伽利略（Galileo Galilei，1564-1642），意大利物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅者。

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里斯多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續了1900年之久的錯誤結論。

1609年，伽利略創制了天文望遠鏡（后被稱為伽利略望遠鏡），并用來觀測天體，他發現了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。

1610年1月7日，伽利略發現了木星的四顆衛星，為哥白尼學說找到了確鑿的證據，標志著哥白尼學說開始走向勝利。借助于望遠鏡，伽利略還先后發現了土星光環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧現象、月球的周日和周月天平動，以及銀河是由無數恒星組成等等。這些發現開辟了天文學的新時代。

伽利略著有《星際使者》、《關于太陽黑子的書信》、《關于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關于兩門新科學的談話和數學證明》。

為了紀念伽利略的功績，人們把木衛一、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。人們爭相傳頌：“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。

職業生涯

早年活動時期

1583年，伽利略在比薩教堂里注意到一盞懸燈的擺動，隨后用線懸銅球作模擬實驗，確證了微小擺動的等時性以及擺長對周期的影響，由此創制出脈博計用來測量短時間間隔。1585年因家貧退學，擔任家庭教師，但仍奮力自學。1586年，他發明了浮力天平，并寫出論文《小天平》。

1587年他帶著關于固體重心計算法的論文到羅馬大學求見著名數學家和歷法家C.克拉維烏斯教授，大受稱贊和鼓勵。克拉維烏斯回贈他羅馬大學教授P.瓦拉的邏輯學講義與自然哲學講義，這對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于但丁《神曲》中煉獄圖形構想的學術演講，其文學與數學才華大受人們贊揚。次年發表了關于幾種固體重心計算法的論文，其中包括若干靜力學新定理。由于這些成就，當年比薩大學便聘請他任教，講授幾何學與天文學。第二年他發現了擺線。當時比薩大學教材均為亞里士多德學派的學者所撰，書中充斥著神學與形而上學的教條。伽利略經常發表辛辣的反對意見，由此受到校內該學派的歧視和排擠。1591年其父病逝，家庭負擔加重，他便決定離開比薩。

帕多瓦時期

1592年伽利略轉到帕多瓦大學任教。帕多瓦屬于威尼斯公國，遠離羅馬，不受教廷直接控制，學術思想比較自由。在此良好氣氛中，他經常參加校內外各種學術文化活動，與具有各種思想觀點的同事論辯。此時他一面吸取前輩如N.F.塔爾塔利亞、G.B.貝內代蒂、F.科門迪諾等人的數學與力學研究成果，一面經常考察工廠、作坊、、礦井和各項軍用民用工程，廣泛結交各行業的技術員工，幫他們解決技術難題，從中吸取生產技術知識和各種新經驗，并得到啟發。在此時期，他深入而系統地研究了落體運動、拋射體運動、靜力學、水力學以及一些土木建筑和軍事建筑等；發現了慣性原理，研制了溫度計和望遠鏡。

1597年，他收到J．開普勒贈閱的《神秘的宇宙》一書，開始相信日心說，承認地球有公轉和自轉兩種運動。但這時他對柏拉圖的圓運動最自然最完美的思想印象太深，以致對開普勒的行星橢圓軌道理論不感興趣。

1604年天空出現超新星，亮光持續18個月之久。他便趁機在威尼斯作幾次科普演講，宣傳哥白尼學說。由于講得精采動聽，聽眾逐次增多，最后達千余人。

1609年7月，盛傳一荷蘭眼鏡工人發明了供人玩賞的望遠鏡。他未見到實物，思考幾日后，用風琴管和凸凹透鏡各一片制成一具望遠鏡，倍率為3，后又提高到9。他邀請威尼斯參議員到塔樓頂層用望遠鏡觀看遠景，觀者無不驚喜萬分。參議院隨后決定他為帕多瓦大學的終身教授。

