实验物理学创始人：世界科学家TOP100

实验物理学的创始人[意大利]伽利略(1564～1642)

比萨大学的一群医科学生，正跪在大教堂里做祷告。摆动着的挂灯链条的嘀嗒声惊扰了学生们的祈祷。突然，一个年轻的学生跳了起来，使其他祈祷者大吃一惊。在摆动着的油灯节奏中，他仿佛遭到了闪光的突然袭击。他觉得链条的节奏似乎是有规律的，那盏嘎嘎作响的挂灯，尽管往返的距离越来越短，但是挂灯往返摆动一次的时间却似乎一样长。他立刻回家，找来两根同样长的绳索，各附上一块相同重量的铅块，并分别系在不同的厅柱上，开始做实验。通过实验，他发现两条绳索的起点虽不相同，但摆动的次数是相同的，即在同样的时间内到达同样的点上。就这样，这位年轻的医科学生发现了摆振动的等时生原则。今天，这项原则已广泛应用于计数脉搏、时钟计时、计算日食和推算星辰的运动等方面。这位年轻的医科学生就是后来成为意大利伟大的物理学家、天文学家和数学家的伽利略。推翻了权威"的结论

伽利略奥伽利略(GaliieoGM,ilei)，1564年2月15日生于意大

利比萨城。父亲是一个没落贵族，又是一位卓越的音乐家，并且通晓数学。伽利略从小就受着良好的家庭教育。在父亲的熏丙下，他喜爱图画和音乐。他那聪明的脑袋和灵巧的双手从不闲着，不是弹琴、画画，就是给弟妹们制作巧妙的玩具。平时，他还经常向父亲提问：世界是不是像月亮一样?星星离开人们的距离是不是比太阳近!伽利略12岁时曾经到修道院去读书，在一个时期内，他曾考虑当一名神父，但他的父亲不赞成，让他离开了修道院。17岁时，父亲把他送到比萨大学去学医。在大学里，他一心一意地钻研数学，藏在他的希波克拉底和盖仑的医学教科书下面的，往往是欧几里得和阿基米德的著作。他特别喜欢做各种实验，在空闲时，他用自制的仪器来进行实验，很快便显示出他惊人的才能。伽利略的老师们很快发现了他的学习动向和实验活动，他们很不赞成自己的学生独立思考，认为那简直是不折不扣的异端。在老师们看来，所有科学上的问题都已被亚里士多德解决了，再也没有什么可研究的了，伽利略敢于用自己的实际观察来否定亚里士多德的学说，这种狂妄行为必须加以制裁。为了大学的声誉，也为了有益于伽利略的灵魂，比萨大学的老师们向他的父亲告状，要他放弃自己的主张。可是，伽利略不理会这些无稽之谈。他已经发现了一项具有深远意义的事实：数理科学是大自然的语言。为了学好这种语言，他决心献出自己的一生。由于伽利略坚持自己的看法，比萨大学的老师们拒绝发给他医学文凭。这样，他成了一名人所共知的学医失败者，一个玩弄无用的数学的神经病患者。可是，他玩弄数学的技巧，却在当时意大利的一些知名的数学家中间赢得了赫赫英名，他们送给伽利略一个当代亚里士多德的光荣称号。但是，这位当代的亚里士多德发现，用数学代替医学是件倒霉的事。因为，在当时几乎无人愿意以面包和牛油去交换抽象的数学。幸而，比萨大学的数学老师的位置空着，伽利略被聘为数学讲师，其原因是由于别人对它不屑一顾，因为这个职位的年薪仅相当如今的65美元。

为了增加收入，伽利略在上课的同时，利用空闲时间去行医。但他的空闲时间并不多，因为比起从前来，他更忙于做实验了。他说：他的目的是要重新检验亚里士多德有关科学的学说，而不是把这些学说当作福音真理来接受。他宣称：发现真理的道路，不是靠背诵亚里士多德的教条，而是要通过学习大自然这本宝书。

