伽利略的生平事跡

伽利略是偉大的義大利物理學家和天文學家,科學革命的先驅。為了證實和傳播了哥白尼的日心說,伽利略獻出了畢生精力。下面是小編跟大家分享的伽利略事跡,歡迎大家來閱讀學習~

伽利略的簡介

伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564-1642),義大利著名數學家、物理學家、天文學家和哲學家,近代實驗科學的先驅者。

1590年,伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗,從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說,糾正了這個持續了1920xx年之久的錯誤結論。

1620xx年,伽利略創製了天文望遠鏡(後被稱為伽利略望遠鏡),並用來觀測天體,他發現了月球表面的凹凸不平,並親手繪製了第一幅月面圖。1620xx年1月7日,伽利略發現了木星的四顆衛星,為哥白尼學說找到了確鑿的證據,標誌著哥白尼學說開始走向勝利。藉助於望遠鏡,伽利略還先後發現了土星光環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧現象、月球的周日和周月天平動,以及銀河是由無數恆星組成等等。這些發現開闢了天文學的新時代。

伽利略著有《星際使者》《關於太陽黑子的書信》《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關於兩門新科學的談話和數學證明》。

為了紀念伽利略的功績,人們把木衛一、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。

人們爭相傳頌:“哥倫布發現了新大陸,伽利略發現了新宇宙”。

伽利略為牛頓的牛頓運動定律第一、第二定律提供了啟示。他非常重視數學在套用科學方法上的重要性,特別是實物與幾何圖形符合程度到多大的問題。

伽利略發明望遠鏡

伽利略在帕多瓦大學工作的20xx年間,最初把主要精力放在他一直感興趣的力學研究方面,他發現了物理上重要的現象——物體運動的慣性;做過有名的斜面實踐,總結了物體下落的距離與所經過的時間之間的數量關係;他還研究了炮彈的運動,奠定了拋物線理論的基礎;關於加速度這個概念,也是他第一個明確提出的:甚至為了測量病人發燒時體溫的升高,這位著名的物理學家還在1593年發明了第一支空氣溫度計……但是,一個偶然的事件,使伽利略改變了研究方向。他從力學和物理學的研究轉向廣漠無垠的茫茫太空了。

那是1620xx年6月,伽利略聽到一個訊息,說是荷蘭有個眼鏡商人利帕希在一偶爾的發現中,用一種鏡片看見了遠處肉眼看不見的東西。“這難道不正是我需要的千里眼嗎?”伽利略非常高興。不久,伽利略的一個學生從巴黎來信,進一步證實這個訊息的準確性,信中說儘管不知道利帕希是怎樣做的,但是這個眼鏡商人肯定是製造了一個鏡管,用它可以使物體放大許多倍。

“鏡管!”伽利略把來信翻來覆去看了好幾遍,急忙跑進他的實驗室。他找來紙和鵝管筆,開始畫出一張又一張透鏡成像的示意圖。伽利略由鏡管這個提示受到啟發,看來鏡管能夠放大物體的秘密在於選擇怎樣的透鏡,特別是凸透鏡和凹透鏡如何搭配。他找來有關透鏡的資料,不停地進行計算,忘記了暮色爬上窗戶,也忘記了曙光是怎樣射進房間。

整整一個通宵,伽利略終於明白,把凸透鏡和凹透鏡放在一個適當的距離,就像那個荷蘭人看見的那樣,遙遠的肉眼看不見的物體經過放大也能看清了。

伽利略非常高興。他顧不上休息,立即動手磨製鏡片,這是一項很費時間又需要細心的活兒。他一連幹了好幾天,磨製出一對對凸透鏡和凹透鏡,然後又製作了一個精巧的可以滑動的雙層金屬管。現在,該試驗一下他的發明了。

伽利略小心翼翼地把一片大一點的凸透鏡安在管子的一端,另一端安上一片小一點的凹透鏡,然後把管子對著窗外。當他從凹透鏡的一端望去時,奇蹟出現了,那遠處的教堂仿佛近在眼前,可以清晰地看見鐘樓上的十字架,甚至連一隻在十字架上落腳的鴿子也看得非常逼真。

