不要忘記這個為了科學在人類歷史上獨自抗爭的人——伽利略！

導讀：在世界上最有影響力的100人中，伽利略排名第13。我個人覺得這個排名甚至有點低，伽利略至少可以排進前十。為什麼這麼說，可以看看下文。

很大人不了解伽利略的感情生活，其實他是一個有血有肉的人。伽利略是有老婆，有孩子的。最終他們分手了。當然歷史已成為過去，我們無法得知伽利略是否是個好丈夫。但他沉迷於科學事業，冷淡妻子的說法，應該靠譜。

伽利略去威尼斯旅行時，遇見了瑪麗娜。她是一個美麗而單純的姑娘，歡樂的性格使她不知憂愁，經過幾次輕鬆愉快的談話，他愛上了她，並且和她結了婚。但是，伽利略在對待事業和愛情的態度上，總是把事業放在第一位。他從來不允許有什麼東西干擾他的工作。可是瑪麗娜對他的工作一點兒興趣也沒有，對他房間里一群學者們所常常進行的科學討論，感到很厭煩。為此，伽利略不得不在學校附近另外買下了一所房子，布置周全後讓他的妻子住到了那裡。他白天在大學裡。晚上和他的學生、朋友在一起，很少有時間和瑪麗娜一起生活。日轉星移，他們已有了三個孩子，伽利略在事業上也取得了許多新的成果。但瑪麗娜對他卻越來越冷淡了。他的名聲越大，她卻越反感，伽利略預感到：他們倆總有一天是要分手的。

一個秋天，伽利略正在從事著改進望遠鏡的工作，寒冷而潮濕的氣候使他的關節炎經常發作，但是這也不能阻擋他。瑪麗娜和孩子們很少見到他的面，伽利略幾乎把全部時間都用來製作望遠鏡了。一個比一個做得好，但是他的感情悲劇的日子也終於到來了。瑪麗娜對這種缺少感情生活的寂寞日子再也忍受不下去了。她覺得伽利略除了談論科學以外，很少跟她講話，她對他已經感到厭倦。她是一個普通的女人，需要的是一個普通的丈夫。他們倆就這樣分手了。

伽利略的大女兒進了修道院後成為瑪麗亞·切萊斯特修女。她與她的妹妹未成年時就被父親送進修道院。個看來是冷酷的、不近人情的安排其實是深具愛心的。除了家境困頓與健康原因外，伽利略這麼做是為了讓她們能平安生活。他很早就明白自己的才華和發現會遭到妒忌者的攻擊。他必須讓自己柔弱的女兒躲避塵世間的狂瀾大波，修道院成了庇護所。如此安排，也讓伽利略在追求科的坎坷之路上，時時得到父女心靈交融的慰藉。

伽利略的智慧更多地表現為他處世方法的狡黠。作為科學家，他力求自己的發現以實證的方式讓世人了解與接受。但是，哥白尼著作的被禁、布魯諾的被燒死讓他明白，以心說」代替「地心說」的過程異常兇險。他必須以委婉曲折的辦法讓真理取代謬誤。於是他不惜讓科學觀察的結果為貴族的虛榮心充當奴僕。為了出版他的研究著作，他在序言中阿諛奉承之詞讀來令人肉麻，簡直讓人懷疑他是個拍馬屁的小人。這是他追逐名利和求得研究成果流傳人世複雜心態之表現，有著不惜委曲求全的執著。他的發明、智慧與謙恭幫助他獲得了會地位，也結交了一些貴族、有權勢的宗教界人士。

教皇烏爾班八世在還是紅衣主教身份時就成為他的好朋友，繼位成為教皇后，也多次接見他。儘管如此，他還是擺脫不了悲劇的命運，那本被斥為「異端的《對話》，出版前就多次被審查，反覆修改後才獲准開印。但最終還是因為《對話》，70歲的伽利略在宗教法庭前蒙羞承辱，違心地低頭認罪。

伽利略1633年以「反對教皇、宣揚邪學」被羅馬宗教裁判所判處終生監禁。被宗教法庭定罪以後，早年的力學研究再次成為他的主要工作。

1638年以後，雙目逐漸失明，晚景凄涼 。

1642年1月8日逝世。三百多年後，1979年11月10日，羅馬教皇不得不在公開集會上宣布：1633年對伽利略的宣判是不公正的。1980年10月又提出重審這一案件，並在羅馬組成一個包括不同宗教信仰的世界著名科學家委員會來研究伽利略案件的始末，研究科學同宗教的關係，研究伽利略學說的科學價值及其對現代科學思想的貢獻。可以說在伽利略死後，他的案子得到了世界人民的支持。

