现代物理学之父伽利略，真正的物理巨人

伽利略（1564年2月15日 - 1642年1月8日）是意大利天文学家，物理学家和工程师。伽利略被称为“观测天文学之父”、“现代物理学之父”、“科学方法之父”、“现代科学之父 ”。

1564年2月15日，伽利略出生在意大利比萨城，与当时的中产家庭孩子情况相似，他接受的是私人教育，随后被送去修道院进行学习。伽利略告诉他的家人，他希望成为传教士，但伽利略的父亲希望他成为一名医生，于是伽利略后来在比萨大学就读了医学。尽管就读于医学，但伽利略对于古希腊哲学、欧几里得的《几何原理》等依旧充满了兴趣，他在课外投入了大量的时间进行研究。下面介绍他的一些物理研究：

发现1：在教堂里发现单摆定律

有一天，19岁的伽利略信步来到比萨大教堂，他不太在意宗教仪式，而是把目光注视着教堂大厅中央那像钟摆一样晃动的吊灯，他用右手按着左腕的脉，认真记下了吊灯每摆动一次脉搏跳动的次数每摆，结果发现：吊灯动一次，记下的脉搏跳动次数几乎一样，与摆动幅度的变化无关。回到学校后，他找来不同长度的绳子、铁链，以及用作摆锤的铁球、木球,在房顶上,在树枝上，一次又一次重复地实验，并用沙漏记下摆动一次所需的时间。最后，他得出结论：摆动的周期只与绳子的长度有关，而与摆锤的重量无关。这就是我们现在熟知的单摆定律，也就是摆的等时性。他的这一发现显然触犯了被教会奉为教义的亚里士多德运动学说，因为后者认为“重物会比轻物下落得快”，也就是说，摆动的周期应与摆锤的重量有关。

发现2：比萨斜塔自由落体实验

对自由落体最先研究的是古希腊的科学家亚里士多德，他提出：物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。亚里士多德的理论影响了其后两千多年的人，直到物理学家伽利略在提出了相反的意见。伽利略在1636年的《两种新科学的对话》中写道：如果依照亚里士多德的理论，假设有两块石头，大的重量为8，小的为4，则大的下落速度为8，小的下落速度为4，当两块石头被绑在一起的时候，下落快的会因为慢的而被拖慢。所以整个体系和下落速度在4-8之间。但是，两块绑在一起的石头的整体重量为12，下落速度也就应该大于8，这就陷入了一个自相矛盾的境界。

伽利略由此推断物体下落的速度应该不是由其重量决定的。他在书中设想，自由落体运动的速度是匀速变化的。为了证明这一观点，1589年的一天，比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆，不知所措。这就是被伽利略所证明的，如今已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔试验”作为自然科学实例，为实践是检验真理的唯一标准提供了一个生动的例证。

发现3：伽利略斜面实验

在追究物体运动的起因时，从表面上看，亚里士多德的观点：要维持一个物体的运动，必须不断地用力推它，似乎是正确且符合事实的。这里有一个更重要的事实曾被人们忽视了2000年，那就是如果不用力推它，它并不立即停止下来。直到17世纪伽利略把科学的实验方法与物理学规律的研究结合起来，才使物理学走上真正科学的道路。

伽利略通过科学推理，认为：如果一切接触面都是光滑的，一个钢珠从斜面的某一高度静止滚下，由于只受重力，没有阻力产生能量损耗，那么它必定到达另一斜面的同一高度，如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况。如果斜面变成水平面，则钢珠会一直保持一种运动状态，永远运动下去。

发现4：发明天文望远镜并观测天空

1609年5月,伽利略听说荷兰眼镜制造师发明了一种被称为望远镜的光学装置，能让很远的物体看起来非常近，他立即意识到：若能在荷兰商人到来之前,制造出一台望远镜，展示给威尼斯当局看,就会得到空前的大奖。于是,他依靠自己的光学知识和研磨透镜的特殊技能，在24小时内就用一块平凸透镜和一块平凹透镜设计制造出了比荷兰工匠制造的还要好的望远镜。在此之后，伽利略用望远镜观察到天体周相等现象，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。

小结

伽利略的科学发现，不仅在物理学史上而且在整个科学史上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，更创立了研究自然科学的新方法。伽利略留给后人的精神财富是宝贵的。爱因斯坦曾这样评价：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！