伽利略科学研究方法

A. 伽利略开创的科学研究方法对今日的科学,技术和社会产生了怎样的作用

古希腊在物理学说方面有两大学派，一派以哲学家亚里士多德为代表，另一派则以自然科学家阿基米德为代表。两人皆是古代希腊蓍名的学者，但由于两人的观点和方法不同，其科学结论也就各异，并形成了鲜明的对立。亚里士多德学派的观点基本是唯心的，他是凭主观思考和纯推理方法作结论的，所以是充斥着谬误。而阿基米德学派的观点基本是唯物的，他完全依靠靠科学实践方法得出结论。

然而从11世纪起，在基督教会的扶持下，亚里士多德的着作得到了经院哲学家的重视，他们排斥阿基米德的物理学，把亚里士多德的物理学奉为经典，凡违反亚里士多德物理学的学者均被视为“异端邪说”。但伽利略却对亚里士多德的物理学抱怀疑态度，相反他特别重视对阿基米德物理学的研究，他重视理论联系实际，注意观察各种自然现象，思考各种问题。在伽俐略十八岁那年，一次到比萨教堂去做礼拜，他注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动，他按自己脉博的跳动来计时，发现它们往复运动的时间总是相等的。就这样他发现了摆的等时性，后来荷兰物理学家惠更斯根据这个原理制成挂摆时钟，人们称之为"伽利略钟"。

伽利略根据阿基米德的学说，作了迅速确定合金成分的流体静力天平的研究，发明了可以测定物质密度的"小天平"，写出了名为《小天平》的论文。后来他又潜心研究了物体重心的几何学，于1588年发表了《固体的重心》的论文，引起学术界的注意。第二年，在友人的推荐下，被比萨大学聘任为数学教授。

亚里士多德认为两个物体以同一高度落下，重的比轻的先着地。但伽利略经过反复的研究与实验后，得出了与之截然相反的结论：物体下落的快慢与重量无关。1590年，伽利略在比萨斜塔公开作了落体实验，验证了亚里士多德的说法是错误的，使统治人们思想长达2000多年的亚里士多德的学说第一次发生动摇。而应邀前来观看的一些着名学者却否认自己亲眼见到的一切，他们群起攻击伽利略。1591年，伽利略被比萨解聘。

从科学史上看，伽利略并不是落体实验的首创者，其首创者是比利时的斯台文。但伽利略的比萨斜塔实验所造成的影响却是更为深远的。

1592年，伽利略来到威尼斯的帕多瓦大学任教，开始了他科学活动的黄金时期。在这一时期，他研究了大量的物理学问题，如斜面运动、力的合成、抛射体运动等。他还对液体与热学作了研究，发明了温度计。1609年，伽利略制成了天文望远镜，并用这台望远镜去探索宇宙的奥秘，他发现月球的表面凹凸不平，有高山深谷；木星有四颗卫星围绕它旋转，金星和月亮一样有盈有亏；土星有光环；太阳有黑子，能自转。银河是由于千千万万颗暗淡的星星所组成。这些发现为哥白尼、布鲁诺的观点提供了有力的证据。对教会的信条进行了严厉的打击。

第二年，他出版了《星际使者》，通俗地向读者介绍他观察到的天空现象，宣传了他的观点。这部着作在欧洲引起了极大的轰动，伽利略因此被称为“天空的哥伦布”。1613年，他在罗马发表了《论太阳黑子》。该书以书信形式明确指出了哥白尼学说是正确的，托勒密学说是错误的。由此伽利略触怒了教会，开始受到宗教裁制所的审讯。

在教廷的压制下，伽利略仍继续科学研究，在长期观察和研究天体运动的实践中，他更加坚信哥白尼学说的正确性。1632年1月，伽利略在佛罗伦萨出版了《关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话》。他在书中用三位学者对话的形式，作了四天的谈话。讨论了三个问题：1、证明地球在运动；2、充实哥白尼学说；3、地球的潮汐。《对话》总结了伽利略长期科研实践中的各种科学发现，宣告了托勒密地心说理论的破产，从根本上动摇了教会的最高权威，从而推动了唯物论思想的发展。这部着作一经出版便受到广大读者的欢迎。但却遭到了罗马教会的反对。伽利略因此而受到了长期的监禁。

