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实验物理学的创始人:伽利略

一系列观察和实验的结果,首次公开发表。他使会员们熟悉“磁”的秘密及地球磁力;向他们证明了一个运动的物体如果没有外界摩擦力的作用,则会无限地运动下去,这就是后来牛顿提出的“惯性定律”;他向会员们解释了他发明的新仪器——指南针的复杂结构;为他们示范表演了他的另一个重要发明,即一部为引水和灌溉而设计的机器……而在所有这些发明创造中,伽利略最突出的贡献是把他的天文望远镜公布于世。

  这架天文望远镜的发明还真有一个故事呢!

  在17世纪初,天文学说处于十分混乱的状态,哥白尼太阳中心说的追随者和古老的地球中心说的拥护者之间进行着一场激烈的论战。1600年,意大利著名哲学家布鲁诺因为宣传哥白尼的学说,在饱尝了8年铁窗生活以后,于2月17日在罗马广场被教会用火刑处死。伽利略获知这惨无人道的迫害后,心如刀绞,悲痛欲绝。为了追求真理,他私下进行各种科学试验,力图进一步发展哥白尼的学说,但是缺少科学的证据。

  一次偶然的机会,伽利略听到一个荷兰眼镜商人有一个奇怪的发现:如果将一块凸镜片和凹镜片合在一起,那么看到远方的景物就好像近在眼前。这个偶然的发现,引起了伽利略的极大兴趣。他检查了各种类型镜片的曲率,以及它们彼此的各种组合方式,并用准确的数学公式测量出不同曲率和不同组合所引起的视觉上的效果。1609年,伽利略凭借自己独特的天赋,很快就亲手制成了历史上第一架能放大32倍的望远望,并在威尼斯钟楼的楼顶上公开展出。

  有了这架特别高级的望远镜,伽利略发现月亮不是一个光滑的球体,它的表面矗立着许多座火山口和高山。于是他得出结论:从总体看来,天体不是平滑的,而是和地球一样,具有凸凹不平的表面;通过观察,他发现银河并不是一片银色的云体,而是由众多的个体星星组成的,由于这些星星距离我们如此遥远,以至用肉眼看上去就成了模糊的一片;通过对行星的观察,他发现木星旁边有四颗卫星,它们围绕着木星运转。通过望远镜,伽利略还观察到了太阳黑子、金星的盈亏同月亮的盈亏十分相似等现象。这一切的发现,是地球和所有其他行星都绕太阳运行的哥白尼学说的有力证据。
  望远镜的发明及由此带来的一系列发现,使伽利略闻名遐迩。他把这些发现编成的《星体通报》,立刻在知识界引起震惊,向伽利略购买望远镜的订货单源源而来,可是他不计任何报酬,把这个发明权献给了威尼斯公爵。公爵下令聘请他为帕多亚大学的终身教授,年薪相当如今的5000美元。不久,伽利略又被他从前的学生——托斯坎尼大公科西莫二世邀请到佛罗伦萨(以及比萨)担任宫廷数学家。至此,伽利略达到了名利双收的顶峰。但是,伽利略从此也开演了自己一生的大悲剧。

  极力支持哥自尼的学说

  伽利略悲剧的起因,还是他那本研究天体的划时代著作《星体通报》的发表。在书中他极力支持哥白尼的学说,并对朋友说:“我最伟大的奇迹是,我发现了四颗新的行星。我观察到它们环绕着太阳运行。”尽管伽利略在书中和以后的信中都没有说地球也环绕太阳运动,但他的一言一行早已引起了宗教裁判所的注意。1613年,他奉命来到宗教裁判所,出席对他的审讯。

  红衣主教劝他放弃关于地球、太阳和星宿的那些异端邪说,并于1616年下达了一道禁令:命令他不许有这些念头,更不许散布哥白尼的学说。伽利略出于自身的安全,为了科学的进步,他被迫在禁令上签字。但回到家里,伽利略仍旧暗自做实验。时间久了,伽利略无法抑制自己的思想,又在1632年出版了一本论述天文的书籍,即《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。在书中,他再一次巧妙地

  支持哥白尼的学说,从而再度顶撞传统的教条信仰,又一次受到宗教裁判所的传讯。这次罪名可严重得多,是“重犯”。这时,伽利略已年近70岁,正在病中。医生证明:“伽利略生病在床,他可能到不了罗马,就要到另一仓世界去了。”但宗教裁判所仍然无情地下令:“只要他能勉强成行,就把他锁上铁链,押到罗马来!”

  1633年1月,伽利略起程赴罗马,路上,他历尽艰辛,到罗马时已经半死不活了。当他被押到审判官面前受审判时,无论从精神上,还是从肉体上,都已无法为自己进行辩护了。

  裁判所对他的审讯进行了六个月,受审期间,在百般恐吓之下,伽利略精神恍惚,被迫说地球并不环绕太阳而运行。接着他在宣判书上签了字,被迫发誓同他对地球的运动信念一刀两断。据说,当他的朋友们搀扶着这位发抖的、精疲力竭的老人离开宗教法庭时,人们听见他叽叽咕咕地小声说:“但是地球确实是在运动啊!”

  1633年,伽利略被罗马宗教裁判所以“反对教皇,宣扬邪说”的罪名,判处终身监禁。在狱中,他被严令禁止科学研究,但他仍然坚持科学著述。终于于1638年写出了他一生中最伟大的一本书《关于力学和局部运动两种新科学的对话和数据证据》(简称《运动的法则》)。这本书总结了他一生在力学上的研究成就。书秘密写成后,伽利略设法偷运到荷兰去出版。

  伽利略不久就双目失明了。他没有看到这本书的最后出版。1642年1月8日临终时,他怀抱着自己心爱的书,心里感到莫大的安慰。他以模糊不清的声音说:“我认为这是我_切著作中最有价值的,因为他是我极端痛苦的果实。”

  综观伽利略的一生,无数次遭到反动教会的迫害与定罪,但他那对科学进步所作出的卓越贡献,已

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