伽利略的惯性定律.doc

伽利略的惯性定律惯性定律又称牛顿第一定律无疑是由牛顿（1643～1727）发现的。但是教科书上提到对惯性定律的发现除了牛顿是最大的功臣之外伽利略（1564～1642）、笛卡尔（1596～1650）等人功不可没。而其中尤以伽利略为甚因为惯性这个概念就是伽利略提出来的。1616年伽利略前往罗马为自己作辩护。此前伽利略用自己的天文望远镜为哥白尼的日心说提供了诸多证据同时伽利略在致大公夫人克里斯蒂娜的信中阐述了科学应该独立于宗教、科学优于宗教的观点。所以他为了逃避惩罚不得不为自己解脱指责甚至罪名。伽利略的言行在诸多史学家认为是科学向宗教挑战的实例。但是别忘了伽利略是一位虔诚的天主教徒伽利略与罗马教廷的矛盾仅仅是一种“科学与宗教体系”与“另一种教学与宗教体系”之间的矛盾罗马教廷中也有许多著名的天文学家只是他们都是维护日心说的。然而伽利略的言行已经与罗马教廷主流思想相违背这是事实。虽然伽利略这次为自己作了辩护教皇保罗五世下达了史称“1616禁令”。“1616禁令”对伽利略的影响是：禁止伽利略以口头的或文字的形式保持、传授或捍卫日心说。1623年伽利略的好朋友红衣主教巴尔贝里尼被选为教皇乌尔班八世（1568～1644）。伽利略认为这是自己时来运转的好机会经过多方努力伽利略获准出版他著名的《关于两大世界体系的对话》即以三个虚构人物对话的形成以看似中立的立场讨论地心说与日心说。此书中除了有伽利略用自制的望远镜天文观测的证据支持日心说之外还以比较迂回的策略来说明地心说如何不靠。要让人信服地球是运动的而且在自转就要合理地解释诸如“自由下落的物体为什么还是掉到竖直下方而不是后方”之类的问题。此时的伽利略似乎是为了解决这个显而易见的难题去建构一个概念或理论即提出了物体具有惯性的概念。在此之前是没有惯性概念的如果地球是自转的这会造成一些不可理解的自然现象。比如当我们沿水平方向向正北方瞄准射击时如此地球是自西向东运动的则子弹就不会射中靶子而会偏向靶子的西方但实际情况并非如此。伽利略就此问题的处理的方法就是思想实验这些思想实验在初中科学教科书中都有呈现。伽利略的理想实验是这种描述的：在没有外力作用的情况下一个在一条直线上匀速运动的物体将以该速度在该直线上持续运动下去；如果这个物体不出什么意外的话它会永远持续运动到无限时间和无限距离。也许你会认为这样的结论与牛顿第一定律的内容仅仅是少了“静止状态”的描述而已基本没有其他区别。其实我们现在看到的所谓惯性系是建立在牛顿力学体系基础上的而伽利略这样的描述根本就是错误的。伽利略将“沿直线上持续运动下去”的直线是地球表面的“直线”换言之是一个圆周。这样看来伽利略认为的惯性是物体具有保持做匀速圆周运动的属性。伽利略利用自己的惯性概念创建潮汐理论也是科学建构的一种体现而不是发现。伽利略创造了一个潮汐模型。由于月球绕地球运动地球绕太阳运动则月球在背太阳一面时地球海洋水运动速度与月球面向太阳一面时运动的运动不同若以地球公转速度为v1自转速度为v2则月球在面向太阳一侧时（正午）地球上的海洋水的速度为v1+v2而月球在北向太阳一侧时（午夜）地球上的海洋水的速度为v1-v2。这就像有一盆水如果我们每天有节奏地将这盆水往前、往后拉水面就会形成不同波浪在回来移动这形成了潮汐。根据牛顿物理学很明显伽利略的潮汐理论是错误的。但是伽利略为弱化地心说的影响为日心说摇旗呐喊的行为可见一斑。伽利略的惯性理论为牛顿形成牛顿第一定律立下了汗马功劳。