伽利略1564年生於比薩。

「近代科學之父」伽利略·伽利雷(8張)

伽利略自幼受父親的影響，對音樂、詩歌、繪畫以及機械興趣極濃；也像他父親一樣，不迷信權威。17歲時遵從父命進比薩大學學醫，可是對醫學他感到枯燥無味，而在課外聽著名學者O.里奇講歐幾里得幾何學和阿基米德靜力學，感到濃厚興趣 。伽利略孜孜不倦地學習數學、物理學等自然科學，並且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經典的學說。

伽利略（Galileo Galilei，1564-02-15-1642-01-08）。義大利數學家、物理學家、天文學家，科學革命的先驅 [1] 。伽利略發明了擺針和溫度計，在科學上為人類作出過巨大貢獻，是近代實驗科學的奠基人之一。

歷史上他首先在科學實驗的基礎上融匯貫通了數學、物理學和天文學三門知識，擴大、加深並改變了人類對物質運動和宇宙的認識 。伽利略從實驗中總結出自由落體定律、慣性定律和伽利略相對性原理等。從而推翻了亞里士多德物理學的許多臆斷，奠定了經典力學的基礎，反駁了托勒密的地心體系，有力地支持了哥白尼的日心學說 。他以系統的實驗和觀察推翻了純屬思辨傳統的自然觀，開創了以實驗事實為根據並具有嚴密邏輯體系的近代科學。因此被譽為「近代力學之父」、「現代科學之父」。其工作為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎 。

伽利略倡導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 。

伽利略認為經驗是知識的唯一源泉，主張用實驗—數學方法研究自然規律，反對經院哲學的神秘思辨。深信自然之書是用數學語言寫的，只有能歸結為數量特徵的形狀、大小和速度才是物體的客觀性質。他是利用望遠鏡觀察天體取得大量成果的第一人。

伽利略對17世紀的自然科學和世界觀的發展起了重大作用 。從伽利略、牛頓開始的實驗科學，是近代自然科學的開始 。

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係。

基於新的思想，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世紀的義大利學術界，在這方面都有一定成就，但他們並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於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並不是只憑主觀願望來決定的。」

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：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；再由此式用數學方法導出另一易於實驗證實的數量關係；然後通過實驗來證實這種數量關係。他對落體勻加速運動規律的研究便是最好的說明。

伽利略對於慣性的研究，對人類影響很大。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

伽利略·伽利雷人們的直覺經驗。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」，並用比例定律把動力與速度聯繫起來。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後，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，並第一次把外力和「引起加速或減速的外部原因」即運動的改變聯繫起來。

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迴空氣推動的說法，也澄清了中世紀含糊的「衝力」說。

這是人類長期以來研究機械運動的理論成果，並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，可是表明了這是屬於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於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後兩年由R.笛卡爾表述的。

看看以下伽利略的貢獻和發明：

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杆頂上掉落到桅杆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後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。前人對於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，並設計了測量光速的掩燈方案。但限於當時的實驗條件，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，後來木衛星食法、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於掩燈方案。

幾種基本物理實驗儀器的研製。伽利略不但親自設計和演示過許多實驗，而且親自研製出不少實驗儀器。他的工藝知識豐富，製作技術精湛，他所創製的許多實驗儀器在當時及對後世都很有影響，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。這種儀器當時已用於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精，液面與大氣相通。這實際上是溫度計與大氣壓力計的混合體，這是由於當時他對大氣壓力的變化還沒有明確的認識。儘管如此，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。

伽利略望遠鏡

望遠鏡。伽利略製成的望遠鏡，可以觀察到物體的正像。經過改進後，其倍率由3逐步增大到33；不但指向星空，還可應用於船艦要塞，取得空前豐碩的發現成果（見右圖）。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。

伽利略一生堅持與教會的經院哲學作鬥爭，主張用具體的實驗來認識自然規律，認為實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，反對迷信盲從。他承認物質的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點對現代哲學具有重要的意義。但由於歷史的局限性，他強調只有可歸納為數量特徵的物

質屬性才是客觀存在的 [5] 。伽利略因為支持日心說受到監禁後，「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」，這一觀點非常具有現代性。正是因為有這樣的思想，暫時的放棄換得永遠的支持，沒有遭到布魯諾的命運，卻可以為科學繼續貢獻力量。

我個人是非常敬佩伽利略本人。也愛好科學探索。關於慣性我有自己的思考。以以下文字致敬伽利略。

我在科普書籍《變化》中提出引力是慣性的源泉。即慣性的產生與引力有關。即引力場有關。並且對慣性作了修改。我也專門就如何理解「引力是慣性的源泉」寫過文章，但我依然覺得介紹的再多，都不夠。所以今天我依然是補充說明，該如何理解該思想，以便於大家深化對於慣性的認識。

