参考资料·伽利略生平及对经典力学的贡献

参考资料·伽利略生平及对经典力学的贡献
伽利略Galileo Galilei(1564—1642)是意大利的物理学家和天文学家。

他出生于比萨城一个家道中落的贵族家庭，其父是一位音乐家，多才多艺，还精通数学和文学。

伽利略12岁进洛姆博罗莎经院学校读书，17岁进比萨大学学医。

他从小聪明好学，才智过人，具有极强的独立精神，遇事好寻根问底，并养成观察、思考和亲自实验操作的习惯，从不迷信权威和盲从他人。

他才华横溢，能言善辩，锋芒毕露，在比萨大学获“辩论家”的绰号。

这些品质，为他以后取得卓越科学成果创造了条件。

伽利略去比萨学医是父亲的意愿。

因为当时一位医生的工资是一位数学家的30倍。

可是命运却自有安排。

一次偶然的机会，伽利略听了一堂几何课，几何学的逻辑性深深地吸引了这位年轻人。

从此一发而不可收，使他走上了数理科学研究的荆棘之道，既创造了伟大，也遭受了灾难。

使他一生不仅与自然科学结下不解之缘，同时也与社会的保守势力斗争不息。

大学期间，由于对数学、物理学的兴趣，他名为医学生，实为数理迷，经常在医学课堂上暗读欧几里得几何学原本和阿基米德的著作，回到家中独自摆弄实验、图形和物块等玩意。

他的这种“不轨行为”，引起教授们的不满，结果学医3年，在教授们的反对下没有得到文凭而被迫退学。

但就在这3年中，他领悟了欧、阿两氏的思想方法之精髓，重复了阿基米德的研究，进行了实验验证，并在1583年从观察教堂吊灯摆动到亲自进一步实验研究，发现了“摆的等时性”。

退学后的第二年(1586)他发表了关于测定固体比重的论文《液体比重秤》，引起了数理学术界的注意。

由于比萨大学数学教授空缺，他被推荐为数学教授，但收入十分微薄。

伽利略这位年轻的教授，常常我行我素，不理睬校方教授要穿长袍礼服的规定，经常穿便服出入校园，还写诗批评穿长袍礼服的规定，结果经常被罚款，成为同行反对和议论的对象。

不仅如此，他还冒天下之大不韪，散布批判亚里士多德论点的言论，声言：发现真理的道路不是靠背诵亚里士多德的著作，而要通过学习大自然这本宝书。

他公然散布与亚里士多德论点相反的言论：轻重物体从同一高度下落，其下落速度是相同的，并同时落地；力所引起的“不是物体的运动，而是运动的改变”。

这便引起了亚里士多德崇拜者的反对，连他的学生们由于受到蒙蔽也起哄反对他。

在这种情况下，据说(无历史考证)1590年，他做了一个轰动比萨城的实验：将分别为10磅和1磅的铅球从比萨斜塔的顶部同时抛下，“怦”的一声，两只铅球同时落地。

结果震惊了看热闹的人群，也使准备看他笑话并反对他的经院派卫道士教授们目瞪口呆。

尽管事实胜于雄辩，但这更激怒了那些吃亚里士多德论饭的人。

1592年，伽利略被赶出了比萨大学，被迫去了帕多瓦，在朋友的帮助下，当上了帕
多瓦大学教授。

伽利略在比萨大学任教时写下了《运动的对话》一文，并做了出色的实验，提出了新的观点，发现了“落体定律”，被具有新思想的科学家们誉为“当代的亚里士多德”。

这是他在科学研究道路上的青年期。

科学发展新一代的代表者已初见端倪。

伽利略在帕多瓦的18年(1592～1610)是他科学生涯的形成期。

在这一时期，他进一步完善了有关动力学和运动学的研究，提出了“斜面定律”、“惯性定律”、“抛射定律”，以及相关的概念，还研究了光学问题，如光的颜色、光的本性，提出了光速恒定的观点，设计了光速测定的实验，此外还研究了材料强度等问题。

在仪器设备上，1593年他制造了气体温度计。

1608年，他得知荷兰眼镜商人制造了望远镜，对此发生了极大兴趣，经过多方学习研究，于1609年制造出了放大率为1000倍、缩短距离30倍的，由凸、凹透镜组成的伽利略望远镜。

这为他天文观测上增添了一件有力的武器，使他成果累累。

同时也使他进入了历史的是非之地，引出了与罗马教会的论战和抗争。

伽利略坚信哥白尼(Nicolaus Copernicus)的太阳中心说是正确的，在给开普勒(Johann Kepler)的信中，他自称是“哥白尼的信徒”。

1604年，他观察到巨蛇星座新星出现并在1年后消失，从而驳斥了亚里士多德学派“天体永远不变”的谬论。

他利用他的望远镜观察到月球表面不平，有山谷；太阳有黑子；木星有4颗卫星；银河系由无数的恒星组成；金星、水星也有盈亏现象等。

1610年，他发表了《星际使者》一书，公布了上述新发现，并宣告天上的星星“绕太阳运行”和地球自转的观察结果。

1613年又出版了他的《关于太阳黑子通信集》的专著，直接批判了经院派学者所宣扬的“太阳完美无缺”、“地球是宇宙中心”的托勒玫(Claudius Ptolemaeus)和亚里士多德的错误观点，结果使罗马教廷震怒。