1636年，伽利略在监禁中偷偷地完成了他一生中另一部伟大的着作《关于两种新科学的对话》。该书于1638年在荷兰出版。这部伟大着作同样是以三人对话形式写的。“第一天”是关于固体材料强度的问题，反驳了亚里士多德关于落体的速度依赖于其重量的观点；“第二天”是关于内聚作用的原因，讨论了杠杆原理的证明及梁的强度问题；“第三天”讨论了匀速运动和自然加速运动；"第四天"是关于抛射体运动的讨论。这一巨着从根本上否定的亚里士多德的运动学说。

三．伽利略的科学研究方法

伽利略对物理规律的论证非常严格。他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。例如，为了说明惯性，他曾设计一个无摩擦的理想实验：在一定点O悬挂一单摆，将摆球拉到离竖直位置一定距离的左侧A点，释放小球，小球将摆到竖直位置的右侧B点，此时A点与B点处于同一高度。若在O的正下方C用钉子改变单摆的运动路线，小球将摆到与A、B两点同样高度的D。伽利略指出，对于斜面会得出同样的结论。他将两个斜面对接起来，让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一斜面。如果无摩擦，小球将上升到原来的高度。他推论说，如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的距离。继续使第二个斜面的倾角越来越小，小球将合滚得越来越远。如果第二个斜面改成水平面，小球就永远达不到原来的高度，而要沿水平面以恒定速度持续运动下去。伽利略设计的实验虽是想象中的，但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，化繁为简，易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。

四．伽利略在科学史上的地位

伽利略的科学发现，不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，更创立了研究自然科学的新方法。

伽利略在总结自己的科学研究方法时说过，“这是第一次为新的方法打开了大门，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的年代里，会博得许多人的重视。”后来，惠更斯继续了伽利略的研究工作，他导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。伽利略留给后人的精神财富是宝贵的。爱因斯坦曾这样评价：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！”。

B. 伽利略的科学研究方法有什么特点~

都是源于生活中的发现

C. 伽利略的科学研究方法有何特点

伽利略在科学研究工作中用到的科学研究方法。
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，这些方法对今天的科学研究人员来说，仍然具有十分重要的指导作用。爱因斯坦曾经对伽利略及其科学方法给予高度评价，他说: “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。”下面就来看一下伽利略在科学研究工作中用到的主要科学研究方法。

科学精神 科学方法

① 观察方法

我们从上述描述中已经知道，伽利略对于天文学的研究主要靠的是观察的方法，更加确切地说是间接观察法。观察方法是指人们通过感觉器官(如眼、耳)直接地，或者借助于科学仪器间接地进行有目的、有计划的感知客观对象活动，从而得到该对象的知识和观念的科学方法。伽利略的观察方法已经不同于古代的肉眼直接观察，而是借助于天文望远镜这一工具进行观察。他对天体的观察，使他发现了许多人们以往所不知道的重大信息，揭开了宇宙神秘的面纱。他在物理学力学方面的研究也离不开观察。据说，摆针就是因为他偶然仔细观察吊灯的摆动而发明的。伽利略的观察方法在科学研究中的重大作用也被后来许多学科的科学家所公认。如前苏联着名的生理学家巴甫洛夫对他的学生说，他成功的秘诀就是 “观察、观察、再观察”，“应该先学会观察，观察，不会观察，你就永远当不了科学家。”发明青霉素的英国细菌学家弗莱明在1945年获得诺贝尔医学奖时，深有感触地说: “我的唯一功劳是没有忽视观察。”

