Transcript 伽利略·伽利萊 伽利略·伽利萊 朱斯托·蘇斯泰曼斯所作的伽利略肖像

伽利略 · 伽利萊
伽利略 · 伽利萊
朱斯托 · 蘇斯泰曼斯所作的伽利略肖像
出生
儒略曆 1564 年 2 月 15 日 (1564-02-15)
義大利佛羅倫斯公國比薩
逝世
儒略曆 1641 年 12 月 29 日
格里曆 1642 年 1 月 8 日 （ 77 歲）
義大利托斯卡納大公國阿切特里
居住地
義大利托斯卡納大公國
研究領域
天文學、物理學及數學
任職於
比薩大學
帕多瓦大學
母校
比薩大學
著名成就
運動學
動力學
望遠鏡觀測天文學
日心說
受影響於
尼古拉 · 哥白尼
施影響於
艾薩克 · 牛頓
伽利略 · 伽利萊（ Galileo Galilei ， 1564 年 2 月 15 日－ 1642 年 1 月
8 日），義大利物理學家、數學家、天文學家及哲學家，科學革命中
的重要人物。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測，以及支
持哥白尼的日心說。伽利略做實驗證明，感受到引力的物體並不是呈
勻速運動，而是呈加速度運動；物體只要不受到外力的作用，就會保
持其原來的靜止狀態或勻速運動狀態不變。他又發表慣性原理闡明，
未感受到外力作用的物體會保持不變其原來的靜止狀態或勻速運動狀
態。伽利略被譽為「現代觀測天文學之父」、「現代物理學之父」 、
「科學之父」 及「現代科學之父」。史蒂芬 · 霍金說，「自然科學的
誕生要歸功於伽利略。」
目錄
[ 隱藏 ]
1 生平 1.1 早年
1.2 作為科學家
1.3 去世
2 成果 2.1 對現代科學的影響
2.2 科學研究方式
3 爭議 3.1 伽利略、開普勒與潮汐
理論
3.2 就彗星與《試金者》的爭議
3.3 地心說爭議
4 天文學
4.1 開普勒超新星
4.2 木星
4.3 金星、土星、海王星
4.4 太陽黑子
4.5 月球
4.6 銀河系與恆星
5 技術
6 物理
6.1 質量相異者同時落地
7 數學
8 天主教對伽利略的重新認定
9 藝術和時尚
10 著作
10.1 伽利略出版的主要作品
11 時間軸
12 腳註
13 參考文獻
14 外部連結
15 參見
伽利略的大女兒維吉尼亞（修女瑪利亞 · 塞萊斯
特），對父親終身盡孝，後與父親同葬在佛羅倫斯聖
十字大殿
伽利略生於義大利比薩（當時為佛羅倫斯公爵領地）。是文森特 · 伽利萊與茱莉亞 · 阿曼娜蒂 [9]
六個兒子中的長子。文森特是個著名的魯特琴手、作曲家和樂理學者。伽利略自己是個靈巧的魯
特琴手，並繼承了其父對現有權威的懷疑態度，對精湛謹慎的、量化實驗的價值取向，對時間或
韻律的周期或是音樂性的欣賞，以及對數學與實驗聯姻的期望與啟迪。伽利略五個兄弟中的三個
活過了嬰兒時期，最小的是邁克安格羅成為了著名的魯特琴手、作曲家，雖然他在伽利略年輕時
為後者帶來了不小的財政負擔。邁克安格諾魯交不起父親答應給他哥哥的結婚份子錢，後者答應
今後給予補償。邁克安格諾魯有時候會從伽利略那邊借錢，以維持他對音樂的熱衷和事業。這些
財政負擔迫使伽利略在早年間努力發明以增加收入。