伽利略製成望遠鏡的訊息馬上傳開了。“我製成望遠鏡的訊息傳到威尼斯”,在一封寫給妹夫的信里,伽利略寫道:“一星期之後,就命我把望遠鏡呈獻給議長和議員們觀看,他們感到非常驚奇。紳士和議員們,雖然年紀很大了,但都按次序登上威尼斯的最高鐘樓,眺望遠在港外的船隻,看得都很清楚;如果沒有我的望遠鏡,就是眺望兩個小時,也看不見。這儀器的效用可使50英里的以外的物體,看起來就像在5英里以內那樣。”

伽利略發明的望遠鏡,經過不斷改進,放大率提高到30倍以上,能把實物放大1000倍。現在,他猶如有了千里眼,可以窺探宇宙的秘密了。

這是天文學研究中具有劃時代意義的一次革命,幾千年來天文學家單靠肉眼觀察日月星辰的時代結束了,代之而起的是光學望遠鏡,有了這種有力的武器,近代天文學的大門被打開了。

現在,每當星光燦爛或是皓月當空的夜晚,伽利略便把他的望遠鏡瞄準深邃遙遠的蒼穹,不顧疲勞和寒冷,夜復一夜地觀察著。

過去,人們一直以為月亮是個光滑的天體,像太陽一樣自身發光。但是伽利略透過望遠鏡發現,月亮和我們生存的地球一樣,有高峻的山脈,也有低凹的窪地 (當時伽利略稱它是“海”)。他還從月亮上亮的和暗的部分的移動,發現了月亮自身並不能發光,月亮的光是透過太陽得來的。

伽利略又把望遠鏡對準橫貫天穹的銀河,以前人們一直認為銀河是地球上的水蒸汽凝成的白霧,亞里士多德就是這樣認為的。伽利略決定用望遠鏡檢驗這一說法是否正確。他用望遠鏡對準夜空中霧蒙蒙的光帶,不禁大吃一驚,原來那根本不是雲霧,而是千千萬萬顆星星聚集一起。伽利略還觀察了天空中的斑斑雲彩——即通常所說的星團,發現星團也是很多星體聚集一起,像獵戶座

星團、金牛座的昂星團、蜂巢星團都是如此。

伽利略的望遠鏡揭開了一個又一個宇宙的秘密,他發現了木星周圍環繞著它運動的衛星,還計算了它們的運行周期。現在我們知道,木星共有 14顆衛星,伽利略所發現的是其中最大的四顆。除此之外,伽利略還用望遠鏡觀察到太陽的黑子,他通過黑子的移動現象推斷,太陽也是在轉動的。

一個又一個振奮人心的發現,促使伽利略動筆寫一本最新的天文學發現的書,他要向全世界公布他的觀測結果。1620xx年3月,伽利略的著作《星際使者》在威尼斯出版,立即在歐洲引起轟動。

但是,他沒有想到,望遠鏡揭開的宇宙的秘密大大觸怒了很多人,一場可怕的厄運即將降臨在這位傑出的科學家的頭上。

伽利略的重要貢獻

可分下列三個方面:

①力學

伽利略是第一個把實驗引進力學的科學家,他利用實驗和數學相結合的方法確定了一些重要的力學定律。1582年前後,他經過長久的實驗觀察和數學推算,得到了擺的等時性定律。接著在1585年因家庭經濟困難輟學。離開比薩大學期間,他深入研究古希臘學者歐幾里得、阿基米德等人的著作。他根據槓桿原理和浮力原理寫出了第一篇題為《天平》的論文。不久又寫了論文《論重力》,第一次揭示了重力和重心的實質並給出準確的數學表達式,因此聲名大振。與此同時,他對亞里士多德的許多觀點提出質疑。

在1589~1591年間,伽利略對落體運動作了細緻的觀察。從實驗和理論上否定了統治千餘年的亞里士多德關於“落體運動法則”確立了正確的“自由落體定律”,即在忽略空氣阻力條件下,重量不同的球在下落時同時落地,下落的速度與重量無關。根據伽利略晚年的學生V.維維亞尼的記載,落體實驗是在比薩斜塔上公開進行的:1589年某一天,伽利略將一個重10磅,一個重1磅的鐵球同時拋下,幾乎同時落地,在場的競爭者個個目瞪口呆,在大笑中聳聳肩走了。但在伽利略的著作中並未明確說明實驗是在比薩斜塔上進行的。因此近年來對此存在爭議。