1610年初，他又將望遠鏡放大率提高到33，用來觀察日月星辰，新發現甚多，如月球表面高低不平，月球與其他行星所發的光都是太陽的反射光，水星有4顆衛星，銀河原是無數發光體的總匯，土星有多變的橢圓外形等等，開辟了天文學的新天地。是年3月，出版了他的《星空信使》一書，震撼全歐。隨后又發現金星盈虧與大小變化，這對日心說是一強有力的支持。伽利略日后回顧在帕多瓦的18年時，認為這是他一生中工作最開展、精神最舒暢的時期。事實上，這也是他一生中學術成就最多的時期。

托斯卡納時期

20年來伽利略在物理學和天文學研究上的豐碩成果，激起了他學術上的更大企求。為了取得有充裕時間致力于科學研究，1610年春，他辭去大學教職，接受托斯卡納公國大公聘請，擔任宮廷首席數學家和哲學家的閑職與比薩大學首席數學教授的榮譽職位。

為了使科學免受教會干預，伽利略曾多次去羅馬活動。1611年他第二次去羅馬，目的在于贏得宗教、政治與學術界認可他在天文學上的發現。他在羅馬受到包括教皇保羅五世和若干高級主教在內的上層人物的熱??的神父們承認他的觀測事實，只是不同意他的解釋。這年5月，在羅馬大學的大會上，幾個高職位的神父公開宣布了伽利略的天文學成就。同年，他觀察到太陽黑子及其運動，對比黑子的運動規律和圓運動的投影原理，論證了太陽黑子是在太陽表面上；他還發現了太陽有自轉。1613年他發表了3篇討論太陽黑子問題的通信稿。另外，1612年他又出版了《水中浮體對話集》一書。

1615年，一詭詐的教士集團和教會中許多與伽利略敵對的人聯合攻擊伽利略為哥白尼學說辯護的論點，控告他違反基督教義。他聞訊后，于是年冬第三次去羅馬，力圖挽回自己的聲譽，企求教廷不因自己保持哥白尼觀點而受到懲處，也不公開壓制他宣傳哥白尼學說，教廷默認了前一要求，但拒絕了后者。教皇保羅五世在1616年下達了著名的“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，以維護新興科學的生機。他先后謁見6次，力圖說明日心說可以與基督教教義相協調，說“圣經是教人如何進天國，而不是教人知道天體是如何運轉的”；并且試圖以此說服一些大主教，但毫無效果。烏爾邦八世堅持“1616年禁令”不變；只允許他寫一部同時介紹日心說和地心說的書，但對兩種學說的態度不得有所偏倚，而且都要寫成數學假設性的。在這辛勤奔波的一年里，他研制成了一臺顯微鏡，“可將蒼蠅放大成母雞一般”。

此后6年間，他撰寫了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系對話》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，但實際上卻為哥白尼體系辯護，并多處對教皇和主教隱含嘲諷，遠遠超出了僅以數學假設進行討論的范圍。全書筆調詼諧，在意大利文學史上列為文學名著。

