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(创建页面,内容为“利略·伽利萊(Galileo Galilei,義大利語:[ɡaliˈlɛːo ɡaliˈlɛi] ;1564年2月15日-1642年1月8日),義大利物理學家、數學家、天…”)
 
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利略·伽利萊 (Galileo Galilei,義大利語:[ ɡaliˈlɛːo ɡaliˈlɛi;1564年2月15日-1642年1月8日),義 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 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等速 運動 ,而是呈加速度運 ;物體只要不受到外 的作用,就 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 略被譽為「現代觀測 文學之父」、「現代 物理學 之父」 「科 之父」 「現代科學之父」。
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史蒂芬·霍金說,「自然 科學的 誕生 歸功於伽利略 。」
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|name = <h4 style="background:#0088dd; color:#ffffff; margin-top:0em; padding:10px 0;">伽 利略·伽利萊</h4>
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|image = <img src="https://i2.kknews.cc/SIG=2h49nls/ctp-vzntr/1529065184383145n71s067.jpg" width="250" ><br> <br>[https://kknews.cc/zh-mo/history/av88696.html 圖片來源每日頭條]
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'''伽利略·伽利莱'''({{lang|it|'''Galileo Galilei'''}},{{IPA-it|ɡaliˈlɛːo ɡaliˈlɛi|lang}} ;{{bd|1564年|2月15日|1642年|1月8日|catIdx=G}})<ref name="McTutor"/><ref name=birthdate>[[#Reference-Drake-1978|Drake(1978, p.1).]]伽利略出生日期 用的 是[[儒略曆]],當時所有基督教國家都使用這個曆法 義大 及幾個 主教國家於1582年改用[[公曆]]。除非特別註明,條目中的日期皆為公曆。</ref><ref>{{ws|"[[s:Catholic Encyclopedia (1913)/Galileo Galilei|Galileo Galilei]]" in the 1913 ''Catholic Encyclopedia''}} by John Gerard. Retrieved 11 August 2007</ref>,[[義大利]][[ 物理學 家]] [[數學家]]、[[天文 家]] [[哲學家]],[[ 科學 革命]]中 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[[日心说]]。伽利略做实验证明,感受到[[引力]]的物体并不是呈[[等速運動]],而是呈[[加速度|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[[惯性原理]]阐明,未感受到外力作用的物体会保持不变其原来的静止状态或匀速运动状态。伽利略被譽為“現代觀測[[天文學]]之父”<ref>{{Citation | title = A Short History of Science to the Nineteenth Century | first = Charles | last = Singer | publisher = Clarendon Press | url = http://www.google.com.au/books?id=mPIgAAAAMAAJ&pgis=1 |date=1941}}(page 217)</ref>、“現代[[物理學]]之父”<ref name="Einstein">{{cite book|last=Weidhorn|first=Manfred|title=The Person of the Millennium: The Unique Impact of Galileo on World History|publisher=iUniverse|isbn=0-595-36877-8|pages=155|date=2005}}</ref>、“[[科學]]之父”<ref name="Einstein" />及“現代科學之父”。<ref name=finocchiaro2007>[[#Reference-Finocchiaro-2007|Finocchiaro (2007)]].</ref>
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[[史蒂芬·霍金]]說,“[[自然科學]]的誕生要歸功於伽利略。”<ref>"Galileo and the Birth of Modern Science, by Stephen Hawking, American Heritage's Invention & Technology, Spring 2009, Vol. 24, No. 1, p. 36</ref>
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== 生平 ==
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=== 早年 ===
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伽利略生于意大利[[比萨]](当时为佛罗伦萨公爵领地)。是溫琴佐·伽利莱<ref>Vincenzo Galilei</ref>与茱莉亚·阿曼娜蒂<ref>Giulia Ammannati</ref>六个儿子中的长子。溫琴佐是个著名的[[鲁特琴]]手、[[作曲家]]和[[乐理]]学者。伽利略自己是个灵巧的鲁特琴手,并继承了其父对现有权威的怀疑态度<ref>John Gribbon. The Fellowship: Gilbert, Bacon, Harvey, Wren, Newton and the Story of the Scientific Revolution. The Overlook Press, 2008. p. 26</ref>、对精湛谨慎的、量化实验的价值取向、对时间或韵律的周期或是音乐性的欣赏,以及对[[数学]]与[[实验]]联姻的期望与启迪。伽利略五个兄弟中的三个长大成人,最小的是米凱蘭傑洛<ref>Michelangelo,又作Michelagnolo(米凱拉尼奧洛)</ref>成为了著名的[[鲁特琴]]手、[[作曲家]]。
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伽利略是根据一个家庭先祖伽利略·博尼图来命名的。博尼图<ref>Galileo Bonaiuti, 1370-1450年</ref>是位佛罗伦萨医生、大学教授、政治家;在14世纪末期,家族姓氏从博尼图改为伽利莱。伽利略·博尼图被葬在[[佛罗伦萨圣十字大殿]],200年后这位著名后裔伽利略·伽利莱在此与先祖同睡。当伽利略·伽利莱8岁时,他的家庭搬回了[[佛罗伦萨]],但是他在杰卡布·博洛尼那里寄养了两年。之后,他在离[[佛罗伦萨]]东南35公里的瓦隆布罗萨的卡马多莱斯[[修道院]]<ref>Camaldolese Monastery at Vallombrosa</ref>裏学习<ref>O'Connor, J. J.; Robertson, E. F. "Galileo Galilei". The MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews, Scotland. Retrieved 2007-07-24. </ref>。
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虽然伽利略是位虔诚的天主教徒<ref>Sharratt(1994, pp. 17, 213)</ref>,但是他与马丽娜·甘巴<ref>Marina Gamba</ref>在以非婚生的方式养育了三个孩子。他们在1600年生下了長女弗吉尼亚(Virginia Galilei, 1600年8月12日 - 1634年4月2日),1601年生下了次女利维亚(Livia, 1601年 - 1659年),1606年生下了長子溫琴佐(Vincenzo, 1606年 - 1649年)。由於他們是非婚生子女,所以伽利略觉得女儿们嫁不出去。在当时,这只能由高昂的嫁妆来弥补,而伽利略的两个姐姐在这个问题上都带给了他不小的麻烦<ref>John Gribbon. The Fellowship: Gilbert, Bacon, Harvey, Wren, Newton and the Story of the Scientific Revolution. The Overlook Press, 2008. p. 42</ref>。两个女儿的出路就是出家。两个女儿在阿切特里的圣·马泰奥门下修道,并在其门下度过余生。<ref>Sobel(2000, p. 5)Chapter 1. Retrieved on 26 August 2007. "But because he never married Virginia's mother, he deemed the girl herself unmarriageable. Soon after her 13th birthday, he placed her at the Convent of San Matteo in Arcetri."</ref>弗吉尼亚的修女名字是玛利亚·塞莱斯特。她于1634年4月2日去世,与伽利略同葬在[[佛罗伦萨圣十字大殿]]。利维亚的名字是阿尔汉格尔斯克,终生疾病缠身。溫琴佐最终成为伽利略合法的继承人,后与埃斯特拉·波什尼日[[結婚|结发]]<ref>Pedersen, O.(24–27 May 1984). "Galileo's Religion". Proceedings of the Cracow Conference, The Galileo affair: A meeting of faith and science. Cracow: Dordrecht, D. Reidel Publishing Co.. pp. 75–102. Bibcode 1985gamf.conf...75P.</ref>。
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=== 作为科学家 ===
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伽利略虽然在年少时曾经严肃地考虑过是否要去当传教士,但他父亲坚持他去[[比萨大学]]学医<ref>Reston(2000, pp. 3–14).</ref>。在1581年学医时,他注意到了摇摆的吊灯,吊灯在风的推动下划出大小不一的轨迹。与自己脈搏做出对比后,伽利略发现不论吊灯摇摆的距离如何,他们的週期时长都是相同的。回家后,他架起了两个长度相同的摆,将其中一个摆晃动大一些,另一个小一些,结果发现他们的时长的确相同。在此期间,他都刻意地回避[[数学]](因为行医挣钱比教数学的挣得多)。伽利略无意中旁听了学校的几何课,随后向他父亲要求准许他改修[[数学]]与[[自然哲学]]<ref>Asimov, Isaac (1964). Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology. ISBN 978-0-385-17771-9</ref>,后者极不情愿地答应了他。伽利略设计了一个温度测量器(温度计的前身),并于1586年出版了小册子,上面记录了他设计发明的液压秤(这使他得到了学术界的关注)。伽利略也研究了美术中的[[素描]],并于1588年在[[佛罗伦萨]]的素描美术学院担任讲师,主讲透视法和明暗搭配。受到[[佛罗伦萨]]城市艺术气息与[[文艺复兴]]运动的启迪,伽利略获得的审美细胞。在他还是学院年轻讲师的时候,他与佛伦丁画家西格里建立了长达一生之久的友谊,后者在他的绘画中描述了伽利略观察[[月球]]的场景<ref name="明暗" /><ref name="熏陶">Panofsky, Erwin (1956). "Galileo as a Critic of the Arts: Aesthetic Attitude and Scientific Thought". Isis 47 (1): 3–15. doi:10.1086/348450. JSTOR 227542. </ref>。
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1589年,伽利略被任命为[[比萨大学]]的数学主任。1591年他父亲去世,小弟弟迈克安格诺鲁托付给他照看。1592年到1610年间<ref>Sharratt(1994, pp. 45–66).</ref>,伽利略在帕多瓦大学执教几何、机械和天文。在这段期间内,伽利略在基础性纯科学(如[[运动学]]和[[天文学]])与[[应用科学]](如[[材料力学]]、望远镜改良)上都有重大突破。他也有许多其他兴趣爱好,如研究[[占星术]],这在当时是[[数学]]与[[天文学]]的交叉学科<ref>Rutkin, H. Darrel. "Galileo, Astrology, and the Scientific Revolution: Another Look". Program in History & Philosophy of Science & Technology, Stanford University. Retrieved 2007-04-15. </ref>。
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=== 去世 ===
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伽利略的来访者源源不断,直到1642年为止。{{OldStyleDate|1642年|1月8日|1641年12月29日}}伽利略在經歷高燒與[[心悸]]後死去,享壽78歲。<ref name=JoCarney>{{cite book| first=Jo Eldridge |last=Carney |title=Renaissance and Reformation, 1500–1620: a| publisher=Greenwood Publishing Group |isbn=0-313-30574-9 |date=2000}}</ref>[[托斯卡纳统治者列表|托斯卡纳大公]]费迪南德二世<ref>The Grand Duke of Tuscany, Ferdinando II</ref>希望把他葬在[[佛罗伦萨圣十字大殿]],挨着他的父亲及其他先祖们,并为他树立一座大理石纪念陵墓<ref>Shea & Artigas(2003, p. 199); Sobel(2000, p. 378).</ref>。由于伽利略的“有強烈異端嫌疑”之判決<ref>Monumental tomb of Galileo. Institute and Museum of the History of Science, Florence, Italy. Retrieved 2010-02-15.</ref>,使得此舉遭到[[教宗]][[乌尔班八世]]和他的侄子佛朗西斯·巴贝日尼樞機的抗议<ref>Shea & Artigas(2003, p. 199); Sobel(2000, p. 378); Sharratt(1994, p. 207); Favaro(1906,18:378–80)  (Italian).</ref>,该计划被否决。因此,他被葬在初學生禮拜堂隔壁的小屋旁,它位于主堂南翼与圣物储藏室之间的走廊末端<ref>Shea & Artigas(2003, p. 199); Sobel(2000, p. 380).</ref>。1737年,伽利略的纪念碑被重新树立,他的遗体被改葬在聖殿<ref>Shea & Artigas(2003, p. 200); Sobel(2000, pp. 380–384).</ref>。在改葬时,遗体中的三根手指和一颗牙齿被取了出来<ref>Section of Room VII Galilean iconography and relics, Museo Galileo. Accessed on line 27 May 2011.</ref>。目前,他右手中指被陈列在意大利[[佛罗伦萨]]的[[伽利略博物馆]]中<ref>Middle finger of Galileo's right hand, Museo Galileo. Accessed on line 27 May 2011.</ref>。
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== 成果 ==
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=== 直接成果 ===
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伽利略的研究结果对[[艾萨克·牛顿|牛頓]]提出、完善[[牛顿運動定律]]中的第一、第二定律有一定的启示。伽利略非常重视数学在应用科学方法上的重要性,特别是实物与[[几何]]图形符合程度有多大的问题。
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伽利略认为选择得当的数学证明可以用来探索任何牵涉到定量性的问题。伽利略为自己提出的第一套力学问题,是那些牵涉到尺度效果的问题。在考察尺度效果时,伽利略研究了[[物质]]的数量,即后来称[[质量]]的[[物理量]],后来又以同样方式探索了牵涉到[[时间]]测量和[[速度]]测量的[[运动学]]问题。伽利略所研究的中心问题就是仅在重力影响下的[[自由落体运动|落体运动]]问题,推翻了[[亚里士多德]]关于不同重量的物体下落速度不同的论点。
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根据亚里士多德的物理学,[[力]]的持久作用是保持物体[[匀速运动]]的原因。但是伽利略的实验结果证明:物体在[[引力]]的持久影响下并不以[[匀速运动]],而是每次经过一定时间之后,在[[速度]]上有所增加。物体在任何一点上都继续保有其速度并且被引力加剧。如果没有了引力,物体将仍旧以它在那一点上所获得的速度继续运动下去,这就是[[惯性原理]]。这个原理阐明物体只要不受到外力的作用,就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。伽利略在研究[[運動學]]時研究過物體的匀加速運動,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]]的貢獻包括运用[[望遠鏡]]確認金星的[[相位|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。
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从惯性原理,伽利略发展了抛射体的飞行轨迹理论,从而表明数学证明在科学上的价值。他考察了一个球以匀速滚过桌面,再从桌边沿一根曲线轨道落到地板上的动作。在这条坠落轨道上的任何一点,球都具有两种速度:一个是沿[[水平面]]的速度,根据惯性原理始终保持匀速,另一个是垂直的速度,受引力的影响而随着时间加快。在水平方向,球在同等时间内越过同等距离,但是在垂直的方向,球越过的距离则和时间的平方成正比。这样的关系决定球走出的轨迹形式,即一种[[半抛物线]],因此,一个物体以四十五度角抛出时,距离将最远。
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=== 对现代科学的影响 ===
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[[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」<ref name="Hawking galileo">[[#Reference-Hawking-1988|Hawking(1988, p.179)]].</ref>;[[阿爾伯特·愛因斯坦]]稱他為「現代科學之父 <ref name="father of science Einstein">[[#Reference-Einstein-1954|Einstein(1954, p.271)]]. "Propositions arrived at by purely logical means are completely empty as regards reality. Because Galileo realised this, and particularly because he drummed it into the scientific world, he is the father of modern physics—indeed, of modern science altogether."</ref>。
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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]]。
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[[伽利略號探測器]]以伽利略命名,<ref>Fischer, Daniel (2001). Mission Jupiter: The Spectacular Journey of the Galileo Spacecraft. Springer. pp. v. ISBN 978-0-387-98764-4. </ref>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。
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在[[经典力学|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,常用于[[重力場]]的測定。
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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]]。<ref>United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (11 August 2005). "Proclamation of 2009 as International year of Astronomy"(PDF). UNESCO. Retrieved 2008-06-10. </ref>
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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<ref>[http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/news/galileo20110803.html Plaque Dedicated to Galileo]</ref>。同一艘[[太空探測船]]上並帶有三個[[樂高積木]]人像,其中一个是伽利略,剩下两个分别是[[古羅馬神話]]的[[朱庇特]]([[木星]]名字的來由)及他的夫人[[朱諾 (罗马神话)|朱諾]]([[朱諾號]]名字的來由)<ref>[http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/news/lego20110803.html Three Figurines to Jupiter Orbit]</ref>。
