伽利略(Galileo)于1564年2月15日出生于意大利比萨(佛罗伦萨公国的一部分),他是意大利伟大的文学家,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 ”。他所进行的加速度试验对科学的发展产生了深远的影响。
伽利略巧妙地利用理想实验和科学推理否定了亚里斯多德的自由落体运动理论,那么正确的自由落体运动规律应是怎样的呢?由于当时测量条件的限制,伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。
因此他设想用斜面来“冲淡”重力,“放慢”运动,而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量,并把自由落体运动看成为倾角为 90° 的斜面运动的特例。
他做了一个 6 米多长,3 米多宽的光滑直木板槽,再把这个木板槽倾斜固定,让铜球从木槽顶端沿斜面滚下,然后测量铜球每次滚下的时间和距离的关系,并研究它们之间的数学关系。
亚里斯多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的:铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成比例:两倍的时间里,铜球滚动 4 倍的距离。
他把实验过程和结果详细记载在 1638 年发表的著名的科学著作《关于两门新科学的对话》中。
伽利略的斜面加速度实验还是把真实实验和理想实验相结合的典范。伽利略在斜面实验中发现,只要把摩擦减小到可以忽略的程度,小球从一斜面滚下之后,可以滚上另一斜面,而与斜面的倾角无关。
也就是说,无论第二个斜面伸展多远,小球总能达到和出发点相同的高度。如果第二斜面水平放置,而且无限延长,则小球会一直运动下去。这实际上是我们现在所说的惯性运动。
因此,力不再是亚里斯多德所说的维持运动的原因,而是改变运动状态(加速或减速)的原因。
后记
牛顿曾经说过, 自己是站在巨人的肩膀上.伽利略就是这个巨人. 牛顿的第一定律就是总结前人的结论(主要是伽利略的实验),即物体在不受力的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
伽利略既重视实验,又重视理性思维,强调科学是用理性思维把自然过程加以纯化、简化,从而找出其数学关系。因此,是伽利略开创了近代自然科学中经验和理性相结合的传统。
这一结合不仅对物理学,而且对整个近代自然科学都产生了深远的影响。正如爱因斯坦所说:“人的思维创造出一直在改变的宇宙图景,伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重要意义”。