伽利略是根據一個家庭先祖伽利略 · 博尼圖來命名的。博尼圖是位佛羅倫斯醫生、大學教授、政
治家；在 14 世紀末期，家族姓氏從博尼圖改為伽利萊。伽利略 · 博尼圖被葬在佛羅倫斯聖十字大
殿， 200 年後這位著名後裔伽利略 · 伽利萊在此與先祖同睡。當伽利略 · 伽利萊 8 歲時，他的家
庭搬回了佛羅倫斯，但是他在傑卡布 · 博洛尼那裡寄養了兩年。之後，他在離佛羅倫斯東南 35 公
里的瓦隆布羅薩的卡馬多萊斯修道院裏學習
雖然伽利略是位虔誠的天主教徒，但是他與馬麗娜 · 甘巴在以非婚生的
方式養育了三個孩子。他們在 1600 年生了維吉尼亞， 1601 年生了利維亞兩
個女兒， 1606 年生了文森特，一個兒子。因為他們是非婚生的，所以伽
利略覺得女兒們嫁不出去。在當時，這只能由高昂的嫁妝來彌補，而伽
利略的兩個姐姐在這個問題上都帶給了他不小的麻煩。兩個女兒的出路
就是出家。兩個女兒在阿切特里的聖 · 馬泰奧門下修道，並在其門下度
過餘生。維吉尼亞的修女名字是瑪利亞 · 塞萊斯特。她於 1634 年 4 月 2 日
去世，與伽利略同葬在佛羅倫斯聖十字大殿。利維亞的名字是阿爾漢格
爾斯克姊妹，終生疾病纏身。文森特最終成為伽利略合法的繼承人，後
與埃斯特拉 · 波什尼日結髮。
作為科學家
伽利略雖然在年少時曾經嚴肅地考慮過是否要去當傳教士，但他父親堅持他去
比薩大學學醫。在 1581 年學醫時，他注意到了搖擺的吊燈，吊燈在風的推動下划
出大小不一的軌跡。與自己脈搏做出對比後，伽利略發現不論吊燈搖擺的距離如
何，他們的周期時長都是相同的。回家後，他架起了兩個長度相同的擺，將其中
一個擺晃動大一些，另一個小一些，結果發現他們的時長的確相同。在此期間，
他都刻意地迴避數學（因為行醫掙錢比教數學的掙得多）。伽利略無意中旁聽了
學校的幾何課，隨後向他父親要求准許他改修數學與自然哲學，後者極不情願地
答應了他。伽利略設計了一個溫度測量器（溫度計的前身），並於 1586 年出版了
小冊子，上面記錄了他設計發明的液壓秤（這使他得到了學術界的關注）。伽利
略也研究了美術中的素描，並於 1588 年在佛羅倫斯的素描美術學院擔任講師，主
講透視法和明暗搭配。受到佛羅倫斯城市藝術氣息與文藝復興運動的啟迪，伽利
略獲得的審美細胞。在他還是學院年輕講師的時候，他與佛倫丁畫家西格里建立
了長達一生之久的友誼，後者在他的繪畫中描述了伽利略觀察月球的場景。
年，伽利略被任命為比薩大學的數學主任。 1591 年他父親去
世，小弟弟邁克安格諾魯託付給他照看。 1592 年到 1610 年間，伽
利略在帕多瓦大學執教幾何、機械和天文。在這段期間內，伽
利略在基礎性純科學（如運動學和天文學）與應用科學（如
材料力學、望遠鏡改良）上都有重大突破。他也有許多其他興
趣愛好，如研究占星術，這在當時是數學與天文學的交叉學
科。
1589
去世
位於佛羅倫斯聖十字大殿內的伽利略墓
伽利略的來訪者源源不斷，直到 1642 年為止。 1642 年 1 月 8 日
（儒略曆 1641 年 12 月 29 日）伽利略在經歷高燒與心悸後死去，
享年 78 歲。托斯卡納大公費迪南德二世 [27] 希望把他葬在佛羅倫