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=== 科学研究方式 ===
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伽利略在通过[[实验]]和数学方式研究[[运动学]]做出了最初的创新<ref>Sharratt(1994, pp. 204–05)</ref>。当时更多的科学研究方法是威廉·吉尔伯特的对电磁的[[量化研究]]。伽利略的父亲,[[鲁特琴]]手、[[乐理]]专家溫琴佐·伽利莱,可能进行了最古老的[[非线性]]物理实验,并有结果:就伸展的弦来说,音高与张力的乘方成比例<ref>Cohen, H. F.(1984). Quantifying Music: The Science of Music at. Springer. pp. 78–84. ISBN 978-90-277-1637-8. </ref>。这些观察结果处在[[毕达哥拉斯]][[音乐]]传统的结构框架内,被乐器制造工人广为知晓,包括将弦以整数相除能得到一个和谐[[音阶]]。因此,数学的一部分总是与音乐和物理科学有联系,年轻时代的伽利略可以从他父亲的观测中拓展这种传统<ref>Field, Judith Veronica (2005). Piero Della Francesca: A Mathematician's Art. Yale University Press. pp. 317–320. ISBN 978-0-300-10342-7. </ref>。
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伽利略是当时思想家中明确宣称自然规律是数学性的。在《试金者》中,他写道:“哲学写在这本伟大的著作中,这宇宙中...它是用[[数学]]作为语言写成的,他的特性是[[三角]]、[[圆]]和其它[[几何]]形状;..."<ref>In Drake(1957, pp. 237–238)</ref>他的数学分析跟进一步发展了后期[[自然哲学]]学者的传统,这是伽利略在他学习哲学時做的<ref>Wallace,(1984).</ref>。他养成了一个奇特的能力,就是无视权威,特别是[[亚里士多德]]学派的权威。在更广义上,他的作品更进一步推动了[[科学]]从[[哲学]]与[[宗教]]中分离出来;这是人类思想的一大进步。他常常愿意根据自己的观察来改变想法。为了进行试验,伽利略为[[长度]]与[[时间]]制定[[标准]],以便在不同时间和不同实验室所做的工作可以复制。这为[[数学归纳法]]提供了坚实基础。
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伽利略展示了[[数学]]、[[理论物理]]、[[试验物理]]之间奇妙的关系。他理解[[抛物线]],无论是作为一种[[圆锥曲线]],还是纵坐标(y)与横坐标(x)之间的乘方关系。伽利略进一步认为[[抛物线]]是匀加速抛体在没有[[摩擦]]和其它干扰情况下的理论上完美的轨道。同时,他承认自己的理论有局限性,因为从理论角度来看地球大小的弹道轨道不大可能呈抛物线形状<ref>Sharratt(1994, pp. 202–04), Galilei(1954, pp. 250–52), Favaro (1898), 8:274–75 (Italian)</ref>;但他仍旧坚持从当时的迫击来看,炮弹轨道与[[抛物线]]相比差不到哪里去<ref>Sharratt(1994, pp. 202–04), Galilei(1954, pp. 252), Favaro (1898), 8:275 (Italian)</ref>。
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== 争议 ==
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=== 伽利略、开普勒与潮汐理论 ===
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[[红衣主教]]贝拉明<ref>Cardinal Bellarmine</ref>1615年发表声明,称哥白尼学说不成立,除非“有物理证据证明太阳不是围绕地球,而是地球围绕着太阳运行”<ref>Finocchiaro (1989), pp. 67–9.</ref>。伽利略认为他的[[潮汐]]理论足可证明地球运动。这个理论十分重要,以至于他最开始将著作命名为《关于海洋潮汐与流动的两大世界体系的对话》<ref>Finocchiaro (1989), p. 354, n. 52</ref>。关于[[潮汐]]的字眼最终因为宗教法庭的指令而被删除。
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伽利略认为,由于地球围绕轴心[[自转]]并围绕太阳[[公转]],导致地球表面运动的加速减速引发海水[[潮汐]]式前后涌动。1616年,他将第一份有关潮汐的文献整理出来,交给了[[红衣主教]]奥斯尼<ref>Cardinal Orsini)</ref><ref>Finocchiaro (1989), pp. 119–133</ref>。他的理论第一次涉及了海底[[大陆架]]的形状尺度,以及[[潮汐]]的时刻等。例如,他正确地推算出[[亚德里亚海]]中途的波浪相对于到达海岸的最后一波来说可以忽略不计。但是,从潮汐形成的总体角度来看,伽利略的理论并不成立。
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如果理论成立了,那么每天只能出现一次[[涨潮]]。伽利略与他的同事们注意到该理论的不足之处,因为在威尼斯每天会[[涨潮]]两次,时间间隔为12小时。伽利略认为这种反常现象不过是因为海洋形状,深度及其它的问题导致的<ref>Finocchiaro (1989), pp. 127–131 and Galilei,(1953), pp. 432–6</ref>,不值得一提。对于他这种观点是不可信賴的论断,阿尔伯特·[[爱因斯坦]]则表示伽利略只是急于给出地球运动的物理证明,构造出了这种“引人入胜的观点”并自己全盘接受了<ref>Einstein (1953) p. xvii</ref>。伽利略否定了当时[[约翰内斯·开普勒]]的观点,即[[月球]]导致[[潮汐]]运动<ref>Galilei,(1953), p. 462.</ref>,而后者的观点袭承了[[托勒密]]法之书中占星传统。他也拒绝接受开普勒关于行星沿[[椭圆轨道]]运行的观点,认为圆形轨道才是“完美”的<ref>Kusukawa, Sachiko. "Starry Messenger: The Telescope". Department of History and Philosophy of Science of the University of Cambridge. Retrieved 2007-03-10. </ref>。
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=== 就彗星与《试金者》的争议 ===
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1619年,伽利略与罗马耶稣会大学数学教授贺拉斯·格拉西[[神父]]<ref>Father Orazio Grassi</ref>发生争执。争执的开始时就[[彗星]]性质的辩论,但是当伽利略发表《试金者》时,争议已经升级为就[[科学]]自身性质的辩论。《试金者》中包含了伽利略关于如何研究科学的大量思想,这可以说是他的科学宣言<ref>Drake(1960, pp.vii, xxiii–xxiv), Sharratt(1994, pp. 139–140).</ref>。1619年早期,格拉西神父匿名发布了一本小册子《关于1619年三颗彗星的天文论述》<ref>Grassi (1960a).</ref>,讨论了去年11月份出现的[[彗星]]的性质。格拉西断言[[彗星]]是个炽热的天体,离地球以固定距离沿着圆形轨迹运动<ref>Drake(1978, p. 268), Grassi(1960a, p. 16).</ref>,因为它在天上运行速度比月亮慢,所以它必定离月亮远。
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格拉西的论述与结论被之后的小册子《论彗星》<ref>Galilei & Guiducci (1960).</ref>批驳。虽然这份小册子基本上是伽利略自己写的<ref>Drake(1960, p.xvi).</ref>,但署名作者是伽利略的一个学生,佛伦丁律师马里奥·古迪西<ref>Mario Guiducci</ref>。伽利略与古迪西在册子中并没有给出他们所确定的[[彗星]]本质<ref>Drake(1957, p. 222), Drake(1960, p.xvii).</ref>,而是给出了一些暂时性的推测。这些推测从今天看来并不成立。伽利略和古迪西的《论彗星》中包含了对耶稣会克里斯托佛·什车尼<ref>Christopher Scheiner</ref>的无故攻击<ref>Sharratt(1994, p. 135), Drake(1960, p.xii), Galilei & Guiducci(1960, p. 24).</ref>,对罗马大学教授的不敬之词遍布全书<ref>40</ref>。[[耶稣会]]被羞辱了<ref>Sharratt(1994, p. 135), Drake(1960, p.xvii).</ref>,格拉西立即回敬了他自己的论点《天文学与哲学的平衡》<ref>Grassi (1960b).</ref>,以笔名鲁西轮·撒西欧·西格萨诺<ref>Lothario Sarsio Sigensano</ref>发表<ref>Drake(1978, p. 494), Favaro(1896, 6:111). The pseudonym was a slightly imperfect anagram of Oratio Grasio Savonensis, a latinised version of his name and home town.</ref>。这个笔名可能来自他的一个学生。
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《试金者》是伽利略对《天文学与哲学的平衡》的竭力反驳<ref>Galilei (1960).</ref>,并被认为是辩论文献中的经典<ref>Sharratt(1994, p. 137), Drake(1957, p. 227).</ref>。书中对“撒西欧”<ref>Sarsi</ref>的主张进行了无情的嘲讽<ref>Sharratt(1994, p. 138–142).</ref>,获得了广泛赞许。新任[[教宗]][[乌尔班八世]]对此尤为感兴趣,因为该书是致给他的<ref>Drake(1960, p.xix).</ref>。伽利略与格拉西的辩论离间了他与[[耶稣会]]之间的关系,后者曾经同情他的观点<ref>Sharratt(1994, p. 175).</ref>,而伽利略和他的朋友确信是[[耶稣会]]导致了他日后的不幸。目前的证据对此模棱两可<ref>Sharratt(1994, pp. 175–78), Blackwell(2006, p. 30).</ref>。
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=== 地心说争议 ===
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《[[圣经]]》在《[[诗篇]]》93:1, 96:10,以及《[[历代志]]》上16:30记录着“世界就坚定,不得动摇”。在《诗篇》104:5以同样的方式写着“将地立在根基上,使地永不动摇”。更多地,在《[[传道书]]》1:5中记录着“日头出来,日头落下,急归所出之地。”等等<ref>Brodrick(1965, c1964, p. 95)quoting Cardinal Bellarmine's letter to Foscarini, dated 12 April 1615. Translated from Favaro(1902, 12:171–172)  (Italian).</ref>。
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和焦尔达诺·[[布鲁诺]]一样,伽利略捍卫[[日心说]],进而宣称它与经文并不冲突。他采取奧古斯丁的经文立场,即不能将所有篇章予以字面解释,特别是在诗篇和歌颂上,不是對現實的描述或历史问题上。他相信经文作者仅仅是从地理角度来观察世界,从这点来看太阳的确升起落下。另一种解释是作者从一种现象的角度来记录,或是这只是一种写作风格。因此,伽利略认为科学与经文没有冲突,只是经文仅仅讨论了一种不同的地球“运动”,而非自转<ref>Galileo Galilei – New Mexico Museum of Space History. Retrieved 26 August 2011.</ref>。
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在1616年時,反對[[哥白尼]]学派的聲浪成為教會的主流,伽利略到罗马劝说[[天主教]]权威不要禁止伽利略思想。直至最后,將[[哥白尼]]的《天体运行论》納入《禁书目录》的命令被下達<ref>Congregation of the Index</ref>,理由是太阳恒定,地球自转为错误理论,与神圣经文相悖。在指令下达前,根据[[教宗]]的要求,贝拉明[[樞機]]提前告知了伽利略,称这种观点不可能被“辩护”,说服他放弃。伽利略答应顺从。贝拉明并没有禁止伽利略将[[日心说]]当成数学科幻,但如果他胆敢将它作为物理观点的话,就得小心。在随后的几年中,伽利略都回避这个问题。当[[樞機]]马佛奥·巴贝日尼当选[[教宗]][[乌尔班八世]]时,他才继续在这一问题上著书。巴贝日尼是伽利略的朋友,对他十分尊敬,反对1616年对伽利略的指控。在1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书被異端審判庭和教宗准许<ref>"Galileo Project – Pope Urban VIII Biography".</ref>。
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达瓦·索罗贝<ref>Dava Sobel</ref><ref>Sobel(2000, pp. 232–4).</ref>解释道,在这一时期,乌尔班在宫廷阴谋与国务问题中越陷越深。他将自己与伽利略的友谊放置的第二位,将更多精力注意在自身安全上。在乌尔班人生低谷中,伽利略问题被宫廷内部人员和伽利略的仇敌摆了上来。由于西班牙籍的[[樞機]]近期发表言论,指责乌尔班在保护教会上软弱,乌尔班感到愤怒和恐慌。这对伽利略的辩护来说十分不利。
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[[教宗]][[乌尔班八世]]在早些时候私下找到伽利略,要他在书中就日心说给出正反两方面辩驳,并小心不要刻意宣传[[日心说]]。[[教宗]]同时要求将他自己的意见也放在书中,这个要求后来被伽利略完成。然而不知是不经意还是故意的,《[[关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话]]》中为[[亚里士多德]][[地心说]]辩护的辛普利西奥(Simplicio),在书中常常自相矛盾,丑态百出。虽然伽利略在扉页中阐明辛普利西奥是[[亚里士多德学派]][[哲学家]],但它的名字在意大利文中的意思是“大笨蛋”(simpleton)<ref>Finocchiaro (1997), p. 82; Moss & Wallace (2003), p. 11</ref>。这个辛普利西奥的角色使得《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书成为攻击[[亚里士多德]][[地心说]],辩护[[哥白尼]]理论的形象。不幸的是,伽利略将乌尔班八世的话放到了辛普利西奥的嘴里。绝大多数史学家认为伽利略并非出于恶意,而是低估了著作所产生的后果<ref>See Langford(1966, pp. 133–134), and Seeger(1966, p. 30), for example. Drake(1978, p. 355)asserts that Simplicio's character is modelled on the Aristotelian philosophers, Lodovico delle Colombe and Cesare Cremonini, rather than Urban. He also considers that the demand for Galileo to include the Pope's argument in the Dialogue left him with no option but to put it in the mouth of Simplicio(Drake, 1953, p. 491). Even Arthur Koestler, who is generally quite harsh on Galileo in The Sleepwalkers (1959), after noting that Urban suspected Galileo of having intended Simplicio to be a caricature of him, says "this of course is untrue"(1959, p. 483).</ref>。然而[[教宗]]可没轻视这种公开的侮辱,或是对[[哥白尼]]学说的宣扬。伽利略因此为[[教宗]]——他最大最重要的支持者——所疏远,并被传唤到罗马接受审讯。
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1632年9月,伽利略被传唤到[[罗马]]接受审讯。他与1633年2月到达,被审判者文森佐·麦克莱恩<ref>Vincenzo Maculani</ref>指控。在整个审讯过程中,伽利略坚持自己信守诺言,没有宣扬任何禁言,甚至在起初否认为禁言辩护。然而,他最后不得不被迫承认,《对话》的读者可能会被误导,认为它是在为[[哥白尼]]学说辩护。另一种观点认为伽利略甚至称1616年后他放弃了[[哥白尼]]学说,甚至在《对话》中证明了这一点。在1633年7月的最后审讯中,他被威胁到如果不坦白交代,就对他用刑。但他坚持否认<ref>Sharratt(1994, pp. 171–75); Heilbron(2010, pp. 308–17); Gingerich(1992, pp. 117–18).</ref>。裁判庭6月22日的判决包括了3个核心部分:
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* 伽利略被判“有强烈异端嫌疑”,即声称太阳在宇宙的中心,地球不是中心而且在运动着,对持有并为此辩驳者与神圣经文相悖。他必须“发誓放弃、诅咒并厌弃”这样的观点<ref>Fantoli(2005, p. 139), Finocchiaro(1989, pp. 288–293). Finocchiaro's translation of the Inquisition's judgement against Galileo is available on-line. "Vehemently suspect of heresy" was a technical term of canon law and did not necessarily imply that the Inquisition considered the opinions giving rise to the verdict to be heretical. The same verdict would have been possible even if the opinions had been subject only to the less serious censure of "erroneous in faith"(Fantoli, 2005, p. 140; Heilbron, 2005, pp. 282–284).</ref>。
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* 異端審判庭指示将他正式拘捕,第二天他将会在家中终身软禁<ref>Finocchiaro(1989, pp.38, 291, 306). Finocchiaro's translation of the Inquisition's judgement against Galileo is available on-line.</ref>。
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* 他的悖逆的《对话》将被查封;在判决之外,他所有的著作将被查封,今后他不能再继续著书<ref>Drake(1978, p. 367), Sharratt(1994, p. 184), Favaro(1905, 16:209, 230,Italian). See Galileo affair for further details.</ref>。
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根据流行的传奇,在宣布放弃地球围绕太阳旋转的理论时,伽利略曾经喃喃道“但是,地球依然在转啊”,但是并没有证据证明他是否说了类似的话。有关这个传奇的第一个记载出现与他去世后的一个世纪左右<ref>Drake(1978, p. 356). The phrase "Eppur si muove" does appear, however, in a painting of the 1640s by the Spanish painter Bartolomé Esteban Murillo or an artist of his school. The painting depicts an imprisoned Galileo apparently pointing to a copy of the phrase written on the wall of his dungeon(Drake, 1978, p. 357).</ref>。
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一段时间后,在他的朋友阿斯卡尼奥·皮科洛米尼<ref>Ascanio Piccolomini, the Archbishop of Siena</ref>的帮助下,伽利略于1634年被允许回到他在[[佛罗伦萨]]阿克特雷旁的小宅[[焦耶洛別墅]],在那里他度过了自己的余生。伽利略被要求在三年中每星期朗读七篇忏悔诗。他的女儿玛利亚·塞莱斯特向教会请求,被允许将这个负担改由她代為實行<ref>William Shea, M. A. The Galileo Affair 2006. Available online William Shea (January 2006). "The Galileo Affair". Grupo de Investigación sobre Ciencia, Razón y Fe (CRYF). Unpublished work. Retrieved 12 September 2010. </ref>。在被软禁在家时,伽利略致力于完成他最经典的著作之一《两种新科学》,在此他总结了过去40年中所做的一切工作。这两个新科学今天被叫做[[运动学]]和[[材料力学]]。此书被[[阿尔伯特·爱因斯坦]]盛赞<ref>Stephen Hawking, ed. p. 398, On the Shoulders of Giants: "Galileo ... is the father of modern physics—indeed of modern science"—Albert Einstein.</ref>。由于他的贡献,伽利略被誉为“现代科学之父”。他于1638年完全失明,得了严重的[[疝气]]和[[失眠]],因此被准许回到[[佛罗伦萨]]接受治疗<ref>Carney, Jo Eldridge (2000). Renaissance and Reformation, 1500–1620: a. Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-313-30574-0.</ref><ref>Allan-Olney (1870)</ref>。
