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伽利略比萨斜塔实验的故事 伽利略的故事( 四 )


从1589年到1591年，伽利略对落体运动进行了详细的观察 。从理论和实验上否定了统治一千多年的亚里士多德在“落体运动定律”上建立了正确的“自由落体定律”，即在忽略空空空气阻力的情况下，不同重量的球同时落地，下落速度与重量无关 。据伽利略晚年的学生v·维维亚尼(V. viviani)回忆，落体实验是在比萨斜塔上当众进行的:1589年的一天，伽利略同时扔下一个重10磅和1磅的铁球，几乎同时落地 。在场的选手都傻眼了，笑得耸耸肩 。但伽利略的著作并没有明确指出实验是在比萨斜塔上进行的 。所以争议了好几年 。
伽利略对运动的基本概念，包括重心、速度、加速度做了详细的研究，并给出了严格的数学表达式 。尤其是加速度的概念，更是力学史上的里程碑 。有了加速度的概念，力学的动态部分才能有科学依据，而在伽利略之前，只有静态部分是定量描述的 。
伽利略非正式地提出了惯性定律(见牛顿运动定律)和物体在外力作用下的运动定律，为牛顿正式提出第一和第二运动定律奠定了基础 。伽利略是牛顿创立经典力学的先驱 。
伽利略还提出了合力定律和抛体运动定律，确立了伽利略的相对性原理 。伽利略对力学的贡献是多方面的 。这在他晚年写的力学著作《两种新科学的对话与数学证明》中有详细描述 。在这本不朽的书中，除了动力学，还有很多关于材料力学的内容 。例如，他阐述了梁的抗弯试验和理论分析，正确总结了梁的抗弯能力与几何尺寸之间的力学相似关系 。他指出，对于类似长度的圆柱形梁，弯矩与半径的立方成正比 。他还分析了集中载荷作用下的简支梁，并正确地指出，最大弯矩是在载荷作用下，并与它到两点的距离的乘积成正比 。伽利略还分析了将梁弯曲理论应用于实践时应注意的问题，指出工程结构的尺寸不能太大，因为它们会在自重下被破坏 。根据他的实验，他得出了这样的结论:当动物的体型减小时，它们身体的力量并不按比例减小 。他说:“一只小狗也许能驮两三只同样大小的狗，但我相信一匹马未必能驮得动一匹同样大小的马 。”
②天文学
他是第一个在用望远镜观察天体方面取得巨大成就的科学家 。这些成果包括:发现月球表面凹凸不平，木星有四颗卫星(现称伽利略卫星)，太阳黑子和太阳的自转，金星和木星的盈亏，银河系由无数恒星组成 。他用实验证实了哥白尼的“地球运动说”，彻底否定了统治一千多年的亚里士多德和托勒密的“地球运动说” 。
③哲学
他一生坚持与唯心主义和教会经院哲学作斗争，主张用具体实验认识自然规律，认为经验是理论知识的源泉 。他否认世界上绝对真理和掌握真理的绝对权威的存在，反对盲目迷信 。他承认物质的客观性、多样性和无限性，这对唯物主义哲学的发展具有重要意义 。但由于历史的局限性，他强调只有可以概括为数量特征的物质属性才是客观存在的 。
伽利略“抛弃”了日心说，因为他支持日心说的监禁 。他说，“考虑到各种障碍，两点之间最短的线不一定是直线 。”正是因为这种想法，他暂时放弃了对永恒的支持，而不是像布鲁诺一样勇敢，可以继续为科学贡献自己的力量 。
科学发现古希腊有两个学派的物理学理论，一个以哲学家亚里士多德为代表，另一个以自然科学家阿基米德为代表 。两人都是古希腊的著名学者，但由于观点和方法的不同，他们的科学结论也不同，形成了尖锐的对立 。亚里士多德的观点基本上是唯心主义的，靠主观思考和纯推理得出结论，所以充满了谬误 。阿基米德的观点基本上是唯物主义的，他完全依靠科学实践得出结论 。
但从11世纪开始，在一个宗教社团的支持下，亚里士多德的著作引起了经院哲学家的注意，他们拒绝阿基米德的物理学，把亚里士多德的物理学视为经典，所有违背亚里士多德物理学的学者都被视为“异教徒” 。但是伽利略对亚里士多德的物理学持怀疑态度 。相反，他特别重视阿基米德物理学的研究 。他重视理论联系实际，观察各种自然现象，思考各种问题 。伽利略十八岁时，有一次去了比萨的教堂 。他注意到挂在教堂里的长明灯被风有规律地从左向右摆动 。他根据脉搏给它们计时，发现往复时间总是相等的 。这样，他发现了钟摆的同步性 。后来，荷兰物理学家惠更斯根据这一原理制作了悬挂摆钟，被称为“伽利略钟” 。
伽利略根据阿基米德的理论，研究了用于快速测定合金成分的流体静力学天平，发明了用于测量物质密度的“小天平”，并写了一篇名为《小天平》的论文 。后来，他致力于研究物体重心的几何学，并于1588年发表了《固体的重心》一文，引起了学术界的关注 。第二年，在朋友的推荐下，他被比萨大学聘为数学教授 。


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