伽利略·伽利莱1564一1642
方法论的创新者
伽利略是一位家喻户晓的科学家，但实际上他在有些方面名不副实。比如，人们误传他为了证明较轻的物质与较重的物质以同样的速度下落，便从比萨斜塔往下扔东西，从而挑战当时盛行的亚里士多德学说。他虽被公认为望远镜的发明者，但事实是他窃取了荷兰学者有关这项发明的报告，在意大利仿制出第一批望远镜。当然，伽利略的仿制品在质量上确实要远远好于原制品，所以他可以借此进行前人从未做过的天文观察。伽利略的天文观察结果成为一场论争的焦点，最终他与教皇和教会决裂。伽利略与教会之间的争论还给后人留下了下面的传说：在教会的高压下，伽利略不得不当着罗马宗教法庭的面宣誓放弃地球不处于宇宙中心，而是围着太阳转的“日心说”观点，宣誓刚完毕，伽利略就不服地嘟哝道：“地球就是在运动。”这位几分钟前刚被罗马宗教法庭判处终生监禁的体弱多病的老人在这种情况下是否还敢如此无礼颇值得怀疑，但这种倔强的脾气倒符合他的禀性。
■伽利略·伽利莱像。圭多·雷尼（1575—1642），素描画。无知对知识的仇恨是世界上最大的仇恨” 这位被迫在宗教法庭前宣誓放弃哥白尼日心说的科学巨匠道出了他的心声
伽利略生前是一个极具争议的人物，在错误的学术权威面前他毫不畏惧，敢于与学术界的同仁进行公开的辩论。他知识渊博，所以无所畏惧，他不像其他人那样用拉丁语写作，而是以意大利语著书立说，因此很受大众的欢迎。伽利略的贡献到底是什么呢？毫无疑问，伽利略是一位注重实用的天才科学家，他偏爱古代的某些大科学家，特别是阿基米德的学说让他入迷。他继续阿基米德关于浮力原理的研究，研制出了流体静力学天平，写下了名为《天平》的论文，对流体静力学天平的构造做了阐述，并从数学角度对此加以论证。论文《天平》帮助年仅二十五岁又没有大学文凭的伽利略获得了比萨大学教授的职位。伽利略对制作和实验的兴趣常会结出实用性的硕果，在他的一生中，他发明了温度计、灌溉技术和一种计算尺，改进了指南针，优化了望远镜技术，后者使得他可以进行前人从未做过的天文观察。
■伽利略在罗马宗教法庭前接受审讯。根据意大利热那亚市切莱西亚宫内尼科洛·巴拉比诺（1832—1891） 的壁画所作的彩色画
伽利略虽然主要因其与教会权贵们在宇宙观方面的争论而出名，但他的主要学术贡献却在固体运动领域。伽利略一生都没有中断对物质运动的研究，开始时他研究炮弹的弹道，他第一次发现，任何运动都由两个相互垂直的部分合成，即水平运动和垂直运动，这使伽利略得出了实用性结论：当发射角为45度时，炮弹（或任意投掷的物体）才能达到最远的射程。另外，他还发现，较轻的物体似乎比较重的物体下降得慢，实际上是因为空气的摩擦力给形状和大小不同的物体造成了不同的下降速度，撇开物体的外在形状，所有物体的下降速度都是一样的，而且物体的下降速度随下降时间成比例递增。伽利略花了几十年时间才在数学上论证了这一重大发现，对浮体坚持不懈的研究对他的这一发现有很大的帮助，伽利略由液体中对物体下降起反作用的阻力联想到了空气的阻力。
■伽利略在佛罗伦萨附近的别墅，配有天文观察仪器的房间，伽利略在这里度过了最后的岁月