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== 天文学 ==
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伽利略最先发现了[[木星]]的[[卫星]]。这个发现对于所有天体都必须围绕地球转来说并不是好消息。伽利略在1610年3月出版的《[[星际信使]]》一书中对此进行了详细的介绍。
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根据一些不可靠的手稿,汉斯·利伯谢<ref>Hans Lippershey</ref>制作了第一个实用望远镜,并于1608年打算在荷兰申请专利<ref>King(2003, pp.30–32). The Netherlands States-General would not grant Lippershey his requested patent(King, 2003, p.32).</ref>。次年,伽利略制作了一个3倍的[[望远镜]],改良后,望远镜达到了30倍之大<ref>Drake(1990, pp. 133–34).</ref>。通过伽利略望远镜,观测者可以清晰地看到地上的竖直呈像——这便是通常所知的地面望远镜或小望远镜。伽利略也用它来进行[[天体]]观测,在当时他是少数可以制作如此精良的观测设备的人。1609年8月25日,他向[[威尼斯]][[律师]]们展示了他早些时候制作的8到9倍望远镜。出售望远镜为伽利略带来了不少的额外收入。商人们可以利用它来航海,或是作为商品交换。伽利略在1610年3月发布了他最初利用望远镜观测天体的结果,题为《[[星际信使]]》<ref>Sharratt(1994, pp. 1–2)</ref>。
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=== 开普勒超新星 ===
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根据瓦卢辛斯基<ref>Walusinsky</ref>的记录<ref>1964, p. 273</ref>,伽利略在1604年观测并讨论[[开普勒]][[超新星]]时作为天文学者而出名。由于这颗[[超新星]]没有明显的周日视差,伽利略认为它是一颗相距遥远的天体,因此否决了[[亚里士多德]]对天体恒定的观点。他对这种意见进行了公开宣扬,受到了强烈的抗议<ref>According to Walusinsky(1964, p. 273), it "aroused the life-long enmity of all the opponents of modern science"</ref>。
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=== 木星 ===
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1610年1月7日,伽利略通过[[望远镜]]观察到了当时被描述为“三个固定天体,因为渺小而几乎看不见”<ref>i.e., invisible to the naked eye.</ref>,它们都靠近[[木星]],成一条横跨的直线<ref>Drake(1978, p. 146).</ref>。第二天晚上观测的结果是那些木星旁边的天体改变了位置,那么它们作为固定天体就无法解释了。1月10日,伽利略发现它们其中的一个消失了,他认为天体藏到了[[木星]]的背后。几天后,伽利略得出结论:它们在环绕[[木星]]运行<ref>In Sidereus Nuncius(Favaro,1892, 3:81(Latin)) Galileo stated that he had reached this conclusion on 11 January. Drake(1978, p. 152), however, after studying unpublished manuscript records of Galileo's observations, concluded that he did not do so until 15 January.</ref>。伽利略发现了[[木星]]四个卫星中的较大的三个,并于1月13日发现的最后的一个。伽利略将这四个一组命名为美第奇行星,致敬他未来的赞助人[[托斯卡纳统治者列表|托斯卡纳大公]][[科西莫二世·德·美第奇]]<ref>Cosimo II de' Medici, Grand Duke of Tuscany</ref>和柯西莫的三个兄弟<ref>Sharratt(1994, p. 17).</ref>。然而,天文学家日后将它们改名为伽利略行星以纪念它们的发现者。这些行星如今被命名为[[艾奥]]、[[欧罗巴]]、[[伽倪墨得斯]]和[[卡利斯托]]。
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他就[[木星]][[卫星]]的发现导致了[[天文学]]的一场[[革命]],并持续至今:一个小[[行星]]围绕着大[[行星]]运转不符合[[亚里士多德]]的宇宙观,后者认为所有天体都围绕着地球运转<ref>Linton(2004, pp. 98,205), Drake(1978, p. 157).</ref>。许多[[天文学]]家和[[哲学]]家最初都否认伽利略的发现<ref>Drake(1978, pp. 158–68), Sharratt(1994, pp. 18–19).</ref>。他的发现日后被克里斯托弗·克拉维斯<ref>Christopher Clavius</ref>证实,当他1611年访问[[罗马]]时获得了英雄般的欢迎<ref>God's Philosophers ju James Hannam Orion 2009 p313</ref>。伽利略在随后的18个月中继续观察,到了1611年中他已经总结出相当精确的[[卫星]]运行周期。伽利略进展神速,以至于[[开普勒]]认为这是不可能的<ref>Drake(1978, p. 168), Sharratt(1994, p. 93).</ref>。
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=== 金星、土星、海王星 ===
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伽利略在1610年9月通过观测发现[[金星]]所呈现的所有[[相位]]与[[月球]]十分相似。根据尼古拉斯·[[哥白尼]]的[[日心说]],天体的所有相位可视。在金星环绕太阳运行的过程中,当它处在背对太阳的位置时,金星的发光面朝向地球;当它处在与地球同侧的位置上时,金星的发光面背对地球。金星的运行轨迹传统上被放置在太阳运行轨迹的内侧,在此它可以呈现出新月相位。然而,金星的运行轨迹不可能处于太阳运行轨迹的外侧,否则它的相位将会是凸圆或是满圆。当伽利略用望远镜观测到金星的新月、凸圆和满月相位时,[[托勒密]]的模型就显得十分不靠谱了。在17世纪早期,许多天文学家采用了各种地日混合模型<ref>Thoren (1989), p. 8; Hoskin (1999) p. 117.</ref>,如第谷体系<ref>Tychonic</ref>、科普兰<ref>Capellan</ref>或是其改良版<ref>In the Capellan model only Mercury and Venus orbit the Sun, whilst in its extended version such as expounded by Riccioli, Mars also orbits the Sun, but the orbits of Jupiter and Saturn are centred on the Earth</ref>。模型中有的包含了环绕地球运动的模式,有的则没有。这些体系都没有完全否定地心说就恒星视差的预测,尝试着对金星运行相位进行解释。在完全地心说经历地心混合模型到完全日心说的两个发展阶段中,伽利略对金星相位的实验性发现可以说是其最具影响力的贡献了。
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最初,当伽利略观测[[土星]]时,将土星[[光环]]误判为行星,以为这是一个由三部分组成的星系。之后,当他再度观测时,土星光环则直面地球,以至于伽利略认为之前的那两部分突然消失了。1616年当伽利略再度观测土星时,光环重新出现。伽利略对此深表疑惑。<ref>Baalke, Ron. Historical Background of Saturn's Rings. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, NASA. Retrieved on 2007-03-11</ref>
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伽利略於1612年观测了[[海王星]]。在他书中将其记录为一个不起眼的、幽暗的天体。当时他并没有意识到这是一颗行星。他继续记录着海王星相对于其他天体的运行轨迹,直到最后丢失目标为止。<ref>Drake & Kowal (1980)</ref>
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=== 太阳黑子 ===
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在最先发现[[太阳黑子]]的欧洲人中,伽利略算是其中的一位。虽然开普勒在1607年意外地观测到了这一现象,却将其误认为是正在经过的[[水星]]。伽利略也将[[查理曼]]时期的太阳黑子现象重新作出了解释,这个现象在当时也被认为是正在经过的水星。正统的亚里士多德天文物理学认为所有天体完美不变,而太阳黑子的存在令其难以解释。1609年,开普勒出版了《新天文学》,阐述了他的天文力学观。该书认为太阳自转,预测了太阳黑子的周期,是一部极为成功的天文物理著作。<ref>In Kepler's Thomist 'inertial' variant of Aristotelian dynamics as opposed to Galileo's impetus dynamics variant all bodies universally have an inherent resistance to all motion and tendency to rest, which he dubbed 'inertia'. This notion of inertia was originally introduced by Averroes in the 12th century just for the celestial spheres in order to explain why they do not rotate with infinite speed on Aristotelian dynamics, as they should if they had no resistance to their movers. And in his Astronomia Nova celestial mechanics the inertia of the planets is overcome in their solar orbital motion by their being pushed around by the sunspecks of the rotating sun acting like the spokes of a rotating cartwheel. And more generally it predicted all but only planets with orbiting satellites, such as Jupiter for example, also rotate to push them around, whereas the Moon, for example, does not rotate, thus always presenting the same face to the Earth, because it has no satellites to push around. These seem to have been the first successful novel predictions of Thomist 'inertial' Aristotelian dynamics as well as of post-spherist celestial physics. In his 1630 Epitome(See p514 on p896 of the Encyclopædia Britannica 1952 Great Books of the Western World edition)Kepler keenly stressed he had proved the Sun's axial rotation from planetary motions in his Commentaries on Mars Ch 34 long before it was telescopically established by sunspot motion.</ref>1612到1613年,弗朗西斯科·西兹<ref>Francesco Sizzi</ref>等人<ref>Drake(1978, p. 209). Sizzi reported the observations he and his companions had made over the course of a year to Orazio Morandi in a letter dated 10 April 1613(Favaro,1901, 11:491 (Italian)). Morandi subsequently forwarded a copy to Galileo.</ref>发现了太阳黑子的年度周期变化,这为辩驳托勒密体系和[[第谷]]·布拉赫的地日模型提供了强大的证据。<ref>In geostatic systems the apparent annual variation in the motion of sunspots could only be explained as the result of an implausibly complicated precession of the Sun's axis of rotation(Linton, 2004, p. 212; Sharratt, 1994, p. 166; Drake, 1970, pp. 191–196). This did not apply, however, to the modified version of Tycho's system introduced by his protegé, Longomontanus, in which the Earth was assumed to rotate. Longomontanus's system could account for the apparent motions of sunspots just as well as the Copernican.</ref>在谁是最先发现并解释太阳黑子的问题上,伽利略与耶稣会的克里斯托弗·示车尼发生了旷日持久的痛苦争执。在证实开普勒与太阳自转的问题上,他俩人都毫无疑问地输给了大卫·法布里修斯<ref>David Fabricius</ref>和他的儿子乔纳斯。示车尼很快接受了开普勒于1615年提出的现代望远镜的设计方案,该方案利用倒立呈象的方式提升了放大效果;而伽利略却明显地拒绝了它。
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=== 月球 ===
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在伽利略自制望远镜之前,英国数学家、探险家[[托马斯·哈里奥特]]已经用“窥视镜”<ref>perspective tube</ref>来观测月球了。根据他的报告,[[托马斯·哈里奥特|哈里奥特]]注意到在月亏处有“奇怪的斑点”,但是并不能解释现象的原因。由于接受了艺术熏陶<ref  name="熏陶" />和对明暗绘画法<ref name="明暗">Edgerton, Samuel Y. The Mirror, the Window, and the Telescope, 2009</ref>的了解,伽利略意识到这些光斑与阴影组合实际上是一些月球的地形结构。虽然伽利略不是第一个通过望远镜观测月球的人,但却是第一个将其解释为光在月球山与[[环形山]]所留下的阴影。在他的研究中,伽利略绘制了月球的地形图表,估测这些山峰的高度。月球由此不再是之前如亚里士多德所认为的半透明的、完美的球体,也不是[[但丁]]所描述的第一个“行星”,一个“永恒的珍珠,壮丽地直升入天堂般的苍穹”了。
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=== 银河系与恒星 ===
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[[银河]]最初被认为是一团云雾。伽利略观察了[[银河系]],发现它是由许许多多恒星组成的集团,从地球这里看很像是云彩。伽利略用望远镜定位了许多肉眼看不到的恒星。他于1617年观测到了大熊星座中的开阳双子星。<ref>Ondra (2004), p. 72–73</ref>
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在《星际信使》一书里,伽利略记录,恒星看起来就像是一个纯粹的发光体,在望远镜里也一样,没有什么改变,和行星相比,行星在望远镜里显示是一个圆盘状物体。此后不久,在他的关于太阳黑子的信件中,他报告,在望远镜里,恒星和行星都看起来“相当圆”。从这个观点引发开来,他接着报告,望远镜显示出恒星的圆度,通过望远镜观测,恒星的直径为几弧秒。<ref>Graney(2010, p. 455); Graney & Grayson(2011, p. 353).</ref>他还设计了一种方法,不通过望远镜来测量一颗恒星的表观尺寸。正如在他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书中描述的那样,他的方法就是在他看向恒星的视线里,悬挂一根细绳,他慢慢前进,直到细绳彻底遮住恒星,然后测量他与细绳之间的距离。<ref>Van Helden,(1985, p. 75); Chalmers,(1999, p. 25); Galilei(1953, pp. 361–62).</ref>通过这个距离和细绳的宽度他就能计算出恒星相对的他的观察点的角度。在这本书里,他记录了他发现[[一等星]]的视直径不会超过5[[弧秒]],6等星的视直径大约为5/6弧秒。就像同时代的大多数天文学家一样,伽利略也没有认识到他测量的恒星的表观尺寸是虚假的,这是由于光线衍射和大气层对光线的扭曲造成的(参见《视宁圆面和爱礼园盘面》),测量的结果并不能代表恒星的真实尺寸。但是与之前的对最亮的的恒星做出的表观尺寸的估计值相比,伽利略的值要小很多,如由[[第谷]]·布拉赫给出的估计值(参见《星等》),这就使伽利略能够反驳那些反哥白尼的论点了,比如第谷的论点,荒谬的认为这些恒星一定很大,因为探测不到它们的年度时差。<ref>Finocchiaro(1989, pp. 167–76), Galilei(1953, pp. 359–60), Ondra(2004, pp. 74–5).</ref>其他一些天文学家都对恒星进行了同样的测量,如西蒙·马吕斯<ref>Simon Marius</ref>,乔瓦尼·巴蒂斯塔·里希澳利<ref>Giovanni Battista Riccioli</ref>和马丁努斯·霍尔登休<ref>Martinus Hortensius</ref>。马吕斯和里希澳利得出结论,得出的尺寸虽然小了,但是并没有小到可以反驳第谷的论点。<ref>Graney(2010, p. 454-462); Graney & Grayson(2011, p. 352-355).</ref>
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== 技术 ==
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伽利略所做出的一系列重要贡献中,其中一部分就是目前所说[[技术]],而非纯物理。这与亚里士多德学派不同,前者会将伽利略的物理知识归纳为''techne''  或是有用的技巧,而不是''episteme'',即用哲学方式研究事物本质。在1595到1598年见,伽利略设计并改良了地理军事两用圆规,为[[炮兵]]和[[勘探]]员提供方便。尼古勒·塔尔塔利亚<ref>Niccolò Tartaglia</ref>与吉多贝多·蒙蒂<ref>Guidobaldo del Monte</ref>早些时候制作了类似的仪器,伽利略则在他们的基础之上进行了创新。对于炮兵来说,圆规不但可以更快更准地测出弹道角度,而且可以根据[[炮弹]]的大小和材质测算出添加[[火药]]的量。作为地理仪器,他可以绘制出任意的规则多边形,并对其他计算进行辅助。在伽利略的指导之下,设备制造商马克·安东尼奥·马哲勒尼<ref>Marc'Antonio Mazzoleni</ref>制造出了一百多附这样的圆规。伽利略为此收入了50里拉(包括使用说明书在内),并提供了相应的使用教程,收入120里拉。<ref>Reston(2000, p. 56).</ref>
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1593年左右,伽利略制作了一个[[温度计]],温度计利用空气在圆球内的热胀冷缩来推动管中水的运动。
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在1609年时,伽利略与英国人[[托马斯·哈里奥特]]等人最先利用[[折射望远镜]]来观测恒星、行星及月球。1611年,当费德里·克卡王(Prince Federico Cesi)在他的宴会上宣布伽利略为[[琳氏科学院]]<ref>Accademia dei Lincei,又译作林琴学院、林赛学会、猞猁学会、山猫学会、山猫眼学会等,以山猫眼在夜里发光而寓意启蒙。</ref><ref>Rosen, Edward, The Naming of the Telescope (1947)</ref>院士时,希腊数学家乔凡尼·德米亚尼<ref>Giovanni Demisiani</ref>为伽利略的设备起名“望远镜”<ref>Sobel(2000, p. 43), Drake(1978, p. 196). In the Starry Messenger, written in Latin, Galileo had used the term "perspicillum".</ref>。这个名字来自希腊字根''tele'' = “远”和''skopein'' = “观看”。1610年,伽利略利用望远镜近距离观察昆虫肢体<ref>Drake(1978, pp. 163–164), Favaro(1892, 3:163–164,Latin)</ref>。1624年,伽利略开始使用复显微镜。同年五月,他将这些设备的其中之一赠给了红衣主教祖林<ref>Cardinal Zollern</ref>,并展示给巴伐利亚侯爵<ref>Duke of Bavaria</ref>看<ref>Drake(1978, p. 289), Favaro(1903, 13:177,Italian).</ref>。九月,他也为克卡王送去了一套。<ref>Drake(1978, p. 286), Favaro(1903, 13:208,Italian). The actual inventors of the telescope and microscope remain debatable. A general view on this can be found in the article Hans Lippershey (last updated 2003-08-01), © 1995–2007 by Davidson, Michael W. and the Florida State University. Retrieved 2007-08-28</ref>琳氏院士们也为“[[显微镜]]”的命名做出了重要贡献。一年后,院士乔凡尼·法布尔<ref>Giovanni Faber</ref>根据希腊字根''μικρόν(micron)''意为“微小”,和''σκοπεῖν(skopein)''意味“观看”为设备组字,它正好是“望远镜”的反义词。<ref> "brunelleschi.imss.fi.it "Il microscopio di Galileo""(PDF).</ref><ref>Van Helden, Al. Galileo Timeline (last updated 1995), The Galileo Project. Retrieved 2007-08-28. See also Timeline of microscope technology.</ref>。利用伽利略显微镜所绘制的昆虫图于1625年出版,该图是第一次运用复显微镜观测绘制而成的。<ref> Drake(1978, p. 286).</ref>