新的慣性定義：在引力場中，物體總保持當下運動狀態的性質叫慣性。

根據新的慣性定義，牛頓第一定律應該是這樣的：在引力場中，物體所受外力為零的時候，總保持當下運動狀態的運動，叫慣性運動。

所以就很明顯，慣性的產生必然和引力，引力場掛鉤。我相信很多人其實看到這裡，並不了解上面的表述該如何深化理解。所以我再次深入分析一下。大家跟著思路走，看你能否理解。

解決和理解一個問題的最佳方法，往往不是直接去理解和表述，而是提出問題。從回答問題，來理解你需要理解的內容。

我來問你一個問題：為什麼10kg的鐵球和0.1kg的羽毛在真空中會同時下落？這個問題不難，你會說因為他們的重力加速度是一樣的，所以會同時下落。那為什麼慣性不同，重力加速度卻一樣？

很明顯，鐵球慣性大，羽毛慣性小。看一下慣性的定義：在引力場中，物體具有保持當下運動狀態的性質，叫做慣性。

物體保持當下運動狀態的性質，其實可以理解為物體抵抗運動狀態改變的性質。鐵球慣性大，意味著它抵抗重力加速度的能量也越強。所以它和羽毛的重力加速度是一樣的。即我們所說的，質量和慣性是成正比的。

看到這裡，你應該更謹慎，因為我要提出下一個問題，問題是：重力加速度是有變化的。理論分析及精確實驗都表明，隨緯度的提高，重力加速度g的數值略有增大，如赤道附近g=9.780米/秒^2。

比如上海g=9.794米/秒^2，而北京g=9.801米/秒^2。這意味著什麼呢？同樣是10kg的鐵球從同一高度落下，北京的鐵球先落地。我的問題是難道同質量的物體慣性不一樣嗎？這和我們學習的不一樣啊！

是的，大家不要被我的問題所迷惑。你沒有被迷惑，就說明你理解的更深刻。北京的鐵球下落快，是因為鐵球受到的重力比上海的大。這是由於離地心距離不同而造成的。所以在地球上海拔越高，重力加速度越小。跟慣性不牽涉。也就是慣性依然是原來的慣性。慣性還是那麼大。

大家一定要理解，慣性是無法具體量化的，也就是說慣性不是力，平時提到的慣性力也不是真實的力。是為了方便大家理解才說的。你不能說這個物體有5N的關係。而慣性質量是可以量化的。

而且大家都知道，引力質量和慣性質量是相等的。愛因斯坦在深入分析引力質量同慣性質量等價的基礎上，提出引力場與加速度場局域等效的概念；將狹義相對論中慣性運動的相對性推廣到加速運動。 廣義相對性原理（廣義協變性原理）可簡述為:一切坐標系（包括非慣性系）都是平權的，即客觀的真實的物理規律，應該在任意坐標系下均有效。通過上面的分析，你現在如何理解慣性？問題一定依然很多！

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再看一遍表述：在引力場中，物體具有保持當下運動狀態的性質，叫做慣性。

首先如果你理解為引力大，慣性就大是片面的。該表述中，也沒有反應出這一點。因為衡量慣性的因素是質量，不是引力。引力是可以量化的，而慣性強調的是物體性質。同樣質量的鐵球，在地球上任何一個地點，慣性大小是相同的，在其他星球上，也是相同的。

那這個時候，你可能會問了：那麼為什麼不說質量是慣性的源泉？

各位其實這個問題，就是問題的最關鍵部分了！牛頓的慣性定義，其實正有此義。雖然牛頓本人並沒有具體指出慣性是如何產生的。但用質量大小來衡量慣性大小，本身就是一種指向。

我的思考結果是牛頓慣性作用的定義，不涉及時間。也就是慣性作用是超距的。這和牛頓不清楚光速數值是有關的，也就是不清楚引力作用速度是有關的。

所以不能因為用質量衡量慣性大小，就說質量產生慣性。因為慣性性質是物質物體普遍存在的，也就是具有開放性的，而這樣的開放性，就要想到宏觀的物質場性質，即時空性質，即引力場。愛氏的引力場場方程也符合這樣的特點，我不止一次這樣說過。

所以有質量的物質能具有慣性，是因為時空性質使然，是引力場使然。馬赫是第一個意識到這個問題的人，但他也將慣性作用的速度設為超距。這是錯誤的。正確的理解應該是慣性是作為引力的「附屬產品」出現的。但它與近場引力場物質和遠場引力場物質影響一樣大。並不是像引力那樣，隨著距離增大，而引力變小。就像地球的引力與距離1千萬光年的星球的引力，是很小很小的。而慣性卻不會是這樣的。慣性大小與距離無關。