教廷迫害和晚年生活

《對話》出版后6個月，羅馬教廷便勒令停止出售，認為作者公然違背“1616年禁令”，問題嚴重，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《對話》中，借頭腦簡單、思想守舊的辛普利邱之口以教皇慣用辭句，發表了一些可笑的錯誤言論，使他大為震怒。曾支持他當上教皇的集團激烈地主張要嚴懲伽利略，而神圣羅馬帝國和西班牙王國認為如縱容伽利略會對各國國內的異端思想產生重大影響，提出聯合警告。在這些內外壓力和挑撥下，教皇便不顧舊交，于這年秋發出要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抱病前往羅馬，在嚴刑威脅下被審訊了三次，根本不容審辯。幾經折磨，終于在1633年6月22日在圣瑪麗亞修女院的大廳上由10名樞機主教聯席宣判，主要罪名是違背“1616年禁令”和圣經教義。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：判處伽利略終身監禁；《對話》必須焚絕，并且禁止出版或重印他的其他著作。此判決書立即通報整個天主教世界，凡是設有大學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家，又是虔誠的天主教徒，深信科學家的任務是探索自然規律，而教會的職能是管理人們的靈魂，不應互相侵犯。所以他受審之前不想逃脫，受審之時也不公開反抗，而是始終服從教廷的處置。他認為教廷在神學范圍之外行使權力極不明智，但只能私下有所不滿。顯然，G.布魯諾的被處火刑和T.康帕內拉的被長期打入死牢，這兩位意大利杰出的哲學家的遭遇，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，規定禁止會客，每天書寫材料均需上繳等。在皮柯羅米尼的精心護理和鼓勵下，伽利略重行振作起來，接受皮柯羅米尼的建議繼續研究無爭議的物理學問題。于是他仍用《對話》中的三個對話人物，以對話體裁，和較樸素的文筆，將他最成熟的科學思想和研究成果撰寫成《關于兩門新科學的對話與數學證明對話集》。兩門新科學是指材料力學（見彈性力學）和動力學。這部書稿1636年就已完成，由于教會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年12月遷往佛羅倫薩附近的阿切特里他自己的故居，由他的大女兒維姬尼亞照料，禁例依舊。她對父親照料妥貼，但4個月后竟先于父親病故。

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

1639年夏，伽利略獲準接受聰慧好學的18歲青年V.維維亞尼為他的最后一名學生，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家共同討論如何應用擺的等時性設計機械鐘，還討論過碰撞理論、月球的天平動、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研究。

利略于1642年1月8日病逝，葬儀草率簡陋，直到下一世紀，遺骨才遷到家鄉的大教堂。

科學的不斷發展，迫使羅馬教廷不得不在1757年宣布解除對哥白尼《天體運行論》的禁令；1882年羅馬教皇又無可奈何地承認了日心學說。1979年11月10日，梵蒂岡教皇J.保羅二世代表羅馬教廷為伽利略公開平反昭雪，認為教廷在300多年前迫害他是嚴重的錯誤。這表明朝廷最終承認了伽利略的主張——宗教不應該干預科學。

新思想和方法

數學—實驗方法

古希臘在物理學說方面有兩大學派，一派以哲學家亞里士多德為代表，另一派則以自然科學家阿基米德為代表。兩人皆是古代希臘著名的學者，由于兩人的觀點和方法不同，科學結論各異，形成了鮮明的對立。亞里士多德學派的觀點是憑主觀臆斷的推理方法作結論，充斥著謬誤。阿基米德學派的觀點完全依靠科學實踐方法得出結論。

從11世紀起，在基督教會的扶持下，亞里士多德的著作得到了經院哲學家的重視，他們排斥阿基米德的物理學，把亞里士多德的物理學奉為經典，凡違反亞里士多德物理學的學者均被視為“異端邪說”。伽利略對亞里士多德的物理學持懷疑態度，相反地特別重視阿基米德對物理學的研究，重視數學和實驗的結合。

在伽利略的研究成果得到公認之前，物理學以至整個自然科學只不過是哲學的一個分支，沒有取得自己的獨立地位。當時，哲學家們被束縛在神學和亞里士多德教條的框框里，他們苦思巧辯，得不出符合實際的客觀規律。伽利略敢于向傳統的權威思想挑戰，不是先臆測事物發生的原因，而是先觀察自然現象，由此發現自然規律。基于這樣的新的科學思想，伽利略倡導了數學與實驗相結合的研究方法。這種研究方法是他在科學上取得偉大成就的源泉，也是他對近代科學的最重要貢獻。伽利略摒棄神學的宇宙觀，認為世界是一個有秩序的服從簡單規律的整體，要了解大自然，就必須進行系統的實驗定量觀測，找出它的精確的數量關系。