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1612年,在确定了木星的卫星轨道周期后,伽利略提议如果轨道周期可以被充分了解,那么卫星的位置可以作为宇宙时钟来加以利用,并通过[[经度]]测量方法来实现定位。伽利略在暮年时不停地在这一问题上下功夫。然而实践方面的困难重重,直到1681年才被乔凡尼·多明戈·卡西尼<ref>Giovanni Domenico Cassini</ref>实现。这种方法日后被用在大范围地域勘察上,如勘测法国,以及1806年泽比伦·派克<ref>Zebulon Pike</ref>探美国中西部等。由于航海时精确望远观测难以实现,导航上的经度问题迫切需要解决。最后,约翰·哈里森<ref>John Harrison</ref>制造了便携航海精密计时器,解决了上述问题<ref>Longitude: the true story of a lone genius who solved the greatest scientific problem of his time, Dava Sobel Penguin, 1996 ISBN 978-0-14-025879-0, ISBN 978-0-14-025879-0</ref>。伽利略晚年时双目全盲,但他仍为摆钟设计了司行轮(被称之为伽利略司行轮)。1650左后克里斯蒂安·[[惠更斯]]于制造出第一个可以完全运转的摆钟。
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== 物理 ==
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伽利略在物体运动的理论与实验上成果丰硕,并与开普勒和勒内·笛卡尔一道,成为艾萨克·[[牛顿]]爵士所创立的[[经典物理]]的先驱。伽利略试制了几个[[钟摆]]实验。这些实验的灵感据传说是来自于观察比萨大教堂中央铜质吊灯的摆动,并测算伽利略自己的脉搏而得到的(见[[温琴佐·维维亚尼]]为伽利略写的传记)。这些实验日后被记载在他的著作《两种新科学》中。伽利略认为简单的钟摆是[[等时]]的,即无论幅度多大,摆的周期运动时长总是一定的。然而,根据克里斯蒂·[[惠更斯]]的研究,这只是近似成立,并不精确。<ref>Newton, R. G.(2004). Galileo's Pendulum: From the Rhythm of Time to the Making of Matter. Harvard University Press. p. 51.ISBN 978-0-674-01331-5.</ref>伽利略发现了周期的乘方与钟摆的长度成比。伽利略的儿子溫琴佐根据他父亲的理论与1642年设计了一个大钟。但大钟没能够建造起来,主要是因为摆度太大,需要冕状司行轮,导致计时不准。
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伽利略在理解声音频率上也是先驱之一,虽然他在这点上并不是很出名。伽利略在以不同的速度摩擦凿子时,发现了凿子中间距的不同导致了音高的不同,即频率的不同。1638年,伽利略描述了测量[[光速]]的实验:安排两个人站在一定远的距离,各拿着带百叶窗的灯笼。第一个观测者打开灯笼的百叶,第二个观测者看到后,立即打开他手上的灯笼百叶。这样,从第一个观测者开灯到第二个观测者开灯之间时差就可以用来计算光在两者之间穿越所需要的时间。伽利略报告说,他在相距一英里之内做过这样的实验,但是无法确定光是否是同时出现的。<ref> Galileo Galilei, Two New Sciences,(Madison: Univ. of Wisconsin Pr., 1974)p. 50.</ref>在伽利略去世后,佛伦丁地西门托科学院的院士们也尝试了类似的实验,实验距离超过了一英里,但直到1667年,也以无果告终。<ref> I. Bernard Cohen, "Roemer and the First Determination of the Velocity of Light (1676)", Isis, 31 (1940): 327–379, see pp. 332–333</ref>伽利略总结了相对论的基本原理,即物理定律在任意系统内一定,沿直线匀速运动的物体,无论它的具体速度还是方向,物理定律一定。如此看来,不存在绝对运动或是绝对静止。这条原理为牛顿定律提供了基本框架,它也是[[爱因斯坦]][[狭义相对论]]的核心部分。
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=== 質量相異者同時落地 ===
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伽利略的学生[[温琴佐·维维亚尼]]在传记中称伽利略在[[比萨斜塔]]上扔下了两个同种材质、不同[[质量]]的球,以证明物体下落时长与它们的质量无关。<ref>Drake(1978, pp. 19,20). At the time when Viviani asserts that the experiment took place, Galileo had not yet formulated the final version of his law of free fall. He had, however, formulated an earlier version which predicted that bodies of the same material falling through the same medium would fall at the same speed(Drake, 1978, p. 20).</ref>这与亚里士多德的学说相悖,即物体下落时长与质量成反比,重的下落速度比轻的快。这个传奇被世人广泛传颂,但伽利略自己却从来没有记录过这样的事情。大多数历史学家认为这个事件不过是个假想,并没有真实存在过。<ref>Groleau, Rick. "Galileo's Battle for the Heavens. July 2002".  Ball, Phil (2005-06-30). "Science history: setting the record straight. 30 June 2005". The Hindu(Chennai, India). </ref>德拉克却不这么认为,辩驳称实验的确存在过,只是与[[温琴佐·维维亚尼]]所描述的多少有出入。有历史记载的第一个完成这类试验的人是[[西蒙·斯特芬]])<ref>Asimov, Isaac (1964). Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology. ISBN 978-0-385-17771-9</ref>,在《自然科学史》中记载,[[荷兰人]][[西蒙·斯特芬]]在1586年使用2个重量不同的铅球在代尔夫特教堂塔顶上完成了这个试验,并证明了亚里士多德的理论是错误的。<ref>Galileo Galilei: The Falling Bodies Experiment. Last accessed 26 Dec 2011.</ref>
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在斯台文试验的几个[[世纪]]以后,[[阿波罗15号]]的[[宇航员]][[大卫·斯科特]]1971年8月2日在無空氣[[月球]]表面上使用一把锤子和一根[[羽毛]]重复了这个试验,證明且讓地球上的電視觀眾親眼看到了這兩個物體同時掉落在月球表面上。
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1638年,伽利略出版《关于两门新科学的对话》<ref>''(Discorsi)''</ref>,主人公萨尔维亚蒂<ref>Salviati</ref>被普遍视为伽利略的代言人。萨尔维亚蒂认为,“在真空中,重量不同的物体以相同的有限速度下落。”但是,卢克莱修<ref>Lucretius</ref><ref>Lucretius, De rerum natura II, 225–229; Relevant passage appears in: Lane Cooper, Aristotle, Galileo, and the Tower of Pisa(Ithaca, N.Y.: Cornell University Press, 1935), p. 49.</ref>和[[西蒙·斯特芬]]<ref>Simon Stevin</ref><ref>Simon Stevin, De Beghinselen des Waterwichts, Anvang der Waterwichtdaet, en de Anhang komen na de Beghinselen der Weeghconst en de Weeghdaet [The Elements of Hydrostatics, Preamble to the Practice of Hydrostatics, and Appendix to The Elements of the Statics and The Practice of Weighing](Leiden, Netherlands: Christoffel Plantijn, 1586)reports an experiment by Stevin and Jan Cornets de Groot in which they dropped lead balls from a church tower in Delft; relevant passage is translated in: E. J. Dijksterhuis, ed., The Principal Works of Simon Stevin Amsterdam, Netherlands: C. V. Swets & Zeitlinger, 1955 vol. 1, pp. 509, 511.</ref>此前也提出了这一观点。克里斯蒂亚诺·本蒂<ref>Cristiano Banti</ref>的萨尔维亚蒂也认为,“铅制钟摆和软木钟摆具有不同的质量,而其它方面类似。通过比较两种钟摆在空气中的运动可以验证上述观点。”
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伽利略指出,“只要下落的介质产生的阻力微不足道,或者在限定的真空条件下落下,落体将以均匀加速度下落。”<ref>Sharratt(1994, p. 203), Galilei(1954, pp. 251–54).</ref>他也推导出均匀加速度正确的运动学规律,也就是说与所经历时间的平方成比例(d ∝ t 2)。<ref>Sharratt(1994, p. 198), Galilei(1954, p. 174).</ref>在伽利略之前,尼科尔·奥雷姆<ref>Nicole Oresme</ref>与14世纪推导出匀加速改变的时间平方规则,<ref>Clagett(1968, p. 561). Oresme, however, regarded this discovery as a purely intellectual exercise having no relevance to the description of any natural phenomena, and consequently failed to recognise any connection with the motion of falling bodies(Grant, 1996, p.103).</ref>多明戈·德索托(Domingo de Soto)于16世纪提出,“落体在均匀介质中将匀加速下落。”<ref>Sharratt(1994, p. 198), Wallace(2004, pp.II 384, II 400, III 272)Soto, however, did not anticipate many of the qualifications and refinements contained in Galileo's theory of falling bodies. He did not, for instance, recognise, as Galileo did, that a body would only fall with a strictly uniform acceleration in a vacuum, and that it would otherwise eventually reach a uniform terminal velocity.</ref>通过几何结构和精确的数学语言,伽利略依据他所处时代的标准表达了时间平方规则。(这就为其他人也使用代数术语重新表达了这一规则留下余地)。伽利略还总结道“除非对物体施加一个[[力]],常常是[[摩擦力]],否则物体将一直''保持匀速运动''。这驳斥了当时为人们所普遍公认的亚里士多德假说---除非对物体施加外力,否则运动的物体将“自然”减速并停下来。正如让·布里丹<ref>Jean Buridan</ref>所说的那样,早在亚里斯多德提出这一假设几个世纪之前,约翰·菲洛波努斯<ref>John Philoponus</ref>就已提出了有关[[惯性]]的哲学思想。据乔瑟芬·李约瑟<ref>Joseph Needham</ref>所述,“在他们之前,[[墨子]]早在几个世纪之前已经提出这一观点。但是,这是首次使用数学表达这一观点,并经过实验验证,并引入[[摩擦力]]的概念,这是验证惯性中所取得的一次突破。”伽利略的惯性原理提到,“除非受到外力的作用,否则运动在水平面上的物体就会按照其原来的方向,保持匀速运动。后来,这一原理纳入了牛顿运动定律([[牛顿第一运动定律]])。
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== 数学 ==
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在实验物理上运用数学是一个重要创新,他的数学方式在当时也是相当标准。伽利略数学分析与证明法大量依赖于欧几里得《[[几何原本]]》第五本中的比例论。该书由塔尔塔利亚等人于较早的一个世纪前翻译完成。但到伽利略晚年时,这些运算方式被[[笛卡尔]]的代数法取代。
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伽利略也作出了一些数学贡献:如伽利略悖论。悖论认为有多少整数就有多少完全平方,虽然大部分整数自身不是完全平方。
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== 天主教对伽利略的重新认定 ==
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1718年,天主教會放鬆對伽利略部份著作的禁令,允許他部份著作在[[佛羅倫斯]]印行,但是《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》仍然遭到禁止<ref>Heilbron(2004, p. 299).</ref>。1741年,教宗[[本篤十四世]]授權,允許他所有在科學方面著作都能夠出版,包括经过审查修改的《对话》。<ref>Two of his non-scientific works, the letters to Castelli and the Grand Duchess Christina, were explicitly not allowed to be included(Coyne 2005, p. 347).</ref>1758年,天主教會將伽利略的著作由[[禁書目錄]]中移除,但是《對話》和哥白尼的《天体运行论》的一些未被审查版本仍然在名單中。<ref>Heilbron(2005, p. 307); Coyne(2005, p. 347)The practical effect of the ban in its later years seems to have been that clergy could publish discussions of heliocentric physics with a formal disclaimer assuring its hypothetical character and their obedience to the church decrees against motion of the earth: see for example the commented edition (1742) of Newton's 'Principia' by Fathers Le Seur and Jacquier, which contains such a disclaimer('Declaratio')before the third book (Propositions 25 onwards) dealing with the lunar theory.</ref>直到1853年,伽利略的所有著作才從禁書目錄中被完全移除。
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1939年,[[庇護十二世]]在當選天主教教宗不久後,在宗教科学院發表演說,讚揚伽利略“是研究方面大无畏的英雄...不怕路上的危险与绊脚石,也不惧怕到达坟墓的那一刻。”<ref>Discourse of His Holiness Pope Pius XII given on 3 December 1939 at the Solemn Audience granted to the Plenary Session of the Academy, Discourses of the Popes from Pius XI to John Paul II to the Pontifical Academy of the Sciences 1939–1986, Vatican City, p. 34</ref>。教皇40年的亲密顾问罗伯特·雷伯教授写道:“庇护十二世很注意不去对任何事物(对科学)进行过早干预。在这点上他十分积极,并对伽利略的案件表示深深的后悔。<ref>Robert Leiber, Pius XII Stimmen der Zeit, November 1958 in Pius XII. Sagt, Frankfurt 1959, p. 411</ref>
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1990年2月15日,红衣主教[[約瑟夫·拉辛格]](日後當選為教宗[[本篤十六世]])在罗马第一大学<ref>An earlier version had been delivered on 16 December 1989, in Rieti, and a later version in Madrid on 24 February 1990(Ratzinger, 1994, p. 81). According to Feyerabend himself, Ratzinger had also mentioned him "in support of" his own views in a speech in Parma around the same time(Feyerabend, 1995, p. 178).</ref>发表演說,引述了当代一些对伽利略事件的流行观点,称“这桩案件让我们看到了现代人对自身深深的怀疑,以及科学技术在今天的走向。”<ref name="R">Ratzinger(1994, p. 98).</ref>他引述了哲学家保罗·费耶拉本德的一些观点,称“在伽利略时代,教会较之伽利略本人更加理性,同时考虑了伽利略教导对未来道义和社会所产生的影响。教会对伽利略的判决是理性而公正的,对判决的否决不过是为了获得政治利益而已。”<ref name="R" />主教并没有明确指出他同意或否认费耶拉本德的观点。但是他说道:“在此基础上做出冲动性的道歉是愚蠢的。”<ref name="R" />
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1992年10月31日,教宗[[若望·保祿二世]]表示教会對伽利略事件的處理方式表示遺憾,并根据宗教文化议会的研究结果<ref>"Vatican admits Galileo was right". New Scientist (1846). 1992-11-07. Retrieved 2007-08-09..</ref><ref> "Papal visit scuppered by scholars". BBC News. 2008-01-15. Retrieved 2008-01-16.</ref>,发表了一份声明承認教会对伽利略在科學的错误判决。2008年3月,宗教科学院院长尼古拉·加比伯宣布计划在梵蒂冈城墙上树立伽利略的雕像,以示对他的纪念。<ref> Owen & Delaney (2008).</ref>同年12月,即伽利略的第一次利用望远镜进行观测的400周年纪念日上,教宗[[本篤十六世]]赞扬了伽利略对天文学的贡献。<ref>"Pope praises Galileo's astronomy". BBC News. 2008-12-21. Retrieved 2008-12-22.</ref>然而一个月后,宗教文化院长加弗科·拉瓦锡表示在梵蒂冈城墙上树立伽利略雕塑被搁置了。<ref>Owen (2009).</ref>
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== 藝術和时尚 ==
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伽利略在[[皇后乐队]]的“[[波西米亚狂想曲]]”中出现了多次<ref>Bohemian Rhapsody. everything2. Retrieved 2010-08-20. </ref>。他在靛蓝女孩的歌曲“伽利略”中也被着重描写。
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21世纪有关伽利略的剧本有:德国剧作家貝托爾特·布萊希特的《伽利略傳》(1939),以及它的电影改编版(1975)。贝莉·斯塔维斯的《午夜烛光》<ref>Stavis, Barrie. Lamp at Midnight. South Brunswick, New Jersey: A.S. Barnes, 1966.</ref>,和2008年戏剧“伽利略·伽利莱”<ref>Lalonde, Robert. Galileo Galilei/Vesalius and Servetus. February 2008. ISBN 978-0-9783909-1-4.</ref>。
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在金·史坦利·罗宾逊的科幻小说《伽利略之梦》(2009)中,伽利略穿越到了未来,破解了科学危机。故事主线在当时的伽利略时代与未来的假定时代之间穿梭<ref>Robinson, Kim Stanley (2009). Galileo's Dream. New York: Ballantine Books. ISBN 978-0-553-80659-5. </ref>。
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最近,伽利略·伽利莱成为了高价值纪念币的主角:面值€25的2009年版国际天文年纪念币。该币同时纪念伽利略望远镜诞生400周年。纪念币的背面印有他的一部分头像,以及他发明的望远镜。背面他绘制月球表面的初稿。在银色外圈是艾萨克·牛顿的望远镜,斯特修道院中的天文馆,现代望远镜、无线电望远镜和空间望远镜。2009年,伽利略望远镜发行。这种被大批量制造的低成本、高质量望远镜为2英寸长(51mm),被广泛用于教学。
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== 著作 ==
