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    浅析伽利略科学思想的研究|伽利略思想实验

    时间:2018-09-03 来源:工作范文网 本文已影响 工作范文网手机站

      1 伽利略的生平

      伽利略,1564年2月15日出生于意大利比萨一个没落的贵族家庭。12岁时,进入佛罗伦萨附近的修道院学校——圣马利亚学院,接受古典教育。伽利略后来有三个孩子,一个儿子和两个女儿。

      伽利略的父亲希望伽利略将来能成为一名医生,因为当时一名医生的工资是一名数学家工资的30倍。1581年,快满18岁的伽利略考入比萨大学学习医学。但在1585年他还是放弃了医学的学习而致力于数学和力学的研究,1589—1592年,伽利略担任比萨大学的数学教授。

      1592—1610年,伽利略担任帕多瓦大学的教授。照他晚年写给一位友人的信中的说法,这是他一生中最美好的时期。正是在那里他制造了望远镜、显微镜和空气温度计,他还发明了一种叫作比例规的仪器。他用望远镜做了重要的天文观测,完成了自由落体、抛射体和斜面的实验研究。可以说伽利略在力学上的大多数发现都是在帕多瓦成熟的。但是,这期间伽利略发表的文章很少。

    浅析伽利略科学思想的研究

      伽利略十分重视对运动学的研究。他反对把运动分为自然运动和强迫运动的分类研究方法,明确提出了加速度的概念、提出了匀速运动和变速运动的新的分类方法,从而使运动理论的研究取得了重大进展。对自由落体的研究是伽利略最富有创造性的成就,他有十分精彩的斜面实验、“船舱”实验等。

      伽利略是第一位利用望远镜观测天体并取得大量成果的科学家。他根据天文观测勇敢地宣讲哥白尼学说,因此,在1616年他被传唤到罗马的宗教裁判所,地动学说受到宗教裁判所的谴责,教皇下达了“1616年禁令”,禁止他以口头的或文字的形式传授或捍卫日心说。但最终他还是违反了1616年的禁令,在1632年出版了轰动整个学术和思想界的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(以下简称《对话》)。这招致了他第二次受审。这位70岁的老人被迫当众跪着表示“公开放弃、诅咒和痛恨地动说的错误和异端”,同时,因此他被判终身监禁。

      被判终身监禁后,他将他最成熟的科学思想和研究成果撰写成了另一篇科学杰作《关于两门新科学的对话》(以下简称《两门新科学》),并在1638年在荷兰莱顿出版,就在这一年伽利略双目失明。1642年1月8日,伽利略这位杰出的科学家在阿塞特里逝世,终年78岁。他的葬仪草率简陋,直到下一世纪,遗骨才迁到家乡的大教堂。

      2 伽利略的天文观测和天文研究

      1609年夏伽利略听说荷兰人发明了望远镜,他马上利用他光学的知识和灵巧的双手,亲手制造出了望远镜,后来伽利略又下功夫改进,把放大率提高到32倍。这种望远镜由一块凸透镜作为物镜、一块凹透镜作为目镜来组成,现在被我们称作为伽利略望远镜。到1910年初,伽利略一共制造了一百多台这样的望远镜,分送给当时意大利、法国、德国等国的王公和有名的学者,在欧洲引起了轰动。

      1609年底伽利略把他亲手制作的望远镜首次指向天空的时候,就注定了这是一次革命性的事件了。他发现了一系列新奇的天文现象:银河有众星构成;木星周围有卫星;月亮有高耸的山峰;太阳表面有黑子;金星位相有变化;土星周围有光环。1610年初他在威尼斯出版了《星际使者》一书,报道了他用望远镜获得的重大发现。这些观测结果大大冲击了亚里士多德的完美天界的思想,月亮、太阳并不是亚里士多德所说的那样完美,更重要的是观测结果给予哥白尼学说以有力的支持,而不是地心说主张的那样,所有天体都围绕地球运行,地球并不是中心,太阳才是中心。

      伽利略用他的天文观测和研究把哥白尼日心学说的真实性前所未有地摆在了人们面前。伽利略为使人们接受哥白尼学说的观点,他选择了撰写和出版《对话》,《对话》的出版轰动整个学术和思想界。

      《对话》的写作大约从1626年开始,到1629年完成了初稿,1632年在佛罗伦萨用意大利文正式出版。《对话》的写作采用“对话”的形式。“对话”分为四天,第一天批判了亚里士多德的所谓“天不变”的谬论;第二天用科学事实论证了地球的周日运动;第三天以大量的观测资料论证了地球的周年运动,否定了以地球为宇宙中心的错误说法;第四天讨论潮汐问题。《对话》的写作形式活泼、语言生动、寓意深刻,具有很高的艺术水平和学术价值,是科学史上的一部杰作。

      伽利略在《对话》中充分利用天文观测事实,全面系统地讨论哥白尼日心说和托勒密地心说的各种分歧,并用作者的许多新发现和力学研究新成果论证了哥白尼体系的正确和托勒密体系的谬误。

      3 伽利略的实验研究和实验思想

      近代科学在很大程度上是在科学实验的基础上形成和发展起来的。如果说中世纪的思维传统是注重理性,那么近代科学则是以实验和数学为特征的实证科学,伽利略的科学研究正是体现了近代科学的这种特征,他的伟大也在于此。历史上阿基米德、罗吉尔·培根、达·芬奇、吉尔伯特、弗兰西斯·培根等人都对实验科学的发展做出了贡献,但他们各有偏颇。伽利略最具开创性,是一位真正的实验物理学家。他对待实验的认识观念、思想、方法,以及在实验科学上所做出的贡献和对后世的影响都大大超于前者。

