自由落体定律：伽利略与科学相遇

自由落体定律的发现者伽利略

伽利略（Galileo，1564～1642）是意大利著名的物理学家、天文学家。1564年2月15日诞生于意大利比萨城的一个破落贵族家族。他父亲是一位有才华的音乐家，还精通数学。

伽利略从小勤学好动，领悟力强，才学惊人，父亲决定培养他当医生。1581年，伽利略被送入比萨大学学医。但是伽利略的兴趣却在数学和物理学方面，上课的时候常常在医书下面藏着欧几里得、阿基米德等人的著作，课余喜欢制作仪器，做做实验。他坚信“数理科学是大自然的语言”。一些顽固守旧的教授认为，伽利略的举动是越轨行为，污蔑他是“玩弄无用的数学的神经病患者”。1585年，伽利略被迫退学回家。由于他刻苦自学，发明了“浮力天平”，还写了一篇题为《物体的重心》的论文，引起了学者们的注意，被誉为“当代的阿基米德”。1589年，比萨大学聘请伽利略担任数学教授，三年后又转到帕多瓦大学任教。他一面教学，一面从事物理学研究。从1609年开始，伽利略用自制的望远镜进行天文观测，并且积极宣传哥白尼学说。1611年伽利略到罗马，成为林赛科学院院士。1613年因为出版《关于太阳黑子通信集》，宣传和捍卫日心说，伽利略和宗教神学发生公开冲突，受到教廷警告。从1623年起，伽利略花了九年的时间，写成名著《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》。这本书的发表招来了横祸，1632年末伽利略被逮捕，遭终身监禁。1638年伽利略写成《两种新科学的对话》，总结了他一生在力学上的研究成果。

伽利略是经典力学和实验物理学的先驱者。他在物理学方面的主要贡献是，通过亲自实验，确立了自由落体定律，发现了物体的惯性定律、合力定律、单摆振动的等时性、抛体运动规律，提出了运动的相对性原理，还对速度、加速度等运动学的基本概念作出了严格的定义，等等。

单摆振动的等时性是伽利略作出的第一个重要发现。据说在1583年，年轻的伽利略在比萨教堂祈祷的时候，他的注意力被摆动的吊灯吸引住了。他全神贯注地用自己的脉搏来测定吊灯摆动的时间，奇怪地发现，不管吊灯摆动的幅度是大是小，摆的时间总是相等的。回去以后，伽利略用绳子系住石头，作了一系列实验，终于发现了摆动的等时性规律。伽利略还利用这种摆来测量病人的脉搏，为以后钟摆的发明开启了先河。

近两千年来，人们都相信亚里士多德的“圣言”：重的物体比轻的物体下落得快。伽利略在做单摆实验的时候发现，单摆上系的轻重不同的石块，从最高点下落到最低点所用的时间是相同的。他对“圣言”产生了怀疑，断言不同重量的物体从同一高度同时下落，将会同时落地。为了证实这一点，伽利略利用斜面“冲淡重力”的办法作了著名的滚球实验，他用自制的“水钟”来测量时间，证实了不同重量的滚球在同一斜面上滚下的时间是相同的。并且发现斜面上的滚球在相等的时间间隔里通过的距离的比总是1∶3∶5∶7……，这个比例同斜面的倾斜程度无关。他进一步推测，自由下落是斜面的一个极端情形，这些规律在自由落体中也应该成立，从而推翻了亚里士多德的结论，建立了科学的落体定律。(www.xing528.com)

伽利略对天文学也有重要的贡献。他是第一个利用望远镜观察天体并且取得大量成果的科学家，被人们誉为“天空的哥仑布”。他观察到月亮表面上有许多凹凸不平的山岳、盆地，木星有四个卫星，太阳上有黑子，银河是由无数个恒星组成的星系，金星、水星也有盈亏现象等。1610年，伽利略在名为《星空使者》的书中公布了这一系列前所未闻的新发现，还宣告他观察到了天上的星星“绕着太阳运行”。

伽利略一生道路坎坷，尤其是屡遭罗马教廷的残酷迫害。早在1592年，比萨大学当局惧怕伽利略反传统的科学思想，借口资格不够把他赶出比萨大学。1632年，《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》一书出版以后，读者争相传阅，再一次点燃了尊重科学、冲击宗教的火焰。教皇得知消息，大发雷霆，下令没收这本书，立即逮捕伽利略。就这样，已经68岁而且病魔缠身的伽利略，被“锁上铁链，押到罗马”。1633年2月，审讯开始，审了三个多月，伽利略拒不认罪。教皇又下令把伽利略移交“严厉法庭”审判。在接连几天严刑拷打的逼供下，生命垂危的伽利略被迫在事先由法庭写好的“认罪书”上签了字。最后法庭判决伽利略终身监禁。据说，伽利略听了判决以后，喃喃地说：“无论如何，地球确实在运动啊！”

残酷的迫害使已经风烛残年的伽利略染上了多种疾病，甚至双目失明。1642年1月8日，伽利略在满目凄凉和贫病交加中，在监禁地佛罗伦萨含冤去世，终年78岁。

历史一再证明，科学的真理不怕任何强权，科学总要战胜邪恶。科学的不断发展，迫使罗马教廷不得不在1757年宣布解除对哥白尼《天体运行论》的禁令；1882年罗马教皇又无可奈何地承认了日心学说。1979年11月10日，罗马教廷再一次向真理低了头，作出了为伽利略平反的决定。