伽利略對運動基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究並給出了嚴格的數學表達式。尤其是加速度概念的提出,在力學史上是一個里程碑。有了加速度的概念,力學中的動力學部分才能建立在科學基礎之上,而在伽利略之前,只有靜力學部分有定量的描述。

伽利略曾非正式地提出過慣性定律(見牛頓運動定律)和外力作用下物體的運動規律,這為牛頓正式提出運動第一、第二定律奠定了基礎。在經典力學的創立上,伽利略可說是牛頓的先驅。

伽利略還提出過合力定律,拋射體運動規律,並確立了伽利略相對性原理. 伽利略在力學方面的貢獻是多方面的。這在他晚年寫出的力學著作《關於兩門新科學的談話和數學證明》中有詳細的描述。在這本不朽著作中,除動力學外,還有不少關於材料力學的內容。例如,他闡述了關於梁的彎曲試驗和理論分析,正確地斷定梁的抗彎能力和幾何尺寸的力學相似關係。他指出,對長度相似的圓柱形梁,抗彎力矩和半徑立方成比例。他還分析過受集中載荷的簡支梁,正確指出最大彎矩在載荷下,且與它到兩支點的距離之積成比例。伽利略還對梁彎曲理論用於實踐所應注意的問題進行了分析,指出工程結構的尺寸不能過大,因為它們會在自身重量作用下發生破壞。他根據實驗得出,動物形體尺寸減小時,軀體的強度並不按比例減小。他說:“一隻小狗也許可以在它背上馱兩三隻同樣大小的狗,但我相信一匹馬也許連一匹和它同樣大小的馬也馱不起。”

②天文學

他是利用望遠鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學家。這些成果包括:發現月球表面凹凸不平,木星有四個衛星(現稱伽利略衛星),太陽黑子和太陽的自轉,金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恆星組成等。他用實驗證實了哥白尼的“地動說”,徹底否定了統治千餘年的亞里士多德和托勒密的“天動說”。

③哲學

他一生堅持與唯心論和教會的經院哲學作鬥爭,主張用具體的實驗來認識自然規律,認為經驗是理論知識的源泉。他不承認世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權威,反對盲目迷信。他承認物質的客觀性、多樣性和宇宙的無限性,這些觀點對發展唯物主義的哲學具有重要的意義。但由於歷史的局限性,他強調只有可歸納為數量特徵的物質屬性才是客觀存在的。

伽利略因為支持日心說入獄後,“放棄”了日心說,他說,"考慮到種種阻礙,兩點之間最短的不一定是直線",正是因為他有這樣的思想,暫時的放棄換得永遠的支持,沒有像布魯諾那樣去壯烈,但卻可以為科學繼續貢獻自己的力量。

科學發現古希臘在物理學說方面有兩大學派,一派以哲學家亞里士多德為代表,另一派則以自然科學家阿基米德為代表。兩人皆是古代希臘蓍名的學者,但由於兩人的觀點和方法不同,其科學結論也就各異,並形成了鮮明的對立。亞里士多德學派的觀點基本是唯心的,他是憑主觀思考和純推理方法作結論的,所以是充斥著謬誤。而阿基米德學派的觀點基本是唯物的,他完全依靠靠科學實踐方法得出結論。

然而從11世紀起,在基督教會的扶持下,亞里士多德的著作得到了經院哲學家的重視,他們排斥阿基米德的物理學,把亞里士多德的物理學奉為經典,凡違反亞里士多德物理學的學者均被視為“異端邪說”。但伽利略卻對亞里士多德的物理學抱懷疑態度,相反他特別重視對阿基米德物理學的研究,他重視理論聯繫實際,注意觀察各種自然現象,思考各種問題。在伽俐略十八歲那年,一次到比薩教堂去做禮拜,他注意到教堂里懸掛的那些長明燈被風吹得一左一右有規律地擺動,他按自己脈搏的跳動來計時,發現它們往復運動的時間總是相等的。就這樣他發現了擺的等時性,後來荷蘭物理學家惠更斯根據這個原理製成掛擺時鐘,人們稱之為"伽利略鍾"。

伽利略根據阿基米德的學說,作了迅速確定合金成分的流體靜力天平的研究,發明了可以測定物質密度的"小天平",寫出了名為《小天平》的論文。後來他又潛心研究了物體重心的幾何學,於1588年發表了《固體的重心》的論文,引起學術界的注意。第二年,在友人的推薦下,被比薩大學聘任為數學教授。

