致敬伟大的科学家(奇趣科学探索之旅)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

伽利略:
被封杀的物理学之父

伽利略·伽利雷是意大利著名的数学家、物理学家、天文学家,他扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识,是近代实验科学的奠基人之一。

1564年2月15日,伽利略出生在一个没落的贵族家庭,尽管家境没落,但日子还算过得去。父亲是一位音乐家,还出版了一本名为《音乐对话》的书,然而在那个年代,艺术家是赚不了什么钱的,所以父亲希望伽利略长大后能当医生,这样收入会比较高。

伽利略对医学一点儿兴趣都没有,不过,父亲还是在他16岁的时候把他送到了比萨大学学习医学。医学的课程让伽利略感到枯燥乏味,上课的时候他总是开小差。一天在教室上课的时候,伽利略无聊地盯着屋顶的吊灯看。吊灯像钟摆一样晃动着,随着时间的推移,摆动的距离越来越小。伽利略摸着自己的脉搏来计算时间,他发现,无论摆动的距离是多少,摆动一次的时间都不会变。放学回去之后,伽利略用线和铜球制作了一个摆锤,证明了摆动的等时性。

两年后,由于家里没有能力再支持伽利略继续读书,他只能辍学回家。伽利略没有放弃科研,而是走上了自学的道路。之后的几年,他独立写下了许多论文,还为但丁的《神曲》设计了插图。伽利略在艺术、文学和数学方面的造诣震惊了许多人,25岁时,他被比萨大学聘请为教授。

比萨大学信奉亚里士多德的思想,而伽利略的一些理论与亚里士多德的思想有冲突,比如亚里士多德认为重的物体下落速度比轻的物体快,而伽利略认为二者速度一样。久而久之,伽利略得罪了不少人,受到抵制。

1591年伽利略的父亲去世后,他离开罗马,去了帕多瓦。帕多瓦不受罗马教廷的管辖,学术氛围比较宽松,在这里伽利略能够自由发挥。同时代的天文学家开普勒送给了伽利略一本书《神秘的宇宙》,从此伽利略成为了“日心说”的支持者。在当时的社会,“地心说”还是主流,所以伽利略萌生了一种强烈的使命感,要让更多的人认识到真理。

伽利略进行了大量的天文观测之后,带着自己的研究成果来到了罗马。一开始,由于伽利略的名气,他受到了教廷的热情招待,林赛学院还聘请他成为院士,这都让伽利略觉得信心十足。然而当伽利略开始宣传“日心说”的时候,一些人终于坐不住了,认为他违反了教义。纵使伽利略不停地为自己辩白,最终教会还是下了封杀令:禁止他以一切口头和文字的方式保持、传授和捍卫“日心说”。

伽利略并没有放弃,他默默地等待着机会。10年后,教皇去世,新任教皇是伽利略的老朋友乌尔邦八世,伽利略觉得凭他们的关系,乌尔邦八世肯定会支持自己。遗憾的是,乌尔邦八世继续执行前任的禁令,不过他给自己的老朋友开了一个后门:允许伽利略出版一本解释“日心说”和“地心说”的书。

1632年,《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》正式出版。表面上看,伽利略中立地介绍了“日心说”和“地心说”,实际上却揭示了许多“地心说”的错误,而且还讽刺了教会高层的顽固不化。

不久,伽利略就因为违反教会禁令被逮捕。这时候的伽利略已经快70岁,根本熬不住漫长的审讯,于是他当堂认罪,先保住性命。由于伽利略的配合,最终教会判处他软禁在家,他得以继续著书立说,虽然当时无法发表,但是为世界的进步做出了巨大的贡献。

学术纪念馆

伽利略认为实验是获取知识的唯一源泉,并倡导数学与实验相结合的研究方法。这种研究方法贯穿伽利略的一生,使得他在科学上取得了很多伟大的成就。例如,伽利略通过观察吊灯摆动的现象并结合严密的数学计算,发现了摆的等时性原理。后来,人们运用伽利略发现的重力摆原理,制成了世界上第一只摆钟。

1593年,伽利略发明了世界上第一支空气温度计。这种温度计由一根细长的玻璃管制成,玻璃管的一端是空心球形,另一端开口,管内装有一些带颜色的水,并将开口的一端插入盛水的容器中。当外界温度升高时,玻璃球内气体膨胀,玻璃管中水位降低;反之,温度较低时,玻璃球内气体收缩,玻璃管中的水位就会上升。

另外,伽利略还是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。1609年秋天,他成功制作出了一个放大倍数为32倍的望远镜,从此,天文观测进入了天文望远镜时代。通过天文望远镜,伽利略对很多天体进行了科学观测,这些观测结果反驳了托勒密的地心体系,有力地支持了哥白尼的日心学说。