斯聖十字大殿，挨著他的父親及其他先祖們，並為他樹立一座大理
石紀念陵墓 ] 。由於伽利略被天主教會判為「有強烈異端嫌疑」，
教宗烏爾班八世和他的侄子紅衣主教佛朗西斯 · 巴貝日尼抗議，該
計劃被否決。因此，他被葬在新手副堂隔壁的小屋旁，它位於主堂
南翼與聖物儲藏室之間的走廊末端。 1737 年，伽利略的紀念碑被
重新樹立，他的遺體被改葬在主堂。在改葬時，遺體中的三根手指
和一顆牙齒被取了出來。目前，他右手中指被陳列在義大利佛羅倫
斯的伽利略博物館中。巧合的是，在伽利略身故後一年（ 1643 年
1 月 4 日（儒略曆 1642 年 12 月 25 日）），另一位科學巨擘艾薩
克 · 牛頓爵士誕生於英國
成果
伽利略為牛頓的牛頓運動定律第一、第二定律提供了啟示。他非常重視數學在應用科學方法
重要性，特別是實物與幾何圖形符合程度到多大的問題。
伽利略認為選擇得當的數學證明可以用來探索任何牽涉到定量性的問題。伽利略為自己提出
一套力學問題，是那些牽涉到尺度效果的問題。在考察尺度效果時，伽利略研究了物質的數
即後來叫做質量的量，後來又以同樣方式探索了牽涉到時間測量和速度測量的動力學問題。
略所研究的中心問題就是在重力影響下的落體運動問題，推翻了亞里士多德關於不同重量的
下落速度不同的論點。
里昂尼所繪的伽利略
根據亞里士多德的物理學，保持物體以勻速運動的是力的持久作
用。但是伽利略的實驗結果證明物體在引力的持久影響下並不以勻
速運動，而是每次經過一定時間之後，在速度上有所增加。物體在
任何一點上都繼續保有其速度並且被引力加劇。如果沒有了引力，
物體將仍舊以它在那一點上所獲得的速度繼續運動下去。這就是慣
性原理。這個原理闡明物體只要不受到外力的作用，就會保持其原
來的靜止狀態或勻速運動狀態不變。伽利略在研究運動學時研究過
物體的等加速運動，這個課題在今天幾乎所有高中及大學的入門物
理學程中都是必教的。他對觀測天文學的貢獻包括用望遠鏡確認金
星的盈虧，發現木星最大的四個衛星（以他命名為伽利略衛星）以
及觀測並分析太陽黑子。伽利略也曾研究過應用科學及科技，並改
進了圓規的設計。
從慣性原理，伽利略發展了拋射體的飛行軌跡理論，從而表明數學證明在科學上的
價值。他考察了一個球以勻速滾過桌面，再從桌邊沿一根曲線軌道落到地板上的動
作。在這條墜落軌道上的任何一點，球都具有兩種速度：一個是沿水平面的速度，
根據慣性原理始終保持勻速，另一個是垂直的速度，受引力的影響而隨著時間加
快。在水平方向，球在同等時間內越過同等距離，但是在垂直的方向，球越過的距
離則和時間的平方成正比。這樣的關係決定球走出的軌跡形式，即一種半拋物線，
因此，一個物體以四十五度角拋出時，距離將最遠。
攜帶物品之
一：義大利太
空署提供的伽
利略鋁質紀念
牌，上面鐫刻
朱諾號有伽利
略自畫像和他
於 1610 年發
現木星衛星的
親筆記
錄， 2.8 X 2
英寸大小，重
6 克。
朱諾號攜帶物品
之一：三個樂高
積木人物模型，
分別代表伽利
略，朱庇特神和
妻子朱諾
史蒂芬 · 霍金認
為，伽利略對現
代科學誕生的貢
獻，比其他人都
多 [35]﹔ 阿爾伯
特 · 愛因斯坦稱
他為現代科學之
父 [36] 。