有一次讲课时，伽利略对学生们说：亚里士多德有这样一个论点：不同重量的物体，从高处下降时，速度是不一样的。比如一个10磅重的物体，它的下降速度要比一个l磅重的物体快10倍，从表面上看这个结论似乎很合理，其实这是错误的。事实上，若没有空气的阻力，重物体和轻物体下降的速度是相同的。学生们听了都表示怀疑，有的还不客气地嘲笑他。教授们听了更是激动，坚持认为这完全是胡说八道，除了傻瓜以外，没有人会相信一根羽毛同一颗炮弹能以同样的速度通过空间下降。

比萨大学的教授们以为找到了可以使伽利略出丑的机会，他们一定要伽利略在全体师生面前表演。

伽利略接受了挑战。他选定的地点是比萨斜塔。这一天，晴空万里，教授们身着紫色绒长袍来到塔前，学生和市民们吵吵嚷嚷、兴高采烈地来观看伽利略出洋相，以对他的人品宣判死刑。

伽利略走上斜塔，他一手拿着一个10磅重的铅球，另一只手拿着一个1磅重的铅球。时间到了，伽利略把两个铅球从塔顶抛下，铅球果然同时落地，在场的观众都十分惊讶，但教授们仍然不相信自己的眼睛，更不相信亚里士多德会有错误，竟胡说伽利略在铅球内施行了魔术。为此他们照旧宣扬亚里士多德的学说，继续迫害伽利略。首创科学法则

1592年，伽利略愤然辞去比萨大学的教职。不久，在朋友的帮助下，他在意大利威尼斯著名的帕多亚大学谋得了一个数学教授的职位。这是一所颂扬思想自由、不受宗教裁判所清规戒律限制的学校。在那里伽利略可以不受任何束缚，专心致志地进行他的实验。

伽利略在帕多亚大学教学的同时，还在圣莎菲亚桥的一所宫殿里组织了一个科学和哲学的俱乐部，参加者都是一些从意太利各地逃来威尼斯避难的学者和科学家。伽利略在这个俱乐部里，将他的一系列观察和实验的结果，首次公开发表。他使会员们熟悉磁的秘密及地球磁力；向他们证明了一个运动的物体如果没有外界摩擦力的作用，则会无限地运动下去，这就是后来牛顿提出的惯性定律；他向会员们解释了他发明的新仪器指南针的复杂结构；为他们示范表演了他的另一个重要发明，即一部为引水和灌溉而设计的机器而在所有这些发明创造中，伽利略最突出的贡献是把他的天文望远镜公布于世。

这架天文望远镜的发明还真有一个故事呢!

在17世纪初，天文学说处于十分混乱的状态，哥白尼太阳中心说的追随者和古老的地球中心说的拥护者之间进行着一场激烈的论战。1600年，意大利著名哲学家布鲁诺因为宣传哥白尼的学说，在饱尝了8年铁窗生活以后，于2月17日在罗马广场被教会用火刑处死。伽利略获知这惨无人道的迫害后，心如刀绞，悲痛欲绝。为了追求真理，他私下进行各种科学试验，力图进一步发展哥白尼的学说，但是缺少科学的证据。(www.xing528.com)

一次偶然的机会，伽利略听到一个荷兰眼镜商人有一个奇怪的发现：如果将一块凸镜片和凹镜片合在一起，那么看到远方的景物就好像近在眼前。这个偶然的发现，引起了伽利略的极大兴趣。他检查了各种类型镜片的曲率，以及它们彼此的各种组合方式，并用准确的数学公式测量出不同曲率和不同组合所引起的视觉上的效果。1609年，伽利略凭借自己独特的天赋，很快就亲手制成了历史上第一架能放大32倍的望远望，并在威尼斯钟楼的楼顶上公开展出。

有了这架特别高级的望远镜，伽利略发现月亮不是一个光滑的球体，它的表面矗立着许多座火山口和高山。于是他得出结论：从总体看来，天体不是平滑的，而是和地球一样，具有凸凹不平的表面；通过观察，他发现银河并不是一片银色的云体，而是由众多的个体星星组成的，由于这些星星距离我们如此遥远，以至用肉眼看上去就成了模糊的一片；通过对行星的观察，他发现木星旁边有四颗卫星，它们围绕着木星运转。通过望远镜，伽利略还观察到了太阳黑子、金星的盈亏同月亮的盈亏十分相似等现象。这一切的发现，是地球和所有其他行星都绕太阳运行的哥白尼学说的有力证据。

