炸馍片发表于2008-06-18 09:49:08 转贴：
色影无忌网友iamanewbee原创
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1992年11月1日，纽约时报(New York Times)报道：“天主教皇约翰*保罗二世(Pope Jo hn Paul II)在罗马天主教堂发表讲话，承认359年前教会谴责伽利略日心说是错误的，地球确实是围绕太阳旋转的。”
任何一个有小学文化水平的中国人都读过伽利略力斗罗马天主教会的故事：“科学和神学不可调和的斗争爆发了。。。1633年在审讯和刑法的折磨下，伽利略被迫在法庭上当众表示忏悔，同意放弃哥白尼学说，并且在判决书上签了字。。。但是他毕生捍卫的真理却与世长存。”所以，作为一个有稍高于小学文化水平的我，就有这样的疑问：为什么保罗二世吃饱了没事要翻370多年前的老帐？
天主教的两千多年历史中，有三大污点，分别是十字军东征、西班牙宗教法庭迫害异教徒、以及审判伽利略。这些不光彩的事，天主教的态度是Don't Ask, Don't Tell，你不提咱也不说，最好大家都忘记这几段不愉快。如果有人蓄意找天主教的麻烦，最简单的办法就是拿出这三件事中的任何一件在阳光下面抖一抖，一般来说天主教徒立刻会沉默无言。至于天主教徒们，是万万不会主动提起这三件事情的。
保罗二世是谁啊？梵帝冈的现任教皇是本尼迪克特十六世(Pope Benedict XVI)，保罗二世是他的前任。他是波兰人，1978年登基教皇的时候，年仅58岁，是1846年皮乌士四世(P ius IX)以来最年轻的教皇。保罗二世果然是年轻有为，在位期间访问过100多个国家，精通10门语言，直到2005年逝世。在位27年，时间之长，仅次于皮乌士四世，排名第二。
当保罗二世去世后，红衣大主教们在梵帝冈关门投票选新教皇。天主教的11亿教众也非常好奇，想看看谁能够接替这个一代明主的地位。结果选出了年龄高达78岁的现任教皇本尼
迪克特十六世。这等于是红衣大主教们向世界宣布，当世的50、60岁的主教里面没有任何出类拔萃的人物可以继位，只有先选一个垂死的老头做过渡，在他活着的这几年继续慢慢寻找。保罗二世之受推崇，可见一斑。
作为天主教的一代英主，保罗二世当然不会吃饱了没事找事，更不会蓄意向自己的天主教发难。保罗二世的讲话，其实是对一个长达13年的调查做的总结，因为早在1979年他就责成教会的科学参议员(Pontifical Academy of Sciences)开始对迫害伽利略这件事做调查研究。调查的目的，并非是决定日心说的正确与否，而是搞清整个事情的来龙去脉，搞清究竟是什么原因导致天主教被扯入天文学争论，最终弄出一个跨世纪的大污点。换言之，教皇发火了，后果很严重，需要找出那些办砸事的人骂娘，哪怕是死了几百年的也要拉出来骂！
一个调查长达13年，如果不是那些调查员们人浮于事、效率低下，只能说明被调查的事相当复杂。伽利略事件远非小学课本写的那么简单。
(1)
小学课本里，大凡提到伽利略，必定会提到他的对立面，“万恶的”亚里斯多德(“2.8”同学在26贴指出，“国内的课本从来没有说过亚里斯多德是“万恶的””)；提到日心说，必定会提到它的对立面，“万恶的”地心说。就像每个童话故事，坏蛋越坏，才显得主人公越好。所以，地心说给小学生们的印象，就是“腐朽没落”四个字，和清政府、蒋家王朝是一个级别的。天文学被地心说统治了1800年，简直是老天瞎眼，人类不幸。
当然，实际的情况恰恰相反，地心说不但不是腐朽没落，而且是一个非常先进的天文学说。怎么先进？这样说吧，就在300多年前地心说被日心说取代的时候，它都遥遥领先亚、非、美洲的任何国家和文化。不信？好吧，让我们用中国天文学做个简单的比较。
常常读到中国古人晚上看天空，比如三国里的“亮夜观天象，曹贼未合身亡。。。”等等。孔明“夜观天象”是在看什么？天上所有的恒星位置都是固定的，如果是万里晴空，那么孔明每天晚上看的夜空就是一模一样的，没啥可观的。所以，值得“观”的，肯定是在夜空中有变化的，换言之，在没有望远镜的年代，孔明看的只会是七样游走天空的东东：日、月、金星、
木星、水星、火星、土星。
有诸葛亮这样水平的人很快就能够看出，天空中这七样东东无论如何行走，都是沿着同一条道路在星空绕圈圈。这就是所谓的“黄道”，以区别于垂直于天空旋转轴的那条“红道”(就是天赤道啦)。因为中国古人没有全球地理的概念，所以赤道完全是条在天空的线道。它的存在只是为了表明黄道和赤道有个明显夹角，所以没有任何重要性：你只听说过“黄道吉日”，没有听说过“红道吉日”吧？
现代天文学解释了为什么日、月、金、木、水、火、土“看上去”都沿着黄道运行的原因：地球和月、金、木、水、火、土基本上在一个平面上围绕太阳公转。现代天文学也解释了黄道和赤道为什么“看上去”有个23度半的夹角：地球的自转轴不是平行于公转轴，而是有个23度半的夹角。当然，中国古人并不知道这些道理，他们只是观察到表面(apparent)现象。
中国古人对黄道的研究是很充分的。比如，你一定听说过二十八宿。什么是二十八宿？月亮沿着黄道走，大约27天多一点绕完一周，所以中国人把沿着黄道的恒星分成28组。月亮每晚(每宿)走过一组，所以称为二十八宿。又比如，春分秋分，其实就是太阳沿着黄道走到黄道红道的两个交叉点的日子。当太阳走到交叉点时，那天的白天和黑夜都正好是12个小时，等同长度。所以标志着冬去春来(即白天将越来越长)，或者夏去秋来(即白天将越来越短)。其他的节气也无非是太阳沿着黄道走到其他位置的日子。这也解释了为什么二十四节气能够非常准确地嵌入西元阳历，却在中国阴历里头乱七八糟，需要天官通过“夜观天象”
年年更新。
所以，如果有人要求你造一个能够指示日月年的万年历机器，你会怎么做？最简单的方法是造3个轮子：最外圈的一个轮子模拟周天的星空背景；里面的两个轮子，一个模拟月亮相对于星空背景的移动，也就是每天走1 / 27.x 个圆周；另一个模拟太阳相对于星空背景的移动，也就是每天走1 / 365.25 个圆周；这样，“月轮”走一圈就是一个阴历月，“日轮”走一圈就是一个公历年。不难吧？如果你的技术足够高，让星空轮向真实的天空一样缓缓转动，让日轮、月轮建造得和日月轨道一样的倾斜于赤道，那么你的机器就很象浑天仪了。
但是，和希腊人相比，中国的天文水平就非常末流了。无论是天文理论、还是测量精度，中
国人都落后希腊人数千年。
先说天文理论。中国的天文理论是什么？主要是三个，浑天说，盖天说，以及宣夜说。盖天说就是“天圆地方”说。就是天空如同一个碗倒扣在方形的地面，很直观，但问题也来了：天地交界的地方是怎么回事？圆形的天空扣在方形的地面，那么那些扣在外面的地是怎么回事？所以，后来在《周比算经》中改成天地平行，其间相距八万里，解决了天地交界这个棘手的问题。但是这个“八万里”的距离比较搞笑，地球赤道的周长都有8万里，天离地也太近了一些。
宣夜说认为天是无限而空虚的，星辰就悬浮在空虚之中，日月星辰自由自在地运行，没有运行规律。这个学说就太激进了，说天上星辰在无限的虚无之中胡乱行走飞腾，几乎就是“不可知论”。
这两个理论，与浑天说相比都有很大差距，当然更加不能拿出来和希腊人的相提并论。中国的天文理论中最成熟的，要算是浑天说了。东汉张衡，公元78-139年的人，就是制造浑天仪的那位大哥，写过一篇《浑天仪注》，非常好地总结了浑天说：“天如鸡子，地如鸡中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天地各乘气而立，载水而行。周天三百六十五度四分度之一，又中分之，则半覆地上，半绕地下。”其中比较先进的思想有三条：
1。地球说：大地如蛋黄据于世界中央。相对于盖天说的“天圆地方”，这是非常先进的。2。地心说：天空如蛋壳围绕地球旋转。这也是非常先进的，而且对旋转机理也有解释(虽然是错的)：蛋清分为上下两部分，上半部分是气，下半部分是水，地球是浮在水(即大海)上，所以天空(蛋壳)可以自由绕地球(蛋黄)旋转，符合“日月升落”的日常常识，也符合“走到大地尽头肯定是大海”的日常常识。
3。公历年：张衡说一年有365.25天。(葱农同学在33贴补充，“秦始皇统一中国后颁行的颛顼历定义的回归年已经是365.25，和儒略历都属于四分历，颛顼历源于何时还未知，但肯定早于儒略历。中国的干支记日已经连续了2700多年；据说根据对甲骨卜辞研究，3 000年前的干支记日也是靠谱的，这些是西历不可比的”)
张衡造水运浑象，即漏水转浑天仪，是在公元117年。他能够写出如此定性且定量的浑天
说论文，说明在公元后117年浑天说已经相当成熟。但是很可惜，比张衡早462年(差不多20几代人吧)，希腊人亚里斯多德已经系统性地提出了地心说。
(2)
什么是亚里斯多德的地心说？地心说是否仅仅是日月和五大行星的轨道是离地球距离不等的同心圆共同绕地球旋转？错！这是亚里斯多德之前的希腊人的天文观，在亚里斯多德之前就存在几百年了。如果亚里斯多德只是归纳前人的观点，他就不是统治科学文化界1800年的一代宗师了。
知道物理学的“大统一理论”吗？现在的人们发现微观粒子之间仅存在四种相互作用力，它们是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。进一步研究四种作用力之间联系与统一，寻找能统一说明四种相互作用力的理论称为大统一理论。这是物理的终极目标，标志着物理学最终达到了解释一切的境界。
亚里斯多德想做的，正是同样的一件事情。他企图建立起一套理论，能够解释所有事物，包括天上的日月星辰，包括天下的世间万物。根据维基百科的罗列，亚里斯多德涉猎的学问，分别是解剖学、天文学、经济学、胚胎学、地理学、地质学、气象学、物理学、生物学、美学、伦理学、政府、形而上学、政治学、心理学、修辞学、神学、教育、文学、诗歌等等。所以，亚里斯多德这个人，归纳起来就是两个字--- 全才。(至于他是柏拉图的学生，亚历山大大帝的老师，等等，这些名人关系就不重复了。有兴趣的可以自己狗狗。)
简单地说，亚里斯多德认为，天下万物，每个都有其“最终目的”，telos。每个的存在过程就是它企图达到“最终目的”的过程。比如空气的最终目的是升到最高处，所以空气总是想方设法往高处升，于是就解释了在水里的气泡为什么总是往上走而不往下走。同样的，瓦罐的最终目的是裂开，水的最终目的是往最低处走，农民的最终目的是种粮食，政治家的最终目的是领导全国人民。。。等等。最最重要的是，地球上的万物都是由水、气、火、土这四种元素组成。而这四种元素的当前存在形式并没有达到它们的最终目的，所以地球上的万物也没有达到它们的最终目的，所以地球上的万物都在变化、在挣扎，都在企图达到“最终目的”。换言之，都是不完美的。
亚里斯多德的理论之强大，在于它很好地解释了几乎所有的日常现象，所以很为广大平民百姓所喜闻乐见。但是亚里斯多德这样的千年一见的顶尖高手，怎么可能止步于“日常现象”？最起码，他要把看得见的天空也划入自己理论的管辖地！