基于新的思想，伽利略倡導了新的方法（數學－實驗方法）。用數學方法研究物理問題，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前3世紀的阿基米德，14世紀的牛津學派和巴黎學派以及15、16世紀的意大利學術界，在這方面都有一定成就，但他們并未將實驗方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。伽利略重視實驗的思想可見于1615年他寫給克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的話：“我要請求這些聰明細心的神父們認真考慮一下臆測性的原理和由實驗證實了的原理二者之間的區別。要知道，做實驗工作的教授們的主張并不是只憑主觀愿望來決定的。”

伽利略的數學與實驗相結合的研究方法，一般來說，分三個步驟：①先提取出從現象中獲得的直觀認識的主要部分，用最簡單的數學形式表示出來，以建立量的概念；②再由此式用數學方法導出另一易于實驗證實的數量關系；③然后通過實驗來證實這種數量關系。他對落體勻加速運動規律的研究便是最好的說明。

從落體的加速運動所能作出的最簡單設想，可能是其瞬時速度v與路程s成正比，此v也可能與下落時間t成正比。這就是研究方法的步驟①。通過數學論證，不難發現第一種假設對于勻加速運動是不能成立的。于是采取v∝t或v=at的假設，這里a是加速度。由于v值無法直接測量，所以將此式轉換為可測量路程的形式。

最后的步驟是用實驗驗證：由于自由落體的加速度a值大，即使在短時間內下落的路程也會很大，難于測量。為了“沖淡”加速度，使其減小，伽利略設計了斜面滾球實驗，測量從斜面上的光滑小槽內往下滾的青銅小球的行程與時間的關系。他采用精密的漏壺，反復實驗100次。所得結果與步驟②中所設想的s－t數量關系符合，且重復性良好，肯定了落體作勻加速運動設想的正確性。

由此可見，伽利略進行科學實驗的目的主要是為了檢驗一個科學假設是否正確，而不是盲目地收集資料，歸納事實。

概念和原理創新

慣性原理和力與加速度的新概念。推動重物時需要的力大，而推動輕物時需要的力小，是人們的直覺經驗。亞里士多德據此得出普遍性的結論：一切物體均有保持靜止或所謂尋找其“天然去處”的本性，認為“任何運動著的事物都必然有推動者”，并用比例定律把動力與速度聯系起來。伽利略則得出新的概念，他觀察到一個沿著光滑斜面向上滑動的物體，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，則應保持原速度永遠滑動。因而得出這樣的結論：“一個運動的物體，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，便會始終保持這種速度——這個條件只有在水平的平面上才有可能，因為在斜面的情況下，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，只有在水平面上運動才是不變的”（《兩門新科學的對話》，第三天，問題9，假設23）。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”即運動的改變聯系起來。與前述的勻加速運動實驗結合在一起，伽利略提出了慣性和加速度這個全新的概念，以及在重力作用下物體作勻加速運動的全新的運動規律，為牛頓力學理論體系的建立奠定了基礎。這種新的慣性概念，推翻了1000多年以來亞里士多德學派認為物體運動靠精靈或外界迂回空氣推動的說法，也澄清了中世紀含糊的“沖力”說。這是人類長期以來研究機械運動的理論成果，并且得到了當時地動說支持者們的擁護。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律，在研究其他物理問題時，他熟練地運用了它。然而他未能擺脫柏拉圖關于行星作圓運動的觀點，相信“圓慣性”的存在，因此未能將慣性運動概念推廣到一切物體運動上。完整的慣性原理是在伽利略逝世后兩年由R.笛卡爾表述的。

伽利略把物體速度的大小和方向的改變或加速度的產生歸諸力的作用，這是對力的性質的客觀認識，也是牛頓第二定律的雛形。慣性原理的發現破除了力是運動原因的舊概念，而認為力是改變運動狀態的原因。牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中高度評價伽利略對第一、第二兩運動定律所作的開創性工作（見牛頓運動定律）。

運動獨立性原理和運動的合成、分解定律。在彈道的研究中，伽利略發現水平與垂直兩方向的運動各具有獨立性，互不干涉，但通過平行四邊形法則又可合成實際的運動徑跡。他從垂直于地面的勻加速運動和水平方向的勻速運動，完整地解釋了彈道的拋物線性質，這是運動的合成研究的重大收獲，并具有實用意義。

