略在科学史上的地位
伽利略的科学发现不仅在物理学史上，而且在整个科学史上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，而且创造了研究自然科学的新方法。
伽利略在总结自己的科学研究方法时说，“这是第一次为一种新方法打开大门，这将带来很多奇妙的结果，并将在未来几年赢得许多人的关注。”后来，惠更斯继续伽利略的研究工作，他推导出单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿在系统总结了伽利略和惠更斯的工作后，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。伽利略留给后人的精神财富弥足珍贵。爱因斯坦曾评价说:“伽利略的发现和他所使用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开始！”。