客观、实验与真理

近代科学之父---伽利略

一、近代科学的开创者

在近代科学的开创者中，伽利略最为突出：创造并示范了新的学科实验，将实验与数学相结合，追究事物质量的数学关系为目标，将近代科学印上了历史舞台。

伽利略.伽利莱1564年2月15日出生意大利比萨，著名艺术家米开朗其罗三天后去世。

1581年进比萨大学学习医学，1585年，离开比萨大学，倾心研究欧几里得的几何学和阿基米德的物理学，1589年获得比萨大学教授职位。

1610年回到故乡佛罗伦萨，继续从事物理学和天文学研究，研制了望远镜，发现了许多新的天文现象，1624-1630年，写作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》1632年问世，1633年教会判处终身监禁。继续研究力学，撰写《两门新科学》1637年完成。

1642年1月9日安然去世，次年牛顿出生。

二、观察与实验

传说伽利略在比萨大学学习医学的时候，一次在教堂做礼拜，一盏吊灯的晃动引起了他的注意，因为有风，吊灯时而摆动幅度较大，时而小一些，他用自己的脉搏计时，发现不管幅度是大是小，摆动一次的时间总是相等的。回到家里他又亲自做了两个长度一样的摆，让一个摆幅大一些，另一个小一些，结果极为准确地证实了这个发现。

为什么不论摆动幅度多大，摆动一个周期的时间总是相等的？是什么使得它自动调节自己的速度？这是一个令人着迷的问题。伽利略敏锐地感觉到单摆问题与自由落体问题有内在的联系，斜面的角度越大越相当于摆幅越大，斜面为90度，物体就成了自由落体运动。于是，他将单摆问题化为斜面问题，1602年着手研究，1604年设计斜面实验。

经过多次实验终于弄清了斜面上滚动的铜球的运动情况，他首先发现球滚过的全程的四分之一所花的时间是全程的一半，后来更精确为：在斜面上下落物体的下落距离同所用的时间的平方成正比。这个落体定律表明落体下落的时间与物体重量无关。

三、建立概念，深入研究

当时物理科学界连速度的定量定义都没有，伽利略发现的落体定律还是错误地认为速度与距离成正比，而不是时间。所以，为了便于深入研究，伽利略首先建立了匀速运动和匀加速运动的定量概念。

有了这两个概念，斜面实验中可以获得更多教益。如，当铜球从斜面上滚下后继续沿着桌面滚动，这时斜度为零，重力的作用也为零，不再有加速度，球就会永远保持它的匀速运动，这意味着，外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因。

匀速运动是指运动质点在任何相等的时间间隔里经过的距离也相等。

匀加速运动是指运动质点在相等时间间隔里获得相等的速率增量。

这是对亚里士多德运动观念的重大变革，也为哥白尼的日心说解答抛物的问题找到了理论解释。牛顿后来将之总结为运动第一定律和第二定律。

四、比萨斜塔的实验与辩论

亚里士多德认为，在落体运动中，重的物体先于轻的物体落到地面，而且速度与重量成正比。伽利略还是一个学生的时候就对亚里士多德的理论表示怀疑。

1596年荷兰物理学家斯台文用两个大小不同重量比为1比10的铅球，从30英尺高度下落，结果同时落在地面上。伽利略听说后，可能亲自动手做实验进行过验证。1612年，一位亚里士多德学派的物理学家在比萨斜塔做实验，结果表明，相同的材料不同的重量的物体并不是在同一时刻到达地面。就对伽利略的观点进行了批驳。

伽利略当时做一个辩护，他说：“重量1比10的两个物体下落时只是差得很小距离，可亚里士多德说要差十倍，为什么忽视他如此重大的失误，却要盯住我的小误差不放呢？”

五、望远镜与新发现

1608年，荷兰眼镜匠利帕西的徒弟闲着没事干时，拿着两个透镜片在眼前对着看，结果发现远处的物体变得近在眼前而且清晰，他告诉了利帕西，利帕西经过实验造出了人类历史上第一台望远镜，卖给了荷兰政府。虽然政府当时为了在战争中使用而保密，还是被伽利略得知，1609年他自己理解亲自动手制作了一家能够放大20倍的望远镜。

用这架望远镜伽利略首先发现了月亮上的山脉和火山口，又发现了木星的四颗卫星，并发现了太阳上的黑子和太阳的自转周期。这对支持哥白尼的日心说具有重大作用。人们争相传诵：哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。

六、坦诚布公

伽利略发表《试金者》，对当时的学术界的治学态度和方法作了评价，他批评了以权威而不是事实作为最终论据：

“哲学被写在宇宙这部永远在我们眼前打开着的大书上，我指的是宇宙。我们只有学会并熟悉它的书写语言和符号以后，才能读懂这本书。它是用数学语言写成的，字母是三角形、圆以及其他几何图形，没有这些，人类连一个字也读不懂。”

1632年6月22日，这位70岁的老人在教会法庭宣判之后，喃喃自语：“可是，地球仍在转动啊。”

1980年罗马教会正式宣布当年教会压制伽利略的意见是错误的，时隔三百年，终究表明真理是不可战胜的。