伽利略(1564-1642)

伽利略是偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，科學(xué)革命的先驅(qū)。歷史上他首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融會(huì)貫通了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí)，擴(kuò)大、加深并改變了人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識(shí)。為了證實(shí)和傳播N.哥白尼的日心說，伽利略獻(xiàn)出了畢生精力。由此，他晚年受到教會(huì)迫害，并被終身監(jiān)禁。他以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察推翻了以亞里士多德為代表的、純屬思辨的傳統(tǒng)的自然觀，開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。因此，他被稱為“近代科學(xué)之父”。他的工作，為I.牛頓的理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)。

生平和學(xué)術(shù)生涯

早年活動(dòng)伽利略1564年2月15日生于比薩,父親芬琴齊奧·伽利萊精通音樂理論和聲學(xué)，著有《音樂對(duì)話》一書。1574年全家遷往佛羅倫薩。伽利略自幼受父親的影響，對(duì)音樂、詩歌、繪畫以及機(jī)械興趣極濃；也像他父親一樣，不迷信權(quán)威。17歲時(shí)遵從父命進(jìn)比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，可是對(duì)醫(yī)學(xué)他感到枯燥無味，而在課外聽世交、著名學(xué)者O.里奇講歐幾里得幾何學(xué)和阿基米德靜力學(xué)，感到濃厚興趣。1583年，伽利略在比薩教堂里注意到一盞懸燈的擺動(dòng)，隨后用線懸銅球作模擬(單擺)實(shí)驗(yàn)，確證了微小擺動(dòng)的等時(shí)性以及擺長(zhǎng)對(duì)周期的影響，由此創(chuàng)制出脈搏計(jì)用來測(cè)量短時(shí)間間隔。1585年因家貧退學(xué)，擔(dān)任家庭教師，但仍奮力自學(xué)。1586年，他發(fā)明了浮力天平，并寫出論文《小天平》。

1587年他帶著關(guān)于固體重心計(jì)算法的論文到羅馬大學(xué)學(xué)求見著名數(shù)學(xué)家和歷法家C.克拉維烏斯教授，大受稱贊和鼓勵(lì)?？死S烏斯回贈(zèng)他羅馬大學(xué)教授P.瓦拉的邏輯學(xué)講義與自然哲學(xué)講義，這對(duì)于他以后的工作大有幫助。

1588年他在佛羅倫薩研究院做了關(guān)于A.但丁《神曲》中煉獄圖形構(gòu)想的學(xué)術(shù)演講，其文學(xué)與數(shù)學(xué)才華大受人們贊揚(yáng)。次年發(fā)表了關(guān)于幾種固體重心計(jì)算法的論文，其中包括若干靜力學(xué)新定理。由于有這些成就，當(dāng)年比薩大學(xué)便聘請(qǐng)他任教，講授幾何學(xué)與天文學(xué)。第二年他發(fā)現(xiàn)了擺線。當(dāng)時(shí)比薩大學(xué)教材均為亞里士多德學(xué)派的學(xué)者所撰，書中充斥著神學(xué)與形而上學(xué)的教條。伽利略經(jīng)常發(fā)表辛辣的反對(duì)意見,由此受到校內(nèi)該學(xué)派的歧視和排擠。1591年其父病逝，家庭負(fù)擔(dān)加重，他便決定離開比薩。帕多瓦時(shí)期1592年伽利略轉(zhuǎn)到帕多瓦大學(xué)任教。帕多瓦屬于威尼斯公國(guó)，遠(yuǎn)離羅馬，不受教廷直接控制，學(xué)術(shù)思想比較自由。在此良好氣氛中，他經(jīng)常參加校內(nèi)外各種學(xué)術(shù)文化活動(dòng)，與具有各種思想觀點(diǎn)的同事論辯。此時(shí)他一面吸取前輩如.塔爾塔利亞、.貝內(nèi)代蒂、F.科門迪諾等人的數(shù)學(xué)與力學(xué)研究成果，一面經(jīng)?？疾旃S、作坊、礦井和各項(xiàng)軍用民用工程，廣泛結(jié)交各行業(yè)的技術(shù)員工，幫他們解決技術(shù)難題，從中吸取生產(chǎn)技術(shù)知識(shí)和各種新經(jīng)驗(yàn)，并得到啟發(fā)。