望远镜的发明及由此带来的一系列发现，使伽利略闻名遐迩。他把这些发现编成的《星体通报》，立刻在知识界引起震惊，向伽利略购买望远镜的订货单源源而来，可是他不计任何报酬，把这个发明权献给了威尼斯公爵。公爵下令聘请他为帕多亚大学的终身教授，年薪相当如今的5000美元。不久，伽利略又被他从前的学生托斯坎尼大公科西莫二世邀请到佛罗伦萨(以及比萨)担任宫廷数学家。至此，伽利略达到了名利双收的顶峰。但是，伽利略从此也开演了自己一生的大悲剧。

极力支持哥自尼的学说

伽利略悲剧的起因，还是他那本研究天体的划时代著作《星体通报》的发表。在书中他极力支持哥白尼的学说，并对朋友说：我最伟大的奇迹是，我发现了四颗新的行星。我观察到它们环绕着太阳运行。尽管伽利略在书中和以后的信中都没有说地球也环绕太阳运动，但他的一言一行早已引起了宗教裁判所的注意。1613年，他奉命来到宗教裁判所，出席对他的审讯。

红衣主教劝他放弃关于地球、太阳和星宿的那些异端邪说，并于1616年下达了一道禁令：命令他不许有这些念头，更不许散布哥白尼的学说。伽利略出于自身的安全，为了科学的进步，他被迫在禁令上签字。但回到家里，伽利略仍旧暗自做实验。时间久了，伽利略无法抑制自己的思想，又在1632年出版了一本论述天文的书籍，即《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。在书中，他再一次巧妙地

支持哥白尼的学说，从而再度顶撞传统的教条信仰，又一次受到宗教裁判所的传讯。这次罪名可严重得多，是重犯。这时，伽利略已年近70岁，正在病中。医生证明：伽利略生病在床，他可能到不了罗马，就要到另一仓世界去了。但宗教裁判所仍然无情地下令：只要他能勉强成行，就把他锁上铁链，押到罗马来!

1633年1月，伽利略起程赴罗马，路上，他历尽艰辛，到罗马时已经半死不活了。当他被押到审判官面前受审判时，无论从精神上，还是从肉体上，都已无法为自己进行辩护了。

裁判所对他的审讯进行了六个月，受审期间，在百般恐吓之下，伽利略精神恍惚，被迫说地球并不环绕太阳而运行。接着他在宣判书上签了字，被迫发誓同他对地球的运动信念一刀两断。据说，当他的朋友们搀扶着这位发抖的、精疲力竭的老人离开宗教法庭时，人们听见他叽叽咕咕地小声说：但是地球确实是在运动啊!

1633年，伽利略被罗马宗教裁判所以反对教皇，宣扬邪说的罪名，判处终身监禁。在狱中，他被严令禁止科学研究，但他仍然坚持科学著述。终于于1638年写出了他一生中最伟大的一本书《关于力学和局部运动两种新科学的对话和数据证据》(简称《运动的法则》)。这本书总结了他一生在力学上的研究成就。书秘密写成后，伽利略设法偷运到荷兰去出版。

伽利略不久就双目失明了。他没有看到这本书的最后出版。1642年1月8日临终时，他怀抱着自己心爱的书，心里感到莫大的安慰。他以模糊不清的声音说：我认为这是我著作中最有价值的，因为他是我极端痛苦的果实。

综观伽利略的一生，无数次遭到反动教会的迫害与定罪，但他那对科学进步所作出的卓越贡献，已为世人所公认。他的重要贡献首先在于他的科学发现，如惯性定律、落体定律、相对性原理，发明望远镜、对天体的观测，以及对哥白尼学说的天才证明。其次是倡导实验与数学相结合的科学方法，坚决反对在科学研究中依靠权威来演绎真理，强调以实验为基础的定量观察研究，从而为近代的科学研究开创了一种新风气。伽利略是一位笃信宗教的人，他一生没有放弃宗教信仰，也没有脱离教会，但后人并没有忘记对这位伟人的崇敬，仍然把他看作是反对教条主义、反对权威扼杀思想自由的象征。1983年，罗马教廷终于承认350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的，并公开为伽利略平反，恢复了他在科学史上的历史地位。