与地上的世界形成鲜明对比，天上的星空，加上日、月、金、木、水、火、土，显得非常完美。它们的轨道成正圆形，每天环绕地球，速度永远不变。这就表明，它们都已经达到了它们的“最终目的”，所以没必要继续变化。亚里斯多德说，这些完美物体，肯定不能是由不完美的水、气、火、土四大元素组成。于是亚里斯多德发明了第五元素(你是否联想到美国科幻片《第五元素》？)---以太(Aether)。以太是一个已经达到“最终目的”的元素，是一个没有必要继续变化的元素，所有已经达到talos的、完美的物体，必定是纯以太组成。因为天上所有物体都是完美的，所以天上所有物体都是纯以太组成。(Cu2+同学在30贴认为，“亚里士多德时代流行的哲学观点应该是六元素论，其中第五元素是“爱”，第六元素是“恨”，“爱“使万物相聚，“恨"使万物分离。”这和我读到的有关以太的文字比较不同。)
在亚里斯多德的努力下，地心说这个理论不再仅仅是说明天体“如何”运转，而是上升到解释“为何”天体如此运转的理论高度。“五大元素目的论”第一次把天上天下万物做了全面的总结和解释，统一了天文、物理等等所有学科。
(3)
张衡的浑天说，把日月星辰都看作是在天空蛋壳上运行的物体，而亚里斯多德认为日月和五大行星的轨道是离地球距离不等的同心圆，其他固定不变的夜空是最外层的一个同心圆。所以亚里斯多德的的理论，不但完全超越了浑天说，同心圆这个概念更是一个质的飞跃。为什么？因为这个思想让希腊人很自然地迈出下一个进步的脚步：测量太阳-地球的距离，以及测量月球-地球的距离，等等，从而启动了先进的天文理论的数量化进程。
测量，属于西洋的“奇技淫巧”，是中国人的大弱项。所以，中国古人在天文测量上，溃败得比天文理论更加彻底。
1。地球的半径：希腊一个叫伊拉托森尼斯(Eratosthenes) (公元前276年-公元前194年)的人，数学家、天文学家、地理学家、历史学家、哲学家、诗人和运动员。虽然他涉猎的学科只有亚里斯多德的四分之一，但是还是被冠以“五项全能”的雅号。他在埃及做学问之余，顺手测量了一下地球的半径。通过测量埃及两个不同地点的正午阴影的长度差别，他说地球的周长是25万stadia，和现代测量数据的误差只有10%！
非常奇怪，在中国虽然张衡等浑天说的人士把大地看作球状，但是似乎没有人尝试著测量大地的曲率或者地球半径。(“还要吃”同学在48贴指出，“中国最晚在唐朝测过子午线长度。”应该是唐朝人南宫说、张遂/僧一行的事情吧。张遂/僧一行在公元724-725年利用南宫说在河南的测量数据，认为“北极高度相差一度，南北距离就相差351里80步(131.3公里)”。这相当于计算了北纬34.5(河南)的子午线长度，精度是现代测量数据(110.6公里)的2 0%。)
2。太阳、月亮离地球的距离。伊拉托森尼斯顺手测量的，还有太阳、月亮离地球的距离。他说太阳离地球8亿4百万stadia，和现代测量数据的误差只有15%！但是他说月亮离地球只有78万stadia，不到现代测量数据的1/3，错到不及格。所幸的是，当年的希腊人才倍出，另一个叫希帕霍斯(Hipparcus)(公元前190年-公元前120年)的人算出来月亮和地球的距离是地球直径的29.5倍，和现代测量数据的误差小于2%！
中国关于太阳和地球距离的最高水平的研究论文，恐怕是(据传)周朝郑国人列御寇所作《列子汤问》里的《两小儿辨日》了，还拿孔子开涮。一个小孩说物体近大远小，所以早晨的太阳离地近；另一个说火焰近热远冷，所以中午的太阳离地近。反正写到最后也没有搞清太阳离地球究竟是早上更近还是中午更近。换言之，这篇论文没有论证出太阳围绕地球轨的轨道是一个同心圆，所以测量同心圆半径更是无从谈起。
3。一年的长度。天文学里有两个“年”的定义。一个是回归年(Tropical year)，一个是恒星年(Sidereal year)。所谓回归年，就是太阳绕黄道一周所需要的时间。所谓恒星年(Sidereal y ear)，就是恒星夜空经过春夏秋冬恢复到原位需要的时间。张衡的《浑天仪注》清楚写道，太阳绕黄道一周天(就是一年)，是365又四分之一天。换言之，张衡在公元117年说，回归年是365天6小时。张衡的测量精确到1/4天。
相对于回归年，恒星年是个非常没有用处的概念。回归年是根据太阳的位置制定，所以和季节、气温、日照、降雨等等息息相关，直接影响每年的风调雨顺、五谷丰登。而恒星年不过是夜空恢复原位而已，完全不影响老百姓的日常生活。所以中国古人对恒星年不感兴趣。
希腊的阿里斯塔修斯(Aristachus)(公元前310年-公元前230年)就测量了恒星年，他说一个恒星年是365天6小时53秒，和现代测量数据的误差是8分17秒。希帕霍斯(Hipparcus)的测量更加精确，他说一个恒星年是365天6小时10分钟，和现代测量数据的误差仅仅是50秒。他还说，一个回归年是365天5小时55分钟12秒，和现代测量数据的误差是6分钟26秒。可见，希腊人的天文测量，不但比中国人早，而且比中国人精度高出几个楼层，已经达到秒级。希腊人的几何水平就一个字：“强！”
4。地球北极的旋转。回归年和恒星年的差距，其实就是地球北极微小旋转的周期。地球的北极现在指向北极星，但是万余年以后就不再是，再过万余年会重新指回北极星。希腊的希帕霍斯(Hipparcus)，就是前面那个测量的精确度击败了伊拉托森尼斯(Eratosthenes)和阿里斯塔修斯(Aristachus)的人，得出结论，地球北极微小旋转的周期是28000年，在现代测量数据的25800年的10%误差以内。这个测量精度整整保持了1700年才被文艺复兴时期的天文学家超过！
与此形成鲜明对比的是，粗略指向南北极的指南针被列入中国有史以来最杰出的四大发明之一。这究竟体现了中国古文化的辉煌还是落后？
(4)
亚里斯多德理论的更加深层的含义是，宇宙万物是由基本元素遵守基本规律而组成的，换言之是机械的、被动的、形而上学的，只要人们了解这些基本元素和基本规律，就能够解释一切天上、地上的现象。这和中国人把天上异象归结为预兆、认为老天有主观意愿、是主动的，形成了鲜明对比。非常明显，现代所有的科学研究，虽然把亚里斯多德的几乎所有具体结论、理论都推翻了，但是在科学精神上，都是继续着亚里斯多德的机械、被动、形而上学的客观主义作风。
客观主义作风的一个直接结论是，亚里斯多德的理论是可以被推翻的，因为验证基本元素和基本规律的是大自然，而不是亚里斯多德或者任何个人。但是，在实际操作上，亚里斯多德的大统一理论，“五大元素目的论”，远远超出了天文学的范围，导致很大的问题：如果要推翻地心说，必须同时推翻贯穿所有其他学科的“五大元素目的论”。就好比赤壁之战的曹操水军，多条大船用同一根索链拴住，单条大船是不可能被风浪掀翻的。这就解释了为什么亚里斯多德的理论可以经历1800年而不衰，直到文艺复兴时期，人类所有文化学科中的大师、巨匠一起联手，才彻底地突破了他的理论。
如果亚里斯多德的理论在文艺复兴之前是不可推翻的，那么解决天文观测和地心说理论之间矛盾的唯一途径是修正亚里斯多德的理论，也就是修正主义啦。事实上，西方天文学对天文理论的要求已经超过了亚里斯多德的理论要求。亚里斯多德仅仅定性地说“因为以太是组成日、月、金、木、水、火、土的唯一元素，所以七大绕地行星的轨道是完美同心圆”，对天文学家来说，这基本等于没说。当时的天文学家已经认为，行星的轨道必须是量化的，可以计算的。这种计算，不但要能够符合过去的观测记录，而且要能够预测未来的行星位置。正是在这样苛刻的高标准严要求下，托勒密发动了对亚里斯多德地心说的最重大的修正。
托勒密(Ptolemy)(公元85年-公元165年)和东汉的张衡几乎是同一时代的人。他的手头有包括希帕霍斯(Hipparcus)在内的诸多希腊天文前辈对日、月、金、木、水、火、土的位置的精确观测，所以他一眼就看出，亚里斯多德“五大元素目的论”中所谓的“它们的轨道成正圆形，每天环绕地球，速度永远不变。”虽然非常蛊惑人心地完美，却根本经不起数学公式的推敲。行星不可能把地球当圆心做正圆形运动，行星的速度也不可能是恒定的。
事实上，许多早于托勒密的希腊人都知道亚里斯多德的“地球圆心恒速论”不符合观测数据。希帕霍斯(Hipparcus)也是其中之一。但是，这些人拿不出一个新的理论、模型符合所有的观测数据，所以也没法修正或者推翻亚里斯多德。这就更加显示出托勒密的前无古人的深厚功力：他居然搞出了一个数学模型，不但能够解释所有的观测数据，而且可以精确预测日、月、金、木、水、火、土的未来位置！
托勒密对亚里斯多德的“地球圆心恒速论”做了两个修正：
1。日、月、金、木、水、火、土七大行星的轨道是正圆形。但是，地球不在圆心。地球偏在圆心一侧，圆心另一侧对应于地球的那点叫等分点(Equant)。
2。七大行星沿着正圆轨道作“恒速”运动。但是这个恒速并非是恒定的线速度，而是恒定的角速度。这个角速度，也不是从地球测量的，而是从等分点(Equant)测量的。
因为托勒密的理论，无论是本轮还是均轮，都保留了“正圆形”这个完美轨道形状，所以亚里斯多德“五大元素目的论”可以勉强支撑下去。但是，从他开始，所谓的“地心说”，其实是“地球偏在一侧、行星绕等分点、恒定角速度”这么一个奇怪的模型。托勒密没有任何解释，为什么行星会绕一个在太空中什么都没有的一个几何点Equant运行？为什么地球会偏在一侧？为什么角速度是恒定的？对所有质疑他的理论模型的人，他只有一个回答：“It works!”用他的模型能够计算七大行星的未来位置，预测所有日食、月食，完全满足当时天文、航海等等的需要。既然他的理论完全符合实际观测，在形而上学的精神下，这个模型就是对的。
这就是伽利略面对的“地心说”，一个有丰富哲学支撑、复杂数学计算、实际观测验证、领先中国数千年的先进天文理论。有谁还认为地心说是“腐朽没落”、“人类不幸”吗？
(5)
读到这里，你会问，“这个地心说和天主教好像没有什么关系嘛？”对啦，亚里斯多德-托勒密地心说和天主教本来就没有任何关系。亚里斯多德生于耶稣之前300年，托勒密也在罗马帝国君士坦丁大帝发布米兰敕令(313年宣布基督教为合法宗教)之前200年，他们都不是基督教徒，只是古希腊人而已。至于天主教这个名字，其实是相对于1054年分家的东正教，比米兰敕令又晚了700来年。所以，罗马天主教捍卫古希腊地心说，听上去确实很古怪的。
事实上，伽利略捍卫的日心说，也不是他的发明，而是来自尼古拉斯*哥白尼(Nicholas Cop ernicus)。哥白尼是文艺复兴的群豪之一，但是属于武功比较低微的一个。事实上，日心说也不是哥白尼的发明，是从古希腊人阿里斯塔修斯(Aristachus)那里抄来的。前面说过，阿里斯塔修斯曾经精确测量了恒星年。但是，前面没有来得及写，他还提出了日心说，认为地球围绕太阳旋转。
日心说有一个天生的死穴。前面写过希腊人已经知道，地球和太阳的距离是非常庞大的8
亿4百万stadia (约1.28亿公里，一个比现代数据只差15%的数字)。如果地球真的是围绕太阳运行，那么在冬天和夏天，地球到恒星的视角必定不同。换言之，从地球观察恒星，他们之间的相对位置应该会变化，会有位移(Parallax)。