在此時(shí)期，他深入而系統(tǒng)地研究了落體運(yùn)動(dòng)、拋射體運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)、水力學(xué)以及一些土木建筑和軍事建筑等；發(fā)現(xiàn)了慣性原理，研制了溫度計(jì)和望遠(yuǎn)鏡。

1597年，他收到J.開普勒贈(zèng)閱的《神秘的宇宙》一書，開始相信日心說，承認(rèn)地球有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)。但這時(shí)他對(duì)柏拉圖的圓運(yùn)動(dòng)最自然最完善的思想印象太深，以致對(duì)開普勒的行星橢圓軌道理論不感興趣。1604年天空出現(xiàn)超新星，亮光持續(xù)18個(gè)月之久。他便趁機(jī)在威尼斯作幾次科普演講，宣傳哥白尼學(xué)說。由于講得精采動(dòng)聽，聽眾逐次增多，最后達(dá)千余人。

1609年7月,盛傳一荷蘭眼鏡工人發(fā)明了供人玩賞的望遠(yuǎn)鏡。他未見到實(shí)物，思考竟日后，用風(fēng)琴管和凸凹透鏡各一片制成一具望遠(yuǎn)鏡,倍率為3,后又提高到9。他邀請(qǐng)威尼斯參議員到塔樓頂層用望遠(yuǎn)鏡觀看遠(yuǎn)景，觀者無不驚喜萬分。參議院隨后決定他為帕多瓦大學(xué)的終身教授。1610年初，他又將望遠(yuǎn)鏡放大率提高到33，用來觀察日月星辰，新發(fā)現(xiàn)甚多，如月球表面高低不平，月球與其他行星所發(fā)的光都是太陽的反射光,水星有4顆衛(wèi)星，銀河原是無數(shù)發(fā)光體的總匯，土星有多變的橢圓外形等等，開辟了天文學(xué)的新天地。是年3月,出版了他的《星空信使》一書，震撼全歐。隨后又發(fā)現(xiàn)金星盈虧與大小變化，這對(duì)日心說是一強(qiáng)有力的支持。伽利略日后回顧在帕多瓦的18年時(shí)，認(rèn)為這是他一生中工作最開展、精神最舒暢的時(shí)期。事實(shí)上，這也是他一生中學(xué)術(shù)成就最多的時(shí)期。

托斯卡納時(shí)期20年來伽利略在物理學(xué)和天文學(xué)研究上的豐碩成果，激起了他學(xué)術(shù)上的更大企求。為了取得充裕時(shí)間致力于科學(xué)研究，1610年春，他辭去大學(xué)教職，接受托斯卡納公國(guó)大公聘請(qǐng)，擔(dān)任宮廷首席數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家的閑職與比薩大學(xué)首席數(shù)學(xué)教授的榮譽(yù)職位。

為了使科學(xué)免受教會(huì)干預(yù)，伽利略曾多次去羅馬活動(dòng)。1611年他第二次去羅馬，目的在于贏得宗教、政治與學(xué)術(shù)界認(rèn)可他在天文學(xué)上的發(fā)現(xiàn)。他在羅馬受到包括教皇保羅五世和若干高級(jí)主教在內(nèi)的上層人物的熱情接待，并被林賽研究院接納為院士。當(dāng)時(shí)耶穌會(huì)的神父?jìng)兂姓J(rèn)他的觀測(cè)事實(shí)，只是不同意他的解釋。這年5月,在羅馬大學(xué)的大會(huì)上，幾個(gè)高職位的神父公開宣布了伽利略的天文學(xué)成就。

同年，他觀察到太陽黑子及其運(yùn)動(dòng)，對(duì)比黑子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圓運(yùn)動(dòng)的投影原理，論證了太陽黑子是在太陽表面上;他還發(fā)現(xiàn)了太陽有自轉(zhuǎn)。1613年他發(fā)表了3篇討論太陽黑子問題的通信稿。另外,1612年他又出版了《水中浮體對(duì)話集》一書。

1615年，一詭詐的教士集團(tuán)和教會(huì)中許多與伽利略敵對(duì)的人聯(lián)合攻擊伽利略為哥白尼學(xué)說辯護(hù)的論點(diǎn)，控告他違反基督教義。他聞?dòng)嵑?，于是年冬第三次去羅馬，力圖挽回自己的聲譽(yù)，企求教廷不因自己保持哥白尼觀點(diǎn)而受到懲處，也不公開壓制他宣傳哥白尼學(xué)說，教廷默認(rèn)了前一要求，但拒絕了后者。教皇保羅五世在1616年下達(dá)了著名的“1616年禁令”，禁止他以口頭的或文字的形式保持、傳授或捍衛(wèi)日心說。