伽利略的这一发现是革命性的，因为在此之前的关于物体运动的理论都源自亚里士多德，而拿今天的眼光来看，亚里士多德关于物体运动的理论可谓是漏洞百出。伽利略的最大贡献是发现运动是相对的，尽管他对此没有做出精确的描述。相对性原理告诉我们，在一个相对于地球来讲静止的实验室里的物理变化与在一个匀速（即加速度为零）运动着的实验室里的物理变化是完全一样的。现代物理将此现象称为“伽利略相对性原理”。对于伽利略时代的亚里士多德的追随者来讲，这是一种前所未闻的观点。既然所有物质都在运动，各种现象怎么可能保持不变呢？谁都无法像伽利略本人那样向一个外行解释清楚这一原理，他在1630年发表的《关于两大世界体系之间的对话》一书中写道：“请你们来参加朋友在一个带甲板的大船舱里举行的社交活动，请你们带上蚊子、蝴蝶和类似的动物作为给朋友的礼物。请再带上几个盛满水的水桶，在水桶里放上几条小鱼，请在上面挂上一只小水桶，并让这只水桶里的水滴入下面第二个细口的容器。在船完全静止的情况下慢慢起航，启动后船可以任意速度航行，只要这条船是匀速运动且不左右摇晃，你们就会看到，船舱内的所有东西都不会出现任何的变化。”今天，人们也许会用一列行驶着的列车作为一个运动着的实验室的爱因斯坦为证明他的相对论所做的那样，但这丝毫也不会改变以下事实：船或火车在行驶中，水桶中的水垂直向下准确地滴落到下面那个小口径容器里。从外面看（比如让岸边的美人鱼透过这艘航行中的小船的窗户来观察）相同的运动，情形就完全不一样了：每滴水珠的下落轨迹都表现为一条抛物线，水滴以抛物线的下落轨迹准确地落入随船一起运动的瓶子里。
伽利略的私人生活
在谈到伟人的作用时，人们往往忘了他们也是普通的人，比如是男人和父亲。伽利略于1610年应科西莫·梅迪奇大公之召从帕多瓦搬到了佛罗伦萨，离开了与他生活多年并生有三个孩子的伴侣玛丽亚。儿子留在玛丽亚身边，两个女儿分别在十三岁时进入了佛罗伦萨附近的修道院。伽利略与女儿维吉尼亚一直维持着密切的关系，她对父亲体贴入微，经常给他缝洗衣服，派人送去修道院自制的药丸，她还常提醒父亲要将带送物品的篮子送回来。伽利略也很疼爱维吉尼亚，外出时总会给她带回礼物，包括昂贵的头巾等，他经常送钱给维吉尼亚，还送给她一个望远镜，甚至还亲手做好菠菜菜肴给她送去。这位伟大的天文学家显然也是一个美食家，他最爱吃的是糖柠檬。
■伽利略用过的望远镜。现藏于佛罗伦萨科技史博物馆
与他的研究结果相比，伽利略的研究方法具有更重大的意义。人们也许认为，伽利略做过类似上面这样的实验，实际上这在当时的情况下不太可能，推理求证的关键是他的假想实验。伽利略的假想实验在当时是一种完全崭新的科学思维方式，他不但是科技的创新者，同时也是方法论的创新者。伽利略在以下两个方面独树一帜：一是他的提问方式不同于他的前辈，他不问“为什么？”而是问“怎样？”二是他的回答方式有别于他人，以假想实验方法用数学语言来找出答案。伽利略独特的思维方式比他与教会关于哥白尼日心说的争论更具有划时代的意义，他的研究成果主要在于望远镜在天体观测方面的应用以及由此而得出的大量新的天文发现，伽利略的所有天文发现都证明宇宙的结构要比古代天文学说所描绘的要复杂，比如木星有四颗卫星，太阳是一个有表面结构的天体等。伽利略用新仪器所做的观察没有一个能证明哥白尼的天文学体系，但却为哥白尼的推崇者们起到了推波助澜的作用，对于哥白尼学说的推崇者们来讲，伽利略是一位杰出的宣传家。
■伽利略于1611年1月10日留下的亲手绘制和计算的天文图。伽利略以其假想实验开创了崭新的自然科学研究方法
伽利略的坟墓
伽利略去世103年后，他的追随者才不顾教会的反对在佛罗伦萨的圣克罗切教堂主殿为这位科学巨匠重新修建了坟墓，并竖立了华丽的墓碑。在这之前伽利略一直被埋葬在教堂钟楼底下人们很难进入的墓室里。人们在移动伽利略的遗骨时还发现了埋在下面的女儿维吉尼亚的遗骨，今天，父女俩的遗骨合放在一个大理石棺柩里。