      伽利略一系列科学研究成果都是在观测和实验的基础上所取得的。他重视对自然现象进行观测,更重视对自然现象进行实验研究。他进行了单摆实验、斜面实验、自由落体实验、船舱实验等卓有成效的实验研究工作。他以观测天空的事实来宣传哥白尼学说而影响甚大。但是,他真正的伟大在于他通过实验来探求自然界物质运动的规律,在于他所取得的卓越实验研究成果和通过实验研究所体现出来的实验思想和方法。

      伽利略的实验研究成果:自由落体定律、惯性定律的思想、对抛射体的研究、相对性原理等奠定了近代最惊人的知识成就基础。特别是惯性定律的思想打破了自亚里士多德以来一千多年间“受力运动的物体当外力停止作用时便归于静止”的陈旧观念。而相对性原理的发现则是人类在科学认识史上的一次重大飞跃,也是20世纪爱因斯坦创立相对论的理论基础。这些内容为自然科学的发展做出了奠基性的贡献。

      伽利略在实验研究工作中,不仅靠对自然理性的把握实现了数学与实验的有机结合,实现了思想上的突破。而且运用了思想实验的方法来研究自然之规律,升华了他通过实验探求自然界运动规律的理念。他要通过实验去发现自然的规律,他使物理学彻底摆脱了依靠形而上的思辨、自觉、猜测和定性的议论状况。他实现了由验证自然规律到发现自然规律的突破,为人类思想的进步提供了巨大的启示。

      4 伽利略的科学思想、宗教信仰及其关系

      伽利略的科学思想主要体现在:第一,不崇尚书本、不迷信权威和批判的精神;重视理性思维,注重对自然现象的研究。这种对客观事物求实、求真的认识观,促进了当时的思想解放运动。第二,他创立的以实验和理性思维(包括数学推导)相结合的科学研究方法,这对近代科学发展影响深远。第三,他加强科学研究的实践性,屏弃了通过权威来解决科学问题的观念;他屏弃在没有可靠实验的基础上对其进行复杂推理方法的信赖;他要求人们必须通过实验去阅读“自然之书”。

      伽利略实际上是具有科学家和宗教徒的双重身份。虽然他醉心于自然科学研究,但其精神深处却有神学信仰在支撑。伽利略处在一个宗教信仰十分浓厚的社会环境之中,早期的宗教教育,对上帝的敬虔已深深地植根于他的脑海,奠定了他作为虔诚宗教信徒的基础。他不仅自己加入了天主教派,一生笃信上帝,而且,后来还把他只有13岁和12岁的两个女儿也都送进了修道院做了修女。纵观伽利略的一生,可以看出他与宗教界有着千丝万缕的联系,甚至与当时宗教界高层也有着经常性的接触和交流,这在很大程度上加重了伽利略的宗教情感和信仰,使他成为一个虔诚的宗教徒。对于他的天文发现,他首先感谢的是神恩的启示。教会对他置之不理,但他只责怪几个“头脑糊涂”的人而已。不惜代价宣传和捍卫哥白尼学说也是他宗教情感的一个反映。他虽遭到教廷的迫害,但他仍相信上帝和《圣经》,他始终是一个虔诚的信徒,而非极端的革命者。

      自然界是多层面的,人们可以从不同的视野来进行观察。科学的即理性的视野和神学的即感性的视野是信仰眼光的两个不同重要方面,这两种视野有时重叠,并且相互影响,这种情景在伽利略身上得到了体现。伽利略一生游离又交融于科学和神学之间。他认为《圣经》和“自然之书”是神圣的创造者写下的两本书,都是正确的。一方面他捍卫科学的真理,另一方面敬虔神圣的宗教。特别是在天文学研究中他从对神学敬仰的角度去解释科学真实的发现,协调他的信仰与理性。断言伽利略是冲破了神学的束缚才取得其科学上的成就,在很大程度上是对伽利略的误解。

      我们只有把伽利略放在历史的长河里,放在特定的历史文化背景中,拨开层层迷雾,对他的科学思想和宗教信仰有一个清晰而完整的认识,才能准确全面地看待和认识伽利略。

      5 研究伽利略的意义和价值

      在科学史的研究中,人物研究历来都是一个经久不衰的重要研究领域。研究伽利略无论从科学内史上展开,还是从科学外史上深入都极具研究价值。

      伽利略在科学史上有着极为重要的地位,主要表现以下几个方面:第一是由于他通过对天空的观测发现了一系列天文现象。第二是他宣传、捍卫和丰富了哥白尼学说,使天文科学的进展改变了全人类的宇宙观,这在天文学、自然科学以及整个人类社会的发展进步中都是意义非凡,影响巨大的。第三是他的实验研究成果奠定了近代最惊人的知识成就基础;他一系列科学实验背后,所蕴含的丰富思想及方法是近代科学革命发生和现代科学发展的必要条件;他把发现自然规律的基本方法告诉了人们;他非凡的唯实、求真、创新的科学精神有力地促进了当时的思想解放运动,对力学、对物理学、对整个自然科学的发展都产生了深远的影响。伽利略用两部科学名著《对话》和《两门新科学》树立他在科学史上伟大的丰碑。

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