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我们再看第二位-伽利略，

叫做‘现代科学之父’

他这个的名字 不是随便起的，

都是有道理的，

我们等会看看。

他也有一些响亮的名称：

大家给他叫 数学家、物理学家、

也是力学家啦、

天文学家、科学革命的先驱、

也是近代实验科学的奠基人之一，

他是生在 意大利的西海岸的比萨城。

他的科学地位 也是相当高的！

主要是 他对现代科学研究方法的贡献

非常卓著，

所以把他称为‘现代科学之父’。

那么 跟阿基米德相比的话，

谁地位更高、更低呢？

可以说：说不清楚！

那么 大家请算一算：

从 阿基米德 到伽利略

经过了多长时间

才出现另外一位巨人？

1800多年！

我们知道 阿基米德是公元前 287年

到212年，

伽利略呢 是公元后 1564 到1642年

那么 为什么这么长的时间

才突然出现了一个伽利略呢？！

我们知道

这个 从阿基米德被罗马士兵杀害

到十三世纪 这里面经过了1500年里面，

世界科技 没有发展！

我们前面讲过

几大时期的科学发展历史，

不仅没有发展，

还有所倒退！

直到文艺复兴的后期

才得以再次发展。

我们这里简单看看

我们原来总结的一个历史，

从里面可以看到

这期间 科技发展是在 停滞状态。

也主要是 从罗马开始

专制统治-

不需要科学

只需要打仗就行了，

导致世界科技无法得以发展，

因此呢 我们到了文艺复兴末期

才再次出现了科学史上

另一位巨人--伽利略。

我为什么把伽利略称为“现代科学之父”呢？

我们看看 他有很多方面的

光辉成就：

首先 是他的科学研究方法

使得 开启了这个物理学的真正的开端-

他开创了 基于实验、观察

而且有严密的逻辑体系的

现代科学研究方法。

我们现代很多

几乎是 所有科学的研究方法

都源于伽利略的实验、观察、

严密的逻辑体系的研究。

那么再看 他 制作了

天文望眼镜，

观察宇宙的奥秘，

并证明了日心说--

哥白尼的日心说，

这是一个非常大的贡献；

第二个 他是第一个把实验

引进的力学的研究的科学家，

他利用实验结果

与数学相结合的方法，

确定了 很多重要的力学定律，

用实验 来解释科学规律。

比如说这里面 我们耳熟能详的

大家可能了解 其中的一部分它的实验

非常著名的：

第一个--匀速直线运动实验，

在这个实验里面，

他首次提出了‘惯性’的概念，

并且总结出了‘运动的叠加性’

以及‘运动的相对性’原理；

第二个 就是大家知道的

自由落体实验，

在这个比萨斜塔 抛球 演示给大家看

两个一大一小的铁球 同时降落

这是自由落体实验，

否定了亚里士多德的

关于自由落体的说法-

亚里士多德说这个 两个球

质量大的 或者是越重的

越先落地，

越轻的 会后落地，

他以棉花和钢铁块 来给大家看，

实际上 这里面呢

就是没有考虑到空气阻力的问题；

自由落体实验里面

他提出了‘加速度’的概念，

得出了‘自由落体定律’，

结论就是：‘重力加速度’

不因为物质的质量而发生变化，

是 近似是个常数；

第三个著名实验 就是

光滑斜面加速下滑实验，

我们看看 这里面的一个图片，

那么揭示了 ‘等加速运动’的规律；

第四个著名实验 就是抛物体

或叫抛射体实验，

我们看这里有一个图片，

那么认识到‘质点运动’的普遍规律，

得到一个重要结论-

就是：“力是改变运动的原因”

或者叫 “力是运动改变的原因”，

这一点也否定了亚里士多德的

“力是运动的原因”，

虽然加了两个字，

但是根本上 本质上是有区别的；

第五个实验 单摆实验

得出了单摆运动的周期性，

现在我们的钟表就是单摆原理；

还有 最后有一个著名实验-

是关于梁的弯曲实验，

得出了梁 这个长度相似的圆柱形的梁呢

它的‘抗弯力矩’