没有任何人观测到这样的位移。直到1838年，德国天文学家费得里奇*贝塞尔（Friedrich Wilhelm Bessel）为了测量天鹅座61号双星(61 Cygni)离地球的距离时，用望远镜首次在人类历史上观测到Parallax，半年间该星在天空的角位置移动了约1/5000度。用这一视差值，贝塞尔计算出天鹅座61号星的距离约为94．6万亿公里。
没有这样精度达到万分之二度的高科技观测，就不可能看见位移(Parallax)，也就使得“日心说”没有任何说服力。因为除了位移(Parallax)，“地心说”和“日心说”都可以解释一切人眼可以看见的天象。加上“地心说”非常符合人类的直觉，难怪“日心说”千余年算上哥白尼都没有几个粉丝。
哥白尼的“日心说”复古理论一共有7条假设：
第一条：对所有的天体轨道或天球，不存在一个共同的中心；
第二条：地球的中心不是宇宙的中心，而是重力中心和月球轨道的中心；
第三条：所有的天体都围绕太阳旋转，太阳俨然是在一切的中央，于是宇宙的中心是在太阳的附近；
第四条：日地距离和天穹高度的比小于地球半径和日地距离的比。因此，与天穹高度比起来，日地距离就是微不足道的了。
第五条：天穹上出现的任何运动，不是天穹本身产生的，而是由于地球的运动。正是地球带动著周围的物质绕其不动的极点作周日运动，而天穹和最高的天球始终是不动的。
第六条：我们看到的太阳的各种运动，不是他本身所固有的，而是属于地球和其所在的天球。就象任何别的行星一样，地球和其所在的天球一起绕著太阳运动；这样，地球就具有几种运动了。
第七条：行星的视运动和逆行，不是他们在运动，而是由于地球在运动。因此，只要用地球
运动这一点就足以解释天上见到的许多种不均匀性了。
看到第4条假设了吗？对啦，你现在应该明白了，这第4条就是专门用来保护日心说死穴的。如果天穹高度接近无穷大，自然就没有可观测的位移(Parallax)现象了。这的确是个挡尽天下万招的招术，非常聪明。但是，哥白尼没有注明的是，阿里斯塔修斯(Aristachus)在1 800年前已经用过这招，哥白尼日心说确实是“复兴”而不是“创新”。所以哥白尼是我非常“不”敬佩的文艺复兴人物之一。
波兰人哥白尼的“七条假设”记载于他1510年完成的短篇《天体运行注解》(De Hypothesib us Motuum Coelestium a se Constitutis Commentariolus)。这个直到十九世纪才被正式出版的短篇，在当时以手抄本的形式在哥白尼的亲朋好友之间传开。你会以为，作为一个天主教会主教的外甥、作为一个天主教在职的教士，他发表“大逆不道”的日心说，即使不被立刻揪出来批倒批臭，至少也会接到几箩筐的板砖。嘿嘿，事实刚好相反，哥白尼因为手抄本声名雀起，5年之内变成了国际(至少是欧洲)名人，以至于接到教皇的邀请修改公历历法。
当时的公历立法比较烂，只是用了回归年，没有用恒星年。一些比较重要的宗教节日，有的是基于回归年，有的是基于公历，所以回归年和公历的差距在几百年中不断积累，导致这些节日看上去在不断漂移，非常不像话。(Cu2+同学在第63贴提醒得很对，“儒勒历法的累计误差是由于精度不够引起的，并非回归年和恒星年混淆。”)确实是这样。历法改革以前，公历只是简单定义为365.25天，和真正的回归年差了11.25分钟。这每年11.25分钟的积累，每过128年就是1整天的误差了。基督教的某些节日，比如复活节，定义为春分之后第一个满月之后的第一个星期日；另外的节日，比如圣诞节，定义为12月25日。所以，复活节跟着准确的回归年走，圣诞节跟着公历走。这两个节日，每过128年就相差一天。基督教的1500多年里，这两个节日就已经相差了十几天了。如果不修正历法，教皇有理由担心，在未来的几千几万年后，复活节会从春天滑到六、七、八、九月等等，最终超过第二年的圣诞节，成为大笑话。所以教皇需要一个对天文学有研究的人，比如哥白尼，来修改公历历法。当然，哥白尼以一个名人的高姿态牛哄哄地拒绝了教皇的邀请。(Cu2+同学在35贴补充，“1582年教皇格利高里13改革历法，为了弥补年深日久的误差，宣布当年的10月4日该为10月15日。（嗯，这不是少11天吗）这个格里高里历就是沿用至今的所谓公历。”)
受到“手抄本事件”的鼓舞，1536年开始，哥白尼的朋友们撺唆他出版一本正式的书。终于在1543年哥白尼在临终病床上写完并出版了《天体运行论》(De Revoluionibus Orbium C elestium)。你又会以为，即使是万恶的天主教反对日心说，世界上的天文学家、有识之士、文艺复兴先锋们都会鲜花铺地迎接这个伟大理论的发表，都会争先恐后地加入“哥派”。嘿嘿，你又猜错了。当《天体运行论》出版以后，在天文界、科学界，几乎没有人从“地心说”投奔“日心说”。原因很简单，即便撇开宗教信仰，只从科学角度看，“日心说”没有提供任何优越于“地心说”的东西。Parallax观测不到，所有七大行星又都能用“地心说”计算预测，所以“日心说”充其量是一个另外的计算模型，仅此而已。“地心说”的三个支架，哲学支撑、数学计算、观测验证没有因为“日心说”而缺少任何一个，“日心说”倒是缺少当时流行的亚里斯多德哲学的支撑，只剩两个支架。你说有谁会“弃明投暗”？
(6)
踢倒亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的，并非哥白尼，而是另有他人，包括德国的马丁*路德(Martin Luther)，意大利的尼可罗*马基亚维利(Nicolo Machiavelli)，比利时的安德烈*维萨里(Andreas Vesalius)，德国的约翰尼斯*开普勒(Johannes Kepler)，意大利的伽利略*伽利雷(Galileo Galilei)，英国伦敦人爱德蒙*哈雷(Edmon Halley)，英国的爱萨克*牛顿(Iss ac Newton)，等等。前面提过，亚里斯多德的理论触脚延伸到几乎当时所有的人类知识领域，可谓是一荣俱荣，一损俱损。所以，对他的理论的全面突破，只有靠文艺复兴的各国、各学科的巨匠大师联手。(八国联军除了美国、日本大概都来了。)虽然波兰的哥白尼勉强可以算作天文学的反叛分子，但是他只是重炒阿里斯塔修斯(Aristachus)的冷饭，没有在理论上或者实践数据上有任何实质性的发展，所以和联手的大师相比，他顶多算个摇旗呐喊的。
意大利的尼可罗*马基亚维利(Nicolo Machiavelli)(公元1469年-公元1527年)发表《王子》(The Prince)一书，对柏拉图(Plato)-亚里斯多德的政治哲学发出挑战；比利时的安德烈*维萨里(Andreas Vesalius)(公元1514年-公元1564年)发表《人体组织》(De Humani Corpo ris Fabrica)一书，对亚里斯多德-格兰(Glen)的人体三魂解剖学发出挑战；德国的马丁*路德(Martin Luther)在1517年10月31日，在Witternburg的城堡教堂(Castle Church)张贴9 5篇大_字_报，打响新教(Protestant)革命的第一炮。。。这些都是在他们各自的文化领域
里惊天动地的大事。因为本文主要讨论天文学，就不继续这些话头了。提及这些旁门大事的目的是要说明，这些邻居学科的革命，对亚里斯多德贯穿万科的哲学是一种蚕食，对天文学家的离经叛道是一种鼓励：如果亚里斯多德的“五大元素目的论”在政治学、解剖学等等都出错、破产了，那么在天文学他的理论同样可能是错的。踢倒亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的第一条腿，哲学的支撑，即使没有被踢断，也已经开始有裂缝了。
哥白尼之后，地心说没有轰然倒台的迹象。一个原因当然是哥白尼的武功低微、进攻不力，另一个原因是地心说阵营出了最后一位大将，丹麦贵族泰可*布拉许(Tycho Brahe)(公元15 46年-公元1601年)。(Singlemind同学在61贴补充说，“天文学家Tycho Brahe的中文译名一般是用第谷。”)泰可在1572年观测到了一颗新星爆发(Nova)。亚里斯多德的哲学，把月球轨道作为分界，凡是完美的都在月球轨道以外的太空，否则肯定是月球轨道以内的大气层。完美的以太星空不可能无中生有地出现新的恒星，所以这个天空中的新亮点一定是发生在比月亮轨道还要接近地球的大气层里。但是，当作为天文学家的泰可企图测量这个亮点的距离时，发现它的距离几乎是无穷远，远远超过月亮轨道。泰可在1577开始的20年间，又观测到了多达7颗的彗星。根据亚里斯多德的哲学，完美的以太星空不可能无中生有地出现彗星，彗星必定是大气层的现象。但是糟糕的是，当他企图测量这些彗星的距离时，得到的结论是这些彗星的距离也是远远超过月亮轨道。
为了调和这些观测结果和亚氏理论，他继续了托勒密的修正主义路线。他说只有太阳和月亮是绕着地球旋转的，其他5大行星、所有彗星和不知所谓的新星都是绕太阳旋转，所以都在太空，都是比月亮遥远。这个修正，给亚里斯多德的以太星空里塞进了各种时有时无的东西，以太星空不再完美，除了月亮和地球，大家都是围绕太阳转，只是因为太阳也是围绕地球转，“地心说”才保存了最后的一点颜面。正是由于泰可的努力，哥白尼的临死著作《天体运行论》并没有达到地震效应，绝大多数天文学家依旧认为亚里斯多德-托勒密-泰可模型是最先进的理论。
地心说阵营末代大将泰可于1601年谢世，他经过40年积累的庞大的精确的天文测量数据库，以及他的神圣罗马最高数学家和星象家的职位，都传给了他的得意弟子，德国的约翰尼斯*开普勒(Johannes Kepler)。泰可的数据宝库在手，数学大师开普勒如鱼得水，在8年后(1609年)发表了关于行星运动的两条定律：
第一定律：所有的行星轨道为椭圆形，太阳为其中一个焦点。
第二定律：如果我们将太阳到行星之间连接一条线，这条线在单位时间扫过的面积是常数。
又过了9年(可见第三定律的含金量比前两条高很多)，在1618年开普勒发表了关于行星运动的第三条定律：
第三定律：行星运动周期的平方和行星与太阳距离的立方成正比。
这就是著名的“开普勒三大定律”。开普勒用椭圆形代替了亚里斯多德的“正圆形”，用椭圆形的一个焦点代替了托勒密的等分点(Equant)，用第二、三定律的计算代替了托勒密的“角速度恒定”。开普勒的计算公式和泰可的实际观测数据吻合得天衣无缝，69年以后更是得到了牛顿力学的直接证明，从而把亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的第二条腿，数学计算，完全踢断了！
从开普勒发表三大定律的费劲难产程度可以看出，这三条经验公式是他对泰可的40年的天文观测数据遗产做了大量的数据挖掘(data mining)得出的经验公式。所以日心说的最终崛起，泰可应该说是没有功劳也有苦劳。可惜，后人只记得他的学生，不记得他本人了。