所以引力是慣性的源泉。正確的理解要把握四個點。

1、慣性作用的速度是光速。

2、慣性是引力場性質。

3、是慣性和參考系選擇無關。第三個點，也是愛氏廣義相對論的基礎。所以對於慣性定律的表述，一定要加上「在引力場」中這樣的條件。這樣也可以避免現在教科書中的定義的循環論證，變的更科學和嚴謹。

4、慣性大小與距離無關。即不成比例關係。

而且我也在《變化》中寫到過。引力的本質就是時空，引力是時空性質表現。而慣性就是這種時空性質，引力場的從屬性質，它能出現，與引力緊密相連。如果處於時空中的物質不產生引力，那麼慣性就不會有。

在這裡還要說明一個點，那就是時空場和引力場其實沒有嚴格的區別。任何一個引力場都是全域性的。但我們為了方便處理數據和計算，會優先處理近場引力場，而對距離地球遙遠宇宙引力場做忽略。

時空能量分布不均，就說明引力場強度不均。而且我也提到過，正是由於引力，慣性，才使得「守恆定律」在宇宙中普遍成立。

所以我再次總結一下思考過程和思考觀點：

1、任何過程要考慮時間，考慮時間就要涉及速度。速度的上限是光速。所以慣性作用的速度也是光速。超距作用不可想像，沒有理論基礎，也沒有實質想像的實驗，包括量子糾纏也不算。

2、任何具有質量的物質具有慣性，就說明這是一種普遍的性質。就要考慮到物質的整體。而這樣東西就是時空，就是引力場。慣性與距離無關，因為這是一種性質。我們不能說A物質對B物質的慣性是多少。沒有這樣的說法。我們只是說A物質的慣性怎樣，B物質的慣性咋樣？說慣性作用的速度是光速，是說物體抵抗運動狀態改變的速度是光速。但有一個不爭的事實是——任何時候，物體都具有慣性。也就是從某種意義上來說，任何物體在任何時刻，都處於在抵抗運動狀態改變態中，且這種反應速度是光速。就好比一個靜止的杯子，它在以「光速」保持靜止的這樣的狀態。這種思維帶來一種「變態」情況，就是任何靜止和運動的物體，都處於隱形「光速」中。所以愛氏的光速不變理論，是真理！就是這一點，才是慣性讓人難以想像的地方！但一定要明白，這種光速不變的性質是由於時空賦予的。我曾經就此寫過文章。在這裡就不展開討論了。

再重複一遍，任何物體在任何時刻，都以光速來抵抗運動狀態的改變！即都以「光速」來保持原來運動狀態的性質，就是慣性。這才是慣性的真諦！

3、根據上面的思考，我們可以得出。慣性大小其實和距離沒有關係。因為這是一種性質，處於引力場中的物體，都具有這種性質。你對於地球的慣性是多大，那麼對於其他星球而言也是多大。

4、引力質量和慣性質量相等的根本原因，就在於他們同屬一個體系的東西。那就是「引力理論體系」。都與引力場有關。都以質量為量化衡量的標準。慣性強調「自身」狀態是咋樣的，而引力強調「與它物」的作用狀態是咋樣的。與其他物體的作用狀態，就必須考慮距離，和引力常數。這是引力和慣性的區別。

5、所以狹義相對性原理和廣義相對性原理是沒有錯的，也是基於此的。引力場中，物體慣性的存在與參考系無關！因為慣性的「光速」作用是恆定的。所以一切坐標系（包括非慣性系）都是平權的，即客觀的真實的物理規律，應該在任意坐標系下均有效。我不知道愛氏本人，是否也思考到關於慣性的這點認識。但他一定是通過引力質量和慣性質量相等去認識狹義相對性原理和廣義相對性原理的。

6、而關於質量的產生，必須回歸量子力學的相關理論。也就是說用希格斯場，希格斯機制來實現。所以整個理論體系，一定是一個圓圈。大統一理論的構想，是沒有錯的。數學家精於計算，但不一定也這樣考慮問題。所以我必須說出自己的思考，來告訴人們，簡單的物理現象中【慣性現象】，蘊含著直達宇宙真理的秘密。

不看此文，你無法想像，你時時刻刻在以隱形的「光速」運動，雖然這種光速你看不見，但它確實存在於一切物體之中。

生命在於運動，更在於探索。祝君學習愉快，思考愉快。

2018年2月19日晚。

摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》

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