1624年，他第四次去羅馬，希望故友新任教皇烏爾邦八世能夠同情并理解他的意愿，以維護(hù)新興科學(xué)的生機(jī)。他先后謁見6次,力圖說明日心說可以與基督教教義相協(xié)調(diào)，說“圣經(jīng)是教人如何進(jìn)天國(guó)，而不是教人知道天體是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的”;并且試圖以此說服一些大主教,但毫無效果。烏爾邦八世堅(jiān)持“1616年禁令”不變；只允許他寫一部同時(shí)介紹日心說和地心說的書，但對(duì)兩種學(xué)說的態(tài)度不得有所偏倚，而且都要寫成數(shù)學(xué)假設(shè)性的。在這辛勤奔波的一年里，他研制成了一臺(tái)顯微鏡，“可將蒼蠅放大成母雞一般?！?/p>

此后6年間,他撰寫了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系對(duì)話》一書，1630年他第5次到羅馬,取得了此書的“出版許可證”。此書終于在1632年出版了。此書在表面上保持中立，但實(shí)際上卻為哥白尼體系辯護(hù)，并多處對(duì)教皇和主教隱含嘲諷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了僅以數(shù)學(xué)假設(shè)進(jìn)行討論的范圍。全書筆調(diào)詼諧，在意大利文學(xué)史上列為文學(xué)名著。

教廷的迫害和晚年生活《對(duì)話》出版后6個(gè)月,羅馬教廷便勒令停止出售，認(rèn)為作者公然違背“1616年禁令”，問題嚴(yán)重，亟待審查。原來有人在教皇烏爾邦八世面前挑撥說伽利略在《對(duì)話》中，借頭腦簡(jiǎn)單、思想守舊的辛普利邱之口以教皇慣用辭句，發(fā)表了一些可笑的錯(cuò)誤言論，使他大為震怒。曾支持他當(dāng)上教皇的集團(tuán)激烈地主張要嚴(yán)懲伽利略，而神圣羅馬帝國(guó)和西班牙王國(guó)認(rèn)為如縱容伽利略會(huì)對(duì)各國(guó)國(guó)內(nèi)的異端思想產(chǎn)生重大影響，提出聯(lián)合警告。在這些內(nèi)外壓力和挑撥下，教皇便不顧舊交，于這年秋發(fā)出了伽利略到羅馬宗教裁判所受審的指令。

年近七旬而又體弱多病的伽利略被迫在寒冬季節(jié)抱病前往羅馬，在嚴(yán)刑威脅下被審訊了三次，根本不容申辯。幾經(jīng)折磨，終于在1633年6月22日在圣瑪麗亞修女院的大廳上由10名樞機(jī)主教聯(lián)席宣判，主要罪名是違背“1616年禁令”和圣經(jīng)教義。伽利略被迫跪在冰冷的石板地上，在教廷已寫好的“悔過書”上簽字。主審官宣布：判處伽利略終身監(jiān)禁；《對(duì)話》必須焚絕，并且禁止出版或重印他的其他著作。此判決書立即通報(bào)整個(gè)天主教世界，凡是設(shè)有大學(xué)的城市均須聚眾宣讀，借此以一儆百。

伽利略既是勤奮的科學(xué)家,又是虔誠(chéng)的天主教徒,深信科學(xué)家的任務(wù)是探索自然規(guī)律，而教會(huì)的職能是管理人們的靈魂，不應(yīng)互相侵犯。所以他受審之前不想逃脫，受審之時(shí)也不公開反抗，而是始終服從教廷的處置。他認(rèn)為教廷在神學(xué)范圍之外行使權(quán)力極不明智，但只能私下有所不滿。顯然，G.布魯諾的被處火刑和T.康帕內(nèi)拉的被長(zhǎng)期打入死牢，這兩位意大利杰出的哲學(xué)家的遭遇，給他精神上投下了可怕的陰影。宗教裁判所的判決隨后又改為在家軟禁，指定由他的學(xué)生和故友A.皮柯羅米尼大主教在錫耶納的私宅中看管他，規(guī)定禁止會(huì)客，每天書寫材料均需上繳等。在皮柯羅米尼的精心護(hù)理和鼓勵(lì)下,伽利略重行振作起來,接受皮柯羅米尼的建議繼續(xù)研究無爭(zhēng)議的物理學(xué)問題。于是他仍用《對(duì)話》中的三個(gè)對(duì)話人物，以對(duì)話體裁，和較樸素的文筆，將他最成熟的科學(xué)思想和科研成果撰寫成《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話與數(shù)學(xué)證明對(duì)話集》。兩門新科學(xué)是指材料力學(xué)（見彈性力學(xué)）和動(dòng)力學(xué)。這部書稿1636年就已完成,由于教會(huì)禁止出版他的任何著作,他只好托一位威尼斯友人秘密攜出國(guó)境，1638年在荷蘭萊頓出版。