作为泰可继承人的开普勒，以其深厚的数学功底，本来是可以继续发扬光大“地心说”的。不幸的是，他交友不慎，终于里通外国、欺师灭祖，投奔了日心说阵营：事实上，当泰可还活着的时候，从1595年开普勒和意大利人伽利略的往来信件中已经可以看出，他站队到日心说那边了。
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我们暂时不讲伽利略和天主教会的斗争故事，先说说伽利略是如何踢板凳的。
伽利略生于1564年的意大利的佛罗伦萨，文艺复兴的大本营。年轻的时候他就是一个问题青年，喜欢挑战权威。在比萨大学读医学的时候，常常提出和教科书相反的意见，于是常常
遭到教授的批评和否决。和教授吵翻的他没有拿到学位，所以最终没有机会接过安德烈*维萨里(Andreas Vesalius)在解剖学的反叛大旗。被医学院教授赶出来以后，伽利略不但不反省自己的为人处世不够圆滑，而且得出一个结论：必须学习数学。因为只有数学的对错是可以算出来的，是不必看教授脸色、由教授说了算的。就报考了数学系。
1590年代的后半期，伽利略和数学高手开普勒通信甚密。前面说过，1595年两个人的通信往来证明，这两个人已经是秘密的哥白尼分子了。此后的十来年，开普勒集中精力归纳三大定律，猛踢“地心说”第二条凳腿。伽利略却游手好闲，跑去做些无关天文的物理和光学试验，比如钟摆啦，等等，(但是他没有从比萨斜塔往下扔铁球。这个传说始自伽利略的秘书Vinc enzio Viviani，但是任何其他文献都没有记载这件面向公众的实验。即使是伽利略自己的《两个世界体系的对话》中也只是写了一个想象实验，没有提到比萨斜塔。)继续保持哥白尼分子的秘密身份，没有对日心说做出任何贡献。
当开普勒发表第一、第二定律的1609年，在威尼斯做大学数学教授的伽利略听说荷兰人发明了一种叫望远镜的东西，只要用一片平凸透镜和一片凹透镜，就能够看清远处的物体。伽利略动手能力非常强，听个大概就知道自己能够造出望远镜，亲自磨镜片、做镜筒，造出了意大利的第一架望远镜。望远镜的放大倍数是3，也就是说，物体看上去距离上近到1/3，成像面积大到9倍。紧接着伽利略又做出了一个放大倍数是20的望远镜，并于8月29日在圣马可广场(威尼斯最著名的旅游景点)给商界和军界做公开演示，说望远镜的最大卖点是可以看到威尼斯港口以外2小时船程的海面。结果收到整个城市的无数订单，伽利略的工资立刻翻番，相信他的助教、助研们也日夜开工赚外快。此后不久，一艘荷兰货船驶入威尼斯港，船上满载荷兰制造的质优价廉的望远镜，但是已经太晚了，“满城尽是望远镜”，整个威尼斯市场已经充斥了伽利略牌望远镜。
伽利略发明(其实是荷兰人发明)、销售、制造望远镜的整个过程，包括温州式的模仿对手，包括先拿订单后制造的现代商业运作，包括抢占市场达到first mover's advantage，等等，完全可以载入任何一本MBA教科书。那么，天文学教科书呢？很明显，伽利略的望远镜事件初衷不在天文学，更加不是为日心说添砖加瓦。但是，当伽利略卖望远镜赚得钵满盆满以后，很自然，他会把望远镜指向天空。
1610年1月7日晚，伽利略通过望远镜观看木星，发现了木星附近的3个新亮点，排成一条直线。第二天，他发现这3颗星的位置发生移动！1月13日，他发现了木星附近第4颗新的亮点。在随后的几周里，这4颗星始终保持在木星附近，伴随木星缓缓滑过夜空。伽利略由此断定它们不是恒星，而是和木星一样的行星(或者说是伴随木星的行星)。行星数量一夜间从7颗上升到11颗！
1612年12月28日晚，伽利略发现了木星附近第5颗会移动的亮点，他认为这颗星的亮度大约是8等星。一个月后，他再次观测到这颗8等星。伽利略没有继续观测这颗星，可能认为他发现了木星的第5颗卫星，更可能是他以为发现了一颗新恒星。但是，今天的天文学家认为，他看见的非常可能是亮度为7.93等的海王星！因为伽利略自己都没有意识到，所以海王星的发现者这个光辉的头衔，被1846年9月23日德国柏林天文台的伽勒(Johann Gottfried Galle)抢走了。
运用天文软件stellarim，我贴两张重现的伽利略当年看到的星空：(图中，Jupiter是木星，IO、Europa、Callisto、Ganymede是四大木卫，Neptune是海王星。)
1612年12月28日晚木星附近的星空(0.3度视角)
1613年1月28日晚木星附近的星空(0.5度视角)
除了对木星的观测，伽利略又发现，月亮表面坑坑洼洼，布满陨石坑，根本不是“以太”般的完美；即使是太阳也常有黑子，随着太阳表面旋转，也不是完美的...就像哈伯太空望远镜一样，伽利略的望远镜开始改写当时天文教科书的每一页。
伽利略是第一个描述月球表面的，第一个观测到太阳黑子的，第一个发现木星的4大卫星的，等等。但是这都不关键，因为他和教会吵吵闹闹，最终结果是他向教会低头，他个人的测量和观测结果在理论上是可能被教会永远埋没的。所以，最关键的，是他把大量望远镜卖到满世界这个商业行为。因为人人都有望远镜了，月球表面、太阳黑子、木星的4大卫星等等也就人人可见，任何教会、政府都无法阻止这个事实。当伽利略卖掉第一架望远镜的时候，世界的天文精度立刻呈现几何级数的提高，“地心说”在越来越精确的测量数据面前将越来越难修正，“地心说”模型的崩溃就是必然的。亚里斯多德-托勒密“地心说”三角凳的第三条腿，实
际观测，终于断裂了。从此以后，就算伽利略个人向教会低头，哪怕伽利略最后完全投奔“地心说”阵营，也无法改变这个科学发展进程了。
在伽利略去世的1642年，地心说的三条凳腿，已经断了两条半。最后的防线是哲学支撑，也就是亚里斯多德的“五大元素目的论”。这个理论回答了一个“为什么”的问题，解释了为什么行星应该绕地球做正圆旋转。开普勒的三大定律，伽利略的满城望远镜，都只能描述天体“如何”绕太阳运行，不能解释天体“为何”绕太阳做椭圆状运行。地心说的最后半条腿，是被爱德蒙*哈雷和爱萨克*牛顿打断的。
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伽利略去世以后(不要急，后面会有几章细细讲述伽利略。)，望远镜在欧洲达到泛滥的程度。知识精英无不以拥有、自制望远镜为时髦，当时的GG在泡MM的时候，如果能够亮骚一架望远镜，就如同现在开跑车兜风。天文学家之间甚至展开了军备竞赛，争相制造世界上焦距最长、口径最大的望远镜。这个竞赛一直延续至今，从欧洲传染到美国，从地面扩展到太空。
英国伦敦人爱德蒙*哈雷(Edmon Halley)出生于伽利略去世14年以后。1680年他在巴黎度假，通过天文台长乔凡尼*多美尼科*卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)使用巴黎天文台的望远镜观测当年出现的彗星(1680年彗星)。法籍意大利人卡西尼，掌管巴黎天文台41年，号称“土星之王”，发现四颗土星卫星，土星环的卡西尼裂缝，木星大红斑等等。美国2004年访问土星的人造卫星就是以卡西尼命名的。据说此人是地心说铁杆粉丝，不但不信哥白尼日心说，而且认为开普勒定律、牛顿万有引力定律都是胡说。卡西尼没有意识到，1680年被他放入巴黎天文台使用望远镜观测彗星的哈雷是最终埋葬地心说的掘墓人之一。
因为七大行星(日月金木水火土)的轨道早在托勒密开始就被算得八九不离十了，只有稍纵即逝的彗星才能够引发欧洲天文学家的测量和计算的兴趣，所以观测彗星在当时的欧洲是个时髦。哈雷作为英国的天文学家、地质物理学家、数学家、气象学家，物理学家，和英国皇家学会院士，当仁不让成为赶时髦中的一个。
虽然使用了巴黎天文台的先进望远镜，但是哈雷的1680年彗星的努力可以说非常失败。他
伽利略生平及主要贡献 伽利略 Galileo (1564～1642)----意大利天文学家、力学家、哲学家。1564年2月1 5日生于比萨，1642年1月8日卒于比萨。伽利略家族姓伽利莱(Galilei)，他的全名是Ga lileo Galilei，但现已通行称呼他的名Galileo，而不称呼他的姓。 伽利略1572年开始上学，1575年随家迁居佛罗伦萨进修道院学习。1589年被聘为比萨大学的数学教授。1591年到威尼斯的帕多瓦大学任教1609年回佛罗伦萨，1611年到罗马并担任林嗣科学院的院士。1633年2月以“反对教皇,宣扬邪学”被罗马宗教裁判所判处终身监禁。1638年以后，双目逐渐失明，晚景凄凉。1642年1月8日逝世。三百多年后，1979年11月10日，罗马教皇不得不在公开集会上宣布：1633年对伽利略的宣判是不公正的。1 980年10月又提出重审这一案件，并组成一个包括不同宗教信仰的世界著名科学家委员会来研究伽利略案件的始末，研究科学同宗教的关系，研究伽利略学说的科学价值及其对现代科学思想的贡献。 主要贡献可分下列三个方面：力学伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。1582年前后，他经过长久的实验观察和数学推算，得到了摆的等时性定律。接着在1585年因家庭经济困难辍学。离开比萨大学期间，他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作。他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文。不久又写了论文《论重力》，第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式，因此声名大振。与此同时，他对亚里士多德的许多观点提出质疑。在1589～1591年间，伽利略对落体运动作了细致的观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”，即在忽略空气阻力条件下，重量不同的球在下落时同时落地，下落的速度与重量无关。根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载，落体实验是在比萨斜塔上公开进行的，但在伽利略的著作中并未明确说明实验是在比萨斜塔上进行的。因此近年来对此存在争议。伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。有了加速度的概念，力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上，而在伽利略之前，只有静力学部分有定量的描述。伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上，伽利略可说是牛顿的先驱。伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确立了伽利略相对性原理。伽利略在力学方面的贡献是多方面的。这在他晚年写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述。在这本不朽著作中，除动力学外，还有不少关于材料力学的内容。例如，他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析，正确地断定梁的抗弯能力和几何尺寸的力学相似关系。他指出，对长度相似的圆柱形梁，抗弯力矩和半径立方成比例。他还分析过受集中载荷的简支梁，正
