近代科学之父-伽利略

近代科学之父——伽利略

05061119王一帆伽利略·伽利雷（1564~1642），全名Galileo Galilei。意大利天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家。他是科学革命的先驱，第一个在科学实验的基础上融会贯通了数学、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。并推翻以亚里士多德为代表的，依靠主观思考和纯推理方法所做出的科学结论，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，因此被称为“近代科学之父”。

伽利略在科学史上的地位是不容忽视的，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，不顾教会迫害坚持哥白尼的“日心说”，更创立了研究自然科学的新方法。伽利略是世界科学史上的转折点，他将人类对自然界的研究，尤其是天文、物理学的研究推上了正确的轨道，他提出的研究思想和方法也为后人指引了一条明路。从此，科学研究开始以前所未有的速度向真理的方向前进。

伽利略对天文学革命的贡献主要体现他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7月，他用风琴管和凸凹透镜各一片制成一具望远镜，倍率为3，后又提高到9。1610年初，他又将望远镜放大率提高到33。不但指向星空，还可应用于船舰要塞，取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单，而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。

在伽利略用望远镜观察日月星辰的过程中，新发现甚多，如月球表面高低不平，月球与其他行星所发的光都是太阳的反射光，木星有4颗卫星（现称伽利略卫星），银河原是无数发光体的总汇，土星有多变的椭圆外形等等，开辟了天文学的新天地。1610年3月，出版了他的《星空信使》一书，震撼全欧。随后又发现金星盈亏与大小变化，这对日心说是一强有力的支持，彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”。1611年，他观察到太阳黑子及其运动，对比黑子的运动规律和圆运动的投影原理，论证了太阳黑子是在太阳表面上；他还发现了太阳有自转。1613年伽利略对此发表了3篇讨论太阳黑子问题的通信稿。《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书便是对这一系列发现的总结，包括证明地球在运动、充实哥白尼学说和论述地球的潮汐运动，在意大利文学史上列为文学名著。

伽利略之所以取得如此伟大的成就，在于他敢于向传统的权威思想挑战，而不是先臆测事物发生的原因。他一直遵循着先观察自然现象，再从中发现自然规律的研究方法。摒弃了神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体，要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。基于这样的新的科学思想，伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法；这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉，也是他对近代科学的最重要贡献。具体到天文学上，由于一直存在的错误观点，人们尚未对其产生正确的认识，更谈不上进行科学系统的计算测量。伽利略的研究方法主要是运用望远镜对宇宙星辰进行观察，并从直观现象中提取出主要部分建立量的概念，随后运用数学和物理原理设计出试验方案并予以实施。其关键在于为托勒密的地心说和哥白尼的日心说这两个理论体系寻找证据。研究的结果就是伽利略通过大量事实来否定前者，并拥护地球的公转和自转理论。整个研究过程中，惯性参照系概念的提出和光速有限和测量具有代表性。

伽利略用物理学原理为哥白尼地动学说进行辩解时，应用运动独立性原理通俗地说明了石子从桅杆顶上掉落到桅杆脚下而不向船尾偏移的道理。他又进一步以作匀速直线运动的船舱中物体运动规律不变的著名论述，第一次提出惯性参照系的概念。这一原理被爱因斯坦称为伽利略相对性原理，是狭义相对论的先导。

伽利略通过对闪电现象的观察，认为光速是有限的，并设计了测量光速的掩灯方案。虽然这种方法限于当时的实验条件，测到的主要只是实验者的反应和人手的动作时间，而不是

光的行进时间，但是却为后来人们运用明暗变化有规律的光源或高速机械控制的器件测量真正光速提供了可能，因而后来的木卫星食法、转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法都借鉴于掩灯方案。

伽利略并非一味的沿着前人的脚印前进，在教会统治的欧洲，挑战权威就是挑战教会的政治统治，这需要巨大的勇气和为科学献身的精神。伽利略冲破旧思想，追求真理的思想在让他成为千古留名的伟大科学家的同时，也为他带来了巨大的精神压力和性命之虞。

伽利略既是勤奋的科学家，又是虔诚的天主教徒，深信科学家的任务是探索自然规律，而教会的职能是管理人们的灵魂，不应互相侵犯。所以他受审之前不想逃脱，受审之时也不公开反抗，而是始终服从教廷的处置。他认为教廷在神学范围之外行使权力极不明智，但只能私下有所不满。显然，布鲁诺的被处火刑和康帕内拉的被长期打入死牢，这两位意大利杰出的哲学家的遭遇，给他精神上投下了可怕的阴影。

有了这样的前车之鉴，伽利略在发现科学的真理后并没有急于公之于众，而是等到晚年教会放松对他的监管后才将自己的研究发表。由此可见，在探索真理的道路上绝非是一帆风顺的，要将真理流传于世不仅需要过人的学识，还要具备超常的智慧。伽利略就是这样一位周旋在教会的淫威和权威的阴影下的伟大战士。在他离开人世的前夕，他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气。”