伽利略在皮柯羅米尼家中剛過了5個(gè)月,便有人寫匿名信向教廷控告皮柯羅米尼厚待伽利略。教廷乃勒令伽利略于當(dāng)年12月遷往佛羅倫薩附近的阿切特里他自已的故居，由他的大女兒維姬尼亞照料，禁例依舊。她對(duì)父親照料妥貼，但4個(gè)月后竟先于父親病故。

伽利略多次要求外出治病，均未獲準(zhǔn)。1637年雙目失明。次年才獲準(zhǔn)住在其子家中。在這期間探望他的除托斯卡納大公外，還有英國(guó)著名詩人、政論家J.彌爾頓和法國(guó)科學(xué)家、哲學(xué)家P.伽桑迪。他的學(xué)生和老友B.卡斯泰里還和他討論過利用木衛(wèi)星計(jì)算地面經(jīng)度的問題。這時(shí)教廷對(duì)他的限制和監(jiān)視已明顯放松了。

1639年夏，伽利略獲準(zhǔn)接受聰慧好學(xué)的18歲青年V.維維亞尼為他的最后一名學(xué)生，并可在他身邊照料，這位青年使他非常滿意。1641年10月卡斯泰里又介紹自己的學(xué)生和過去的秘書E.托里拆利前往陪伴。他們和這位雙目失明的老科學(xué)家共同討論如何應(yīng)用擺的等時(shí)性設(shè)計(jì)機(jī)械鐘，還討論過碰撞理論、月球的天平動(dòng)、大氣壓下礦井水柱高度等問題，因此，直到臨終前他仍在從事科學(xué)研究。

伽利略于1642年1月8日病逝，葬儀草率簡(jiǎn)陋，直到下一世紀(jì)，遺骨才遷到家鄉(xiāng)的大教堂。

學(xué)術(shù)成就

新的科學(xué)思想和科學(xué)研究方法在伽利略的研究成果得到公認(rèn)之前，物理學(xué)以至整個(gè)自然科學(xué)只不過是哲學(xué)的一個(gè)分支，沒有取得自己的獨(dú)立地位。當(dāng)時(shí)，哲學(xué)家們束縛在神學(xué)和亞里士多德教條的框框里，他們苦思巧辯，得不出符合實(shí)際的客觀規(guī)律。伽利略敢于向傳統(tǒng)的權(quán)威思想挑戰(zhàn)，不是先臆測(cè)事物發(fā)生的原因，而是先觀察自然現(xiàn)象，由此發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律。他摒棄神學(xué)的宇宙觀，認(rèn)為世界是一個(gè)有秩序地服從簡(jiǎn)單規(guī)律的整體，要了解大自然，就必須進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)定量觀測(cè)，找出它的精確的數(shù)量關(guān)系。

基于這樣的新的科學(xué)思想，伽利略倡導(dǎo)了數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法；這種研究方法是他在科學(xué)上取得偉大成就的源泉，也是他對(duì)近代科學(xué)的最重要貢獻(xiàn)。用數(shù)學(xué)方法研究物理問題，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前3世紀(jì)的阿基米德,14世紀(jì)的牛津?qū)W派和巴黎學(xué)派以及15、16世紀(jì)的意大利學(xué)術(shù)界，在這方面都有一定成就，但他們并未將實(shí)驗(yàn)方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。伽利略重視實(shí)驗(yàn)的思想可見于1615年他寫給克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的話：“我要請(qǐng)求這些聰明細(xì)心的神父?jìng)冋J(rèn)真考慮一下臆測(cè)性的原理和由實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的原理二者之間的區(qū)別。要知道，做實(shí)驗(yàn)工作的教授們的主張并不是只憑主觀愿望來決定的?！?/p>

