111第二章 勻變速直線運動的研究六伽利略對自由落體運動的研究1新的科學思想和科學研究方法在伽利略的研究成果得到公認之前，物理學以至整個自然科學只不過是哲學的一個分支，沒有取得自己的獨立地位。當時，哲學家們束縛在神學和亞里士多德教條的框框里，他們苦思巧辯，得不出符合實際的客觀規(guī)律。伽利略敢于向傳統(tǒng)的權威思想挑戰(zhàn)，不是先臆測事物發(fā)生的原因，而是先觀察自然現象，由此發(fā)現自然規(guī)律。他摒棄神學的宇宙觀，認為世界是一個有秩序的服從簡單規(guī)律的整體，要了解大自然，就必須進行系統(tǒng)的實驗定量觀測，找出它的精確的數量關系?；谶@樣的新的科學思想，伽利略倡導了數學與實驗相結合的研究方法；這種研究方法是他在科學上取得偉大成就的源泉，也是他對近代科學的最重要貢獻。用數學方法研究物理問題，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前3世紀的阿基米德，14世紀的牛津學派和巴黎學派以及15、16世紀的意大利學術界，在這方面都有一定成就，但他們并未將實驗方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。伽利略重視實驗的思想可見于1615年他寫給克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的話：“我要請求這些聰明細心的神父們認真考慮一下臆測性的原理和由實驗證實了的原理二者之間的區(qū)別。要知道，做實驗工作的教授們的主張并不是只憑主觀愿望來決定的?！辟だ缘臄祵W與實驗相結合的研究方法，一般來說，分三個步驟：先提取出從現象中獲得的直觀認識的主要部分，用最簡單的數學形式表示出來，以建立量的概念；再由此式用數學方法導出另一易于實驗證實的數量關系；然后通過實驗來證實這種數量關系。他對落體勻加速運動規(guī)律的研究便是最好的說明。很早就有人研究過自由落體運動的性質，比較典型的有古希臘的哲學家亞里士多德和意大利物理學家伽利略。亞里士多德的研究方法：觀察與思考物體下落的快慢由重力大小決定。 伽利略的研究方法：巧妙的推理 提出假說 數學推理 實驗維 合理外推伽利略對自由落體的研究，開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學方法：抽象思維、數學推導和科學實驗相結合。愛因斯坦在物理學的進化中這樣評論：“伽利略的發(fā)現以及所應用的科學的推理方法是人類思想上最偉大的成就之一，而且標志著物理學真正的開端”。2伽利略的生平簡介：1564年2月15日生于意大利西北部的比薩城，父親芬琴齊奧伽利萊精通音樂理論和聲學，著有音樂對話一書。1574年全家遷往意大利東部的大城市佛羅倫薩。伽利略自幼受父親的影響，對音樂、詩歌、繪畫以及機械興趣極濃；也像他父親一樣，不迷信權威。17歲時遵從父命進比薩大學學醫(yī)，可是對醫(yī)學他感到枯燥無味，而在課外聽家族世交、著名學者O里奇講歐幾里得幾何學和阿基米德靜力學，感到濃厚興趣。后來成為偉大的物理學家、天文學家、科學革命的先驅，是人類改變世界的大科學家之一，1642年1月8日病逝，終年78歲。 3.大事年表1581年9月，17歲的伽利略成了比薩大學的一名學生。1583年伽利略開始進行擺的實驗。1586年伽利略寫了小天平。這本書使他引起了其他科學家的關注，奠定了作為數學家的基礎。1590年伽利略寫了關于運動一書，此書把他關于運動和落體的理論結合了起來。1591年伽利略在比薩斜塔上進行他的落體實驗。伽利略的父親去世。1593年伽利略利用斜面開始進行加速度的實驗。1597年德國科學家開普勒出版了神秘的宇宙一書，此書支持哥白尼關于宇宙的理論。1604年伽利略確定無疑地證實了地球不是宇宙的中心。10月，空中出現了一顆超新星，這件事更使伽利略確信亞里士多德關于宇宙的理論是錯誤的。1609年伽利略作了一架經過改革的望遠鏡，并開始了他的天文觀察。1610年3月，伽利略出版了他的星宿的信使一書。9月，伽利略移居佛羅倫薩，在科西莫大公手下獲得數學家職位。1613年伽利略關于太陽黑子以及它們的現象的論證和發(fā)展過程一書發(fā)表。此書表明了伽利略支持哥白尼的宇宙理論，而不贊成亞里士多德在這方面的論點。1615年伽利略被傳喚至羅馬，因支持哥白尼而受指控。1623年伽利略出版了分析者一書，在這本書里他對教會關于宇宙的見解提出異議。1632年2月，伽利略的關于兩種世界體系的對話一書出版。8月，教會下令禁止對話一書的出售。1633年6月，伽利略被判決有罪。他被判終身監(jiān)禁并關在牢房里。他的對話和其他著作都被查禁。伽利略開始撰寫兩種新科學的對話一書。1637年伽利略的一只眼睛受到感染，導致失明。1638年兩種新科學的對話在荷蘭萊頓出版。1642年1月8日，77歲的伽利略去世。111