伽利略·伽利莱
生平与学术生涯
伽利略·伽利莱于1 5 64年2月15日出生在意大利的比萨城，父亲是一位有声望的音乐理论家。小时候伽利略先接受私塾教育，直到十岁那年父母搬到佛罗伦萨后才进入正式的学校上学。1581年，父亲送伽利略到比萨学医学，但他却对数学表现出了浓厚的兴趣。中断医科学业后，伽利略潜心研究阿基米德的著作，并以给别人上家庭课来维持生计。他关于流体静力学天平的论文使他名声大振，帮助他在1589年获得了比萨大学数学教授的职位。1 5 91年他换到帕多瓦大学任教，空余时间他也上一些家庭课并研制望远镜，不过对自己制造的望远镜他一直不满意。在帕多瓦，伽利略与玛丽亚·盖姆巴生活在一起，并生育了3个孩子。在这段时间里，他写了几篇很重要的论文，另外他还研究运动定律，并对亚里士多德“重物体比轻物体下落速度要快些”的观点提出了质疑。1597年，他第一次在信里称自己是哥白尼宇宙体系的追随者。他关于落体定律的论文虽然发表于1604年，但5年后才对此作出了论证。1609年伽利略仿制并改进了荷兰科学家发明的望远镜，并用它来观察日月星辰，发现了太阳黑点、金星相位、土星的不规则外形和月球表面高低不平。1610年，科西莫·梅迪奇大公任命伽利略为宫廷数学家，随后他就搬到了佛罗伦萨，并结束了与伴侣玛丽亚的共同生活。女儿维吉尼亚就生活在佛罗伦萨附近的修道院里，她通过走访和书信与伽利略一直保持着密切的联系，直至于1634年在佛罗伦萨逝世。1614年伽利略首次因他对日心说的表述受到公开的攻击，1616年教会颁布了哥白尼日心说为邪教异说的教令。伽利略的天文观察使其成为公认的天文学专家，他在宇宙体系方面的贡献惠及到全欧洲的天文学者，宇宙观察手段的进一步发展促进了对天文现象的激烈争论，例如对1618年发现的三颗彗星的争论。伽利略写了《关于两大世界体系之间的对话》一书，剖析比较了托勒密和哥白尼的天体学说，嘲笑了地心说体系的代表人物，惹怒了保守的教会人士，连教皇都觉得受到了人身攻击。1633年伽利略被罗马宗教法庭传唤到罗马，他的《对话》一书被禁止，伽利略不得不宣誓放弃他的学说，被终生监禁在佛罗伦萨附近的阿尔切特利。1642年1月8日伽利略死于肾炎。
推荐
阅读：
《伽利略·伽利莱》， Johannes Hemleben著，Reinbek 2003
《宫廷谋士伽利略之发现与标定：新科学的兴起》， Mario Biagioli著，Frankfurt/M. 1999
《伽利略传》， Bertolt Brecht著，Frankfrut/M. 2002
《伽利略的女儿》， Dava Sobel著，Berlin 1999
《伽利略传》，库兹涅佐夫著，陈太先、马士元译，商务印书馆2001
视听：
《伽利略》，导演：Ruth Berlau，Joseph Losey，主演：Charles Laughton，美国1 947
参观：意大利比萨大教堂，受教堂巨大的枝状吊灯摆动的启发，伽利略发现了摆动定律
保留着伽利略使用过的仪器原样的意大利佛罗伦萨科学史博物馆
网站：
美国赖斯大学伽利略项目：http://galileo.r ice.edu
点评
伽利略虽然是一位实干家，但他的假想实验思维给人类带来了前所未有的知识，从而补充了古老的研究求证方法，为正在兴起的自然科学注入了活力。
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