伽利略的數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，一般來說，分三個(gè)步驟：①先提取出從現(xiàn)象中獲得的直觀認(rèn)識(shí)的主要部分，用最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)形式表示出來，以建立量的概念；②再由此式用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出另一易于實(shí)驗(yàn)證實(shí)的數(shù)量關(guān)系；③然后通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種數(shù)量關(guān)系。他對(duì)落體勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究便是最好的說明。

從落體的加速運(yùn)動(dòng)所能作出的最簡(jiǎn)單設(shè)想，可能是其瞬時(shí)速度□與路程□成正正,此□□也可能與下落時(shí)間□成正比。這就是研究方法的步驟①。通過數(shù)學(xué)論證，不難發(fā)現(xiàn)第一種假設(shè)對(duì)于勻加速運(yùn)動(dòng)是不能成立的。于是采取□□□或□=□□的假設(shè)，這里□是加速度。

由于□值無法直接測(cè)量,所以將此式轉(zhuǎn)換為可測(cè)量路程的形式：□□如此則落體在□1，2，3，……□秒末所通過的路程依次為□由此得知每隔1秒落體下落的一段距離依次為□□□依等差級(jí)數(shù)遞增。如此便完成了步驟②。

最后的步驟是用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：由于自由落體的加速度□值大,即使在短時(shí)間內(nèi)下落的路程也會(huì)很大，難于測(cè)量。為了“沖淡”加速度，使其減小，伽利略設(shè)計(jì)了斜面滾球?qū)嶒?yàn)，測(cè)量從斜面上的光滑小槽內(nèi)往下滾的青銅小球的行程與時(shí)間的關(guān)系。他采用精密的漏壺,反復(fù)實(shí)驗(yàn)100次。所得結(jié)果與步驟②中所設(shè)想的□-□數(shù)量關(guān)系符合,且重復(fù)性良好，肯定了落體作勻加速運(yùn)動(dòng)設(shè)想的正確性。

由此可見，伽利略進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的主要是為了檢驗(yàn)一個(gè)科學(xué)假設(shè)是否正確,而不是盲目地收集資料,歸納事實(shí)。

物理學(xué)概念和原理的創(chuàng)新慣性原理和力與加速度的新概念推動(dòng)重物時(shí)需要的力大，而推動(dòng)輕物時(shí)需要的力小，是人們的直覺經(jīng)驗(yàn)。亞里士多德?lián)说贸銎毡樾缘慕Y(jié)論：一切物體均有保持靜止或所謂尋找其“天然去處”的本性，認(rèn)為“任何運(yùn)動(dòng)著的事物都必然有推動(dòng)者”，并用比例定律把動(dòng)力與速度聯(lián)系起來。伽利略則得出新的概念，他觀察到一個(gè)沿著光滑斜面向上滑動(dòng)的物體，因斜面的斜角不同而受到不同程度的減速，斜角越小，減速越小。如在無阻力的水平面上滑動(dòng)，則應(yīng)保持原速度永遠(yuǎn)滑動(dòng)。因而得出這樣的結(jié)論：“一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，假如有了某種速度以后，只要沒有增加或減小速度的外部原因，便會(huì)始終保持這種速度──這個(gè)條件只有在水平的平面上才有可能,因?yàn)樵谛泵娴那闆r下,朝下的斜面提供了加速的起因，而朝上的斜面提供了減速的起因；由此可知，只有在水平面上運(yùn)動(dòng)才是不變的”（《兩門新科學(xué)的對(duì)話》，第三天，問題9,假設(shè)23注）。這樣,伽利略便第一次提出了慣性概念,并第一次把外力和“引起加速或減速的外部原因”即運(yùn)動(dòng)的改變聯(lián)系起來。與前述的勻加速運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，伽利略提出了慣性和加速度這個(gè)全新的概念，以及在重力作用下物體作勻加速運(yùn)動(dòng)的全新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為牛頓力學(xué)理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)。這種新的慣性概念，推翻了1000多年以來亞里士多德學(xué)派認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)靠精靈或外界迂回空氣推動(dòng)的說法，也澄清了中世紀(jì)含糊的“沖力”說。這是人類長(zhǎng)期以來研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)的理論成果，并且得到了當(dāng)時(shí)地動(dòng)說支持者們的擁護(hù)。伽利略雖然沒有明確地寫出慣性原理，可是表明了這是屬于物體的本性的客觀規(guī)律,在研究其他物理問題時(shí),他熟練地運(yùn)用了它。然而他未能擺脫柏拉圖關(guān)于行星作圓運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，相信“圓慣性”的存在，因此未能將慣性運(yùn)動(dòng)概念推廣到一切物體運(yùn)動(dòng)上。完整的慣性原理是在伽利略逝世后兩年由R.笛卡兒表述的。

