【科學家小傳系列】 伽利略的生平與自由落體
「我只是想補充一下自由落體，結果一不小心把伽利略的生平、物理革命、教會衝突、還有日劇都寫進去了，這篇是我物理魂全開的真心分享。」
這篇文章從伽利略的生平出發，延伸到他對自由落體的研究與挑戰教會權威的歷程，並補充了物理教學中常被忽略的歷史脈絡與邏輯推演。適合想要讓學生不只學公式，還能理解科學發展背後故事的老師與創作者。內容包含：
- 伽利略是誰：
- 不只是物理學家，還是數學家、天文學家、哲學家
- 被稱為「現代科學之父」不是亂叫的
- 他怎麼研究自由落體：
- 用邏輯推演反駁亞里斯多德的「重物落得快」說法
- 親自帶著重物和輕物爬上比薩斜塔做實驗
- 教會怎麼反應：
- 當時的地動說違背聖經教義，伽利略被軟禁
- 但他仍持續寫作，留下大量科學著作
- 教學延伸：
- 自由落體不只是公式，背後有科學革命的血淚
- 可以搭配日劇《破案天才伽利略》讓學生更有感
- 個人心得：
- 以前只教公式，現在覺得故事更重要
- 教學不只是解題，更是傳遞科學精神
伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）為義大利的物理學家、數學家、天文學家與哲學家，為科學革命上極為重要之人物。
由於其科學上眾多的成就，伽利略享有眾多美譽，像是：現代觀測天文學之父、現代物理學之父、科學之父以及現代科學之父。而為此，傑出的理論物理學家史蒂芬·霍金甚至說：「自然科學的誕生要歸功於伽利略。」
出身
伽利略是文森特·伽利萊與茱莉亞·阿曼娜蒂六個兒子中的長子，伽利略於西元1564年出生於一個義大利比薩(Pisa)的沒落貴族家庭，當時提倡「日心說」的波蘭天文物理學家哥白尼已去世21年，而距離英國物理學家牛頓誕生尚有78年。
伽利略的父親文森特是一位著名的音樂家(魯特琴手)，對於數學、希臘文以及拉丁文也有相當高的造詣，但是在當時義大利的環境中，數學家以及音樂家不太容易討生活，因此伽利略一家並不算富有，反倒過得有點辛苦。(怎麼覺得跟現在教育環境還有觀念的情況有點像？)
求學期間
伽利略在年少時期曾考慮要成為一名終生的傳道士，但是在父親的堅持之下，伽利略被送往比薩大學裡面學習醫術，畢竟在當時醫生是比較賺錢的，父親可能很怕伽利略走上跟自己一樣辛苦的路，選了兩個不賺錢的工作。
而在大學習醫的期間，除了醫學院的專業科目外，仍然抽空去旁聽了幾何學，並且閱讀了大量關於亞里斯多德的著作，奠定了伽利略在往後對於數學科與自然科學的深厚興趣。
你說，為什麼是亞里斯多德嗎？因為當時亞里斯多德的理論，將13世紀時和教會的權威及神學結合，當時被譽為「聖人」及「眾人之師」，可以說是想要鑽研學問的人都會讀亞里斯多德的書。
而同時伽利略遇到了他生命中重要的導師-托斯卡納公國宮廷教師數學家李奇。在偶然的機會下聽了李奇的幾何學演講，對於數學產生高度的興趣，而李奇也深感伽利略的數學才華，因此將所學傾囊相授。對於之後的科學研究更是奠定了深厚的數學基礎。
某一日伽利略在醫學院求學的期間，某天在比薩大教堂禱告時，發現了教堂上的吊燈正在進行擺動。
學醫的伽利略當時使用了心跳及脈搏觀測吊燈的擺動情形，並且進一步的研究單擺的質量、擺長以及振幅的關係，便發現了不同的單擺其週期不會受到擺錘的質量或振幅影響，而是只會受到單擺的擺長影響，此即單擺的「等時性」。
而且利用單擺的等時性，伽利略製作了「計脈器」可以用來測量病人的脈搏。
此時伽利略也不過才20歲！想想筆者20歲的時候還只是一個屁屁的大二生呢Orz。
伽利略後來對於數學以及物理學越來越感興趣，因此終日鑽研歐幾里德和阿基米德的理論，導致醫學院的學業成績逐漸荒廢。父親一氣之下便表示不願再支付任何的學費，不得已伽利略只好放棄學業離開比薩大學。
雖然沒有畢業，但也可以回來教書OK der
