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伽利略‧伽利萊 Galileo Galilei

       義大利物理學家、數學家、天文學家、工程學家及哲學家,在近代的科學史上占有非常重要的地位,伽利略不只改良望遠鏡、進行天文觀測、支持日心說理論,同時也透過實驗證明,當物體受到引力作用時,會進行加速度運動;而當物體不受外力作用時,會保持其原本的靜止狀態或是均勻速度運動狀態。伽利略被稱為「現代觀測學之父」、「現代科學之父」。

       早期的伽利略攻讀醫學,1581年時,他觀察到教堂裡的吊燈被風吹拂而來回擺動,他利用自己的脈搏來計算時間,發現儘管吊燈的擺動距離越來越小,但來回往返一次的時間(周期)都相同,伽利略進一步發現,吊燈擺動的周期僅和擺繩的長度有關,和吊燈重量、擺動的角度大小均無關,這就是有名的「鐘擺的等時性」。

       據傳伽利略為了推翻亞里斯多德所謂的「重物比較早落地」的說法,而在比薩斜塔頂端做實驗。不過根據歷史記載,伽利略並未做過此實驗,而且他也不可能做此實驗,因為地球表面有大氣,空氣對不同的物體會有不同的阻力。儘管如此,伽利略早先已經透過一個自由落體思想實驗,證明兩個物體會同時落地,無論它們的質量究竟是否相同。而當真空技術發展成熟時,自由落體實驗證明伽利略的想法是正確的。

       另外,亞里斯多德也提出,當物體不受外力作用時,物體必定靜止,而人們也廣泛地接受這種看法。但伽利略透過斜面運動實驗,提出了慣性定律,否定了亞里斯多德的看法。他的實驗,不僅為牛頓的運動定律打下根基,他將物體的運動拆解為水平運動與垂直運動的方法,更是為往後的物理學研究打開了一道大門。

       除了以上的成果之外,伽利略也力挺哥白尼的日心說,挑戰自從亞里斯多德、托勒密約1500年以來,被基督教會奉為圭臬的地心說。1609年,伽利略透過望遠鏡觀測星空,成為歷史上窺見天體面貌的第一人。他發現到月球表面凹凸不平、太陽表面具有黑點,代表天體並非完美的球體;他也發現到木星的四顆衛星(伽利略衛星)、金星的盈虧現象,這些現象表明了地球並非宇宙的中心,證明了地心說是錯誤的。

       伽利略將他的觀測發現記錄下來,並在1610年出版了《星際信使》一書,想當然耳,教會馬上視伽利略為眼中釘,並重新申明哥白尼的學說是異端,不得公開談論,伽利略只好暫時作罷。但之後伽利略的好友─烏爾班八世─擔任教宗後,伽利略於1632年出版《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,宣揚日心說。但因為內容對於亞里斯多德學派的攻擊,使得伽利略最後被押到宗教法庭接受審判,教會並脅迫他收回觀點。迫於壓力,伽利略不得不撤回主張,但據傳他退下時,曾自己喃喃自語道:「但是,地球依然在轉啊。」

       伽利略從此被軟禁,在佛羅倫斯度過了餘生,這段期間內,他寫了一本新書:《兩種新科學》,總結了他過去40年來所做的研究。1992年,教宗若望‧保祿二世發表聲明,承認教會的錯誤,同年12月,教宗本篤十六世讚揚了伽利略對天文學的重大貢獻。儘管遲來的道歉無法彌補過去的遺憾,但伽利略的歷史定位早已獲得肯定,屹立不搖,備受後人的推崇,成為名副其實的「現代科學之父」。

 

(伽利略肖像,Credit:Justus Sustermans, Public domain, via Wikimedia Commons)

 

(伽利略手稿,Credit:Galileo Galilei, Public domain, via Wikimedia Commons)