伽利略把物體速度的大小和方向的改變或加速度的產(chǎn)生歸諸力的作用，這是對(duì)力的性質(zhì)的客觀認(rèn)識(shí)，也是牛頓第二定律的雛形。慣性原理的發(fā)現(xiàn)破除了力是運(yùn)動(dòng)原因的舊概念，而認(rèn)為力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中高度評(píng)價(jià)伽利略對(duì)第一、第二兩運(yùn)動(dòng)定律所作的開創(chuàng)性工作（見牛頓運(yùn)動(dòng)定律）。

運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性原理和運(yùn)動(dòng)的合成、分解定律在彈道的研究中，伽利略發(fā)現(xiàn)水平與垂直兩方向的運(yùn)動(dòng)各具有獨(dú)立性，互不干涉，但通過平行四邊形法則又可合成實(shí)際的運(yùn)動(dòng)徑跡。他從垂直于地面的勻加速運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)，完整地解釋了彈道的拋物線性質(zhì)，這是運(yùn)動(dòng)的合成研究的重大收獲，并具有實(shí)用意義。

慣性參照系概念伽利略用物理學(xué)原理為哥白尼地動(dòng)學(xué)說進(jìn)行辯解時(shí)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性原理通俗地說明了石子從桅桿頂上掉落到桅桿腳下而不向船尾偏移的道路。他又進(jìn)一步以作勻速直線運(yùn)動(dòng)的船艙中物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的著名論述，第一次提出慣性參照系的概念。這一原理被A.愛因斯坦稱為伽利略相對(duì)性原理，是狹義相對(duì)論的先導(dǎo)。

單擺周期性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)伽利略由觀察到教堂懸燈的擺動(dòng)對(duì)擺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)單擺的周期與擺長(zhǎng)的平方根成正比，而與振幅大小和擺錘重量無關(guān)。這個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為此后的振動(dòng)理論和機(jī)械計(jì)時(shí)器件的設(shè)計(jì)方案建立了基礎(chǔ)。

光速有限及其測(cè)量前人對(duì)于光速是否有限從來沒有明確的認(rèn)識(shí)。伽利略觀察了閃電現(xiàn)象，認(rèn)為光速是有限的，并設(shè)計(jì)了測(cè)量光速的掩燈方案。但限于當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件，用這種測(cè)量方法實(shí)際測(cè)到的主要只是實(shí)驗(yàn)者的反應(yīng)和人手的動(dòng)作時(shí)間,而不是光的行進(jìn)時(shí)間。然而,如果有了明暗變化有規(guī)律的光源或高速機(jī)械控制的器件代替人手動(dòng)作，是可以測(cè)量到真正的光速的，后來木衛(wèi)星食法、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪法、轉(zhuǎn)鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測(cè)量方法都借鑒于掩燈方案。

幾種基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的研制伽利略不但親自設(shè)計(jì)和演示過許多實(shí)驗(yàn)，而且親自研制出不少實(shí)驗(yàn)儀器。他的工藝知識(shí)豐富，制作技術(shù)精湛，他所創(chuàng)制的許多實(shí)驗(yàn)儀器在當(dāng)時(shí)及對(duì)后世都很有影響，下面舉出幾項(xiàng)：

浮力天平這是利用浮力原理快速測(cè)定金銀器皿首飾中金銀含量比例的直讀儀器。這種儀器當(dāng)時(shí)已用于金銀首飾器皿的交易中。

溫度計(jì)伽利略首創(chuàng)的溫度計(jì)是一種開放式的液體溫度計(jì)，玻璃管內(nèi)盛有著色的水和酒精，液面與大氣相通(見彩圖伽利略的溫度計(jì))。這實(shí)際上是溫度計(jì)與大氣壓力計(jì)的混合體，這是由于當(dāng)時(shí)他對(duì)大氣壓力的變化還沒有明確的認(rèn)識(shí)。盡管如此，其學(xué)術(shù)價(jià)值仍很大，溫度從此成為客觀的物理量，不再是不確定的主觀感覺。

望遠(yuǎn)鏡伽利略制成的望遠(yuǎn)鏡，可以觀察到物體的正像。經(jīng)過改進(jìn)后,其倍率由3逐步增大到33；不但指向