伽利略（1564—1642）是意大利物理学家、天文学家，近代实验科学的创始人。他的一生完全献给了科学事业，他所取得的巨大成就开创了近代物理的新纪元。正如爱因斯坦所说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的开端。”他1632年发表了《关于两个世界体系的对话》一书，1638年又发表了《关于两门新科学的对话》一书。伽利略在长达几十年的科学研究工作期间开创了许多物理学研究方法，对今天的科学研究人员来说，在科技创新方面仍有重要的指导作用。本文试图从这些方面进行一些探究。1伽利略主要的力学研究工作自由落体问题的研究是伽利略力学研究的突破口。当时在力学问题上流行的是亚里士多德的理论。亚里士多德认为落体以匀速下落，其速度的大小与落体的重量成正比。伽利略首先指出了亚里士多德落体观念的逻辑矛盾。他假定一根不太长的绳子，两端分别系着一块石头，这两块石头的重量不同。那么，这两块石头将以什么速度下落呢？按照亚里士多德的观念，它们的重量是大小两块石头重量之和，所以它们下落的速度比任一块石头单独下落的速度都要快。另一方面，也从亚里士多德的观念出发，大石头下落得快，小石头下落得慢，则当两石头串联在一起时，会出现这样的情况：大石头快落在下，小石头慢落在上，在大石头带动下，小石头比单独下落时要快些，而大石头被小石头拖后，使之比单独下落时要慢些。即同是应用亚里士多德的观念，得出的是以上两种自相
矛盾的结果。所以亚里士多德关于落体的理论从逻辑推理上就不攻自破了。还是眼见为实，伽利略知道仅用逻辑推理是不够的，还必须用人们能够观察到的事实来驳斥亚里士多德的落体观念。相传1589年伽利略登上了意大利的比萨斜塔，让10磅重和1磅重的两个球同时下落。塔下的人都看到，这两个重量不同的球几乎是同时落地的。而根据亚里士多德的落体观念，当大球落到地面时，小球只下落到1／10的高度，这显然不符合眼见的事实。做这个实验之后，伽利略想到，有人会说物体下落速度虽然不是同重量成正比，但重物看起来总是比轻物似乎要落得快一些。由于比萨斜塔只有56米高，相对高度而言，球下落得太快了，肉眼不容易看出两者的差距。所以伽利略就想“冲淡引力”，让球落得慢一些。这样就可以比较容易地得到两个重量不同的球究竟是先后落地，还是同时落地的结论。伽利略是通过斜面实验来达到“冲淡引力”的设想的。他在长约8米的木板上，刻着一条光滑的槽，并放置成一斜面，斜面的夹角可以随意调控。他使重量不同的小球在同一高度沿斜面同时滚下。夹角越小，小球滚得就越慢。这就好比冲淡了引力。伽利略发现，重量不同的球在相同的斜面上滚动的速度是相同的，与斜面的夹角的大小无关。当斜面夹角为90度时，小球的滚动就成了自由下落。于是他得出结论：物体自由下落的速度同其重量无关。伽利略为了研究落体运动，不断人为地调整木板与水平面的夹角，观察小球在人为控制下运动，这本身就是一种典型的科学实验（这个实验曾在2002年被英国著名的《物理学世界》杂志的广大读者评为历史上“最美丽”的十大物理实验之一）。伽利略在
伽利略的斜槽实验 2006-07-19 16:43胡佳艳|分类：文化/艺术|浏览1988次 分享到： 2006-07-21 07:59网友采纳 伽利略用木板制成斜槽蒙上羊皮纸，用铜球从槽上滚下，他用大容器稳定地滴水并用天平称量的方法解决计时问题，测出铜球在斜槽上的位置与时刻，在这样的条件下，对物体沿不同角度的光滑斜面运动的规律进行了上百次的定量研究，得出结论：物体沿光滑斜面运动是匀变速直线运动，进而将斜面倾角趋于90时，推理得：自由落体运动是初速为零的匀变速直线运动。 那伽利略为什么要研究自由落体呢？ 西方有句谚语：“对运动无知，也就对大自然无知。”运动是万物的根本特性。在这个问题上，自古以来，出现过种种不同的看法，形成了形形色色的自然观。在16世纪以前，亚里士多德的运动理论居统治地位。他把万物看成是由四种元素——土、水、空气及火组成，四种元素各有其自然位置，任何物体都有返回其自然位置而运动的性质。他把运动分成自然运动和强迫运动：重物下落是自然运动，天上星辰围绕地心作圆周运动，也是自然运动；而要让物体作强迫运动，
必需有推动者，即有施力者。力一旦去除，运动即停止。既然重物下落是物体的自然属性，物体越重，趋向自然位置的倾向性也就越大，所以下落速度也越大。于是，从亚里士多德的教义出发，就必然得到物体下落速度与物体重量成正比的结论。 亚里士多德的理论基本上是错误的，但这一理论毕竟是从原始的直接经验引伸而来，有一定的合理成分，在历史上也起过进步作用，再加上被宗教利用，所以直到16世纪，仍被人们敬为圣贤之言，不可触犯。 正因为如此，批驳亚里士多德关于落体运动的错误理论，不仅是一个具体的运动学问题，也是涉及自然哲学的基础问题，是从亚里士多德的精神枷锁下解脱的一场思想革命的重要组成部分。伽利略在这场斗争中作出了非常重要的贡献。他认识到通过自由落体的研究打开的缺口，会导致一门广博的新科学出现。请读读他在《两门新科学》中核心的一章，即“第三天的谈话”，开头讲的一段话①： “我的目的，是要阐述一门崭新的科学，它研究的却是非常古老的课题。也许，在自然界中最古老的课题莫过于运动了。哲学家们写的关于这方面的书既不少，也不小，但是我从实验发现了某些值得注意的性质，到现在为止还未有人观察或演示过。也做过一些表面的观察，例如观察到下落重物的自然运动是连续加速的，但还从未有人宣
伽利略系统的应用规划 3.1农业和渔业 精细农业要求实时获取地块中每个小区间（每平方米到每百平方米）土壤与作物信息，诊断作物长势和产量在空间上差异的原因，并按每个小区间作出决策，准确地在每个小区间上进行灌溉、施肥、喷药等等，以求达到最大限度地提高水、肥、药的利用率。精细农业要求实现：①精确的定位，精确地确定灌溉、施肥、沙虫的地点；②精确的定量，精确地确定水、肥、杀虫剂的施用量；③精确的定时，精确地确定作业的时间。正是卫星定位系统的不断完善和发展，为实现精细农业提供了基本的条件。在渔业领域，利用导航仪可以方便地进行航迹跟踪、制定航线并实现导航功能，获取各种有用的渔业信息，为分析、掌握渔场变化，争取稳产高产提供可靠手段。另外，导航系统能大范围防止非法捕鱼，监测国际条约的实施，并提供各种船舶的安全导航服务。 伽利略系统在农业和渔业方面的具体应用有以下几个方面： （1）化学药品喷洒 众所周知，化学药品通过控制病虫害和杂草来增加产量，但这些化学药品会污染环境，还会扩散到那些并不需要有高经济效益的地区。通过伽利略系统可以为飞机提供精确定位，因此飞行员能在需要的地区准确地喷洒适量的除草剂、杀虫剂或化肥。这种应用所需的定位精度优于1m，精确到厘米级会更理想。如果把伽利略接收机与喷洒工具、数据库或地理信息系统相连接，利用野外数据，操作人员就能控制整个喷洒过程。 （2）农作物产量监测 利用伽利略系统，农民能够辨认其土地是高产还是低产，从而进行有效的资源管理，如改变化学药品的使用量，在增产的同时也能将环境污染和费用降到最低。而要想做到这一点，必须对某片农田进行连续监测，伽利略接收机可以安装在收割机上，这样就能选择特别区域进行数据采样，并存储数据，从数据分析中形成产量图。 （3）农作物面积和牲畜跟踪 一些农业机构需要了解农用土地上的农作物面积，利用这些信息来发放农业补贴，并在自然灾害破坏庄稼时作为支付保险费的依据。以往，农民一般利用历史地籍簿资料所显示的地界线来上报其庄稼面积，但实际上每个季节都会有变化，这种信息并不准确；而伽利略系统可以提供农作物的精确面积，获得的测量数据还能够与地理信息系统相结合，在农业领域发挥更大作用。 （4）渔船导航和监测 利用电子导航系统，结合导航图数据和从伽利略系统获得的当前精确位置，了解渔船所在区域，能够实现渔船的安全导航，同时主控中心通过跟踪渔船的位置，确保其不在捕鱼禁区内。一旦渔船不遵守国际法，驶入禁区将会受到高额罚款，甚至被撤销捕鱼权。 3.2土木工程 土木工程是一个精度和可靠性要求很高的领域。通过与数字绘图相结合，伽利略系统能够对未来的建筑结构进行规划，并维护现存建筑。主要有以下几个方面： （1）结构监测 伽利略接收机能精确测量建筑物、桥梁、历史纪念碑等结构的移动和河流、湖泊的水位。监测中心利用这些数据对建筑结构的任何变化进行实时监测。例如，任何桥梁都有一个比其设计参数更高的负载量，对负载量的监测是非常有必要的，而卫星接收机技术和实时处理软件是有效的工具，能用于自动监测系统。 （2）机械导航 伽利略接收机与实时运动学技术相结合能用于引导各种重型机械设备，还能自动引导机械设备在危险环境下工作。
浅谈“伽利略理想斜面实验” 刘德江 （四川省巴中市巴州区第六中学，巴中 636001） 摘要：运用斜面实验和动能定理的分析，在斜面倾角大于900的情况下，小球只能到达右 斜面h2 = h1 - ，如果小球要到达与左斜面等高的高度，小球必须从h3 = h1 + 处滑下。 关紧词：斜面实验；倾角大于900度；不等高 人教版高一物理教材第四章第一节（教科版高一物理教材第三章第一节），在讲述牛顿第一定律时，为了说明运动和力的关系，引入了“著名”的伽利略理想斜面实验，如图1所示。 在伽利略理想斜面实验中说到，在没有摩擦力的情况下，小球从左斜面A点沿斜面向下运动，向下的速度会越来越快；随后小球沿右斜面CD向上运动，速度会越来越慢，但小球会到达与左斜面的A点等高的高度。减小右斜面的倾角θ，例如变成斜面CE，虽然小球在CE上运动的长度变长了，但小球仍能够到达与左斜面A点等高的高度。如果右斜面变成水平面CF，由于小球不能到达与左斜面的A点等高的高度，小球将永远运动下去。 图1 伽利略理想斜面实验 在伽利略理想斜面实验中，只要右斜面不是水平的，在高度上，小球都能到达与原来等高的高度。但是，如果右斜面变成CM的形状，它的有一部分出现了与右水平面的夹角θ>900，如图2所示，小球上升到的最高点G与A点将不再等高。 图2 小球上升到的最高点G与A点不等高。 出现这种情况的原因是，如果右斜面CM的一部分存在着与右水平面的夹角θ>900，小球在靠近最高点时的运动轨迹近视为一个半径为R的圆弧，小球在最
高点时的速度v不可能为零，那么小球在它的最高点处存在一个动能。由机械能守恒定律有，小球在左斜面A点的重力势能mgh1等于小球在右斜面最高点的 重力势能mgh2和动能之和，因为小球在右斜面的最高点处存在着一个动能，所以小球在左斜面的重力势能大于小球在右斜面的重力势能，所以小球不能到达与左斜面等高的A点。 由机械能守恒定律有mgh1 = mgh2 +。 得h2 = h1 - （1 ） 如果把小球在最高点的运动看成是一个半径为R的圆周运动，此时重力提供小球做圆周运动的向心力， 有mg = m， 得= ，（2 ） 把（2）代入（1）得 h2 = h1 - 所以，小球只能到达h2 = h1 - 处。 如果小球想要到达与A点等高的高度处，小球在最高点附近做圆周运动的轨道 半径为，小球应从多高的h3处开始运动呢？如图3所示。 图3 小球从更高的高度处下滑才能到达与A点等高的高度。 由机械能守恒定律有mgh3 = mgh1 +。 得h3 = h1 + （3 ） 把小球在最高点的运动看成是一个半径为的圆周运动，此时重力提供小球做圆周运动的向心力，
