伽利略是17世纪一位杰出的科学家,以现代物理学和天文学方面的开创性工作而闻名。 他被称为“观测天文学之父”“现代物理学之父”以及“现代科学之父”。他对运动学进行了长达20年的研究,牛顿的许多天体运动方面的研究思想也源自于他,他也是爱因斯坦最喜欢的科学家。
伽利略一生最重要的贡献之一就是改进了望远镜,但很少有人知道,伽利略并不是第一个发明望远镜的人,他其实是从荷兰眼镜制造商发明的用来观察船只的望远镜上得到的想法,但这种望远镜放大的倍数有限,伽利略几经研究后,发现将一块凹透镜和一块凸透镜叠加在一起,可以很好地改善望远镜的成像画质,后来这一项技术发展成了光学上常用的胶合透镜技术。伽利略通过计算镜片的曲率半径,成功做出了倍数更高的望远镜。如图1左所示,就是伽利略制造的天文望远镜,也称伽利略望远镜。直到今天,这个400年前的伽利略望远镜依然存在,并在意大利的意大利科学博物馆展出。
图1伽利略发明的天文望远镜(左)和四颗木星卫星(右)
伽利略在提高望远镜的放大倍数后,迅速将望远镜对准太空观测。虽然之前英国天文学家托马斯·哈里奥特已经用望远镜观察过天空,但伽利略对天空的观察得出的一系列重要的结论是哈里奥特所无法匹敌的。1610年,伽利略成功地发现了木星的四颗卫星(后来这些卫星就用他的名字命名为“伽利略卫星”,见图2右),并证明了天体的运动不需要持续施加外力来维持,同时他还指出:“既然木星有四颗自然卫星,那么地球也可以有多颗卫星存在。”
伽利略还用望远镜观察到了凹凸不平的月球表面(见图2),认为可以通过测量月球阴影的长度和应用几何学来计算出月球上山脉的高度,他也是第一个绘制月球正面“地图”的人。除此以外他还观察到有盈亏现象的金星,以及提出银河系是由许多的恒星组成的想法。此外,伽利略过多年的观察和思考,发现地球并不是宇宙的中心。他支持哥白尼提出的“太阳中心论”,并认为太阳才是太阳系的中心,地球和其他行星都是围绕着太阳旋转。伽利略把用望远镜观察到的星空记录整理后出版了《星际使者》一书,他也因观察星空的成果而闻名,让整个世界对天体运动有了更好的了解。
图2 伽利略绘制的月球正面“地图“
伽利略曾说过:“最初看起来不太可能的事实,即使很少解释,也会扔掉隐藏它们的斗篷,以赤裸裸的简单美站出来。”他用自己不懈追求真理,敢于挑战的精神带领人们走向科学发展的新纪元,开启了人们探索宇宙的新篇章。人们为了纪念这位17世纪伟大的天文学家,美国发射了一艘名为“伽利略”的无人飞船。飞船的主要任务就是研究木星和伽利略卫星。欧洲也发展了全球民用导航卫星系统,并将其命名为“伽利略导航卫星系统”以此纪念他。