② 实验方法

实验方法是指人们根据研究目的，借助一些物理设备，人为控制地进行一系列活动，进而重复研究自然现象和规律的一种方法。伽利略是观察和实验方法的积极倡导者，是倡导可重复、可检验性实验的第一人，被誉为在实验中真正应用观察实验这一科学方法的大思想家，是近代实验科学的奠基人之一。他反对亚里士多德式的纯属思辨的科学方法，主张只有观察实验才是掌握真理的科学方法，反对过度相信权威，主张只有实验才能帮助我们更好地认识自然。他有一句名言: “科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。”这句名言充分说明了伽利略的态度。同时，他自己就是这一观点的坚决执行者。除了天文学方面不能进行实验以外，伽利略其他的研究无一不是建立在实验的基础上。例如，为了验证自己关于自由落体问题的正确性，他设计了“斜面实验”，并试验了近百次才得到正确的结论；还有着名的“比萨斜塔实验”。伽利略的实验方法的最大特点是可重复性和可检验性，他的实验方法对现在的科学研究仍有很大意义。

③ 数学方法

数学方法即用数学语言表述事物的状态、关系和过程，并加以推导、演算和分析，以形成对问题的解释、判断和预言的方法。数学方法在科学研究中占有十分重要的地位。马克思说: “一种科学只有成功地运用数学时，才算达到真正完善的地步。”爱因斯坦也说: “在我们全部知识中，那个能够用数学语言来表达的部分，就划为物理学领域。”

伽利略在科学研究中用到的第三种重要的科学方法就是数学方法。伽利略把他的物理研究与数学紧密结合起来，为物理学的发展开辟了新的途径。他以准确的数学语言证明物质运动的规律和表达物理的定律。他在数学方面有很深的造诣，早在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。在1585年因经济原因辍学离开比萨大学后，他深入地研究过古希腊欧几里得、阿基米德等人的着作，对于几何学了解也很深。正是因为他对数学的浓厚兴趣，才促使他在进行“斜面实验”时运用了数学方法，从而发现小球沿斜面滚下的距离总是与时间的平方成正比，最后得到自由落体定律，即s=1/2gt^2。

④ 其他方法——理性方法

除了上述三种最主要的科学方法外，伽利略还用到了其他的科学方法。例如，在理论上驳斥亚里士多德的自由落体观点时，用到了反证法和演绎法，利用自身的矛盾来证明其错误是反证法的体现，而由小球到世界万物是演绎法的特征。在推导“惯性定律”的过程中，还第一次采用了理想化的方法。他假定小球从一个无摩擦的斜面上滚下来，然后在一个无限延伸的光滑平面上运动。很显然，没有摩擦的斜面和无限延伸的平面是不存在的，这只是一种理想化的状态。同样，关于自由落体定律的实验也是一样，生活中非真空环境下，阻力是无可避免的。

总之，伽利略的最主要的研究方法还是观察方法、实验方法、数学方法。尤其是他在力学研究过程中把实验和数学结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实际观察和实验检验，同时灵活抽象理想化状态的科学研究方法非常值得我们学习。这完全可以总结成为一套完整的科学研究方法程序: 观察现象→提出假设→逻辑推理→实验检验→数学演绎→形成理论。伽利略所运用的这套科学研究方法后来得到许多科研工作者的认可，直到今天对科学工作者在科技创新方面仍有着重要的指导作用。

D. 伽利略的科学研究方法有什么特点

（1）有些教授也骂得他狗血喷头，这个不知天高地厚的后生小子想要干什么？

分析：“也”和“骂”说明学生们对老师是如此，连教授，有思想的人也对伽利略的做法持坚决反对态度，“狗血喷头”说明骂得很凶。“天高地厚”指事物的复杂性，“不知天高地厚”说明在这些人的心目中，伽利略是个天真无知的人，这些词都是贬义，表明伽利略当时所面对的反对势力之巨大。

（2）表演的地点在比萨斜塔，教授们穿着他们的紫色丝绒长袍，整队走到塔前，学生们和镇上的人则走在这些人的前面，大家吵吵嚷嚷，兴高采烈，准备看伽利略出洋相，对他的人品宣判死刑。

E. 伽利略科学思想方法的核心是（ ） A．逻辑推理和实验验证相结合 B．猜想和假设相结合 C．理