伽利略的世界体系

        伽利略于1564年出生于比萨，1592年成为帕多瓦大学的数学教授。1609年，自己制作了一架放大率为20倍的望远镜，而且将它利用到了天文观测上。他发现月亮也像地球一样，有着高低不平的表面，还发现木星有4颗卫星。他还看出金星也和月亮一样会出现盈亏，当它相对于地球而言位于太阳另一面时便处于盈态。而当时托勒密体系认为，金星应当处于在介于太阳和地球之间的位置上，因此永远也不会呈现这种盈态。

1632年，伽利略发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，为哥白尼呐喊。而然在，1633年，伽利略被关进了宗教审判所，被强行公开承认自己犯了错误，写了邪说。他之后的9年余生，都是在软禁的情况下度过的。

        在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中，代表亚里士多德观念的人物辛普利丘，受到了另外两个人的左右盘诘。书中有些地方对亚里士多德做了批评，说他不曾进行过实验。不过伽利略是否本人都凡事必须进行实验以验证，也并非都一概有据可查。例如，有时候书中就会出现假想实验，也就是爱因斯坦和海森堡在20世纪时运用过的手段。亚里士多德认为，重的物体会向地球的中心方向运动，这本无可厚非，就像人们都知道的那样。不过如果在地球上有一个穿透地心并直达对跖点位置的孔洞，当向这个洞中丢下一颗石子，会得到什么结果呢？它会不会在地球中心处停下来呢？亚里士多德还说过，重的物体下落的快，那么将两颗石子系在一起，那么会不会比原先各自分开是下落得更快呢？在行驶的船只上，如果从桅杆顶部让一块石头自由下落，情况又将会如何呢？

       下文是伽利略给出的又一个假想实验的例子：

        在一枚大船里，将你自己连同几位朋友，一起关在甲板下面最宽敲的房间里，房间里还要有些蚊子、苍蝇等带翅膀换的昆虫。又将一个大盆装满水，并且放进几尾鱼。再倒吊起运一只灌了水的瓶子，让瓶里的水一滴一滴地落到下面的一只指细口瓶里。在船只停着不动时观察；看这些有翅膀的小生物是如何以大体相同的速度，在房间里四处飞来飞去的；看这些鱼是如何大同小异地向各处游动的；看水滴都逐一落入下方的细口瓶。再向你的朋友抛出些东西，体验无论向什么方向投抛，只要距离是相同的，所需用力也就会没有什么不一样。在船上跳远，无论朝哪个方向，都会跳得一样远。在对上述情况进行观皋后一其实，当船只静止不动时，肯定会有这样的结果。对此，不会有人持什么异议一再让这只船以你喜欢的任何速度行驶，但要保持行驶中没有前后的忽快忽慢，没有上下的颇鹱，也没有左右的换向。这时，你不会发现前述现象有任何变化，也无从由此体验到船只是停着还是动着。

        通过这样的论证，伽利略推翻了运行的地球会将其附近的物体抛到后面去的说法。只要是所有的物体都一致性匀速行进，就不会发现任何不同。

        伽利略还强调了这样一种新的理想化运动状态他这里所果又谈论的，是沿一倾斜平面滚动的小y[不妨设想为在桌面上滚动的台球]：

        注意一下，在刚才的例子里，球是呈绝对圆球形的，平面也是精心打磨光滑的，这样一来，一应外部的和事出偶然的妨害便统统被消除了.再者，我还希望你考虑排除所有因空气阻力和其他原因所可能造成的事出有因的滞害。

        换言之，伽利略这里是在设想不存在摩擦阻力的运动。这样的运动状态大概是永远无法真正实现的，不过，借助精细的防范措施，这样的理想状态还是可以逐步接近的。对此，亚里士多德当年是根本不予考虑的，原因大约是认为这根本就不现实。而在科学上，一旦发现了可以起步的正确的简化出发点，事情往往就成功了一半；随后要做的，多数情况下就是在此基础上将种种复杂的因素加添进来[如在本例中，就是加入摩擦这个因素]。

        伽利略断定，在没有摩擦的理想情况下，运动将会以恒定的速度[沿着直线指向不变的方向]进行。如果不受任何外力作用的影响，这种运动就会一成不变地保持下去。保持台球以恒定速度进行运动，并不需要有力的作用。使之开始运动是需要有力的[比如，通过台球杆施予]，使之发生改变也需要有力[比如，通过与台边相撞]。只是由于摩擦不能忽略，这种运动才表现出变化[速度减小]。

        说实在的，在这一点上，伽利略并不是完全正确的。他设想的是，自然的运动应是通过地球表面的[以地球为中心的]巨大圆圈，而不是什么直线。不过，当运动的尺度相对地球的大小不是很大时，运动基本上就几乎是沿着直线进行的。

        因此，伽利略并不曾抛弃希腊人认为圆形运动具有重要性的观念。看来第一个产生正确认识的人是笛卡尔(Ren6 Descartes,,1596一1650)。虽然如此，牛顿自己能够正确得出定律[牛顿运动学第一定理的原因归功于伽利略。

        在将伽利略的观念施之于运动的地球。如果地球、大气，再加上地球表面上的所有物体，都以同一的速度运动它们就会统统继续这样运动下去。大家既然是一起运动的，地球上就不会有任何人注意到这种状况。因此，就这一点而言，哥白尼体系并没有说不通的地方。

        [上面一段文字有些过分简化。不妨以新加坡——它位于赤道附近为例。在这个地方，地球有绕自身轴心的转动：这种转动的大小是恒定的，时速为1670千米。然而，这种速度的方向是时时变化的。事实上，它的方向变化率为

                                                        360/(24×60)分钟=4/1分钟

        要造成这样的改变，需要有一个指向地球中心方向的力的作用。不过，这个力只占地球所受重力的一个很小的百分数，所以不是什么容易受到注意的效应。]

伽利略还提出了另一条定律。它的内容极为重要，而且与亚里士多德的物理学截然不同。这条定律说，如果不受到空气阻力的作用，所有的物体都会在重力作用下以完全相同的方式下落。就像前面是到过的情况那珠。处是以于债想实验[拴到一起的石弹]来支持自己的观点的。不过我们知道他，也的确进行了大量货真价实的实验。
        伽利略的这条定律，待到300年后才由爱因斯坦给出了解。