伽利略究竟有多伟大

伽利略·伽利莱(Galileo Galilei),意大利天文学家、物理学家、作家,最广为人知的事情可能就是1633年被罗马宗教裁判所以异端罪审判。这一事件已成为坚持宗教教条与科学所要求的知识自由之间的冲突的象征。

伽利略与宗教裁判所的冲突其实并非源于他自己的工作,而是源于他对波兰天文学家哥白尼日心说的支持,即行星围绕太阳而不是地球旋转。最终,伽利略被迫放弃这些观点,以避免酷刑和处决,并不得不在软禁中度过余生。即便如此,伽利略最终还是赢得了胜利。三个半世纪后,教皇约翰·保罗二世发表演讲,承认教会迫害伽利略是一个错误。

但是,赢得这场争论并不是伽利略一生中最重要的事情,伽利略是一个科学巨人,他的发现永远改变了人类对宇宙和我们所处的物理世界的看法,并帮助建立了现代科学家进行科学研究的方式。他也成为首批著名科学家之一,他1610年的著作《星际使者》轰动一时。

“伽利略是文艺复兴时期多才多艺的一个典型例子,”意大利历史教授、斯坦福大学的保拉·芬德伦(Paula Findlen)介绍说,“他热爱文学、艺术、音乐和科学。他是一个出色的画家,也是一个优秀的作家,写作文字优美。他对世界万物运作方式非常着迷。我认为他是生活在文艺复兴时期巅峰人物之一。他用自己的知识开创了一个科学和实践的新时代。”

文艺复兴时期天文学家

伽利略1564年出生于意大利比萨,是一位名叫文森佐·伽利略的音乐家的六七个孩子之一。伽利略年幼时,他们全家搬到了佛罗伦萨。

伽利略在修道院接受早期教育后,于1581年被父亲送到比萨大学,在那里他本应获得医学学位,正但是伽利略对治愈人体没有太大兴趣。相反,他对周围的世界充满好奇,并开始了物理实验,其中一些实验挑战了古希腊哲学家亚里士多德的观点。1585年,他没有拿到学位就离开了大学,开始教数学,这是他的另一个爱好。最终,他的名声越来越大,1589年,他被邀请回到大学担任数学系主任。

1592年,伽利略移居威尼斯,在帕多瓦大学(University of Padua)获得了一个薪水更高的职位,在那里他花了18年时间教授数学和天文学。在此期间,他与一位名叫玛丽娜·甘巴的女子开始交往,最终与她育有两个女儿和一个儿子。

1609年,伽利略听说有一个荷兰人访问了威尼斯,展示了一项新发明,伽利略望远镜。伽利略决定自己做一个更好的版本,并自学如何将透镜研磨到更高的放大倍数。事实证明,伽利略还是一位出色的工匠,他阅读了有关仪器的描述,并制造了当时最强大的望远镜。

伽利略究竟有多伟大
伽利略的望远镜,制作于1610年

 “伽利略可以看到别人看不到的东西,因此他的观察是开创性的,”麻省大学达特茅斯校区物理学教授兼主任艾伦·赫希菲尔德(Alan Hirshfeld)介绍说,“也许伽利略最重要的天文发现是他对月球地形的揭示,以及月球的山脉、山谷和平原如何与地球上的地形相媲美。”“伽利略发现的是太空中的真实世界,而不是神话中由神圣物质组成的幻想世界。”

伽利略发现木星的卫星是天文学上另一个重大突破。赫什菲尔德进一步介绍说:“当时哥白尼日心说的批评者说,如果地球绕着太阳转的话,我们的月亮就会被抛在后面。而伽利略发现,木星的卫星在木星运行时与它保持一致运行,为日心说提供了新证据。”

伽利略还观察到,银河系是由恒星组成的,其中大多数恒星太过暗淡,肉眼无法单独看到。多亏了他,人类才认识到“现在的恒星比以前认为的要多得多,我们的宇宙可能比我们想象的要大得多。”赫斯菲尔德说。

他还发现金星的月相发生了变化。葛底斯堡学院物理学名誉教授拉里·马尔沙尔(Larry Marschall)介绍说:“伽利略观察到金星盈亏周期与宇宙的地心模型完全不符。”因为金星绕太阳的轨道比地球绕太阳的轨道小——换句话说,哥白尼模型才能解释这一点。

伽利略究竟有多伟大
1632年,伽利略在梵提冈为自己辩护

改变科学的物理学家

尽管他的天文发现使他成为科学界的名人,但伽利略在物理学方面也有重大发现,这要追溯到他早年在比萨大学的时候。

例如,伽利略驳斥了希腊哲学家亚里士多德的观点,即较重的物体比较轻的物体下落得快,相反,物体无论重量或形状如何,都倾向于以相同的速度坠落,这就是后来人们所知的自由落体定律。在传说中,伽利略通过从比萨斜塔上扔下一门大炮和一个火枪来实现这一点,尽管现代历史学家对此表示怀疑。伽利略还发现,摆锤完成一次摆动所需的时间与弧长无关,因此他设计了一种钟摆钟。

但他最重要的突破可能是发现了惯性的概念——静止的物体倾向于保持静止——这一概念最终成为英国物理学家、数学家艾萨克·牛顿描述的三大运动定律中的第一个。

在此过程中,伽利略还帮助确立了当今科学家从事科学研究的方式。他培养了物理实验、精确测量和客观观察的范式,也就是“让自然说话”,而不是基于对自然的先入为主的概念的逻辑推理,自然界的语言是数学的,人们必须学会理解这种语言。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/203.html