雖然伽利略沒有順利的完成大學學業，但是由於他的發明、在科學上的發現，以及回鄉過後提出兩篇當時評價相當高的學術論文後。數學啟蒙老師李奇便大力推薦伽利略回母校來任教，因此伽利略再度回來母校比薩大學，不過不同的是他不是再回來念書，而是回來擔任數學教授。
而伽利略在比薩大學任教的期間，伽利略試圖想要挑戰亞里斯多德對於自由落體的看法：重物落得快、輕物落得慢。
伽利略以邏輯的方式解釋了這個想法的錯誤：根據亞里斯多德的說法，重物和輕物的連結體，掉下的快慢應該介於兩者之間，但是因為連結體的重量更重，所以應該會掉得更快。
根據以上的說法可以知道，亞里斯多德的說法是自相矛盾的，同時伽利略也認為若在真空中，重物與輕物應同時落下並且親自攜帶一重物與輕物走上比薩斜塔，讓底下不同意伽利略觀點的人親眼看見重物與輕物同時落地。
但是教會與其餘教授仍不願意接受該論點，而這一件事情是直到50年後有一位愛爾蘭的科學家-波以耳，他將瓶子中的空氣抽成真空後，觀察羽毛與鉛球的掉落情形是相同的後，伽利略對於自由落體的理論才達到證實。
但其實暨比薩斜塔實驗後，伽利略又再度挑戰亞里斯多德的想法，提出「慣性定律」，詳細的部分還是等之後再提吧XD(絕對不是偷懶！)。
晚期
伽利略將1608年荷蘭人的眼望鏡進行改良後，大大提高的解像力並將其用於觀測天體的運行。
此時伽利略在學術上的地位已經相當高，但是當伽利略利用望遠鏡觀察天體運動後，發現了哥白尼所說的「日心說」才是對的，而這個理論卻大大震驚了當時的教會，當時的羅馬天主教教會甚至宣布：「哥白尼學說為異端，地動說違背聖經教義，不得任意傳授與公開談論」。
由於伽利略的理論和學說，導致晚期伽利略遭受到教會的逼迫與終生監禁，但是在監禁的期間伽利略仍不放棄他的科學工作，繼續撰寫眾多的科學書籍，也為後世留下許多珍貴的科學知識。
在1642年伽利略在一個寒冬的睡夢中離開了人世間。
作為後人的「巨人」
不過巧的是，在同一年伽利略的最佳繼承人-牛頓(Isaac Newton)誕生了，彷彿要繼承伽利略未完成的志願，牛頓在古典力學上建立的非凡的成就以及提出泉湧的靈感。
當英國的天文學家哈雷 (Edmund Halley) 稱讚牛頓在天體力學上的成就時，牛頓的回答是：「我只是幸運地站在兩個巨人的肩膀上罷了。」這兩個巨人就是克卜勒和伽利略。
結語
講了一些關於伽利略的小故事，希望讀者能夠對伽利略這位科學家的生平都有一些基本的了解唷！
筆者覺得，能夠像伽利略一樣不去管一件事情到底會不會賺錢，能夠在有一定的經濟基礎下做自己喜歡的事情一輩子，那是真的很幸福的事情呢。
最後附上現代版的伽利略「破案天才伽利略」，也是非常推薦大家可以去看的日劇喔！可以從裡面了解到科學家都在做些甚麼事情，搞不好你會更喜歡物理學XD。
既然都在這一篇提到這麼多次的亞里斯多德了，那我們下一篇就來提提亞里斯多德的生平跟事蹟好了！
參考文獻
真理的護衛者-伽利略，URL：http://www.shs.edu.tw/works/essay/2010/03/2010032616150099.pdf
維基百科-伽利略
科學名人堂12-伽利略，URL：http://www.bud.org.tw/museum/s_star12.htm
天文學家系列-伽利略，URL：http://web2.nmns.edu.tw/PubLib/NewsLetter/91/176/13.htm
維基百科-魯特琴
FAQ
伽利略真的爬上比薩斜塔做自由落體實驗嗎？
是的，他用重物與輕物同時落下，證明速度無關重量。
自由落體的速度真的跟重量無關嗎？
在真空中是的，伽利略用邏輯與實驗證明了這點。
伽利略為什麼會被教會軟禁？
因為他支持地動說，違背了當時教會的教義。
這篇文章適合用在教學嗎？
非常適合，能補充自由落體的歷史背景與科學精神。
有沒有甚麼推薦跟這個有關的劇或動畫？
推薦日劇《破案天才伽利略》可以當作延伸教材，讓學生更有興趣學物理。
若芽🌱 / 馮馮
