伽利略在天文学上的成就

伽利略在天文学上的成就
伽利略在天文学上的成就

伽利略在天文学上的成就
意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者.其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测,以及支持哥白尼的日心说.当时,人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”.今天,史蒂芬·霍金说,“自然科学的诞生要归功于伽利略,他这方面的功劳大概无人能及.”
1609年,伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜）,并用来观测天体.他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图.1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说开始走向胜利.借助于望远镜,伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等.这些发现开辟了天文学的新时代. 　　伽利略著有《星际使者》《关于太阳黑子的书信》《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》《关于两门新科学的谈话和数学证明》和《试验者》.
伽利略与地球自转漫画(19张)　　为了纪念伽利略的功绩,人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星. 　伽利略又把望远镜对准横贯天穹的银河,以前人们一直认为银河是地球上的水蒸汽凝成的白雾,亚里士多德就是这样认为的.伽利略决定用望远镜检验这一说法是否正确.他用望远镜对准夜空中雾蒙蒙的光带,不禁大吃一惊,原来那根本不是云雾,而是千千万万颗星星聚集一起.伽利略还观察了天空中的斑斑云彩——即通常所说的星团,发现星团也是很多星体聚集一起,像猎户座 　　星团、金牛座的昂星团、蜂巢星团都是如此.
伽利略的主要贡献可分下列五个方面： 　　①力学 　　伽利略是第一个把实验引进力学的科学家,他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律.1582年前后,他经过长久的实验观察和数学推算,得到了摆的等时性定律.接着在1585年因家庭经济困难辍学.离开比萨大学期间,他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作.他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文.不久又写了论文《论重力》,第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式,因此声名大振.与此同时,他对亚里士多德的许多观点提出质疑. 　　在1589～1591年间,伽利略对落体运动作了细致的观察.从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力条件下,重量不同的球在下落时同时落地,下落的速度与重量无关.根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上公开进行的：1589年某一天,伽利略将一个重10磅,一个重1磅的铁球同时抛下,几乎同时落地,在场的竞争者个个目瞪口呆,在大笑中耸耸肩走了.但在伽利略的著作中并未明确说明实验是在比萨斜塔上进行的.因此近年来对此存在争议. 　　伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式.尤其是加速度概念的提出,在力学史上是一个里程碑.有了加速度的概念,力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上,而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述. 　　伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律,这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础.在经典力学的创立上,伽利略可说是牛顿的先驱. 　　伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律,并确立了伽利略相对性原理. 伽利略在力学方面的贡献是多方面的.这在他晚年写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述.在这本不朽著作中,除动力学外,还有不少关于材料力学的内容.例如,他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析,正确地断定梁的抗弯能力和几何尺寸的力学相似关系.他指出,对长度相似的圆柱形梁,抗弯力矩和半径立方成比例.他还分析过受集中载荷的简支梁,正确指出最大弯矩在载荷下,且与它到两支点的距离之积成比例.伽利略还对梁弯曲理论用于实践所应注意的问题进行了分析,指出工程结构的尺寸不能过大,因为它们会在自身重量作用下发生破坏.他根据实验得出,动物形体尺寸减小时,躯体的强度并不按比例减小.他说：“一只小狗也许可以在它背上驮两三只同样大小的狗,但我相信一匹马也许连一匹和它同样大小的马也驮不起.” 　　②天文学 　　他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家.这些成果包括：发现月球表面凹凸不平,木星有四个卫星（现称伽利略卫星）,太阳黑子和太阳的自转,金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等.他用实验证实了哥白尼的“地动说”,彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”. 　　③哲学 　　他一生坚持与唯心论和教会的经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为实验是理论知识的源泉.他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威,反对盲目迷信.他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性,这些观点对发展唯物主义的哲学具有重要的意义.但由于历史的局限性,他强调只有可归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的. 　　伽利略因为支持日心说入狱后,“放弃”了日心说,他说,"考虑到种种阻碍,两点之间最短的不一定是直线",正是因为他有这样的思想,暂时的放弃换得永远的支持,没有像布鲁诺那样去为科学的真理而牺牲,但却可以为科学继续贡献自己的力量. 　　④热学 　　最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(1564～1642)发明的.他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管,另一端带有核桃大的玻璃泡.使用时先给玻璃泡加热,然后把玻璃管插入水中.随着温度的变化,玻璃管中的水面就会上下移动,根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低.温度计有热胀冷缩的作用所以这种温度计,受外界大气压强等环境因素的影响较大,所以测量误差较大. 后来伽利略的学生和其他科学家,在这个基础上反复改进,如把玻璃管倒过来,把液体放在管内,把玻璃管封闭等. 　　⑤相对性原理 　　在发现惯性定律的基础上,伽利略提出了相对性原理：力学规律在所有惯性坐标系中是等价的.力学过程对于静止的惯性系和运动的惯性系是完全相同的.换句话说,在一系统内部所作任何力学的实验都不能够决定一惯性系统是在静止状态还是在作等速直线运动.伽利略在《对话》中写道：当你在密闭的运动着的船舱里观察力学过程时,“只要运动是匀速的,决不忽左忽右摆动,你将发现,所有上述现象丝毫没有变化,你也无法从其中任何一个现象来确定,船是在运动还是停着不动.即使船运动得相当快,在跳跃时,你将和以前一样,在船底板上跳过相同的距离,你跳向船尾也不会比跳向船头来得远,虽然你跳到空中时,脚下的船底板向着你跳的相反方向移动.你把不论什么东西扔给你的同伴时,不论他是在船头还是在船尾,只要你自己站在对面,你也并不需要用更多的力.水滴将象先前一样,垂直滴进下面的罐子,一滴也不会滴向船尾,虽然水滴在空中时,船已行使了许多拃.鱼在水中游向水碗前部所用的力,不比游向水碗后部来得大；它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵.最后,蝴蝶和苍蝇将继续随便地到处飞行,它们也决不会向船尾集中,并不因为它们可能长时间留在空中,脱离了船的运动,为赶上船的运动显出累的样子.如果点香冒烟,则将看到烟象一朵云一样向上升起,不向任何一边移动.所有这些一致的现象,其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的,也是空气所共有的.”相对性原理是伽利略为了答复地心说对哥白尼体系的责难而提出的.这个原理的意义远不止此,它第一次提出惯性参照系的概念,这一原理被爱因斯坦称为伽利略相对性原理,是狭义相对论的先导.