亞里士多德認為兩個物體以同一高度落下,重的比輕的先著地,但伽利略經過反覆的研究與實驗後,改寫了這一結論:物體下落的快慢與重量無關。1590年,伽利略在比薩斜塔公開作了落體實驗,驗證了亞里士多德的說法是錯誤的,使統治人們思想長達20xx多年的亞里士多德的學說第一次發生動搖。而應邀前來觀看的一些著名學者卻否認自己親眼見到的一切,他們群起攻擊伽利略。1591年,伽利略被比薩解聘。

從科學史上看,伽利略並不是落體實驗的首創者,其首創者是比利時的斯台文。但伽利略的比薩斜塔實驗所造成的影響卻是更為深遠的。

1592年,伽利略來到威尼斯的帕多瓦大學任教,開始了他科學活動的黃金時期。在這一時期,他研究了大量的物理學問題,如斜面運動、力的合成、拋射體運動等。他還對液體與熱學作了研究,發明了溫度計。1620xx年,伽利略製成了天文望遠鏡,並用這台望遠鏡去探索宇宙的奧秘,他發現月球的表面凹凸不平,有高山深谷;木星有四顆衛星圍繞它鏇轉,金星和月亮一樣有盈有虧;土星有光環;太陽有黑子,能自轉。銀河是由於千千萬萬顆暗淡的星星所組成。這些發現為哥白尼、布魯諾的觀點提供了有力的證據。對教會的信條進行了嚴厲的打擊。

第二年,他出版了《星際使者》,通俗地向讀者介紹他觀察到的天空現象,宣傳了他的觀點。這部著作在歐洲引起了極大的轟動,伽利略因此被稱為“天空的哥倫布”。1620xx年,他在羅馬發表了《論太陽黑子》。該書以書信形式明確指出了哥白尼學說是正確的,托勒密學說是錯誤的。由此伽利略觸怒了教會,開始受到宗教裁製所的審訊。

在教廷的壓制下,伽利略仍繼續科學研究,在長期觀察和研究天體運動的實踐中,他更加堅信哥白尼學說的正確性。1632年1月,伽利略在佛羅倫斯出版了《關於托勒密和哥白尼的兩大世界體系的對話》。他在書中用三位學者對話的形式,作了四天的談話。討論了三個問題:1、證明地球在運動;2、充實哥白尼學說;3、地球的潮汐。《對話》總結了伽利略長期科研實踐中的各種科學發現,宣告了托勒密地心說理論的破產,從根本上動搖了教會的最高權威,從而推動了唯物論思想的發展。這部著作一經出版便受到廣大讀者的歡迎。但卻遭到了羅馬教會的反對。伽利略因此而受到了長期的監禁。

1636年,伽利略在監禁中偷偷地完成了他一生中另一部偉大的著作《關於兩種新科學的對話》。該書於1638年在荷蘭出版。這部偉大著作同樣是以三人對話形式寫的。“第一天”是關於固體材料強度的問題,反駁了亞里士多德關於落體的速度依賴於其重量的觀點;“第二天”是關於內聚作用的原因,討論了槓桿原理的證明及梁的強度問題;“第三天”討論了勻速運動和自然加速運動;"第四天"是關於拋射體運動的討論。這一巨著從根本上否定的亞里士多德的運動學說。

科學史上的地位

伽利略的科學發現,不僅在物理學史上而且在整個科學中上都占有極其重要的地位。他不僅糾正了統治歐洲近兩千年的亞里士多德的錯誤觀點,更創立了研究自然科學的新方法。

伽利略在總結自己的科學研究方法時說過,“這是第一次為新的方法打開了大門,這種將帶來大量奇妙成果的新方法,在未來的年代裡,會博得許多人的重視。”後來,惠更斯繼續了伽利略的研究工作,他導出了單擺的周期公式和向心加速度的數學表達式。牛頓在系統地總結了伽利略、惠更斯等人的工作後,得到了萬有引力定律和牛頓運動三定律。伽利略留給後人的精神財富是寶貴的。愛因斯坦曾這樣評價:“伽利略的發現,以及他所用的科學推理方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標誌著物理學的真正的開端!”