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1586年,伽利略出版了他的早期作品《小天平》<ref> ''(La Billancetta)''</ref>记载了一些能在空气中或水中称重的精密天平。<ref> Hydrostatic balance. The Galileo Project. Retrieved 2008-07-17.</ref>1606年出版印刷了《地理军事两用圆规使用指南》<ref>''(Le Operazioni del Compasso Geometrico et Militare)''</ref>介绍如何使用地理军事两用圆规。<ref>The Works of Galileo. The University of Oklahoma, College of Arts and Sciences. Retrieved 2008-07-17.</ref>
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伽利略早期动力学---运动和力学的科学的著作包括:1590年比萨版的《论运动》<ref>''(De Motu)''</ref>;大约1600年帕多瓦版的《力学》<ref>''(Le Meccaniche)''</ref>。《论运动》参考了亚里斯多德-阿基米德流体动力学,流体动力学认为“在一种流体介质中,重力加速度和物体超过介质的比重成比例;而在真空中,物体将按照与自身比重成比例的重力加速度下落。”《论运动》也参考了Hipparchan-Philoponan[[动力学]]。Hipparchan-Philoponan动力学认为,“动力自动消散。在经过最初的加速以后,根据物体的具体重量,真空中的自由落体将具有必不可少的极限速度。”
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伽利略1610年出版的《[[星际信使]]》<ref>''(Sidereus Nuncius)''</ref>是第一部利用望远镜进行观测的科学著作。它包括了如下发现:
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* 伽利略卫星;
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* 月球表面粗糙的地理地质;
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* 存在有大量肉眼看不到的天体,它们组成了[[银河系]];
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* 行星与恒星外表的不同——前者看上去像是小圆盘,后者则类似小光点。
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伽利略在1613年出版的《论太阳黑子》<ref>Sunspots and Floating Bodies. The University of Oklahoma, College of Arts and Sciences. Retrieved 2008-07-17.</ref>中详细描述了太阳黑子,并认为太阳和宇宙都是可以朽坏的。《论太阳黑子》中也记录了他在1610年利用望远镜观察的全部金星相位,土星奇怪的“附属物”以及后者的神秘消失。1615年,伽利略写成了《致大侯爵夫人克里斯蒂娜》手稿,但直到1636年才得以发表。手稿是《致凯斯泰利》的翻版,其中斥责了异端审判庭就禁止宣扬哥白尼理论的错误神学立场,认为后者是物理真理,与经文并不冲突。<ref> Galileo, Letter to the Grand Duchess Christina. The University of Oklahoma, College of Arts and Sciences. Retrieved 2008-07-17.</ref>。1616年,异端审判庭下达指令,禁止伽利略为哥白尼学说辩护,伽利略不得不将基于哥白尼地理的《论潮汐》<ref>''(Discorso sul flusso e il reflusso del mare)''</ref>以私信的方式发送给红衣主教奥思尼。<ref>Galileo's Theory of the Tides. The Galileo Project. Retrieved 2008-07-17.</ref>1619年,伽利略的学生马里奥·古迪西出版了伽利略的演讲汇编,命名为《论彗星》<ref>''(Discorso Delle Comete)''</ref>,反驳耶稣会对彗星的解释。<ref>Galileo Timeline. The Galileo Project. Retrieved 2008-07-17.</ref>
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1623年,伽利略出版了《试金者》,攻击亚里斯多德权威的学说,鼓励实验,并运用数学来支持科学理论。该书的出版获得了巨大成功,甚至得到了一些天主教会高层的支持。<ref>Galileo Galilei. Tel-Aviv University, Science and Technology Education Center. Retrieved 2008-07-17.</ref>在《试金者》的成功发表后,伽利略于1632年出版了《[[关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话]]》<ref>''(Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo)''</ref>。虽然顾及到了异端审判庭的1616年指令,但《对话》依然倾向于哥白尼理论而非地心说模型,并最终造成了伽利略受审,出版物被禁。虽然出版物被禁,伽利略依然写成了《论两种新科学及其数学演化》<ref>''(Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze)''</ref>,并于1638年在异端审判庭管辖范围之外的[[荷兰]]将其出版。
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=== 伽利略出版的主要作品 ===
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伽利略出版的主要作品如下:
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* 《小天平》(1586)
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* 《运动论》(1590)<ref>"Collection of Galileo Galilei's Manuscripts and Related Translations". Retrieved 2009-12-04.</ref>
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* 《力学》(ca. 1600)
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* 《地理軍事兩用圓規使用指南》(1606)
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* 《[[星際信使]]》(1610;意大利文''Sidereus Nuncius'')
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* 《流體力學》(1612)
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* 《论太阳黑子》(1613)
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* 《致大侯爵夫人克里斯蒂娜》(1615; 1636年出版)
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* 《论潮汐》(1616;意大利文''Discorso del flusso e reflusso del mare'')
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* 《论彗星》(1619;意大利文''Discorso Delle Comete'')
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* 《试金者》(1623;意大利文''Il Saggiatore'')
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* 《[[关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话]]》(1632;意大利文''Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo'')
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* 《论两种新科学及其数学演化》(1638;意大利文''Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze'')
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== 时间轴 ==
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*1543 – [[尼古拉·哥白尼]]出版《[[天体运行论]]》,提出与托勒密相對的[[地心说]]模型,导致对[[亚里士多德物理学]]的质疑。
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*1563 –溫琴佐·伽利莱与茱莉亚·阿曼娜蒂结婚。
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*'''1564 –出生'''于意大利比萨。
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*~1570 – [[托马斯·迪格斯]]出版''Pantometria'',介绍了他父亲[[伦纳德·迪格斯]]在1540–1559年间制作的望远镜。
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*1573 – [[第谷·布拉赫]]出版''De nova stella''《论新星》,否决了亚里士多德天体观中的永恒、不变的宇宙,以及月亮之上的以太空间。
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*1576 –杰赛普·米利特(Giuseppe Moletti)坐帕多瓦大学数学主任,研究指出相同质量物体下落时速度一样,无关材质。<ref>Giuseppe Moleti, Walter Roy Laird. [http://books.google.com/books?id=ZRoYMobkW6cC& The unfinished mechanics of Giuseppe Moletti]. University of Toronto Press, 1999. p. 5</ref>
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*1581 –父亲溫琴佐·伽利莱出版''Dialogo della musica antica et moderna'',将乐理公式化。<ref>Robert Henry Herman, Vincenzo Galilei. Dialogo della musica antica et della moderna of Vincenzo Galilei: translation and commentary, Part 1. North Texas State University, 1973. p. 17</ref>
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*1581 –在比萨大学报到,专业为医学。
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*1582 –听Ostilio Ricci讲授的数学课,决定研习数学和科学。
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*1585 –离开比萨大学,没有获得文凭,做家教为生。
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*1586 –发明液体比重天平;写成《小天平》
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*1586 – [[西蒙·斯特芬]]发表研究报告,讨论铅球从10米高坠落的结果。
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*1588 –第谷·布拉赫出版了对彗星的研究报告,阐述了第谷体系。<ref>{{cite web|last=Adam|first=Mosley|title=Tycho Brahe|url=http://www.hps.cam.ac.uk/starry/tycho.html|work=Starry Messenger|publisher=History & Philosophy of Science Dept, University of Cambridge|accessdate=13 January 2012}}</ref>
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*1589 –被任命为比萨大学的数学主任。
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*1590 –完成《运动论》的一部分,但没有出版。
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*1591 –父亲溫琴佐·伽利略去世。
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*1592 –被任命为帕多瓦大学数学教授,任教18年。
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*~1593 –发明早期温度计,但必须同时依赖温度和压力。
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*~1595 –改进弹道技术几何,研发军用圆规,并通过教授使用说明来获取学费。
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*1597 –伽利略致开普勒的信中阐述了他对地心说的主张。
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*1600 – [[威廉·吉尔伯特]]出版《论磁石》,支持哥白尼体系。
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*1600 –罗马审判庭将哥白尼体系的支持者[[焦尔达诺·布鲁诺]]判处异端,理由是支持[[泛神论]]、多重世界观、否认三位一体、基督神圣、玛利亚神圣、以及支持变形论,交由地方当局处以火刑。
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*1600 –第一个孩子弗吉尼亚出生;~1600版《力学》写成。
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*1601 –女儿利维亚出生。
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*1604 –观测超新星位置,表明新星无视差。
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*1605 –被内兄起诉,控没有支付姐妹的嫁妆。
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*1606 –儿子溫琴佐出生。
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*1606 –为计算圆规出版使用手册。
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*1607 – Rotilio Orlandini试图刺杀伽利略的朋友,神父Paolo Sarpi
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*1608 –汉斯·利伯谢发明折射望远镜
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*1609 –就汉斯·利伯谢的说明所述,独立研发、改进望远镜。
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*1609 –开普勒出版《[[新天文学]]》包涵了他前两个理论,并第一次展示哥白尼体系在导航和预测上优于托勒密体系。
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*1609 – [[托马斯·哈里奥特]]通过望远镜观测,绘制月球表面图,早于伽利略4个月。
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*1610 –出版《星际信使》;观测月球山脉以及木星的四个卫星。
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*1610 -  Martin Horky出版Brevissima Peregrinatio Contra Nuncium Sidereum,反对伽利略
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*1610 –开普勒向伽利略索要望远镜或镜片,但伽利略回复自己忙,没有剩余的。<ref>Timothy Ferris. Coming of Age in the Milky Way. William Morrow & Company, Inc. 1988. p. 95</ref>
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*1610 –任命为帕多瓦大学终身数学教授,并为托斯卡纳大公[[科西莫二世·德·美第奇]]的数学、哲学师。
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*1611 –发现金星周相;获得教宗接见;成为琳氏科学院院士。
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*1611 –大卫·法布里修斯在克里斯托佛·什车尼和伽利略之前出版《观察太阳黑子及其旋转》(''Narration on Spots Observed on the Sun and their Apparent Rotation with the Sun'')
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*1612 –提议称木星卫星可以通过观测其经度来用做宇宙时钟。
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*~1612或1613 –弗朗西斯科·西兹发现太阳黑子年度周期变换规律。
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*1613 –写成《论太阳黑子》
 +
*1615 –写成《致大公夫人克里斯蒂娜》(1636出版)
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*1616 –被教廷正式通知不要去维护哥白尼体系。
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*1616 –天主教廷将《天体运行论》列在《禁书目录》上。
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*1616 –私下写成《论潮汐》
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*1617 –搬到佛罗伦萨以西的Bellosguardo,靠近女儿的修道院;观测到大熊星座的双子开阳星。
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*1619 –开普勒出版Harmonices Mundi,生成自己第三条定律。
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*1619 –写成《论彗星》
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*1621 – Maffeo Barberini成为教宗乌尔班八世
 +
*1623 –出版《试金者》
 +
*1624 –与教宗会面,得到赞许,并允许出版有关哥白尼—托勒密体系的作品;使用复合显微镜。
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*1625 –使用显微镜绘制的昆虫图片出版。
 +
*1630 –完成《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》,得到教廷出版的许可。
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*1632 –出版《对话》。
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*1633 –被审判庭判决软禁,理由是强烈异端嫌疑。
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*1633 –天主教廷将《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》列在《禁书目录》上。
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*1638 –出版《论两种新科学及其数学演化》。
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*1642 –在意大利Arcetri去世。
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*1668 –牛顿制造自己的反射望远镜。
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*1687 –牛顿出版《自然哲学的数学原理》,使用万有引力定律推导开普勒公式,将天地之间的韵律合而为一。
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== 参见 ==
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* [[伽利略博物館]]
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* [[比薩-聖朱斯托伽利略·伽利萊國際機場]]
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* [[伽利略号]]({{lang|en|Galileo}})-[[木星]][[探测器]]
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* [[伽利略定位系統]]
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* [[惯性原理]]
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* [[牛顿运动定律#牛頓和幾位學者的論述|伽利略關於慣性的斜面實驗]]
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* [[小行星697]]