慣性系的概念

伽利略用物理學原理為哥白尼地動學說進行辯解時，應用運動獨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理。他又進一步以作勻速直線運動的船艙中物體運動規律不變的著名論述，第一次提出慣性參考系的概念。這一原理被愛因斯坦稱為伽利略相對性原理，是狹義相對論的先導。

單擺周期性質的發現

伽利略由觀察到教堂懸燈的擺動對擺進行實驗研究，發現單擺的周期與擺長的平方根成正比，而與振幅大小和擺錘重量無關。這個規律的發現為此后的振動理論和機械計時器件的設計方案建立了基礎。

光速有限及其測量

前人對于光速是否有限從來沒有明確的認識。伽利略觀察了閃電現象，認為光速是有限的，并設計了測量光速的掩燈方案。但限于當時的實驗條件，用這種測量方法實際測到的主要只是實驗者的反應和人手的動作時間，而不是光的行進時間。然而，如果有了明暗變化有規律的光源或高速機械控制的器件代替人手動作，是可以測量到真正的光速的，后來木衛星食法、轉動齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測量方法都借鑒于掩燈方案。

幾種基本物理實驗儀器的研制

伽利略不但親自設計和演示過許多實驗，而且親自研制出不少實驗儀器。他的工藝知識豐富，制作技術精湛，他所創制的許多實驗儀器在當時及對后世都很有影響，下面舉出幾項：

浮力天平

這是利用浮力原理快速測定金銀器皿首飾中金銀含量比例的直讀儀器。這種儀器當時已用于金銀首飾器皿的交易中。

溫度計

伽利略首創的溫度計是一種開放式的液體溫度計，玻璃管內盛有著色的水和酒***面與大氣相通。這實際上是溫度計與大氣壓力計的混合體，這是由于當時他對大氣壓力的變化還沒有明確的認識。盡管如此，其學術價值仍很大，溫度從此成為客觀的物理量，不再是不確定的主觀感覺。

望遠鏡

伽利略制成的望遠鏡，可以觀察到物體的正像。經過改進后，其倍率由3逐步增大到33；不但指向星空，還可應用于船艦要塞，取得空前豐碩的發現成果。這種望遠鏡結構簡單，而其倍率和分辨本領受球差和色差的限制較大。

徹底推翻亞里士多德的物質觀

歐洲中世紀占絕對統治地位的自然觀，是經過神學改裝了的亞里士多德的自然觀，它成為封建神權統治者統制民眾思想的工具。亞里士多德認為，地球和地上萬物都由氣、火、水、土四種元素所組成，都是丑陋、不潔、不完美的，有變化和有生滅的。火和氣組成向上流動的輕物，水和土組成向下掉落的重物。而天體則是由“以太”所組成的純潔、完美、永恒的物體。又因為“上帝厭惡真空”，所以真空不可能存在。然而伽利略從望遠鏡發現月亮表面有山峰和洼地，高低不平，并不是完美無缺，金星也有盈虧變化；太陽表面還有活動不已的黑子；肉眼就能直接看到超新星的爆發及其漸漸暗淡和消失，這些都打破了亞里士多德天尊地卑，天體和地上物質的性質懸殊的思想。伽利略通過流體靜力學對浮體的研究，得知所有物體都是重物，沒有絕對的輕物。天體和地球以及地上萬物在物質結構上是統一的。真空也可能存在和產生，而且只有在真空中才能研究物體運動的真正性質，這就徹底推翻了亞里士多德憑借主觀臆測的物質觀，從而也根本動搖了封建神權的思想統治。

