1564年2月15日,在意大利北部一座美丽的海滨城市——比萨城里,诞生了一个小男孩,他就是以后闻名于世的伟大科学家伽利略。
伽利略的父亲文新尼塞是一位不得志的音乐家,并精通希腊文和拉丁文,对数学也颇有造诣。伽利略是长子,他有2个弟弟和4个
妹妹。伽利略从小聪明好学,上学的时候,总爱向老师提出各种各样的问题。伽利略不仅学习成绩好,而且喜欢画画,擅长音乐,老师和同学们都很喜欢他。
1576年,伽利略全家迁居佛罗伦萨。12岁的伽利略进入佛罗伦萨附近的瓦洛姆布洛萨修道院学习。他在这里阅读了不少希腊、罗马的古典作品,老师想把他培养成为神职人员,可是,他的父亲却希望儿子长大后能成为一名医生。伽利略17岁那年,遵父命进入了比萨大学学医。到了大学时期,伽利略成为一个善于思考,有独立见解的青年。他对物理学和数学发生了浓厚的兴趣。因此,引起了青年数学家利奇的注意。利奇多次登门拜访他的父亲,劝其让儿子改学物理学和数学,认为这将更有利于伽利略的成长和发展。后来,他的父亲同意了利奇的建议,从此,伽利略开始集中精力研究物理学方面的问题。他不仅重视学习前人的理论,而且还非常重视理论联系实际,注意观察研究各种自然现象。
18岁那年,有一天晚上,伽利略走进比萨教堂,看见教堂的屋顶上,那悬挂着的吊灯被微风吹拂而轻轻摆动起来。好奇的伽利略望着那来回摆动的吊灯,看得出了奇。忽然,他想到一个有趣的问题:这吊灯每次来回摆动所需要的时间都是相等吗?于是,他马上用右手按着自己的脉搏,口中默默地数着数儿。经过多次观察,他惊奇地发现:吊灯每摆动一次所需要的时间都是一样的。
伽利略非常兴奋,他被自己这一发现激动得一夜未睡。是啊,这吊灯在这教堂里不知摆动了多少回,看见过它的人也有成千上万,可是,谁也没有发现什么秘密。今天,终于被伽利略发现了。
从教堂回到家里,他又用一根绳子吊着一块石头让它来回摆动,进行反复试验。结果他又发现了一个新的秘密:摆动一次的时间只与绳子的长短有关,绳子越长,摆动一次的时间也越长;绳子越短,摆动一次的时间也就越短;绳子长度固定,则摆动一次的时间相等。
伽利略发现的这些规律,后来被人们称为摆的等时性定律,这是一条很重要的物理定律。伽利略利用这个定律,制成了一个用来测量脉搏的“脉搏器”,后来又制造了钟表和天文钟。
比萨教堂里吊灯的摆动,不知有多少人看到过,为什么唯独伽利略从中悟出了摆的等时性定律呢?真理就隐藏在平凡的现象里,细心地观察是发现真理的第一步。然而,观察只能使人产生一个恍惚的印象,伽利略的可贵之处在于把以往所学的书本知识与这个观察联系起来了。不仅如此,他还以此观察为线索,自己动手进行了一系列实验,从中得出单摆的重量、摆长和周期的关系,使感性认识上升到理性认识。观察、思考、实验,这是18岁的伽利略发现摆的等时性定律的3部曲。
由于家庭经济困难,伽利略没有拿到毕业证书,就离开了比萨大学,回到了佛罗伦萨,但他并没有因失学而停止对自然科学的探索。在佛罗伦萨居住的4年间,他作了迅速确定合金成分的流体静力天平的研究,发明了测定合金比重的“小天平”,写下了他光辉科学生涯的处女作《小天平》论文。接着,他又研究了物体重心的几何学,于1588年发表了题为《论固体重心》的论文。1589年,25岁的伽利略被母校比萨大学聘为数学教授。
