伽利略的所有发明

伽利略的所有发明

主要贡献 可分下列三个方面： ①力学 伽利略是第一个把实验引进力学的科学家,他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律.1582年前后,他经过长久的实验观察和数学推算,得到了摆的等时性定律.接着在1585年因家庭经济困难辍学.离开比萨大学期间,他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作.他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文.不久又写了论文《论重力》,第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式,因此声名大振.与此同时,他对亚里士多德的许多观点提出质疑. 在1589～1591年间,伽利略对落体运动作了细致的观察.从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力条件下,重量不同的球在下落时同时落地,下落的速度与重量无关.根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上公开进行的：1589年某一天,伽利略将一个重100磅,一个重1磅的铁球同时抛下,几乎同时落地,在场的竞争者个个目瞪口呆,在大笑中耸耸肩走了.但在伽利略的著作中并未明确说明实验是在比萨斜塔上进行的.因此近年来对此存在争议. 伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式.尤其是加速度概念的提出,在力学史上是一个里程碑.有了加速度的概念,力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上,而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述. 伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律,这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础.在经典力学的创立上,伽利略可说是牛顿的先驱. 伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律,并确立了伽利略相对性原理. 伽利略在力学方面的贡献是多方面的.这在他晚年写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述.在这本不朽著作中,除动力学外,还有不少关于材料力学的内容.例如,他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析,正确地断定梁的抗弯能力和几何尺寸的力学相似关系.他指出,对长度相似的圆柱形梁,抗弯力矩和半径立方成比例.他还分析过受集中载荷的简支梁,正确指出最大弯矩在载荷下,且与它到两支点的距离之积成比例.伽利略还对梁弯曲理论用于实践所应注意的问题进行了分析,指出工程结构的尺寸不能过大,因为它们会在自身重量作用下发生破坏.他根据实验得出,动物形体尺寸减小时,躯体的强度并不按比例减小.他说：“一只小狗也许可以在它背上驮两三只同样大小的狗,但我相信一匹马也许连一匹和它同样大小的马也驮不起.” ②天文学 他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家.这些成果包括：发现月球表面凹凸不平,木星有四个卫星（现称伽利略卫星）,太阳黑子和太阳的自转,金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等.他用实验证实了哥白尼的“地动说”,彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”. ③哲学 他一生坚持与唯心论和教会的经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为经验是理论知识的源泉.他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威,反对盲目迷信.他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性,这些观点对发展唯物主义的哲学具有重要的意义.但由于历史的局限性,他强调只有可归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的. 伽利略因为支持日心说入狱后,＂放弃了＂日心说,他说＂考虑到种种阻碍,两点之间最短的不一定是直线＂,正是因为他有这样的思想,暂时的放弃换得永远的支持,没有像布鲁诺那样去壮烈,但却可以为科学继续贡献自己的力量. 伽利略和他的科学发现 古希腊在物理学说方面有两大学派,一派以哲学家亚里士多德为代表,另一派则以自然科学家阿基米德为代表.两人皆是古代希腊蓍名的学者,但由于两人的观点和方法不同,其科学结论也就各异,并形成了鲜明的对立.亚里士多德学派的观点基本是唯心的,他是凭主观思考和纯推理方法作结论的,所以是充斥着谬误.而阿基米德学派的观点基本是唯物的,他完全依靠靠科学实践方法得出结论. 然而从11世纪起,在基督教会的扶持下,亚里士多德的著作得到了经院哲学家的重视,他们排斥阿基米德的物理学,把亚里士多德的物理学奉为经典,凡违反亚里士多德物理学的学者均被视为“异端邪说”.但伽利略却对亚里士多德的物理学抱怀疑态度,相反他特别重视对阿基米德物理学的研究,他重视理论联系实际,注意观察各种自然现象,思考各种问题.在伽俐略十八岁那年,一次到比萨教堂去做礼拜,他注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动,他按自己脉搏的跳动来计时,发现它们往复运动的时间总是相等的.就这样他发现了摆的等时性,后来荷兰物理学家惠更斯根据这个原理制成挂摆时钟,人们称之为"伽利略钟". 伽利略根据阿基米德的学说,作了迅速确定合金成分的流体静力天平的研究,发明了可以测定物质密度的"小天平",写出了名为《小天平》的论文.后来他又潜心研究了物体重心的几何学,于1588年发表了《固体的重心》的论文,引起学术界的注意.第二年,在友人的推荐下,被比萨大学聘任为数学教授. 亚里士多德认为两个物体以同一高度落下,重的比轻的先着地.但伽利略经过反复的研究与实验后,得出了与之截然相反的结论：物体下落的快慢与重量无关.1590年,伽利略在比萨斜塔公开作了落体实验,验证了亚里士多德的说法是错误的,使统治人们思想长达2000多年的亚里士多德的学说第一次发生动摇.而应邀前来观看的一些著名学者却否认自己亲眼见到的一切,他们群起攻击伽利略.1591年,伽利略被比萨解聘. 从科学史上看,伽利略并不是落体实验的首创者,其首创者是比利时的斯台文.但伽利略的比萨斜塔实验所造成的影响却是更为深远的. 1592年,伽利略来到威尼斯的帕多瓦大学任教,开始了他科学活动的黄金时期.在这一时期,他研究了大量的物理学问题,如斜面运动、力的合成、抛射体运动等.他还对液体与热学作了研究,发明了温度计.1609年,伽利略制成了天文望远镜,并用这台望远镜去探索宇宙的奥秘,他发现月球的表面凹凸不平,有高山深谷；木星有四颗卫星围绕它旋转,金星和月亮一样有盈有亏；土星有光环；太阳有黑子,能自转.银河是由于千千万万颗暗淡的星星所组成.这些发现为哥白尼、布鲁诺的观点提供了有力的证据.对教会的信条进行了严厉的打击. 第二年,他出版了《星际使者》,通俗地向读者介绍他观察到的天空现象,宣传了他的观点.这部著作在欧洲引起了极大的轰动,伽利略因此被称为“天空的哥伦布”.1613年,他在罗马发表了《论太阳黑子》.该书以书信形式明确指出了哥白尼学说是正确的,托勒密学说是错误的.由此伽利略触怒了教会,开始受到宗教裁制所的审讯. 在教廷的压制下,伽利略仍继续科学研究,在长期观察和研究天体运动的实践中,他更加坚信哥白尼学说的正确性.1632年1月,伽利略在佛罗伦萨出版了《关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话》.他在书中用三位学者对话的形式,作了四天的谈话.讨论了三个问题：1、证明地球在运动；2、充实哥白尼学说；3、地球的潮汐.《对话》总结了伽利略长期科研实践中的各种科学发现,宣告了托勒密地心说理论的破产,从根本上动摇了教会的最高权威,从而推动了唯物论思想的发展.这部著作一经出版便受到广大读者的欢迎.但却遭到了罗马教会的反对.伽利略因此而受到了长期的监禁. 1636年,伽利略在监禁中偷偷地完成了他一生中另一部伟大的著作《关于两种新科学的对话》.该书于1638年在荷兰出版.这部伟大著作同样是以三人对话形式写的.“第一天”是关于固体材料强度的问题,反驳了亚里士多德关于落体的速度依赖于其重量的观点；“第二天”是关于内聚作用的原因,讨论了杠杆原理的证明及梁的强度问题；“第三天”讨论了匀速运动和自然加速运动；"第四天"是关于抛射体运动的讨论.这一巨著从根本上否定的亚里士多德的运动学说.