科學革命的先驅

伽利略在人類思想解放和文明發展的過程中作出了劃時代的貢獻。在當時的社會條件下，為爭取不受權勢和舊傳統壓制的學術自由，為近代科學的生長，他進行了堅持不懈的斗爭，并向全世界發出了振聾發聵的聲音。因此，他是科學革命的先驅，也可以說是“近代科學之父”。雖然他晚年終于被剝奪了人身自由，但他開創新科學的意志并未動搖。他的追求科學真理的精神和成果，永遠為后代所景仰。

1979年，梵蒂岡教皇J.保羅二世代表羅馬教廷為伽利略公開平反昭雪，認為教廷在300多年前迫害他是嚴重的錯誤，這表明教廷最終承認了伽利略的主張——宗教不應該干預科學。

主要貢獻

力學

伽利略是第一個把實驗引進力學的科學家，他利用實驗和數學相結合的方法確定了一些重要的力學定律。1582年前后，他經過長久的實驗觀察和數學推算，得到了擺的等時性定律。接著在1585年因家庭經濟困難輟學。離開比薩大學期間，他深入研究古希臘學者歐幾里得、阿基米德等人的著作。他根據杠桿原理和浮力原理寫出了第一篇題為《天平》的論文。不久又寫了論文《論重力》，第一次揭示了重力和重心的實質并給出準確的數學表達式，因此聲名大振。與此同時，他對亞里士多德的許多觀點提出質疑。

在1589～1591年間，伽利略對落體運動作了細致的觀察。從實驗和理論上否定了統治千余年的亞里士多德關于“落體運動法則”確立了正確的“自由落體定律”，即在忽略空氣阻力條件下，重量不同的球在下落時同時落地，下落的速度與重量無關。根據伽利略晚年的學生V.維維亞尼的記載，落體實驗是在比薩斜塔上公開進行的：1589年某一天，伽利略將一個重10磅，一個重1磅的鐵球同時拋下，幾乎同時落地，在場的競爭者個個目瞪口呆，在大笑中聳聳肩走了。但在伽利略的著作中并未明確說明實驗是在比薩斜塔上進行的。因此近年來對此存在爭議。

伽利略對運動基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴格的數學表達式。他在做球滾下的實驗中得出力和加速度的關系，證明在重力作用下，不論物體質量的大小，所得到的加速度都是相同的。這在力學史上是一個里程碑。有了伽利略的重力和加速度的關系，牛頓后來才能把重力推廣到所有的力，這個關系都適用；再加上力和受力作用物體質量的關系，就成為牛頓的第二運動定律。這樣。力學中的動力學部分才能建立在科學的基礎之上。而在伽利略之前，只有靜力學部分有定量的描述。

伽利略曾正式地提出過慣性定律；他在1553年在斜面上做球滾下實驗得出這樣的結論；運動的物體在不受外力作用下（一般為摩擦力）總保留原來的速度。他稱為慣性原理：“一個沿水平方向運動的物體會沿相同方向和速度繼續運動，除非受到外力的干憂”。牛頓后來把伽利略的這個慣性原理稱為他的第一運動定律。

伽利略還發展了相對論的基本原理;物理定律在任何作直線恒速運動的系統內都是相同的，因此沒絕對的運動或靜止。這個原理為牛頓運動定律的構架，也是愛恩斯坦的，當速度接近光速時相對論的構架。可見。伽利略是牛頓運動定律和愛恩斯坦的相對論先驅。

伽利略還提出過合力定律，拋射體運動規律，并確立了伽利略相對性原理.伽利略在力學方面的貢獻是多方面的。這在他晚年寫出的力學著作《關于兩門新科學的談話和數學證明》中有詳細的描述。在這本不朽著作中，除動力學外，還有不少關于材料力學的內容。例如，他闡述了關于梁的彎曲試驗和理論分析，正確地斷定梁的抗彎能力和幾何尺寸的力學相似關系。他指出，對長度相似的圓柱形梁，抗彎力矩和半徑立方成比例。他還分析過受集中載荷的簡支梁，正確指出最大彎矩在載荷下，且與它到兩支點的距離之積成比例。伽利略還對梁彎曲理論用于實踐所應注意的問題進行了分析，指出工程結構的尺寸不能過大，因為它們會在自身重量作用下發生破壞。他根據實驗得出，動物形體尺寸減小時，軀體的強度并不按比例減小。他說：“一只小狗也許可以在它背上馱兩三只同樣大小的狗，但我相信一匹馬也許連一匹和它同樣大小的馬也馱不起。”