(在材料力学有这一部分内容)

抗弯力矩近似跟这个

梁的半径的立方 成正比，

等等 这些实验呢 都是非常有名的。

那么 他的一些卓著的地方呢

不在实验本身，

而是在他独特的方法，

加上实验的基础上，

经过理论分析、数学推理，

得到的科学规律。

我们再专门看一下 他的力学贡献：

他写了一本非常伟大的著作--

叫做《关于两门新科学的对话》

这两个新学科

包括了‘材料力学’和‘动力学’

(动力学 是‘理论力学’的分支-

关于我们宏观物体

远低于光速状态下的力与运动的关系)

那么是 1638年 荷兰出版的。

它以‘三个人对话’的形式写这本书的。

这本书里面 写到：第一天

相当于我们的第一章了

讲到固体材料‘强度’问题，

反驳了亚里士多德的

落体速度依赖其重量的观点；

第二天：相当于第二章

讲了‘内聚作用’的原因，

证明了杠杆原理，

讨论了梁弯曲‘应力和强度’问题；

第三天：讲到这个物体运动问题--

描述匀速运动、自然加速的运动；

第四天：关于抛射体运动--

从根本上否定了

亚里士多德的“力是运动原因”的说法。

那么当然 亚里士多德这个人呢

我们知道 他在希腊文明之前

属于古罗马时期的，

他的学说 很多是凭经验得到的，

典型的经验主义者！

(前面讲过)

但是 他的很多说法呢

符合了 当时宗教的一些说法，

比如说：第一推动力的问题，

从他的“力是运动的原因”可以反推回去

“所有运动都是某个力造成的”，

从而联想到 这个世界上

总有一个“原推动力”，

跟这个“力是运动改变的原因”

也是不一样的。

当时呢 他的很多学说 没有人去质疑，

就相当我们现在从没有人去质疑

“牛顿三大定律”一样。

其实 很多地方 他是考虑不周到的，

比如说 这个球下降，

他没有考虑到 这个空气的阻力。

那么在力学贡献里面

他有六大亮点-

我们在这里 把它们简单罗列一下：

他是最先引入了‘惯性’这个概念，

还有‘加速度’概念，

还有‘摩擦力’的概念。

当然这个惯性概念呢

后来经过这个斜坡实验的推想以后呢，

经过笛卡尔 还有牛顿的发展，

最终形成了 牛顿的第一定律--

惯性定律；

第二个 他发现了自由落体定律、

运动叠加性原理--

“伽利略变换”，

所谓的伽利略变换

我们看到这个图片--

伽利略变换 就是讲的：

在地面上运动的一辆火车 或者一辆卡车

我们在卡车上 在向前跑 或者向后跑

这个时候 卡车上的人

相对地面上的参照系的速度呢，

就是叠加的 或者相减的，

我们车的速度 相减 或者相加。

这是基于实际上是牛顿的‘绝对时间’

和‘绝对空间’的这么一个基础。

这个伽利略变换呢，

也取得了 很多重要的成就，

比如说 我们运动叠加性；

还有 他提出了单摆运动的周期性，

在我们比萨斜塔 他观察得到的结果；

第三个 他开创了“动力学”、

“材料力学”的研究，

提出了 梁弯曲应力、强度计算公式；

第四个 提出了‘惯性参照系’的概念，

在这基础上呢 得到了‘运动相对性原理’，

我们前面说过：运动相对性原理

是我们风洞实验(的基础)，

那么认为 各个惯性系的力学规律

是相同的、等价的,

当然 我们也自己无法证实

是否这个惯性系 是在动 还是不动。

那么 爱因斯坦呢 把这个惯性参照系呢

这个相对性原理

称作为"伽利略相对性原理"，

在后面的‘狭义相对论’