伽利略在天文學的發現和對尼古拉 · 哥白尼學說的研究已經傳給世界一筆永存
的遺產，這筆遺產包括伽利略發現並歸類的木星四大衛星，合稱伽利略衛
星。
伽利略號探測器以伽利略命名，它是第一個圍繞木星公轉的太空飛行器。歐
盟建造中的衛星定位系統﹕伽利略定位系統以伽利略命名。
在古典力學裡慣性系統 ( 慣性參考系 ) 之間的座標轉換稱為伽利略變換。伽，
有時稱為 { 伽利略 } ，雖不是國際單位制的單位，卻是一個加速度單位，常用
於重力場的測定。
因為 2009 年是伽利略第一個有記載﹑使用望遠鏡作天文觀測的第四百年，聯
合國訂此年為全球天文年。
2011 年 8 月 5 日發射的無人太空探測船朱諾號帶有一塊 2 吋長 2.8 吋寬的鋁
質紀念牌﹐上面鐫刻有伽利略的自畫像﹐以及他在 1610 年發現木星衛星的親
筆觀測記錄。同一艘太空探測船上並帶有三個樂高積木人像﹐其中一個代表
伽利略﹐其他兩個代表古羅馬神話的朱庇特 ( 木星名字的來由 ) 及他的夫人朱
諾 ( 朱諾號名字的來由 ) 。
科學研究方式
伽利略在通過實驗和數學方式研究運動科學做出了最初的創新 [41]。當時更多的科學研究方法使威
廉 · 吉爾伯特的對電磁的量化研究。伽利略的父親，魯特琴手、樂理專家文森佐 · 伽利萊，可能進
行了最古老的非線性物理實驗：就伸展的弦來說，音高為張力的乘方成比例 [42]。這些觀察結果在
畢達哥拉斯音樂傳統的結構框架內，被樂器製造工人廣為知曉，這包括將弦以整數相除得到一個
和諧音階。因此，數學的一部分總是與音樂和物理科學有聯繫，年輕時代的伽利略可以從他父親
的觀測中拓展這種傳統 [43]。
伽利略是當代思想家中明確宣稱自然規律是數學性的。在《試金者》中，他寫道「哲學寫在這本
偉大的著作中，這宇宙中 ... 它是用數學作為語言寫成的，他的特性是三角、圓和其它幾何形
狀 ;...."[44]他的數學分析跟進一步發展了後期自然哲學學者的傳統，這是伽利略在他學哲學是做的
[45]。他養成了一個奇特的能力，就是無視權威，特別是亞里士多德學派的權威。在更廣義上，他
的作品更進一步推動了科學從哲學與宗教中分離出來；這是人類思想的一大進步。他常常願意根
據自己的觀察來改變想法。為了進行試驗，伽利略為長度與時間制定標準，以便在不同時間和不
同實驗室所做的工作可以複製。這為數學歸納法提供了堅實基礎。
伽利略展示了數學、理論物理、試驗物理之間的奇妙的關係。他理解拋物線，無論是圓錐曲線，
還是縱坐標 (y) 與橫坐標 (x) 之間的乘方關係。伽利略進一步認為拋物線是勻速加速拋物體在沒有
摩擦和其它干擾情況下的理論上完美的軌道。他承認自己的理論有局限性，因為從理論角度來看
地球大小的彈道軌道不大可能呈拋物形狀 [46]，但他仍舊堅持從當時的迫擊來看，炮彈軌道與
拋物線相比較差不到哪裡去 [47]。
爭議
伽利略、開普勒與潮汐理論 [ 編輯]
紅衣主教貝拉明 [48]1615 年發表聲明，稱哥白尼學說不成立，除非「有物理證據證明太
陽不是圍繞地球，而是地球圍繞著太陽運行」 [49]。伽利略認為他的潮汐理論足可證
明地球運動。這個理論十分重要，以至於他最開始將著作命名為《關於海洋潮汐與