1615年他受到宗教裁判所的传讯和警告，宣布哥白尼学说为异端邪说，并令伽利略停止宣传哥白尼的学说。

1623年喜欢数理的马伯利尼红衣主教登上了新教皇的宝座，伽利略对其抱有幻想，于1630年发表(试验者)论文又宣布了原来的观点，1632年进一步发表警世之作《关于两大世界体系的对话》，即托勒玫和哥白尼体系的对话，直接生动而有力地宣扬了哥白尼的学说，批判了托勒玫的学说，被世人誉为近代天文学三大杰作之一(另两大杰作为哥白尼的《天体运行论》和牛顿的《自然哲学的数学原理》)。

伽利略的著作直接动摇了罗马教廷赖以支撑的教义，引起教廷的惊恐。

教皇下令没收这本书，立即逮捕伽利略，于1633年2月开始审讯。

此时伽利略已69岁，病魔缠身，经严刑拷打，生命垂危，被迫在事先写好的“认罪书”上签了字，并于同年4月12日缺席宣判为终身监禁。

据说，伽利略听了宣判后喃喃地说：“无论如何，地球确实在运动啊！”
罗马教廷对伽利略的摧残和对真理的压制，使意大利科学发展走入低谷，200余年很少出现大物理学家。

伽利略生命的最后9年被囚禁于阿尔契特里郊外一所别墅里，不准再进行科学研究活动。

此时他双目失明，百病缠身，只有他的学生托里拆利(Evangelista Torriceli)和维维安尼(Vinecnzo Viviani)陪伴他。

就在这样的困境下，他口述和总结了他的物理学的科研成果《关于两门新科学(动力学和局部运动学)的谈话与数学证明》。

此书不仅总结了以前的研究成果，而且形成了严密的科学体系，表达严谨，论证严密，数学表述准确，使实验结果、逻辑表达和数学推证浑然一体。

这本书为近代物理学的发展开创了新纪元。

此书1636年完成，秘密送往荷兰发表，于1638年面世。

伽利略在1610年离开帕多瓦后所完成的《关于两大世界体系的对话》和《两门新科学的谈话》两本书标志着他的科学思想和科学研究走向了成熟阶段。

为后人留下了宝贵的遗产。

而这位科学史上的“巨人”却在满目凄凉、贫病交加中，于1642年1月8日默默地与世长辞，终年78岁。

临终时，他怀抱着《两门新科学的谈话》这本代表一生心血的书，以模糊不清的声音说：“我认为这是我一切著作中最有价值的，因为它是我极端痛苦的果实。

”
概括地讲，伽利略在物理学上的发现，如果与他同时代的开普勒所发现的天上行星运行三定律相对应的话，那么，他发现了地上物体运动的三定律：自由落体定律、惯性定律和抛体运动定律。

与这三定律相联系的还有匀速运动、匀加速运动、瞬时速度、加速度等概念，运动独立性原理，相对性原理，叠加性原理，以及运动的分解、合成和平行四边形法则等原理法则。

他的每一项工作都是把实验方法与数学证明结合起来的典范。

他开创了近代自然科学中经验与理性相结合的传统。

这一结合不仅对物理学而且对整个近代自然科学都产生了深远的影响。

【例1】关于物体惯性，以下说法中正确的是 [ ]
A．惯性是物体保持原来运动状态的力。

B．物体在没有受到外力作用时，能保持匀速直线运动状态或静止状态，是有惯性的，受到外力作用时，物体不能保持匀速直线运动状态或静止状态了，因而惯性也就不存在了。

C．汽车行驶得越快，刹住它越困难，所以速度越大的物体惯性越大。

D．不论在什么地方，质量越大的物体惯性越大。

【分析思路】惯性是物体本身具有的属性，质量越大的物体运动状态越不易改变。

质量是物体惯性大小的量度，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

惯性大小仅由物体本身质量决定，而与是否受外力、物体的运动状态均无关。

【解题方法】惯性概念。

【解答】 D是正确的。

【例2】下列情况中，物体的运动状态发生变化的是[ ]
A．在水平面上做匀速直线运动的物体；
B．在水平面上做匀加速直线运动的物体；
C．以一定速度被水平抛出的物体；
D．在水平面内做匀速圆周运动物体。

【分析思路】物体运动状态的改变是指物体速度的改变，无论是速度的大小改变、方向改变或者大小、方向都改变，物体的运动状态都改变了。

在水平面上做匀速直线运动的物体，速度的大小和方向都不发生变化，所以它的运动状态不变；而在水平面上做匀加速直线运动的物体，速度的方向不变而大小发生了变化，所以它的运动状态发生了变化；以一定速度被水平抛出的物体，在空中受到重力的作用，它的运动状态必然发生变化，在水平面内做匀速圆周运动的物体，虽然它的速度大小不变，但由于它做的是曲线运动，速度的方向发生变化，所以它的运动状态发生变化。

【解题方法】运动状态改变的几种情况。

【解答】 B、C、D正确。