天文學

他是利用望遠鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學家。這些成果包括：發現月球表面凹凸不平，木星有四個衛星（現稱伽利略衛星），太陽黑子和太陽的自轉，金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恒星組成等。他用實驗證實了哥白尼的“地動說”，徹底否定了統治千余年的亞里士多德和托勒密的“天動說”。

哲學

他一生堅持與唯心論和教會的經院哲學作斗爭，主張用具體的實驗來認識自然規律，認為經驗是理論知識的源泉。他不承認世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權威，反對盲目迷信。他承認物質的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點對發展唯物主義的哲學具有重要的意義。但由于歷史的局限性，他強調只有可歸納為數量特征的物質屬性才是客觀存在的。

伽利略因為支持日心說入獄后，“放棄”了日心說，他說，＂考慮到種種阻礙，兩點之間最短的不一定是直線＂，正是因為他有這樣的思想，暫時的放棄換得永遠的支持，沒有像布魯諾那樣去壯烈，但卻可以為科學繼續貢獻自己的力量。

物理實驗儀器研制

伽利略不但親自設計和演示過許多實驗，而且親自研制出不少實驗儀器。他的工藝知識豐富，制作技術精湛，他所創制的許多實驗儀器在當時及對后世都很有影響，下面舉出幾項：

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

（2）溫度計，伽利略首創的溫度計是一種開放式的液體溫度計，玻璃管內盛有著色的水和酒***面與大氣相通。這實際上是溫度計與大氣壓力計的混合體，這是由于當時他對大氣壓力的變化還沒有明確的認識。盡管如此，其學術價值仍很大，溫度從此成為客觀的物理量，不再是不確定的主觀感覺。

（3）望遠鏡，伽利略制成的望遠鏡，可以觀察到物體的正像。經過改進后，其倍率由3逐漸增大到33；不但指向星空，還可應用于船艦要塞，取得空前豐碩的發現成果。這種望遠鏡結構簡單，而其倍率和分辨本領受球差和色差的限制較大。

著名實驗

伽利略

傳說1590年，出生在比薩城的意大利物理學家伽利略，曾在比薩斜塔上做自由落體實驗，將兩個重量不同的球體從相同的高度同時扔下，結果兩個鉛球同時落地，由此發現了自由落體定律，推翻了此前亞里士多德認為的重的物體會先到達地面，落體的速度同它的質量成正比的觀點。

伽利略在比薩斜塔做自由落體實驗的故事，記載在他的學生維維安尼（Vincenzo Viviani，1622年—1703年）在1654年寫的《伽利略生平的歷史故事》（1717年出版）一書中，但伽利略、比薩大學和同時代的其他人都沒有關于這次實驗的的記載。對于伽利略是否在比薩斜塔做過自由落體實驗，歷史上一直存在著支持和反對兩種不同的看法。

科學地位

伽利略認為經驗是知識的唯一源泉，深信自然之書是用數學語言寫的，只有能歸結為數量特征的形狀、大小和速度才是物體的客觀性質。伽利略對17世紀的自然科學的發展起了重大作用，改變了人類對物質運動和宇宙的認識。為了證實和傳播哥白尼的日心說，伽利略獻出了畢生精力。由此受到教會迫害，并被終身監禁。他開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學。