流動的兩大世界體系的對話》 [50]。關於潮汐的字眼最終因為宗教法庭的指令而被刪
除。
伽利略認為，由於地球圍繞軸心自轉並圍繞太陽公轉，導致地球表面運動的加速減
速引發海水潮汐式前後涌動。 1616 年，他將第一份有關潮汐的文獻整理出來，交給了
紅衣主教奧斯尼 [51][52]。他的理論第一次涉及了海底大陸架的形狀尺度，以及潮汐的
時刻等。例如，他正確地推算出亞德里亞海中途的波浪相對於到達海岸的最後一波
來說可以忽略不計。但是，從潮汐形成的總體角度來看，伽利略的理論並不成立。
如果理論成立了，那麼每天只能出現一次漲潮。伽利略與他
的同事們注意到該理論的不足之處，因為在威尼斯每天會
漲潮兩次，時間間隔為 12 小時。伽利略認為這種反常現象不
過是因為海洋形狀，深度及其它的問題導致的 [53]，不值得
一提。對於他這種觀點是不靠譜的論斷，阿爾伯特 ·
愛因斯坦則表示伽利略只是急於給出地球運動的物理證明，
構造出了這種「引人入勝的觀點」並自己全盤接受了 [54]。
伽利略否定了當時約翰內斯·開普勒的觀點，即月球導致
潮汐運動 [55]，而後者的觀點襲承了托勒密法之書中占星傳
統。他也拒接接受開普勒關於行星沿橢圓軌道運行的觀點，
認為圓形軌道才是「完美」的 [56]。
就彗星與《試金者》的爭議 [ 編輯]
年，伽利略與羅馬耶穌會大學數學教授賀拉斯 · 格拉西神父[57]發生爭執。
爭執的開始時就彗星性質的辯論，但是當伽利略發表《試金者》時，爭議已
經升級為就科學自身性質的辯論。《試金者》中包含了伽利略關於如何研究
科學的大量思想，這可以說是他的科學宣言 [58]。 1619 年早期，格拉西神父匿
名發布了一本小冊子《關於 1619 年三顆彗星的天文論述》 [59]，討論了去年 11
月份出現的彗星的性質。格拉西斷言彗星是個熾熱的天體，離地球以固定距
離沿著圓形軌跡運動 [60]，因為它在天上運行速度比月亮慢，所以它必定離月
亮遠。
1619
格拉西的論述與結論被之後的小冊子《論彗星》 [61]批駁。雖然這份小冊子基
本上是伽利略自己寫的 [62]，但署名作者是伽利略的一個學生，佛倫丁律師馬
里奧 · 古迪西 [63]。伽利略與古迪西在冊子中並沒有給出他們所確定的彗星本
質 [64]，而是給出了一些暫時性的推測。這些推測從今天看來並不成立。伽利
略和古迪西的《論彗星》中包含了對耶穌會克里斯托佛 · 什車尼 [65]的無故攻
擊 [66]，對羅馬大學教授的不敬之詞遍布全書 [67]。耶穌會被羞辱了 [68]，格拉
西立即回敬了他自己的論點《天文學與哲學的平衡》 [69]，以筆名魯西輪 · 撒
西歐 · 西格薩諾 [70]發表 [71]。這個筆名可能來自他的一個學生。
《試金者》是伽利略對《天文學與哲學的平衡》的竭力反
駁 [72]，並被認為是辯論文獻中的經典 [73]。書中對「撒西
歐」 [74]的主張進行了無情的嘲諷 [75]，獲得了廣泛讚許。新
任教宗烏爾班八世對此尤為感興趣，因為該書是致給他的
[76]。伽利略與格拉西的辯論離間了他與耶穌會之間的關
係，後者曾經同情他的觀點 [77]，而伽利略和他的朋友確信
是耶穌會導致了他日後的不幸。目前的證據對此模稜兩可
[78]。