於 2018年12月28日 (五) 11:20 的修訂

伽利略·伽利萊



圖片來源每日頭條
出生 儒略曆(1564-02-15)1564年2月15日[1]
意大利佛羅倫斯公國比薩[1]
逝世 儒略曆1641年12月29日
格里曆1642年1月8日(1642-01-08)(77歲)[1]
意大利托斯卡納大公國阿切特里[1]
居住地 意大利托斯卡納大公國
母校 比薩大學
知名於 運動學
動力學
望遠鏡觀測天文學
日心說
簽名
150px

伽利略·伽利萊Galileo GalileiTemplate:IPA-it ;1564年2月15日-1642年1月8日)[1][2][3]義大利物理學家數學家天文學家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,以及支持哥白尼日心說。伽利略做實驗證明,感受到引力的物體並不是呈等速運動,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」[4]、「現代物理學之父」[5]、「科學之父」[5]及「現代科學之父」。[6]

史蒂芬·霍金說,「自然科學的誕生要歸功於伽利略。」[7]

生平

早年

伽利略生於意大利比薩(當時為佛羅倫薩公爵領地)。是溫琴佐·伽利萊[8]與茱莉亞·阿曼娜蒂[9]六個兒子中的長子。溫琴佐是個著名的魯特琴手、作曲家樂理學者。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[10]、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,以及對數學實驗聯姻的期望與啟迪。伽利略五個兄弟中的三個長大成人,最小的是米凱蘭傑洛[11]成為了著名的魯特琴手、作曲家

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[12]是位佛羅倫薩醫生、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薩聖十字大殿,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薩,但是他在傑卡布·博洛尼那裡寄養了兩年。之後,他在離佛羅倫薩東南35公里的瓦隆布羅薩的卡馬多萊斯修道院[13]裏學習[14]

雖然伽利略是位虔誠的天主教徒[15],但是他與馬麗娜·甘巴[16]在以非婚生的方式養育了三個孩子。他們在1600年生下了長女弗吉尼亞(Virginia Galilei, 1600年8月12日 - 1634年4月2日),1601年生下了次女利維亞(Livia, 1601年 - 1659年),1606年生下了長子溫琴佐(Vincenzo, 1606年 - 1649年)。由於他們是非婚生子女,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[17]。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。[18]弗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薩聖十字大殿。利維亞的名字是阿爾漢格爾斯克,終生疾病纏身。溫琴佐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[19]

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[20]。在1581年學醫時,他注意到了搖擺的吊燈,吊燈在風的推動下劃出大小不一的軌跡。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,他們的週期時長都是相同的。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自然哲學[21],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年在佛羅倫薩的素描美術學院擔任講師,主講透視法和明暗搭配。受到佛羅倫薩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[22][23]

1589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[24],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,這在當時是數學天文學的交叉學科[25]

去世

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,享壽78歲。[26]托斯卡納大公費迪南德二世[27]希望把他葬在佛羅倫薩聖十字大殿,挨着他的父親及其他先祖們,並為他樹立一座大理石紀念陵墓[28]。由於伽利略的「有強烈異端嫌疑」之判決[29],使得此舉遭到教宗烏爾班八世和他的侄子佛朗西斯·巴貝日尼樞機的抗議[30],該計劃被否決。因此,他被葬在初學生禮拜堂隔壁的小屋旁,它位於主堂南翼與聖物儲藏室之間的走廊末端[31]。1737年,伽利略的紀念碑被重新樹立,他的遺體被改葬在聖殿[32]。在改葬時,遺體中的三根手指和一顆牙齒被取了出來[33]。目前,他右手中指被陳列在意大利佛羅倫薩伽利略博物館[34]

成果

直接成果

伽利略的研究結果對牛頓提出、完善牛頓運動定律中的第一、第二定律有一定的啟示。伽利略非常重視數學在應用科學方法上的重要性,特別是實物與幾何圖形符合程度有多大的問題。

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。伽利略為自己提出的第一套力學問題,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量,即後來稱質量物理量,後來又以同樣方式探索了牽涉到時間測量和速度測量的運動學問題。伽利略所研究的中心問題就是僅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物體下落速度不同的論點。

根據亞里士多德的物理學,的持久作用是保持物體勻速運動的原因。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勻加速運動,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運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,受引力的影響而隨着時間加快。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。

對現代科學的影響

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,[37]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。

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,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[38]

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[39]。同一艘太空探測船上並帶有三個樂高積木人像,其中一個是伽利略,剩下兩個分別是古羅馬神話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)[40]

科學研究方式

伽利略在通過實驗和數學方式研究運動學做出了最初的創新[41]。當時更多的科學研究方法是威廉·吉爾伯特的對電磁的量化研究。伽利略的父親,魯特琴手、樂理專家溫琴佐·伽利萊,可能進行了最古老的非線性物理實驗,並有結果:就伸展的弦來說,音高與張力的乘方成比例[42]。這些觀察結果處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,包括將弦以整數相除能得到一個和諧音階。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]

伽利略是當時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,這是伽利略在他學習哲學時做的[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哲學宗教中分離出來;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奇妙的關係。他理解拋物線,無論是作為一種圓錐曲線,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加速拋體在沒有摩擦和其它干擾情況下的理論上完美的軌道。同時,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線形狀[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差不到哪裡去[47]

爭議

伽利略、開普勒與潮汐理論

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,而是地球圍繞着太陽運行」[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《關于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可信賴的論斷,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。他也拒絕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

1619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着圓形軌跡運動[60],因為它在天上運行速度比月亮慢,所以它必定離月亮遠。

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]

地心說爭議

聖經》在《詩篇》93:1, 96:10,以及《歷代志》上16:30記錄着「世界就堅定,不得動搖」。在《詩篇》104:5以同樣的方式寫着「將地立在根基上,使地永不動搖」。更多地,在《傳道書》1:5中記錄着「日頭出來,日頭落下,急歸所出之地。」等等[79]

和焦爾達諾·布魯諾一樣,伽利略捍衛日心說,進而宣稱它與經文並不衝突。他採取奧古斯丁的經文立場,即不能將所有篇章予以字面解釋,特別是在詩篇和歌頌上,不是對現實的描述或歷史問題上。他相信經文作者僅僅是從地理角度來觀察世界,從這點來看太陽的確升起落下。另一種解釋是作者從一種現象的角度來記錄,或是這只是一種寫作風格。因此,伽利略認為科學與經文沒有衝突,只是經文僅僅討論了一種不同的地球「運動」,而非自轉[80]

在1616年時,反對哥白尼學派的聲浪成為教會的主流,伽利略到羅馬勸說天主教權威不要禁止伽利略思想。直至最後,將哥白尼的《天體運行論》納入《禁書目錄》的命令被下達[81],理由是太陽恆定,地球自轉為錯誤理論,與神聖經文相悖。在指令下達前,根據教宗的要求,貝拉明樞機提前告知了伽利略,稱這種觀點不可能被「辯護」,說服他放棄。伽利略答應順從。貝拉明並沒有禁止伽利略將日心說當成數學科幻,但如果他膽敢將它作為物理觀點的話,就得小心。在隨後的幾年中,伽利略都迴避這個問題。當樞機馬佛奧·巴貝日尼當選教宗烏爾班八世時,他才繼續在這一問題上著書。巴貝日尼是伽利略的朋友,對他十分尊敬,反對1616年對伽利略的指控。在1632年出版的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書被異端審判庭和教宗准許[82]

達瓦·索羅貝[83][84]解釋道,在這一時期,烏爾班在宮廷陰謀與國務問題中越陷越深。他將自己與伽利略的友誼放置的第二位,將更多精力注意在自身安全上。在烏爾班人生低谷中,伽利略問題被宮廷內部人員和伽利略的仇敵擺了上來。由於西班牙籍的樞機近期發表言論,指責烏爾班在保護教會上軟弱,烏爾班感到憤怒和恐慌。這對伽利略的辯護來說十分不利。

教宗烏爾班八世在早些時候私下找到伽利略,要他在書中就日心說給出正反兩方面辯駁,並小心不要刻意宣傳日心說教宗同時要求將他自己的意見也放在書中,這個要求後來被伽利略完成。然而不知是不經意還是故意的,《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中為亞里士多德地心說辯護的辛普利西奧(Simplicio),在書中常常自相矛盾,醜態百出。雖然伽利略在扉頁中闡明辛普利西奧是亞里士多德學派哲學家,但它的名字在意大利文中的意思是「大笨蛋」(simpleton)[85]。這個辛普利西奧的角色使得《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書成為攻擊亞里士多德地心說,辯護哥白尼理論的形象。不幸的是,伽利略將烏爾班八世的話放到了辛普利西奧的嘴裡。絕大多數史學家認為伽利略並非出於惡意,而是低估了著作所產生的後果[86]。然而教宗可沒輕視這種公開的侮辱,或是對哥白尼學說的宣揚。伽利略因此為教宗——他最大最重要的支持者——所疏遠,並被傳喚到羅馬接受審訊。

1632年9月,伽利略被傳喚到羅馬接受審訊。他與1633年2月到達,被審判者文森佐·麥克萊恩[87]指控。在整個審訊過程中,伽利略堅持自己信守諾言,沒有宣揚任何禁言,甚至在起初否認為禁言辯護。然而,他最後不得不被迫承認,《對話》的讀者可能會被誤導,認為它是在為哥白尼學說辯護。另一種觀點認為伽利略甚至稱1616年後他放棄了哥白尼學說,甚至在《對話》中證明了這一點。在1633年7月的最後審訊中,他被威脅到如果不坦白交代,就對他用刑。但他堅持否認[88]。裁判庭6月22日的判決包括了3個核心部分:

  • 伽利略被判「有強烈異端嫌疑」,即聲稱太陽在宇宙的中心,地球不是中心而且在運動着,對持有並為此辯駁者與神聖經文相悖。他必須「發誓放棄、詛咒並厭棄」這樣的觀點[89]
  • 異端審判庭指示將他正式拘捕,第二天他將會在家中終身軟禁[90]
  • 他的悖逆的《對話》將被查封;在判決之外,他所有的著作將被查封,今後他不能再繼續著書[91]

根據流行的傳奇,在宣布放棄地球圍繞太陽旋轉的理論時,伽利略曾經喃喃道「但是,地球依然在轉啊」,但是並沒有證據證明他是否說了類似的話。有關這個傳奇的第一個記載出現與他去世後的一個世紀左右[92]

一段時間後,在他的朋友阿斯卡尼奧·皮科洛米尼[93]的幫助下,伽利略於1634年被允許回到他在佛羅倫薩阿克特雷旁的小宅焦耶洛別墅,在那裡他度過了自己的餘生。伽利略被要求在三年中每星期朗讀七篇懺悔詩。他的女兒瑪利亞·塞萊斯特向教會請求,被允許將這個負擔改由她代為實行[94]。在被軟禁在家時,伽利略致力於完成他最經典的著作之一《兩種新科學》,在此他總結了過去40年中所做的一切工作。這兩個新科學今天被叫做運動學材料力學。此書被阿爾伯特·愛因斯坦盛讚[95]。由於他的貢獻,伽利略被譽為「現代科學之父」。他於1638年完全失明,得了嚴重的疝氣失眠,因此被准許回到佛羅倫薩接受治療[96][97]

天文學

伽利略最先發現了木星衛星。這個發現對於所有天體都必須圍繞地球轉來說並不是好消息。伽利略在1610年3月出版的《星際信使》一書中對此進行了詳細的介紹。

根據一些不可靠的手稿,漢斯·利伯謝[98]製作了第一個實用望遠鏡,並於1608年打算在荷蘭申請專利[99]。次年,伽利略製作了一個3倍的望遠鏡,改良後,望遠鏡達到了30倍之大[100]。通過伽利略望遠鏡,觀測者可以清晰地看到地上的豎直呈像——這便是通常所知的地面望遠鏡或小望遠鏡。伽利略也用它來進行天體觀測,在當時他是少數可以製作如此精良的觀測設備的人。1609年8月25日,他向威尼斯律師們展示了他早些時候製作的8到9倍望遠鏡。出售望遠鏡為伽利略帶來了不少的額外收入。商人們可以利用它來航海,或是作為商品交換。伽利略在1610年3月發布了他最初利用望遠鏡觀測天體的結果,題為《星際信使[101]

開普勒超新星

根據瓦盧辛斯基[102]的記錄[103],伽利略在1604年觀測並討論開普勒超新星時作為天文學者而出名。由於這顆超新星沒有明顯的周日視差,伽利略認為它是一顆相距遙遠的天體,因此否決了亞里士多德對天體恆定的觀點。他對這種意見進行了公開宣揚,受到了強烈的抗議[104]

木星

1610年1月7日,伽利略通過望遠鏡觀察到了當時被描述為「三個固定天體,因為渺小而幾乎看不見」[105],它們都靠近木星,成一條橫跨的直線[106]。第二天晚上觀測的結果是那些木星旁邊的天體改變了位置,那麼它們作為固定天體就無法解釋了。1月10日,伽利略發現它們其中的一個消失了,他認為天體藏到了木星的背後。幾天後,伽利略得出結論:它們在環繞木星運行[107]。伽利略發現了木星四個衛星中的較大的三個,並於1月13日發現的最後的一個。伽利略將這四個一組命名為美第奇行星,致敬他未來的贊助人托斯卡納大公科西莫二世·德·美第奇[108]和柯西莫的三個兄弟[109]。然而,天文學家日後將它們改名為伽利略行星以紀念它們的發現者。這些行星如今被命名為艾奧歐羅巴伽倪墨得斯卡利斯托

他就木星衛星的發現導致了天文學的一場革命,並持續至今:一個小行星圍繞着大行星運轉不符合亞里士多德的宇宙觀,後者認為所有天體都圍繞着地球運轉[110]。許多天文學家和哲學家最初都否認伽利略的發現[111]。他的發現日後被克里斯托弗·克拉維斯[112]證實,當他1611年訪問羅馬時獲得了英雄般的歡迎[113]。伽利略在隨後的18個月中繼續觀察,到了1611年中他已經總結出相當精確的衛星運行周期。伽利略進展神速,以至於開普勒認為這是不可能的[114]