物理学的进步对社会发展的贡献 早在1000多年前，马克思就把科学首先看成是历史的有力的杠杆，看成是最高意义上的革命力量。其中，物理学研究提高了我们对自然界的基本认识，产生了对人类有深远意义的知识。它所孕育出的新技术扎根于我们的文化中。因此，物理学的每一次革命都会推动人类社会的巨大进步。 一、日心说的建立——科学战胜神学 古希腊曾创造过灿烂的科学文化。从公元5世纪起，西方进入了黑暗的中世纪。此后，“科学只是教会恭顺的婢女”。地心说的思想博大精深并计算精确，基督教将它与神学融为一体，形成了封建神权的思想基础。由于神学的桎梏，在此后1000多年的历史长河中西方科学停滞不前。中世纪末，先进的思想家们发起了文艺复兴运动，同时宗教界也兴起了改革。这二者的结合，为科学和文艺的复兴鸣锣开道。科学，从此开始了艰难的革命。 1543年，哥白尼提出了日心说。日心说与地心说比较，最大的区别就是把宇宙的中心由地球换成了太阳。也将宇宙的中心放在一个“象征性的太阳”上在计算精度方面，哥白尼的星表“并不远比那些被它们所代替的表好”。另外，日心说还存在两个无法解答的问题：如果地球在运动，第一，为什么看不到恒星的视差?第二，竖直上抛的物体为什么会落回原处所以直到临终前，哥白尼才出版了《天体运行论》。但日心说在客观上产生了向宗教神学挑战的效果。
对地心说进行脱胎换骨的改造的是开普勒。他从弟谷·布拉赫大量的精确有天文观测资料中，总结出了行星运动三定律。其第一定律指出：行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，从而确立了太阳在宇宙中真正的中心地位这样一来，开普勒引起了教会的极度不满。他虽然被任命为“皇家数学家”，但长期领不到薪俸，只能靠为皇室贵族算命维持生计。开普勒说：“如果‘占星术’女儿不争来两份面包，那么‘天文学’母亲就准会饿死。”1630年11月，开普勒因贫病交加而死。 伽利略为捍卫、发展和传播哥白尼学说作出了特殊的贡献。 首先，伽利略用自制的望远镜进行天文观测，有力地证实了地球在宇宙中并不比其他星球特殊。1610年，他发行了《星界信使》，公开了自己的观测成果。1632年，他又出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，对亚里士多德进行了批判，在书中，他为日心说的两大困难做了辩护：指出没发现恒星视差是因为恒星离地球太远；他用惯性原理对上抛物体落回原处作出了解释。由于该书是用意大利语写成，又是以对话的形式出现，通俗易懂，使哥白尼学说广为传播。 在1615年，伽利略受到过教会的警告。《对话》发表后的第二年，教会传讯了他并对他刑讯逼供最后伽利略被判为监禁终身，《对话》也列为禁书。相传伽利略被迫公开认错之后，还自语道：“可是，地球是在运动。”在监禁之中，他又完成了《两门新科学的对话》——这是近代自然科学诞生的标志性著作。 日心说与地心说进行了残酷的较量，直到1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》出版，才取得了历史性的胜利。《原理》建立了经典力学的理论体系提出了运动三定律和万有引力定律，揭示了行星绕太阳运动的根本原因，完成了物理学发展史上的第一次
伽利略的故事读后感 伽利略一生都为科学事业奋斗，他不信权威，不迷信教条，一切都以客观现实为依据。下面是伽利略的故事读后感，欢迎阅读借鉴。 伽利略的故事读后感达芬奇曾说过这样一句话：“科学是将军，实践是士兵。”正是如此，科学与实践密不可分，实践是一切理论的来源。科学巨匠伽利略把这个道理诠释得很清楚，他不顾世人的眼光，毅然决然地在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名试验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。有谁能说，这伟大的发现不是伽利略凭着自己坚持不懈的实践，永不服输的精神而得来的呢?后人给他“近代实验科学的先驱者”的封号，他着实当之无愧! 读完《伽利略传》，我的心里一阵翻滚：是对这位伟大科学家的敬佩，还是对当时那些无知人们的嘲笑?我无从知晓。我只知道，受了这本书的影响，我无可救药地爱上了科学，不由自主地敬佩起科学家们勇于探索的精神! 那天，我在一本科学杂志中看到一个小实验，书上说：“用一根竹筷子能否将盛满米的杯子提起来?”旁边的同伴说它都这样问了，绝对可以提起来。我倒是不以为意，对他说了句：“凡是得亲自动手过后，才能知道答案!”于是我便
兴冲冲地去准备材料了。 我先用米装满整个杯子，然后用大拇指将其摁实，接着，再拿起一根筷子插入杯中，最后，我小心翼翼地往上提，我怀里像揣了一只小兔子，紧张极了，脸也涨得通红，生怕实验失败。就这样，一点点地杯子离开了桌面，就高举到头顶也没有掉下来。我激动万分，原来实验成功的心情是如此美妙，想必伽利略在实验成功后，也像我一样很自豪吧!我又查了一下原理，看过原理之后，真可谓是“拨开云雾见月明”啊! 如果科学是一望无际的大海，我们就好比生活在海里的鱼儿，一刻也离不开它。科学是文明进步的标志，给人们的生产、生活带来了方便。一个个正确结论的诞生都不容易，背后都掩藏着科学家们一次又一次的失败经历和一滴又一滴的辛酸泪水，但是毫无疑问的，他们都未曾退缩，因为他们坚信，只有实践才出真理!我爱科学，但我更爱、更敬佩为了真理而坚持不懈、永不服输的科学精神! 伽利略的故事读后感暑假里，我读了一本书，名叫《伽利略》。这本书很好看，详细记载了伽利略生活史和他为人们做出的贡献。 伽利略是欧洲文艺复兴时期意大利伟大的物理学家和天文学家。他对人类自然科学的发展做出了卓越的贡献。凭借他指向星空的望远镜敲开了近代天文学的大门。
欧洲伽利略导航系统最近发展趋势 一、概况 伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system），是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，该计划于1999年2月系统由欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。欧盟于1999年首次公布伽利略卫星导航系统计划，其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖，打破其垄断。该项目总共将发射32颗卫星，总投入达34亿欧元。经过多方论证后，采用方案为：系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。每次发射将会把5或6颗卫星同时送入轨道，并２００２年３月正式启动。系统建成的最初目标是２００８年，但由于技术等问题，延长到了２０１１年。２０１０年初，欧盟委员会再次宣布，伽利略系统将推迟到２０１４年投入运营。 二、最新进展 欧洲伽利略全球卫星导航系统———“伽利略计划”的首批两颗卫星2011年10月21日从位于法属圭亚那的库鲁航天中心成功发射升空。欧盟希望在2019年完成全部 30颗卫星的发射，从而对全球卫星导航市场进行重新洗牌。 第三颗和第四颗“伽利略”在轨验证（IOV）卫星预计搭乘“联盟”火箭于2012年10月发射升空。这些新卫星将加入2011年发射的首批两颗伽利略卫星，定位于距地23222千米高的中地球轨道。此举标志着该项目迈进了重要一步，因为它将完成IOV阶段所需的基础设施部署，并首次实现仅仅基于伽利略卫星进行地面定位估算。IOV阶段后将是继续按需部署卫星和地面段，最终实现“全面运行能力”，达到服务预期。 首批22颗“全面运行能力”卫星目前正在德国建造，德国还将负责平台和最终卫星的集成。英国萨里卫星技术有限公司负责建造有效载荷。 2012年10月12日，随着欧洲伽利略全球卫星导航系统第二批两颗卫星成功发射升空，该系统建设已取得阶段性重要成果。目前太空中已有4颗正式的伽利略系统卫星，将可以组成网络，初步发挥地面精确定位的功能。这4颗卫星将组成一个微型网络以对系统进行初步测试，并确保今后发射的该系统其他卫星能准确进入预定轨道，正常运转。 2013年春季，已组网的这4颗卫星将可以首次提供导航服务。欧洲航天局计划在2013年和2014年分别发射3次和2次“联盟”火箭，每次火箭携带两颗伽利略系统卫星。此外，欧航
伽利略和落体实验 在伽利略的一生科学活动中，进行了大量的实验工作.落体实验是其中最著名的实验之一,他前后花了十年时间，经历了许多曲折,最后才得到了落体定律。起过程简述如下： 一、落体速度与落体和介质密度差成正比。 这是伽利略早期得出的一个结论。显然，伽利略在当时还未能从亚里士多德的理论框架中解脱出来，仍然相信同样大小的两物体在空气中落下时，较重的或更密的物体将落得较快。他写道：“……我们得到的一般结论如下：在物体材料不同的情况下，只要它们的大小相同，则它们自然落下运动的速度之比与它们重量之比是相同的。此处的重量不是物体本身的重量，而是介质（运动在其中发生）中称出的重量。” 不久，伽利略就发现了自己的错误，他设计了一个实验：让体积相同的铅球和木球同时落下，因为铅的密度比木头大二十倍，按速度与密度成正比的假设，两个球的下落速度就应相差20倍。实验结果并非如此。他发现，虽然铅球的速度比木球快，但顶多也快不了两倍，与相差二十倍相比太远。由此他抛弃所得的结论，重新进行研究。 二、在真空中，一切物体将以等加速下落。 这是伽利略用“理想实验”得出的一个结论，是对落体定律的更客观描述。 一些教科书及科普读物中，都提到比萨斜塔实验的故事，说1590年伽利略曾登上比萨斜塔作公开表演，他同时丢下两个轻重不同的球，结果两球同时落地，从而建立了自由落体定律。其实并无此事，仅是传说而已。伽利略1590年确曾写过一篇题为《运动》的论文，当时他尚未研究速度，也忽略空气阻力，只是从阿基米德的“浮力原理”出发讨论落体论动，因此他不可能在自己也感到没有把握的情况下贸然进行公开表演，何况重物从55米高的比萨斜塔塔顶上落下时，空气的阻力也不容忽视的。伽利略不可能从这样简单的一掷就导出他的落体定律。 实际上，他是通过思维的方法来解决这个问题的，他设想了一个“理想实验”是这样的：将一轻一重的两个物体捆在一起下落，那么，由于这捆东西比原来的重物重更重，当然应该比重物先落地；但另一方面捆在一起后，轻物影响了重物，使它比原先下落得慢，这两个结果相互矛盾，由此推得亚里士多德的结论是错误的。唯有认为重物、轻物同时落地，才能避免这一矛盾。 对于亚里士多德所谓“落体速度与介质密度成反比”的说法，伽利略论证说：如果这论断成立，那么让一个木球分别在空气中和水中下落，因为空气与水的密度相差10倍，按亚里士多德的理论，若木球分别在水中和空气中下落，由于两者密度相差10倍，如果木球在空气中的下落速度为20，那么，则在水中的下落速度是2，也就是说木球不会漂浮在水中，会下沉。但事实情况大家都知道：木球在水中根本不会下沉。 伽利略就是通过一系列巧妙的构思和精湛的分析，从逻辑上推翻了亚里士多德落体理论中所包括的两个主要方面的内容。 研究落体问题，空气阻力是一个次要的，但又会带来假象的因素，正是因为空气阻力的影响，使得不同的物体在空气中下落时，总会出现一定的速度差。伽利略认识到忽略空气阻力的影响，在纯粹状况下研究落体运动的重要性。而且，他敢于克服技术条件上的不足，运用理性思维来实现这种纯粹状态，这正是他取得成功的关键。 三、落体速度与下落距离成正比。
