西元1564~1642 AD (享年78歲)
在醫學院求學的伽利略,有一天在比薩大教堂作禱告,突然發現教堂天花板的吊燈在擺動,他凝視這盞左右擺動的吊燈,右手指按住左腕的脈博,心裏默默的計算燈火擺動的次數,他發現它們之間有固定的關係,於是伽利略進一步實驗研究單擺的性質,結果發現單擺的長度改變,擺動的週期就不一樣;但是擺錘的重量、擺幅的大小和擺動的週期無關,這就是「擺錘等時性原理」。這發現在當時是一項創舉,那時伽利略還不滿20歲。後來,伽利略再利用擺的原理,製作了一種儀器「計脈器」,可以用來測病人的脈搏次數,日後又有另一位科學家—海更斯根據這個定律,發明了時鐘。
由於有了這樣的發明,以及對數學、物理學的濃厚興趣,因此,大部分的時間,他專心研究歐幾里德和阿基米德的理論,便逐漸荒廢醫學課業,成績相當差,他的父親知道後非常憤怒,不再供給他求學的費用,伽利略只好中途輟學,離開比薩大學。
儘管伽利略醫學院沒畢業,但是由於他的發明、發現,以及他回鄉後又發表了兩篇論文:一篇是關於自己發明的比重秤;一篇是關於固體的重心。這兩篇論文的評價相當高,加上恩師李奇的大力推薦,終於讓他謀得一份工作,就是回到母校比薩大學擔任數學教授。「比薩斜塔的實驗」正是他在比薩大學擔任教授時的有名實驗。這個實驗完沒多久,伽利略又向亞里斯多德的另一項理論挑戰,經由實驗他推翻了亞里斯多得所謂「物體運動是因外力作用,沒有外力,物體就會靜止下來;作用力越大,物體運動速度越快」的說法,伽利略指出:運動不需外力來維持,如果沒有外力作用,該物體將永遠保持原有的運動狀態。後來牛頓根據這一理論基礎總結出:牛頓第一運動定律,也就是「慣性定律」。
西元1608年,有一位荷蘭的光學家,無意之中將兩張玻璃片組合起來,竟能將遠處的景物,看得好像就在眼前一樣。這項驚人的發現,立刻吸引了伽利略的注意。根據他的推想,望遠鏡的兩個透鏡必須一個是凸透鏡,一個是凹透鏡。於是,他成功的製造了一個能放大兩三倍的望遠鏡。之後,伽利略又不斷改進,最後竟然製造出一架可以放大20倍的。
在一個晴朗的夜裏,伽利略用望遠鏡去觀察月亮。那個時候,人們依照亞里斯多德的學說及聖經的教義,認為月亮是完美無缺的,而表面是完全光滑的銀白色。可是伽利略透過改良的望遠鏡,發現月亮和地球一樣,有高山也有深谷,既不平滑,也不光潔;他又用這架望遠鏡去看銀河,發現銀河也是由無數的小星球組合而成,根本不是什麼「霧氣」。1610年1月,他把望遠鏡指向木星,發現木星有四個衛星,就像是地球的衛星—月亮一樣。可是這一連串的發現,並沒有贏得其他教授們的相信,他們不願意去看伽利略製成的望遠鏡,總以為那根管子裏頭,一定藏有「魔術」。總而言之只要是和亞里斯多德的學說不同,便是斜門歪道。
在伽利略用望遠鏡指向天空的一百年前,哥白尼教士便曾指出:假如肉眼銳利的話,可以看得見金星也跟月亮一樣有盈虧,伽利略用望遠鏡證實了哥白尼的見解是正確的—顯然金星是繞著太陽轉的,而不是繞著地球轉的。
伽利略又用望遠鏡去觀測太陽,這是從來沒有人做過的怪事。更奇怪的是他居然看見太陽的表面有黑點,而且這些黑點不停的在移動、在改變,漸漸的又消失了。這發現擊碎了天體是完美的臆測,而且證明太陽本身在旋轉。
有了這些大發現,伽利略開始把發現寫下來。在1610年出版的《星際使者》和1612年出版的《關於太陽黑子的信札》,都成了當時歐洲天文界轟動的著作,內容也是當代天文學的大突破。他否定了亞里斯多得「天體是完美無缺」的觀念、並推翻古代學者托勒密的「地球是宇宙中心」(天動說)的理論,並推崇哥白尼的學說(地動說)。論文發表後立即引來教會和守舊派人士的反感和攻擊。教會為了鞏固權威於1616年宣布:「哥白尼學說為異端,地動說違背聖經教義,不得任意傳授與公開談論」。伽利略鑑於以前有位學者—布魯諾,因為主張哥白尼的學說而被活活燒死,因此也就停止宣揚他的想法。
1622年伽利略的好朋友—烏魯班八世即位,成為羅馬新教皇。伽利略心想機會來了,於是他開始撰寫《關於托勒密和哥白尼宇宙論的對話》,這本書在1632年出版,表面上是以對話的形式,來解說兩種宇宙論的觀點,實際上則是宣揚哥白尼的地動說。這書完成的隔年,伽利略就被押到羅馬宗教法庭總部,並被指控為「反對教皇、宣傳異端」的罪名,可憐的伽利略在布魯諾被燒死的陰影、和不堪身心折磨的情況下,終於口頭上承認自己學說的錯誤,並接受無限期在家監禁的處罰,直到教會滿意為止。
儘管遭到軟禁,伽利略研究的精神依然旺盛,他在家開始撰寫《新科學對話》這本書,書中將自己年輕時的研究詳細寫下,成為後世研究科學的寶典,這時他已經是74歲的老人了,雙眼也完全失明。
1642年伽利略永遠閉上眼睛,離開人世。但是同一年,牛頓在英國誕生,牛頓說他是站在巨人的肩膀上,才有如此偉大的成就。而伽利略就是這巨人的其中之一。
參考資料:
http://www.bud.org.tw/museum/s_star12.htm
http://www.mr-wang.idv.tw/men-001/see.asp?oneid=19&passed=&upd=94&sql1=
<<從故事看科學>>
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