金星、土星、海王星

伽利略在1610年9月通過觀測發現金星所呈現的所有相位月球十分相似。根據尼古拉斯·哥白尼日心說,天體的所有相位可視。在金星環繞太陽運行的過程中,當它處在背對太陽的位置時,金星的發光面朝向地球;當它處在與地球同側的位置上時,金星的發光面背對地球。金星的運行軌跡傳統上被放置在太陽運行軌跡的內側,在此它可以呈現出新月相位。然而,金星的運行軌跡不可能處於太陽運行軌跡的外側,否則它的相位將會是凸圓或是滿圓。當伽利略用望遠鏡觀測到金星的新月、凸圓和滿月相位時,托勒密的模型就顯得十分不靠譜了。在17世紀早期,許多天文學家採用了各種地日混合模型[115],如第谷體系[116]、科普蘭[117]或是其改良版[118]。模型中有的包含了環繞地球運動的模式,有的則沒有。這些體系都沒有完全否定地心說就恆星視差的預測,嘗試着對金星運行相位進行解釋。在完全地心說經歷地心混合模型到完全日心說的兩個發展階段中,伽利略對金星相位的實驗性發現可以說是其最具影響力的貢獻了。

最初,當伽利略觀測土星時,將土星光環誤判為行星,以為這是一個由三部分組成的星系。之後,當他再度觀測時,土星光環則直面地球,以至於伽利略認為之前的那兩部分突然消失了。1616年當伽利略再度觀測土星時,光環重新出現。伽利略對此深表疑惑。[119]

伽利略於1612年觀測了海王星。在他書中將其記錄為一個不起眼的、幽暗的天體。當時他並沒有意識到這是一顆行星。他繼續記錄着海王星相對於其他天體的運行軌跡,直到最後丟失目標為止。[120]

太陽黑子

在最先發現太陽黑子的歐洲人中,伽利略算是其中的一位。雖然開普勒在1607年意外地觀測到了這一現象,卻將其誤認為是正在經過的水星。伽利略也將查理曼時期的太陽黑子現象重新作出了解釋,這個現象在當時也被認為是正在經過的水星。正統的亞里士多德天文物理學認為所有天體完美不變,而太陽黑子的存在令其難以解釋。1609年,開普勒出版了《新天文學》,闡述了他的天文力學觀。該書認為太陽自轉,預測了太陽黑子的周期,是一部極為成功的天文物理著作。[121]1612到1613年,弗朗西斯科·西茲[122]等人[123]發現了太陽黑子的年度周期變化,這為辯駁托勒密體系和第谷·布拉赫的地日模型提供了強大的證據。[124]在誰是最先發現並解釋太陽黑子的問題上,伽利略與耶穌會的克里斯托弗·示車尼發生了曠日持久的痛苦爭執。在證實開普勒與太陽自轉的問題上,他倆人都毫無疑問地輸給了大衛·法布里修斯[125]和他的兒子喬納斯。示車尼很快接受了開普勒於1615年提出的現代望遠鏡的設計方案,該方案利用倒立呈象的方式提升了放大效果;而伽利略卻明顯地拒絕了它。

月球

在伽利略自製望遠鏡之前,英國數學家、探險家托馬斯·哈里奧特已經用「窺視鏡」[126]來觀測月球了。根據他的報告,哈里奧特注意到在月虧處有「奇怪的斑點」,但是並不能解釋現象的原因。由於接受了藝術薰陶[23]和對明暗繪畫法[22]的了解,伽利略意識到這些光斑與陰影組合實際上是一些月球的地形結構。雖然伽利略不是第一個通過望遠鏡觀測月球的人,但卻是第一個將其解釋為光在月球山與環形山所留下的陰影。在他的研究中,伽利略繪製了月球的地形圖表,估測這些山峰的高度。月球由此不再是之前如亞里士多德所認為的半透明的、完美的球體,也不是但丁所描述的第一個「行星」,一個「永恆的珍珠,壯麗地直升入天堂般的蒼穹」了。

銀河系與恆星

銀河最初被認為是一團雲霧。伽利略觀察了銀河系,發現它是由許許多多恆星組成的集團,從地球這裡看很像是雲彩。伽利略用望遠鏡定位了許多肉眼看不到的恆星。他於1617年觀測到了大熊星座中的開陽雙子星。[127]

在《星際信使》一書里,伽利略記錄,恆星看起來就像是一個純粹的發光體,在望遠鏡里也一樣,沒有什麼改變,和行星相比,行星在望遠鏡里顯示是一個圓盤狀物體。此後不久,在他的關於太陽黑子的信件中,他報告,在望遠鏡里,恆星和行星都看起來「相當圓」。從這個觀點引發開來,他接着報告,望遠鏡顯示出恆星的圓度,通過望遠鏡觀測,恆星的直徑為幾弧秒。[128]他還設計了一種方法,不通過望遠鏡來測量一顆恆星的表觀尺寸。正如在他的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書中描述的那樣,他的方法就是在他看向恆星的視線里,懸掛一根細繩,他慢慢前進,直到細繩徹底遮住恆星,然後測量他與細繩之間的距離。[129]通過這個距離和細繩的寬度他就能計算出恆星相對的他的觀察點的角度。在這本書里,他記錄了他發現一等星的視直徑不會超過5弧秒,6等星的視直徑大約為5/6弧秒。就像同時代的大多數天文學家一樣,伽利略也沒有認識到他測量的恆星的表觀尺寸是虛假的,這是由於光線衍射和大氣層對光線的扭曲造成的(參見《視寧圓面和愛禮園盤面》),測量的結果並不能代表恆星的真實尺寸。但是與之前的對最亮的的恆星做出的表觀尺寸的估計值相比,伽利略的值要小很多,如由第谷·布拉赫給出的估計值(參見《星等》),這就使伽利略能夠反駁那些反哥白尼的論點了,比如第谷的論點,荒謬的認為這些恆星一定很大,因為探測不到它們的年度時差。[130]其他一些天文學家都對恆星進行了同樣的測量,如西蒙·馬呂斯[131],喬瓦尼·巴蒂斯塔·里希澳利[132]和馬丁努斯·霍爾登休[133]。馬呂斯和里希澳利得出結論,得出的尺寸雖然小了,但是並沒有小到可以反駁第谷的論點。[134]

技術

伽利略所做出的一系列重要貢獻中,其中一部分就是目前所說技術,而非純物理。這與亞里士多德學派不同,前者會將伽利略的物理知識歸納為techne 或是有用的技巧,而不是episteme,即用哲學方式研究事物本質。在1595到1598年見,伽利略設計並改良了地理軍事兩用圓規,為炮兵勘探員提供方便。尼古勒·塔爾塔利亞[135]與吉多貝多·蒙蒂[136]早些時候製作了類似的儀器,伽利略則在他們的基礎之上進行了創新。對於炮兵來說,圓規不但可以更快更准地測出彈道角度,而且可以根據炮彈的大小和材質測算出添加火藥的量。作為地理儀器,他可以繪製出任意的規則多邊形,並對其他計算進行輔助。在伽利略的指導之下,設備製造商馬克·安東尼奧·馬哲勒尼[137]製造出了一百多附這樣的圓規。伽利略為此收入了50里拉(包括使用說明書在內),並提供了相應的使用教程,收入120里拉。[138]

1593年左右,伽利略製作了一個溫度計,溫度計利用空氣在圓球內的熱脹冷縮來推動管中水的運動。

在1609年時,伽利略與英國人托馬斯·哈里奧特等人最先利用折射望遠鏡來觀測恆星、行星及月球。1611年,當費德里·克卡王(Prince Federico Cesi)在他的宴會上宣布伽利略為琳氏科學院[139][140]院士時,希臘數學家喬凡尼·德米亞尼[141]為伽利略的設備起名「望遠鏡」[142]。這個名字來自希臘字根tele = 「遠」和skopein = 「觀看」。1610年,伽利略利用望遠鏡近距離觀察昆蟲肢體[143]。1624年,伽利略開始使用復顯微鏡。同年五月,他將這些設備的其中之一贈給了紅衣主教祖林[144],並展示給巴伐利亞侯爵[145][146]。九月,他也為克卡王送去了一套。[147]琳氏院士們也為「顯微鏡」的命名做出了重要貢獻。一年後,院士喬凡尼·法布爾[148]根據希臘字根μικρόν(micron)意為「微小」,和σκοπεῖν(skopein)意味「觀看」為設備組字,它正好是「望遠鏡」的反義詞。[149][150]。利用伽利略顯微鏡所繪製的昆蟲圖於1625年出版,該圖是第一次運用復顯微鏡觀測繪製而成的。[151]

1612年,在確定了木星的衛星軌道周期後,伽利略提議如果軌道周期可以被充分了解,那麼衛星的位置可以作為宇宙時鐘來加以利用,並通過經度測量方法來實現定位。伽利略在暮年時不停地在這一問題上下功夫。然而實踐方面的困難重重,直到1681年才被喬凡尼·多明戈·卡西尼[152]實現。這種方法日後被用在大範圍地域勘察上,如勘測法國,以及1806年澤比倫·派克[153]探美國中西部等。由於航海時精確望遠觀測難以實現,導航上的經度問題迫切需要解決。最後,約翰·哈里森[154]製造了便攜航海精密計時器,解決了上述問題[155]。伽利略晚年時雙目全盲,但他仍為擺鐘設計了司行輪(被稱之為伽利略司行輪)。1650左後克里斯蒂安·惠更斯於製造出第一個可以完全運轉的擺鐘。

物理

伽利略在物體運動的理論與實驗上成果豐碩,並與開普勒和勒內·笛卡爾一道,成為艾薩克·牛頓爵士所創立的經典物理的先驅。伽利略試製了幾個鐘擺實驗。這些實驗的靈感據傳說是來自於觀察比薩大教堂中央銅質吊燈的擺動,並測算伽利略自己的脈搏而得到的(見溫琴佐·維維亞尼為伽利略寫的傳記)。這些實驗日後被記載在他的著作《兩種新科學》中。伽利略認為簡單的鐘擺是等時的,即無論幅度多大,擺的周期運動時長總是一定的。然而,根據克里斯蒂·惠更斯的研究,這只是近似成立,並不精確。[156]伽利略發現了周期的乘方與鐘擺的長度成比。伽利略的兒子溫琴佐根據他父親的理論與1642年設計了一個大鐘。但大鐘沒能夠建造起來,主要是因為擺度太大,需要冕狀司行輪,導致計時不准。

伽利略在理解聲音頻率上也是先驅之一,雖然他在這點上並不是很出名。伽利略在以不同的速度摩擦鑿子時,發現了鑿子中間距的不同導致了音高的不同,即頻率的不同。1638年,伽利略描述了測量光速的實驗:安排兩個人站在一定遠的距離,各拿着帶百葉窗的燈籠。第一個觀測者打開燈籠的百葉,第二個觀測者看到後,立即打開他手上的燈籠百葉。這樣,從第一個觀測者開燈到第二個觀測者開燈之間時差就可以用來計算光在兩者之間穿越所需要的時間。伽利略報告說,他在相距一英里之內做過這樣的實驗,但是無法確定光是否是同時出現的。[157]在伽利略去世後,佛倫丁地西門托科學院的院士們也嘗試了類似的實驗,實驗距離超過了一英里,但直到1667年,也以無果告終。[158]伽利略總結了相對論的基本原理,即物理定律在任意系統內一定,沿直線勻速運動的物體,無論它的具體速度還是方向,物理定律一定。如此看來,不存在絕對運動或是絕對靜止。這條原理為牛頓定律提供了基本框架,它也是愛因斯坦狹義相對論的核心部分。

質量相異者同時落地

伽利略的學生溫琴佐·維維亞尼在傳記中稱伽利略在比薩斜塔上扔下了兩個同種材質、不同質量的球,以證明物體下落時長與它們的質量無關。[159]這與亞里士多德的學說相悖,即物體下落時長與質量成反比,重的下落速度比輕的快。這個傳奇被世人廣泛傳頌,但伽利略自己卻從來沒有記錄過這樣的事情。大多數歷史學家認為這個事件不過是個假想,並沒有真實存在過。[160]德拉克卻不這麼認為,辯駁稱實驗的確存在過,只是與溫琴佐·維維亞尼所描述的多少有出入。有歷史記載的第一個完成這類試驗的人是西蒙·斯特芬[161],在《自然科學史》中記載,荷蘭人西蒙·斯特芬在1586年使用2個重量不同的鉛球在代爾夫特教堂塔頂上完成了這個試驗,並證明了亞里士多德的理論是錯誤的。[162]

在斯台文試驗的幾個世紀以後,阿波羅15號宇航員大衛·斯科特1971年8月2日在無空氣月球表面上使用一把錘子和一根羽毛重複了這個試驗,證明且讓地球上的電視觀眾親眼看到了這兩個物體同時掉落在月球表面上。

1638年,伽利略出版《關於兩門新科學的對話》[163],主人公薩爾維亞蒂[164]被普遍視為伽利略的代言人。薩爾維亞蒂認為,「在真空中,重量不同的物體以相同的有限速度下落。」但是,盧克萊修[165][166]西蒙·斯特芬[167][168]此前也提出了這一觀點。克里斯蒂亞諾·本蒂[169]的薩爾維亞蒂也認為,「鉛制鐘擺和軟木鐘擺具有不同的質量,而其它方面類似。通過比較兩種鐘擺在空氣中的運動可以驗證上述觀點。」

伽利略指出,「只要下落的介質產生的阻力微不足道,或者在限定的真空條件下落下,落體將以均勻加速度下落。」[170]他也推導出均勻加速度正確的運動學規律,也就是說與所經歷時間的平方成比例(d ∝ t 2)。[171]在伽利略之前,尼科爾·奧雷姆[172]與14世紀推導出勻加速改變的時間平方規則,[173]多明戈·德索托(Domingo de Soto)於16世紀提出,「落體在均勻介質中將勻加速下落。」[174]通過幾何結構和精確的數學語言,伽利略依據他所處時代的標準表達了時間平方規則。(這就為其他人也使用代數術語重新表達了這一規則留下餘地)。伽利略還總結道「除非對物體施加一個,常常是摩擦力,否則物體將一直保持勻速運動。這駁斥了當時為人們所普遍公認的亞里士多德假說---除非對物體施加外力,否則運動的物體將「自然」減速並停下來。正如讓·布里丹[175]所說的那樣,早在亞里斯多德提出這一假設幾個世紀之前,約翰·菲洛波努斯[176]就已提出了有關慣性的哲學思想。據喬瑟芬·李約瑟[177]所述,「在他們之前,墨子早在幾個世紀之前已經提出這一觀點。但是,這是首次使用數學表達這一觀點,並經過實驗驗證,並引入摩擦力的概念,這是驗證慣性中所取得的一次突破。」伽利略的慣性原理提到,「除非受到外力的作用,否則運動在水平面上的物體就會按照其原來的方向,保持勻速運動。後來,這一原理納入了牛頓運動定律(牛頓第一運動定律)。

數學

在實驗物理上運用數學是一個重要創新,他的數學方式在當時也是相當標準。伽利略數學分析與證明法大量依賴於歐幾里得《幾何原本》第五本中的比例論。該書由塔爾塔利亞等人於較早的一個世紀前翻譯完成。但到伽利略晚年時,這些運算方式被笛卡爾的代數法取代。

伽利略也作出了一些數學貢獻:如伽利略悖論。悖論認為有多少整數就有多少完全平方,雖然大部分整數自身不是完全平方。

天主教對伽利略的重新認定

1718年,天主教會放鬆對伽利略部份著作的禁令,允許他部份著作在佛羅倫斯印行,但是《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》仍然遭到禁止[178]。1741年,教宗本篤十四世授權,允許他所有在科學方面著作都能夠出版,包括經過審查修改的《對話》。[179]1758年,天主教會將伽利略的著作由禁書目錄中移除,但是《對話》和哥白尼的《天體運行論》的一些未被審查版本仍然在名單中。[180]直到1853年,伽利略的所有著作才從禁書目錄中被完全移除。