也基于他的 伽利略相对性原理，

只不过进行了扩展-

最后形成了“洛伦兹变换”，

就不再用伽利略变换-

所以形成了狭义相对论，

后面我们还会讲的；

那么 第六个 亮点

就是：他发明了天文望远镜，

我们知道 现在很多望远镜

以伽利略望远镜来命名的，

当时 能放大60倍！

1609年制作出来，

说明 他具有很深厚的光学知识。

通过他的望远镜观察

取得很多重要成果，

基于这些成果，

1610年 出版了《星际使者》

宣传宇宙理念，

1613年 在罗马发表了《论太阳黑子》

1632年1月 在佛罗伦萨

出版了最著名的 他的一本书

叫《关于托勒密和哥白尼的

两大世界体系的对话》，

从这本书里面 证明了、

有力支持了哥白尼的日心说。

他的大量观察结果

还为 后来牛顿总结的

'万有引力的定律' 提供了观测数据的基础。

那么 1953年 他在帕多瓦大学

编写了《筑城学》这个课纲，

偶然 接触到日心说，

当时 他认为有道理，

所以 他从这个时候才开始

天文学的研究。

那么后来 他不光是支持、

他还要亲自证明。

再后来呢 1956年，

开普勒 给他赠了一本书-

叫《神秘的宇宙》

这里面 提到了

“开普勒行星运动三大定律”

后面 基于他的天文望远镜

观察了很多具体的新的发现，

比如说：月球表面的凸凹不平，

他自己还亲自

亲手绘了第一幅的月球表面的地图，

还有 观察了 木星有四颗卫星，

土星的光环、太阳黑子、

太阳自转、

自转周期28天，

金星/水星的盈亏现象、

月球周日/周月天的平动、

金星的周相 等等。

那么这些 亮点呢 力学贡献呢，

使得 他呢 开创了 后面我们说的 "经典力学"