伽利略在比萨大学任教时间很短,只有2年就被解聘了,原因是他作了一项举世闻名的比萨斜塔物理试验,触犯了当时被教会奉为金科玉律的亚里士多德的物理学理论。伽利略离开比萨大学后,于1592年去威尼斯的帕多瓦大学任教,一直到1610年,共18年。这一段时期是他从事科学研究取得丰硕成果的黄金时期。他在这里研究了大量物理学问题,尤其是力学问题,诸如斜力运动、力的合成、抛射体运动等。此外,对液体、热学也进行了研究。他还发明了温度计。这期间他最突出的成就是制成了望远镜,在天文学方面做出了杰出的贡献。他经过反复试验,不断地改进,最后制造了一架口径5厘米,长120厘米,放大率达32倍的望远镜。他是世界上笫一个用自制望远镜去探索宇宙奥秘的天文学家。望远镜从此打开了射向近代天文学的大门。伽利略用望远镜观察了天空中的日、月、星辰,揭开了天体中许多秘密,人类的活动领域自此深入到了宇宙,使企图麻醉人们的精神和意志的“神的世界”遭到了致命的打击。他观察到了以前用肉眼看不到的新星,发现了一系列新奇而又重要的天文现象,推翻了亚里士多德关于银河是地球上的水蒸气凝聚成的“白雾”的说法,得出了“小星群集而成”的正确结论。那时教会的御用学者认为一切天体都是地球的仆人,因此只有在地球的周围,才有天体环绕着它旋转。伽利略的发现彻底推翻了种种谬论,为哥白尼学说提供了有力的证据。当时伽利略一再邀请亚里士多德学派的学者、教授们亲自用望远镜来观看月球上的山脉和木星的卫星,他们不但坚决拒绝看,反而诬蔑伽利略是一个骗子,胡说他的望远镜是“魔鬼的发明”。
1610年,伽利略把他的一系列发现写成了一本通俗读物,名叫《星际使者》,在威尼斯出版,轰动了当时的欧洲,人们把他誉为“天空的哥伦布”,赞扬他发现了新宇宙。
1613年,伽利略在罗马发表了他的《论太阳黑子》的信札。该书信写得十分出色,持论严谨,词锋犀利,明确指出了哥白尼学说是正确的,托勒密学说是错误的。他在信中写道:“一切都不是静止的,太阳在旋转,地球也在旋转。地球不仅绕着太阳旋转,而且还在绕自己的轴线自转。”正是由于这一著作具有鲜明的哥白尼观点,因而引起了罗马教廷的注意。1615年末,伽利略怀着善良的愿望来到罗马,企图说服罗马教皇接受哥白尼的观点。教会的天文学家克拉维奥研究了他的天体观察记录,并用他的望远镜观察了天体,认为伽利略的观点是正确的。但是教皇保罗五世却十分恼怒,他严重地感到教廷虽然把布鲁诺从肉体上消灭了,但却没有达到从思想上消灭哥白尼学说的目的,现在伽利略又用新发现来支持哥白尼的日心说,这难道不是死恢复燃吗?于是他采取了断然措施,于1616年3月5日发出通告,公开重申哥白尼学说为异端邪说,他的著作被列为禁书,任何人都不得谈论、宣传和阅读,否则就要受到宗教裁判所的审讯和严厉惩罚。
1616年3月26日,伽利略第一次受到臭名昭著的宗教裁判所的审讯。他回到佛罗伦萨后,在托斯堪那大公爵的保护下,暗地里用望远镜继续观察天体,不知疲倦地研究天体运动。
在长期观察和研究天体运动的实践中,使他更加坚信哥白尼学说的正确性。于是他用意大利语言,撰写了他一生最有代表性的一部伟大著作《潮汐对话》,后来改名为《关于两种世界体系的对话》。他在《对话》中,用3个人对话的形式,围绕哥白尼学说和托勒密学说的真伪是非展开了辩论,笔调委婉有趣,引人入胜,但字里行间对顽固派进行了尽情的嘲弄。《对话》总结了伽利略长期科研实践中的各种科学发现,宣告了托勒密地心说理论的破产,从根本上动摇了教会的最高权威,从而推动了唯物论思想的发展。
伽利略生活的时代,正是欧洲反动教会势力异常猖獗的时代,真理遭到扼杀,科学受到禁锢,无数科学的志士倒在血泊中。伽利略由于宣传哥白尼的日心说,并写了《关于两种世界体系的对话》一书,而触怒了教皇,遭到终生监禁。
伽利略的晚年是在痛苦和悲凉中度过的。在那些为真理而付出巨大代价,历尽千辛万苦,甚至被反动势力残害的科学家中,伽利略是付出心血最多的科学家之一。
1642年1月8日,78岁的伽利略与世长辞了。他生前常说的一句名言:“追求科学需要特殊的勇敢!”将永远激励那些为科学事业而英勇献身的人们。