他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。这些成果包括：发现月球表面凹凸不平，木星有四个卫星（现称伽利略卫星），太阳黑子和太阳的自转，金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。他用实验证实了哥白尼的“地动说”，彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”。...

全部展开

他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。这些成果包括：发现月球表面凹凸不平，木星有四个卫星（现称伽利略卫星），太阳黑子和太阳的自转，金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。他用实验证实了哥白尼的“地动说”，彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“天动说”。

收起

1.望远镜　
伽利略制成的望远镜，可以观察到物体的正像。经过改进后,其倍率由3逐步增大到33；不但指向星空，还可应用于船舰要塞，取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单，而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。
2.彻底推翻亚里士多德的物质观　
欧洲中世纪占绝对统治地位的自然观，是经过神学改装了的亚里士多德的自然观，它成为封建神权统治者统制民众思想的工具。亚里士多德认为...

全部展开

1.望远镜　
伽利略制成的望远镜，可以观察到物体的正像。经过改进后,其倍率由3逐步增大到33；不但指向星空，还可应用于船舰要塞，取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单，而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。
2.彻底推翻亚里士多德的物质观　
欧洲中世纪占绝对统治地位的自然观，是经过神学改装了的亚里士多德的自然观，它成为封建神权统治者统制民众思想的工具。亚里士多德认为，地球和地上万物都由气、火、水、土四种元素所组成，都是丑陋、不洁、不完美的，有变化和有生灭的。火和气组成向上流动的轻物，水和土组成向下掉落的重物。而天体则是由“以太”所组成的纯洁、完美、永恒的物体。又因为“上帝厌恶真空”，所以真空不可能存在。然而伽利略从望远镜发现月亮表面有山峰和洼地，高低不平，并不是完美无缺，金星也有盈亏变化；太阳表面还有活动不已的黑子；肉眼就能直接看到超新星的爆发及其渐渐暗淡和消失。这些都打破了亚里士多德天尊地卑，天体和地上物质的性质悬殊的思想。

收起

16世纪，波兰天文学家哥白尼提出了新的宇宙体系理论——日心说。1610年，意大利天文学家伽利略首次将望远镜用于天文观测，观察到了太阳黑子、月球表面、行星的