伽利略的科學發現，不僅在物理學史上而且在整個科學史上都占有極其重要的地位。他不僅糾正了統治歐洲近兩千年的亞里士多德的錯誤觀點，更創立了研究自然科學的新方法。伽利略在總結自己的科學研究方法時說過，“這是第一次為新的方法打開了大門，這種將帶來大量奇妙成果的新方法，在未來的年代里，會博得許多人的重視。”后來，惠更斯繼續了伽利略的研究工作，他導出了單擺的周期公式和向心加速度的數學表達式。牛頓在系統地總結了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了萬有引力定律和牛頓運動三定律。伽利略留給后人的精神財富是寶貴的。愛因斯坦曾這樣評價：“伽利略的發現，以及他所用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正的開端！”

伽利略主要著作有《星際使者》《關于太陽黑子的書信》《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》《關于兩門新科學的談話和數學證明》和《試驗者》。

人物軼事

眼睛盯著天花板

有一次，他站在比薩的天主教堂里，眼睛盯著天花板，一動也不動。他在干什么呢？原來，他用右手按左手的脈搏，看著天花板上來回搖擺的燈。他發現，這燈的擺動雖然是越來越弱，以至每一次擺動的距離漸漸縮短，但是，每一次搖擺需要的時間卻是一樣的。于是，伽利略做了一個適當長度的擺錘，測量了脈搏的速度和均勻度。從這里，他找到了擺的規律。鐘就是根據他發現的這個規律制造出來的。

失學了就努力自學

家庭生活的貧困，使伽利略不得不提前離開大學。失學后，伽利略仍舊在家里刻苦鉆研數學。由于他的不斷努力，在數學的研究中取得了優異的成績。同時，他還發明了一種比重秤，寫了一篇論文，題目為《固體的重心》。此時，21歲的伽利略已經名聞全國，人們稱他為“當代的阿基米德”。在他25歲那年，比薩大學破例聘他當了數學教授。

人物爭議

伽利略、開普勒與潮汐理論。紅衣主教貝拉明1615年發表聲明，稱哥白尼學說不成立，除非“有物理證據證明太陽不是圍繞地球，而是地球圍繞著太陽運行”。伽利略認為他的潮汐理論足可證明地球運動。這個理論十分重要，以至于他最開始將著作命名為《關于海洋潮汐與流動的兩大世界體系的對話》。關于潮汐的字眼最終因為宗教法庭的指令而被刪除。

伽利略認為，由于地球圍繞軸心自轉并圍繞太陽公轉，導致地球表面運動的加速減速引發海水潮汐式前后涌動。1616年，他將第一份有關潮汐的文獻整理出來，交給了紅衣主教奧斯尼。他的理論第一次涉及了海底大陸架的形狀尺度，以及潮汐的時刻等。例如，他正確地推算出亞德里亞海中途的波浪相對于到達海岸的最后一波來說可以忽略不計。但是，從潮汐形成的總體角度來看，伽利略的理論并不成立。

如果理論成立了，那么每天只能出現一次漲潮。伽利略與他的同事們注意到該理論的不足之處，因為在威尼斯每天會漲潮兩次，時間間隔為12小時。伽利略認為這種反常現象不過是因為海洋形狀，深度及其它的問題導致的，不值得一提。對于他這種觀點是不靠譜的論斷，愛因斯坦則表示伽利略只是急于給出地球運動的物理證明，構造出了這種“引人入勝的觀點”并自己全盤接受了。伽利略否定了當時開普勒的觀點，即月球導致潮汐運動，而后者的觀點襲承了托勒密法之書中占星傳統。他也拒接接受開普勒關于行星沿橢圓軌道運行的觀點，認為圓形軌道才是“完美”的。

個人名言

“追求科學，需要有特殊的勇敢，思考是人類最大的快樂。”

“生命猶如鐵砧，愈被敲打，愈能發出火花。”

“你無法教別人任何東西，你只能幫助別人發現一些東西。”

“科學不是一個人的事業”

“真理不在蒙滿灰塵的權威著作中，而是在宇宙、自然界這部偉大的無字書中。”

“世界是一本以數學語言寫成的書。”

“一切推理都必須從觀察與實驗中得來。”——伽利略