也叫“牛顿力学”科学研究的先河，

为后面"牛顿力学体系"的建立

奠定了坚实的基础。

那么 他还有些其他贡献：

比如说发明了摆针、

机械定时器、

还有温度计，

可惜他生不逢时--

一生都在与宗教封建势力搏斗！

如果没有社会环境的影响，

他可能贡献会更大！

那么我们看 他的成功因素

主要是：他有伟大的科学精神，

这一点 非常值得我们学习！

首先 他勇于创新-

那么他大学的时候

它的家人本来希望他学医，

但是 他没有兴趣，

21岁呢 退学了，

自学 物理、数学，

当时已经名扬天下。

25岁的时候 已经受聘他的母校-

比萨大学 当教授。

他的能力非常强、

勇于创新！

他这种创新精神

使得他 能够 挑战权威，

比如我们说到 当时欧洲大陆

亚里士多德的学说 一统天下，

可以说 大家把他当做圣人、

当做真理的化身！

那么他呢 跟这个亚里士多德的想法不同。

那么 他 回到母校，

当时25岁 1589年，

他以自由落体为突破口-

当时拿了一个 10磅 和1磅 的两个

不同质量的小球

同时松落，

那么自由落体，

当时大家一看 两个球同时落地，

大家都很惊讶！

他呢 不光演示给大家看，

还到处宣扬，

校内外到处宣讲 亚里士多德是错的！

当时的很多教授都有意见了，

当然还有一些其他原因-

得罪了当时的当地的

佛罗伦萨的一个公爵-

(被)开除了母校！

当然他 很聪明、很有名，

有一个学校愿意接受他，

就是威尼斯的 帕多瓦大学。

我们再看 他还有一个成功的因素-

就是他的才华横溢！

这个帕多瓦大学 学习气氛比较宽松，

那么 伽利略也做了很多贡献

刚才我们讲到的那些-

斜面运动规律、

单摆运动周期性、

自由落体学说 都是在这个期间

做的一些实验。

那么 他后来 关注天文学，

改变了他的后半生-

我们知道 他后来生遭到很多打击！

可以说：他是世界科技史公认的

这个现代科学之父，

开启了现代科技的研究。

补充一下：

开普勒在他的《神秘的宇宙》里面

说到的“行星运动三大定律”，

以便于我们后边知道

这个‘牛顿万有引力(定律)’是怎么来的。

在这个三大定律里面 讲：

1609年 讲到椭圆定律

就是说 所有的行星绕太阳转，

它的轨道 不是哥白尼说的圆形，

而是椭圆形，

而太阳呢 在椭圆的一个焦点上。

1619年 得到了“面积定律”-

这是开普勒总结的

这个面积定律说：

行星与太阳的连线

在相等的时间ΔT里面

扫过的面积是相等的-

扫过的面积都是一样的。

还是 同年 1619年

得到了“调和定律”-

所谓调和定律 就是：

所有的行星绕太阳的周期T

与它的轨道的长半轴a 之间

关系呢 是：T平方 除以 a立方 等于一个常数 k。

那么 第三个 他的科学研究精神

就是不屈不挠！

他的贡献和名气非常大，

又跟宗教发生了矛盾，

所以呢 大家说：该倒霉了！

我们看看

伽利略呢 到处宣扬他的日心说，

挑战了天主教奉为至宝的地心说，

那么如果说 日心说成立的话，

天主教义就会崩溃！

所以遭到当时欧洲社会势力非常大的

教会的打压，

他们的势力 甚至高于国王的权利。

1616年 他被骗到罗马，

他当时是 受邀参加一个年会，

教廷决议 说是承认地心说，

并要求所有人签字，

当时他到场以后 大家都签字了，

大势所趋 他也没办法，

就只好违心签字了，

签字了 后面说

条件就是 不可以再宣扬日心说。

他呢 虽然签字了 但是他照做不误-

对这个日心说呢 还坚持他的做法，

做了很多关于日心说的工作。

1624年呢 罗马老教皇去世了、

新教皇登基，

刚好是他的朋友

伽利略的朋友登基了。

他以为呢 他这个新朋友会帮助他，

所以 他在历时六年

写了著名的 我们说那个

《关于托勒密和哥白尼的

两大世界体系的对话》。

实际上 托勒密代表的是地心说、

哥白尼呢 代表的是日心说。

他为了避免再次遭到打压，

他就小心翼翼的在这个序言里面

删除了一些敏感的

像地心说、日心说这样的字眼，

这样蒙骗过了教会1年多的审查，

最后他这本书竟然发表了。

可是好景不长-

不到一年以后 被发现了，

这“对话”有点不对！

教皇呢 就下令继续审查。

审查他的法官呢 正好是17年前

骗他到教会开会的那个红衣主教。

那么通过辩论、陪审，

最后 这些审判官们没办法 败给了伽利略！

因为伽利略的说法 很有道理，

但是 教皇比较愤怒-

命令严加审判，

以最严厉的方式 判决他！

当时伽利略毕竟是名人啦，

判他是终身监禁 没有处死

1633年 被判终生监禁！

我们再看 他的第四个精神-

奋斗不止！

他判了监禁以后 他本身并没有屈服，

虽然《对话》被禁止了，

但是呢 1636年

他又 另外一个不朽的著作-

就是我们前面提到的

《关于两门新科学的对话》

那么这两个对话

集中了 绝大多数他的贡献，

构成了伽利略的整个科学体系，

涉及到 动力学、材料力学、光学

一些内容。

我们现代很多科学源于他的两个对话的内容，

所以我们应该对他表示感恩！！

最后我们说

“迟到的春天”-

也就是说 他最后被平反了-

1758年 罗马教会 决定

解除 对伽利略著作的禁令，

1992年 11月31号

我们知道 教皇 约翰.保罗二世

平反了这个冤案，

不再 把伽利略视为罪犯，

把他的学说呢 不再视为异端学说了。

我们看 从1633的审判 到 1992年

整整经过了360年！

这个冤案 号称为科学史上

历时最久的冤案，

也就是 在他逝世115年 才得以平反！

我们看看 伽利略呢 他最后去世也比较之前

晚年生活也比较悲惨，

照顾他的 是他的女儿 赛丽斯特

赛丽斯特呢 比他去世的还早，

失去爱女 过分悲伤，

所以 最后导致 双目失明，

即使在这样的条件下，

他依然没有放弃自己科学研究的工作！

那么在 1642年1月8号 早上4点钟

伟大的 伽利略同志，

为科学奋斗一生的战士，

科学巨人 离开了人世，

享年 78岁。

在离开人世前夕，

他重复着这样一句话：

就是说：“追求科学需要特殊的勇气！”