伽利略科学研究方法探究 伽利略（1564—1642）是意大利物理学家、天文学家，近代实验科学的创始人。他的一生完全献给了科学事业，他所取得的巨大成就开创了近代物理的新纪元。正如爱因斯坦所说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的开端。”他1632年发表了《关于两个世界体系的对话》一书，1638年又发表了《关于两门新科学的对话》一书。伽利略在长达几十年的科学研究工作期间开创了许多物理学研究方法，对今天的科学研究人员来说，在科技创新方面仍有重要的指导作用。本文试图从这些方面进行一些探究。1伽利略主要的力学研究工作自由落体问题的研究是伽利略力学研究的突破口。当时在力学问题上流行的是亚里士多德的理论。亚里士多德认为落体以匀速下落，其速度的大小与落体的重量成正比。伽利略首先指出了亚里士多德落体观念的逻辑矛盾。他假定一根不太长的绳子，两端分别系着一块石头，这两块石头的重量不同。那么，这两块石头将以什么速度下落呢？按照亚里士多德的观念，它们的重量是大小两块石头重量之和，所以它们下落的速度比任一块石头单独下落的速度都要快。另一方面，也从亚里士多德的观念出发，大石头下落得快，小石头下落得慢，则当两石头串联在一起时，会出现这样的情况：大石头快落在下，小石头慢落在上，在大石头带动下，小石头比单独下落时要快些，而大石头被小石头拖后，使之比单独下落时要慢些。即同是应用亚里士多德的观念，得出的是以上两种自相矛盾的结果。所以亚里士多德关于落体的理论从逻辑推理上就不攻自破了。还是眼见为实，伽利略知道仅用逻辑推理是不够的，还必须用人们能够观察到的事实来驳斥亚里士多德的落体观念。相传1589年伽利略登上了意大利的比萨斜塔，让10磅重和1 磅重的两个球同时下落。塔下的人都看到，这两个重量不同的球几乎是同时落地的。而根据亚里士多德的落体观念，当大球落到地面时，小球只下落到1／10的高度，这显然不符合眼见的事实。做这个实验之后，伽利略想到，有人会说物体下落速度虽然不是同重量成正比，但重物看起来总是比轻物似乎要落得快一些。由于比萨斜塔只有5 6米高，相对高度而言，球下落得太快了，肉眼不容易看出两者的差距。所以伽利略就想“冲淡引力”，让球落得慢一些。这样就可以比较容易地得到两个重量不同的球究竟是先后落地，还是同时落地的结论。伽利略是通过斜面实验来达到“冲淡引力”的设想的。他在长约8米的木板上，刻着一条光滑的槽，并放置成一斜面，斜面的夹角可以随意调控。他使重量不同的小球在同一高度沿斜面同时滚下。夹角越小，小球滚得就越慢。这就好比冲淡了引力。伽利略发现，重量不同的球在相同的斜面上滚动的速度是相同的，与斜面的夹角的大小无关。当斜面夹角为90度时，小球的滚动就成了自由下落。于是他得出结论：物体自由下落的速度同其重量无关。伽利略为了研究落体运动，不断人为地调整木板与水平面的夹角，观察小球在人为控制下运动，这本身就是一种典型的科学实验（这个实验曾在2002年被英国著名的《物理学世界》杂志的广大读者评为历史上“最美丽”的十大物理实验之一）。伽利略在斜塔上不能“冲淡引力”，他在家里通过斜面实验就可以做到这一点，弥补了斜塔观察活动的不足。 伽利略在斜面实验的基础上，利用数学的方法，确定了路程与时间的数量关系为：s正比于t2,这就是时间平方定律。在他的实验记录上，有这样两列数字，不同的下落时间t=1，2，3，4……;物体下落的距离之比s=1：4：9：16……。从这两列数的比例关系，伽利略证明沿斜面下滑的物体正在做匀加速运动，从而也证明了自由落体运动是匀加速直线运动。斜面实验还使伽利略发现了惯性定理。他做了两个斜面，上面都刻有一条光滑的槽，让小球从第一个斜面滚下，再爬上第二个斜面。他发现，当小球在第二个斜
由哥白尼点燃的科学革命烽火，燃遍了整个欧洲，一个近代自然科学全面奠基的时期开始了。"新兴自然科学的第一时期－－在无机界的领域内－－是以牛顿告结束的。这是一个处理已有材料的时期，它在数学、力学和天文学、静力学和动力学的领城中获得了伟大的成就，这特别是归功於开普勒（Johannes Kepler,1571~1630）和伽利略，牛顿就是从他们二人那里得出结论的。"具体说，从伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)发表他的第一篇成名之作《液体静力秤》的1586年起，至牛顿发现万有引力定律的1685年止，整整经历了一个世纪。在这一个世纪中，自然科学以神奇的速度发展起来，在这时期中，突出的是以力学为中心的实验科学的兴起。经过伽利略、开普勒、牛顿等大批科学家一个世纪的辛勤工作，终於建立了经典力学的理论体系。在这同时，由於天文学和力学的发展，带动了数学的发展，促进了微积分的创立，对化学、物理学、生物学等学科的发展也起了不同程度的推进作用。 1.亚里士多德的力学 最早起源於希腊的力学，被系统地总结在亚里士多德的物理学中。根据这种带有思辩和人性色彩的物理学观点，把常见的运动分成三类。第一类是地面上物体的运动；第二类是物体在空中下落的运动；第三类是天体的运动。亚里士多德对运动的原因作了解释，地面上物体的运动是强制性的运动，推一堆，动一动，不推就不动，所以力是维持物体运动的原因；第二类和第三类运动属於天然运动。地球是宇宙的中心，是一切空中运动物体的天然归宿。物体的重量越大，其趋向天然位置的倾向也越大，所以其下落的速度也越大；天体是由特殊质料构成的，具有特殊性质，天体是神灵们的处所，所以天体的运动是沿著最完美的曲线－－圆周，以最完美的速度－－匀速运动。这种经不起事实检验的解释显然是错误的，但它竟然影响和统治人们的思想达二千年之久，直到伽利略、牛顿时代，才得以彻底纠正。这除了与生产力发展水平低下有关外，还跟当时的社会结构有关。在古希腊时代把从事实验操作工作看作是卑贱的事情，应该由奴隶或仆役去完成，有身份有"知识" 的人是不动的，只是滔滔不绝地演讲和论证。传说亚里士多德常在花园中，边散步边给弟子讲课，故亚里士多德学派又称为逍遥派。因此，古希腊物理学的致命弱点是没有充分注意定量实验。甚至一个很简单的实验也可以证实亚里士多德的落体定律是错误的。 经院哲学是西欧中世纪出现的一种思想体系。教会为了愚弄和统治人们的思想，歪曲和阉割亚里士多德学说中的合理和积极的部分，宣扬其消极部分，使" 改造"后的亚里士多德的哲学符合宗教教义，他的著作也就成为仅次於宗教教义的权威。列宁曾一针见血地指出："僧侣主义枪杀了亚里士多德学说中活生生的东西，而使其中僵死的东西万古不朽"。由於这种被加工和改造过的哲学产生於天主教的学院，故被称之为经院哲学。这种哲学热衷於从抽象的概念出发，用繁琐的推理去论证宗教的教义，主张理性服从信仰。对实验和观测不感兴趣，不相信人类的感觉是认识事物本质的指南。这种哲学，在科学史上，对科学的发展产生深重的影响。这在伽利略与教会的斗争中表现得尤为突出。 比伽利略早一个世纪的意大利文艺复兴运动的传奇人物达．芬奇(Leonardo da Vinci，1452~l519)，是个集科学家和艺术家於一身的多才多艺的人物。他通过解剖研究人体的生理构造，他观察天体，研究天文，他精通绘画和雕刻，又擅长机械和土木建筑，总之，他的兴趣广泛，涉及多种学科和工艺。在他的活动中，有一个显著的特点：重视实践，他说："在研究一个科学问题时，我首先安排几种实验，因为我的目的是根据经验来决定问题，然后指出为什麼物体在什麼原因下会有这样的效应。这是一切从事研究自然界现象所必须遵循的方法…我们必须在各种各样情况和环境下向经验请教，直到我们能从这许多事例中引伸
万方数据
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伽利略的科学方法与贡献 作者：朱少锋 作者单位：安徽教育学院九九级物理本科学员,安徽,合肥,230061 刊名： 安徽教育学院学报 英文刊名：JOURNAL OF ANHUI INSTITUTE OF EDUCATION 年，卷(期)：2001,19(6) 参考文献(3条) 1.张三慧从伽利略到牛顿 2.斯蒂芬.F.梅森自然科学史 3.陈毓芳;邹延肃物理学史简明教程 本文读者也读过(9条) 1.钟凯牛顿那些事儿[期刊论文]-物理教学探讨2009(3) 2.李春勇.Li Chunyong徐光启的科学思想及其影响[期刊论文]-上海行政学院学报2005,6(5) 3.程倩春.CHENG Qian-chun论人文观念的近代科学基础[期刊论文]-学术交流2006(11) 4.祖国颂从《伽利略传》看"陌生化"的现代主义特征[期刊论文]-漳州师范学院学报（哲学社会科学版）2001,15(4) 5.康日新核工业人爱国奉献的楷模——纪念王淦昌同志诞辰100周年[期刊论文]-物理2007,36(5) 6.邱德胜.钟书华.QIU Desheng.ZHONG Shuhua经典力学的奠基人--伽利略[期刊论文]-力学与实践2005,27(3) 7.程黎阳近代科学技术中心的五次转移[期刊论文]-科技与管理2000(1) 8.木沙江·阿布都维力开普勒的科学贡献及其评价[期刊论文]-喀什师范学院学报2005,26(z1) 9.赵志祥献身祖国核科技事业的一代先驱——纪念王淦昌诞辰100周年[期刊论文]-物理2007,36(5) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/0015551478.html,/Periodical_ahjyxyxb200106009.aspx