1939年,庇護十二世在當選天主教教宗不久後,在宗教科學院發表演說,讚揚伽利略「是研究方面大無畏的英雄...不怕路上的危險與絆腳石,也不懼怕到達墳墓的那一刻。」[181]。教皇40年的親密顧問羅伯特·雷伯教授寫道:「庇護十二世很注意不去對任何事物(對科學)進行過早干預。在這點上他十分積極,並對伽利略的案件表示深深的後悔。[182]

1990年2月15日,紅衣主教約瑟夫·拉辛格(日後當選為教宗本篤十六世)在羅馬第一大學[183]發表演說,引述了當代一些對伽利略事件的流行觀點,稱「這樁案件讓我們看到了現代人對自身深深的懷疑,以及科學技術在今天的走向。」[184]他引述了哲學家保羅·費耶拉本德的一些觀點,稱「在伽利略時代,教會較之伽利略本人更加理性,同時考慮了伽利略教導對未來道義和社會所產生的影響。教會對伽利略的判決是理性而公正的,對判決的否決不過是為了獲得政治利益而已。」[184]主教並沒有明確指出他同意或否認費耶拉本德的觀點。但是他說道:「在此基礎上做出衝動性的道歉是愚蠢的。」[184]

1992年10月31日,教宗若望·保祿二世表示教會對伽利略事件的處理方式表示遺憾,並根據宗教文化議會的研究結果[185][186],發表了一份聲明承認教會對伽利略在科學的錯誤判決。2008年3月,宗教科學院院長尼古拉·加比伯宣布計劃在梵蒂岡城牆上樹立伽利略的雕像,以示對他的紀念。[187]同年12月,即伽利略的第一次利用望遠鏡進行觀測的400周年紀念日上,教宗本篤十六世讚揚了伽利略對天文學的貢獻。[188]然而一個月後,宗教文化院長加弗科·拉瓦錫表示在梵蒂岡城牆上樹立伽利略雕塑被擱置了。[189]

藝術和時尚

伽利略在皇后樂隊的「波西米亞狂想曲」中出現了多次[190]。他在靛藍女孩的歌曲「伽利略」中也被着重描寫。

21世紀有關伽利略的劇本有:德國劇作家貝托爾特·布萊希特的《伽利略傳》(1939),以及它的電影改編版(1975)。貝莉·斯塔維斯的《午夜燭光》[191],和2008年戲劇「伽利略·伽利萊」[192]

在金·史坦利·羅賓遜的科幻小說《伽利略之夢》(2009)中,伽利略穿越到了未來,破解了科學危機。故事主線在當時的伽利略時代與未來的假定時代之間穿梭[193]

最近,伽利略·伽利萊成為了高價值紀念幣的主角:面值€25的2009年版國際天文年紀念幣。該幣同時紀念伽利略望遠鏡誕生400周年。紀念幣的背面印有他的一部分頭像,以及他發明的望遠鏡。背面他繪製月球表面的初稿。在銀色外圈是艾薩克·牛頓的望遠鏡,斯特修道院中的天文館,現代望遠鏡、無線電望遠鏡和空間望遠鏡。2009年,伽利略望遠鏡發行。這種被大批量製造的低成本、高質量望遠鏡為2英寸長(51mm),被廣泛用於教學。

著作

1586年,伽利略出版了他的早期作品《小天平》[194]記載了一些能在空氣中或水中稱重的精密天平。[195]1606年出版印刷了《地理軍事兩用圓規使用指南》[196]介紹如何使用地理軍事兩用圓規。[197]

伽利略早期動力學---運動和力學的科學的著作包括:1590年比薩版的《論運動》[198];大約1600年帕多瓦版的《力學》[199]。《論運動》參考了亞里斯多德-阿基米德流體動力學,流體動力學認為「在一種流體介質中,重力加速度和物體超過介質的比重成比例;而在真空中,物體將按照與自身比重成比例的重力加速度下落。」《論運動》也參考了Hipparchan-Philoponan動力學。Hipparchan-Philoponan動力學認為,「動力自動消散。在經過最初的加速以後,根據物體的具體重量,真空中的自由落體將具有必不可少的極限速度。」

伽利略1610年出版的《星際信使[200]是第一部利用望遠鏡進行觀測的科學著作。它包括了如下發現:

  • 伽利略衛星;
  • 月球表面粗糙的地理地質;
  • 存在有大量肉眼看不到的天體,它們組成了銀河系
  • 行星與恆星外表的不同——前者看上去像是小圓盤,後者則類似小光點。

伽利略在1613年出版的《論太陽黑子》[201]中詳細描述了太陽黑子,並認為太陽和宇宙都是可以朽壞的。《論太陽黑子》中也記錄了他在1610年利用望遠鏡觀察的全部金星相位,土星奇怪的「附屬物」以及後者的神秘消失。1615年,伽利略寫成了《致大侯爵夫人克里斯蒂娜》手稿,但直到1636年才得以發表。手稿是《致凱斯泰利》的翻版,其中斥責了異端審判庭就禁止宣揚哥白尼理論的錯誤神學立場,認為後者是物理真理,與經文並不衝突。[202]。1616年,異端審判庭下達指令,禁止伽利略為哥白尼學說辯護,伽利略不得不將基於哥白尼地理的《論潮汐》[203]以私信的方式發送給紅衣主教奧思尼。[204]1619年,伽利略的學生馬里奧·古迪西出版了伽利略的演講匯編,命名為《論彗星》[205],反駁耶穌會對彗星的解釋。[206]

1623年,伽利略出版了《試金者》,攻擊亞里斯多德權威的學說,鼓勵實驗,並運用數學來支持科學理論。該書的出版獲得了巨大成功,甚至得到了一些天主教會高層的支持。[207]在《試金者》的成功發表後,伽利略於1632年出版了《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話[208]。雖然顧及到了異端審判庭的1616年指令,但《對話》依然傾向於哥白尼理論而非地心說模型,並最終造成了伽利略受審,出版物被禁。雖然出版物被禁,伽利略依然寫成了《論兩種新科學及其數學演化》[209],並於1638年在異端審判庭管轄範圍之外的荷蘭將其出版。

伽利略出版的主要作品

伽利略出版的主要作品如下:

  • 《小天平》(1586)
  • 《運動論》(1590)[210]
  • 《力學》(ca. 1600)
  • 《地理軍事兩用圓規使用指南》(1606)
  • 星際信使》(1610;意大利文Sidereus Nuncius
  • 《流體力學》(1612)
  • 《論太陽黑子》(1613)
  • 《致大侯爵夫人克里斯蒂娜》(1615; 1636年出版)
  • 《論潮汐》(1616;意大利文Discorso del flusso e reflusso del mare
  • 《論彗星》(1619;意大利文Discorso Delle Comete
  • 《試金者》(1623;意大利文Il Saggiatore
  • 關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》(1632;意大利文Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo
  • 《論兩種新科學及其數學演化》(1638;意大利文Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze

時間軸

  • 1543 – 尼古拉·哥白尼出版《天體運行論》,提出與托勒密相對的地心說模型,導致對亞里士多德物理學的質疑。
  • 1563 –溫琴佐·伽利萊與茱莉亞·阿曼娜蒂結婚。
  • 1564 –出生於意大利比薩。
  • ~1570 – 托馬斯·迪格斯出版Pantometria,介紹了他父親倫納德·迪格斯在1540–1559年間製作的望遠鏡。
  • 1573 – 第谷·布拉赫出版De nova stella《論新星》,否決了亞里士多德天體觀中的永恆、不變的宇宙,以及月亮之上的以太空間。
  • 1576 –傑賽普·米利特(Giuseppe Moletti)坐帕多瓦大學數學主任,研究指出相同質量物體下落時速度一樣,無關材質。[211]
  • 1581 –父親溫琴佐·伽利萊出版Dialogo della musica antica et moderna,將樂理公式化。[212]
  • 1581 –在比薩大學報到,專業為醫學。
  • 1582 –聽Ostilio Ricci講授的數學課,決定研習數學和科學。
  • 1585 –離開比薩大學,沒有獲得文憑,做家教為生。
  • 1586 –發明液體比重天平;寫成《小天平》
  • 1586 – 西蒙·斯特芬發表研究報告,討論鉛球從10米高墜落的結果。
  • 1588 –第谷·布拉赫出版了對彗星的研究報告,闡述了第谷體系。[213]
  • 1589 –被任命為比薩大學的數學主任。
  • 1590 –完成《運動論》的一部分,但沒有出版。
  • 1591 –父親溫琴佐·伽利略去世。
  • 1592 –被任命為帕多瓦大學數學教授,任教18年。
  • ~1593 –發明早期溫度計,但必須同時依賴溫度和壓力。
  • ~1595 –改進彈道技術幾何,研發軍用圓規,並通過教授使用說明來獲取學費。
  • 1597 –伽利略致開普勒的信中闡述了他對地心說的主張。
  • 1600 – 威廉·吉爾伯特出版《論磁石》,支持哥白尼體系。
  • 1600 –羅馬審判庭將哥白尼體系的支持者焦爾達諾·布魯諾判處異端,理由是支持泛神論、多重世界觀、否認三位一體、基督神聖、瑪利亞神聖、以及支持變形論,交由地方當局處以火刑。
  • 1600 –第一個孩子弗吉尼亞出生;~1600版《力學》寫成。
  • 1601 –女兒利維亞出生。
  • 1604 –觀測超新星位置,表明新星無視差。
  • 1605 –被內兄起訴,控沒有支付姐妹的嫁妝。
  • 1606 –兒子溫琴佐出生。
  • 1606 –為計算圓規出版使用手冊。
  • 1607 – Rotilio Orlandini試圖刺殺伽利略的朋友,神父Paolo Sarpi
  • 1608 –漢斯·利伯謝發明折射望遠鏡
  • 1609 –就漢斯·利伯謝的說明所述,獨立研發、改進望遠鏡。
  • 1609 –開普勒出版《新天文學》包涵了他前兩個理論,並第一次展示哥白尼體系在導航和預測上優於托勒密體系。
  • 1609 – 托馬斯·哈里奧特通過望遠鏡觀測,繪製月球表面圖,早於伽利略4個月。
  • 1610 –出版《星際信使》;觀測月球山脈以及木星的四個衛星。
  • 1610 - Martin Horky出版Brevissima Peregrinatio Contra Nuncium Sidereum,反對伽利略
  • 1610 –開普勒向伽利略索要望遠鏡或鏡片,但伽利略回復自己忙,沒有剩餘的。[214]
  • 1610 –任命為帕多瓦大學終身數學教授,並為托斯卡納大公科西莫二世·德·美第奇的數學、哲學師。
  • 1611 –發現金星周相;獲得教宗接見;成為琳氏科學院院士。
  • 1611 –大衛·法布里修斯在克里斯托佛·什車尼和伽利略之前出版《觀察太陽黑子及其旋轉》(Narration on Spots Observed on the Sun and their Apparent Rotation with the Sun
  • 1612 –提議稱木星衛星可以通過觀測其經度來用做宇宙時鐘。
  • ~1612或1613 –弗朗西斯科·西茲發現太陽黑子年度周期變換規律。
  • 1613 –寫成《論太陽黑子》
  • 1615 –寫成《致大公夫人克里斯蒂娜》(1636出版)
  • 1616 –被教廷正式通知不要去維護哥白尼體系。
  • 1616 –天主教廷將《天體運行論》列在《禁書目錄》上。
  • 1616 –私下寫成《論潮汐》
  • 1617 –搬到佛羅倫薩以西的Bellosguardo,靠近女兒的修道院;觀測到大熊星座的雙子開陽星。
  • 1619 –開普勒出版Harmonices Mundi,生成自己第三條定律。
  • 1619 –寫成《論彗星》
  • 1621 – Maffeo Barberini成為教宗烏爾班八世
  • 1623 –出版《試金者》
  • 1624 –與教宗會面,得到讚許,並允許出版有關哥白尼—托勒密體系的作品;使用複合顯微鏡。
  • 1625 –使用顯微鏡繪製的昆蟲圖片出版。
  • 1630 –完成《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,得到教廷出版的許可。
  • 1632 –出版《對話》。
  • 1633 –被審判庭判決軟禁,理由是強烈異端嫌疑。
  • 1633 –天主教廷將《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》列在《禁書目錄》上。
  • 1638 –出版《論兩種新科學及其數學演化》。
  • 1642 –在意大利Arcetri去世。
  • 1668 –牛頓製造自己的反射望遠鏡。
  • 1687 –牛頓出版《自然哲學的數學原理》,使用萬有引力定律推導開普勒公式,將天地之間的韻律合而為一。

參見

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  • In Kepler's Thomist 'inertial' variant of Aristotelian dynamics as opposed to Galileo's impetus dynamics variant all bodies universally have an inherent resistance to all motion and tendency to rest, which he dubbed 'inertia'. This notion of inertia was originally introduced by Averroes in the 12th century just for the celestial spheres in order to explain why they do not rotate with infinite speed on Aristotelian dynamics, as they should if they had no resistance to their movers. And in his Astronomia Nova celestial mechanics the inertia of the planets is overcome in their solar orbital motion by their being pushed around by the sunspecks of the rotating sun acting like the spokes of a rotating cartwheel. And more generally it predicted all but only planets with orbiting satellites, such as Jupiter for example, also rotate to push them around, whereas the Moon, for example, does not rotate, thus always presenting the same face to the Earth, because it has no satellites to push around. These seem to have been the first successful novel predictions of Thomist 'inertial' Aristotelian dynamics as well as of post-spherist celestial physics. In his 1630 Epitome(See p514 on p896 of the Encyclopædia Britannica 1952 Great Books of the Western World edition)Kepler keenly stressed he had proved the Sun's axial rotation from planetary motions in his Commentaries on Mars Ch 34 long before it was telescopically established by sunspot motion.
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  • Drake(1978, p. 209). Sizzi reported the observations he and his companions had made over the course of a year to Orazio Morandi in a letter dated 10 April 1613(Favaro,1901, 11:491 (Italian)). Morandi subsequently forwarded a copy to Galileo.
  • In geostatic systems the apparent annual variation in the motion of sunspots could only be explained as the result of an implausibly complicated precession of the Sun's axis of rotation(Linton, 2004, p. 212; Sharratt, 1994, p. 166; Drake, 1970, pp. 191–196). This did not apply, however, to the modified version of Tycho's system introduced by his protegé, Longomontanus, in which the Earth was assumed to rotate. Longomontanus's system could account for the apparent motions of sunspots just as well as the Copernican.
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  • Jean Buridan
  • John Philoponus
  • Joseph Needham
  • Heilbron(2004, p. 299).
  • Two of his non-scientific works, the letters to Castelli and the Grand Duchess Christina, were explicitly not allowed to be included(Coyne 2005, p. 347).
  • Heilbron(2005, p. 307); Coyne(2005, p. 347)The practical effect of the ban in its later years seems to have been that clergy could publish discussions of heliocentric physics with a formal disclaimer assuring its hypothetical character and their obedience to the church decrees against motion of the earth: see for example the commented edition (1742) of Newton's 'Principia' by Fathers Le Seur and Jacquier, which contains such a disclaimer('Declaratio')before the third book (Propositions 25 onwards) dealing with the lunar theory.
  • Discourse of His Holiness Pope Pius XII given on 3 December 1939 at the Solemn Audience granted to the Plenary Session of the Academy, Discourses of the Popes from Pius XI to John Paul II to the Pontifical Academy of the Sciences 1939–1986, Vatican City, p. 34
  • Robert Leiber, Pius XII Stimmen der Zeit, November 1958 in Pius XII. Sagt, Frankfurt 1959, p. 411
  • An earlier version had been delivered on 16 December 1989, in Rieti, and a later version in Madrid on 24 February 1990(Ratzinger, 1994, p. 81). According to Feyerabend himself, Ratzinger had also mentioned him "in support of" his own views in a speech in Parma around the same time(Feyerabend, 1995, p. 178).
  • 184.0 184.1 184.2 Ratzinger(1994, p. 98).
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