GPS与伽利略导航系统的异同 孙诗剑 2010040704019 摘要： GPS系统与伽利略系统都是现有的导航系统。它们之间既有联系，又有区别。在精准报时，导航定位等功能上，它们有着显著的共同点。但在技术实现，系统控制的主体上，两者又有着显著的区别。下面我将介绍GPS与伽利略导航系统之间的相同点。 一、GPS与伽利略导航系统之间的相同点： （1）有相同的设计功能。 精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台 工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用设备进行工程测量 勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到 导航： 武器导航：精确制导导弹、巡航导弹 车辆导航：车辆调度、监控系统 船舶导航：远洋导航、港口/内河引水 飞机导航：航线导航、进场着陆控制 星际导航：卫星轨道定位 个人导航：个人旅游及野外探险 定位： 车辆防盗系统 手机，PDA，PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统 儿童及特殊人群的防走失系统 精准农业：农机具导航、自动驾驶，土地高精度平整 授时：用于给电信基站、电视发射站等提供精确同步时钟源 伽利略系统又独有搜索救援服务。 （2）都有地球同步轨道卫星 （3）有类似的地面控制系统组成：伽利略导航系统由监控站、控制中心和遥控站组成。GPS导航系统由1个主控站、4个地面天线站和6个监测站组成。 二、GPS与伽利略导航系统之间的不同点： （1）建设系统的国家不同。GPS系统建设的国家只有美国，而伽利略系统参与建设的国家有欧盟、美国，中国，以色列，乌克兰，印度，摩洛哥，挪威，阿根廷，俄罗斯，韩国，澳大利亚,加拿大, 巴西, 智利, 墨西哥, 马来西亚, 沙特阿拉伯… （2）两个系统使用的轨道不同。GPS系统24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，即每个轨道面上有4颗卫星。卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角为55°，各轨道平面的升交点的赤经相差60°，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前30°。而伽利略系统30颗卫星分别在轨道高度23616千米、半长轴29994千米、轨道倾角56度、轨道平面数为3的圆形轨道，运行周期14小时4分钟。 （3）卫星的尺寸不同。GPS卫星是由洛克菲尔国际公司空间部研制的，卫星重774kg，使用寿命为7年。卫星采用蜂窝结构，主体呈柱形，直径为1.5m。卫星
自由落体和斜面实验 地面上重物的下落是人类最早观测到的自然现象之一。千万年来，人们根据自己的日常经验都认为重物下落得快，轻物下落得慢。古希腊学者亚里士多德更把这上升到“理论”：重的物体落地快，轻的物体落地慢。 真正对自由落体运动进行科学研究的是意大利物理学家伽利略（G．Galilei，1564—1642）。他在比萨大学任教期间，多次对亚里士多德的观点提出疑问，他巧妙地设计了一个“佯谬”：如果亚里士多德的论断成立，即重物比轻物下落速度大，那么将一轻一重的两个物体拴在一起下落，“快的会由于被慢的拖着而减速，慢的会由于被快的拖着而加速”，因而它将以比原来那个重物小的速度下落，但这两个物体拴在一起要比原来那个重物更重些。这样，伽利略就从亚里士多德的重物较轻物下落得快的论断，导出了重物下落得更慢的结论。这表明“亚里士多德错了”。伽利略认为，只有假定重力加速度与物体的重量无关，才能消除这个矛盾。 伽利略向亚里士多德的挑战触怒了许多学者、教授，于是产生了流传广泛的斜塔实验故事。 比萨斜塔高179英尺，由于塔基问题，塔身发生倾斜，那正是理想的落体实验场所。伽利略为了证明他的论断，邀请了许多人到斜塔旁观看，有他的支持者，也有他的反对者。伽利略一手拿着一个1磅重的铅球，另一手拿着一个10磅重的铅球，一步一步地登上斜塔。到了塔顶，他向下作了个手势请观众注意，随即双手平举两个铅球让它们同时下落，最后“啪！”的一声，两个重量相差9倍的铅球同时落地。伽利略胜利了。 这个实验是否由伽利略操作，从当时的各种文献记载（包括伽利略本人的著作）中都无法得到证实。但重要的是，斜塔实验反映了当时的研究者们，对自由落体实验已有很深入的认识：①自由落体的速度极快，为了体现重物、轻物下落速度不同造成下落距离不同，必须有相当的高度以形成这种差别。这就是自由落体实验要在50多米高处的当地最高的建筑物上进行的缘故。②意大利各地的高塔不少，为什么流传下来的却是一个“斜塔实验”？这可能是千百次失败带来的一个必然结果。由于伽利略当时名声显赫，崇拜者们就把斜塔实验的功劳归到他的头上。不过，下面的“斜面实验”确是伽利略亲自设计和操作的。 在垂直方向观测自由落体的落地，在当时的技术条件下是很困难的，因为即便在50多米高处下落的物体，到达地面也只要花3秒多钟。为了仔细观测重力作用下物体运动的特点，
伽利略好奇善问：伽利略是意大利伟大的物理学家、天文学家，他在力学上的贡献是建立了落体定律，发现了物体的惯性定律、摆振动的等时性、抛物运动规律，确定了伽利略原理。他在比萨大学读书期间，就非常好奇，也经常提出一些问题，比如“行星为什么不沿着直线前进？”一类的问题，有的老师嫌他问题太多了，可他从不在乎，该问还问。有一次，伽利略得知数学家利奇来比萨游历，他就准备了许多问题去请教利奇。这一次可好了，老师诲人不倦，学生就没完没了地问。伽利略很快就学会了关于平面几何、立体几何等方面的知识，并且深人地掌握阿基米德的关于杠杆、浮体比重等理论。 鲁迅嚼辣椒驱寒：鲁迅先生从小认真学习。少年时，在江南水师学堂读书，第一学期成绩优异，学校奖给他一枚金质奖章。他立即拿到南京鼓楼街头卖掉，然后买了几本书，又买了一串红辣椒。每当晚上寒冷时，夜读难耐，他便摘下一颗辣椒，放在嘴里嚼着，直辣得额头冒汗。他就用这种办法驱寒坚持读书。由于苦读书，后来终于成为我国著名的文学家。 范仲淹二岁的时候死了父亲。母亲很穷，没有依靠。就改嫁到了常山的朱家。他长大以后，知道了自己的生世，含着眼泪告别母亲，离开去应天府的南都学舍读书。他白天、深夜都认真读书。五年中，竟然没有曾经脱去衣服上床睡觉。有时夜里感到昏昏欲睡，往往把水浇在脸上。他常常是白天苦读，什么也不吃，直到日头偏西才吃一点东西。就这样，他领悟了六经的主旨，后来又立下了造福天下的志向。他常常自己讲道：“当先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。” 十八世纪法国启蒙思想家卢梭一向反对死读书、滥读书。在他著的《爱弥尔》一书中说，这种人“就好比在海滩上拾贝壳的孩子，起初拾了一些贝壳，可是看到其他的贝壳时，他又想去拾，结果扔掉一些又拾到一些，乃至拾一大堆贝壳不知道选哪一个好的时候，只好通通扔掉，空着手回去。” 爱因斯坦总结出了“一总、二分、三合”读书法。一总：先浏览书的前言、后记、序等总述性部分，然后认真地读目录，以便概括地了解全书的结构、内容、要点和体系等，这样便可对全书有个总体印象。二分：在读了目录后，先略读正文，这不需要逐字读，要着重对那些大小标题、画线、加点、黑体字或有特殊标记的句段进行阅读，这些往往是每节的关键所在。三合：就是在翻阅略读全书的基础上，对这本书已有个具体印象，这样再回过头来细读一遍目录和全书内容，并加以思考、综合，使其条理化、系统化，以弄清其内在联系，达到深化、提高的目的，进一步深入领会初读时所不能领会的许多东西。 钱锺书的治学之道，可以概括为八个字：博闻强志，深思慎取。 饭可以一日不吃，觉可以一日不睡，书不可以一日不读——毛泽东 读过一本好书，像交了一个益友——藏克家 经验丰富的人读书用两只眼睛，一只眼睛看到纸面上的话，另一眼睛看到纸的背面——歌德 爱书吧，它是你知识的源泉。———高尔基 书籍犹如朋友，必须慎重选择。———里德斯
伽利略即将到来 伽利略计划是欧洲筹建的全新的全球导航服务计划，将于2020年推出部分服务。与现在普遍使用的gps相比，它更先进、有效、可靠。 公开服务（os） 供消费者免费使用，也为导航仪或智能手机提供导航和lbs服务。 商业服务（cs） 作为一项收费服务，商业版的伽利略服务能够提供更高级别的定位准确率和更强大的功能。该服务借助定位跟踪设备收取服务费。 搜救服务（sar） 到目前为止，只有气象卫星能够接收到遇险紧急信号，而且这种信号存在时间差，并且精度只有三英里。可以预测的是，伽利略系统将会使救援工作变得简单。 生命安全服务（sols） 这项服务需要非常高的信号质量，并对数据完整性有很高要求。特别是在像空中交通安全等关键领域，对信号质量的要求会更高。 公共特许服务（prs） 由于发射频率争端问题尚未解决，目前还不清楚伽利略可否为军警机构提供加密信号发射服务。 名词解释 egnos（european geostationary navigation overlay service）欧洲地球同步导航覆盖服务），目前正在使用gps的数据，2014年后，将与伽利略的数据对接。 esa（european space agency，欧洲空间局）是欧洲的空间探测和开发组织。 glonass俄罗斯的全球导航卫星系统的缩写。 gnss（global navigation satellite system）全球导航卫星系统的缩写。 gps（global positioning system，全球定位系统）通常是指美国的全球导航卫星系统。 gsa（european gnss supervisory authority，欧洲gnss监督管理局）负责监管伽利略欧洲卫星导航项目。 iov（in-orbit validation，在轨验证）卫星在轨道上测试的阶段。 sbas（satellite-based augmentation system，星基增强系统）星基增强系统可以很大程度上提升gnss计算精度。 目前，共有197颗导航卫星在太空轨道上运行。事实上，开发全球导航卫星系统（gnss）的初衷只是为汽车司机提供指路服务，帮他们在大城市自如穿行。冷战时期，美国和苏联两个超级大国将军备竞赛推向外太空，第一个人造卫星也是在那个时期升入太空进入轨道。在苏联解体之前的很长一段时间里，它的军事和经济都在世界上领先。glonass（格洛纳斯系统）从前苏联时期就开始组建，苏联解体之后，glonass由俄罗斯政府继续运作管理。如今，这套原苏联的卫星系统开始复苏，并取得很大进展。而中国的北斗系统也有了初步规模，只有欧盟的伽利略计划相对滞后。欧盟方面迫切需要加速完善伽利略计划，但是进来伽利略计划的卫星与中国的军事卫星导航系统在发射频率上发生冲突。根据国际电信联盟（itu）的规定，在发射频率有冲突的情况下，谁先发送信号谁将先得到频率。就目前的情况来看，能抢得发射频率的绝对不会是伽利略计划。 近日，欧洲gnss机构（gsa）公布的数据显示，2010年全球卫星导航市场交易额为1 330亿欧元，2020年将达到2 440亿欧元。目前，这一利润丰厚的市场仍主要由美国控制。为了发展自身的导航系统，俄罗斯今年将进口非glonass系统接收装置的税率提升了25％。自2011年起，很多智能手机，如iphone 4s或xperia系列产品，已经能够同时支持glonass和gps