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1496年，为了进一步深造，哥白尼前往欧洲文艺复兴的中心意大利留学，先后就读于波伦亚大学、帕多瓦大学和法拉腊大学，继续钻研数学、天文学、医学和法学。他有幸结识了文艺复兴的杰出人物达·芬奇，并且拜敢于向旧观念挑战的学者诺瓦拉为师。正是在诺瓦拉的影响下，他开始对地心说产生了怀疑。
1506年哥白尼回到波兰，一面在里兹堡从医，一面从事天文学的研究。1512年舅舅去世，哥白尼移居弗洛恩堡，在大教堂任僧正。哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座箭楼做宿舍，并选择顶上一层有门通向城上的平台作为天文台。他自制了各种仪器，在上面孜孜不倦地从事天文观测和研究，时间长达30多年。这地方后来被称为“哥白尼塔”，自17世纪以来被人们作为天文学的圣地保存下来。
1510年，哥白尼写成《浅说》初稿。在这本书中，他毫不含糊地指出：太阳是宇宙的中心体，地球和行星都围绕着太阳运动，只有月亮才真正围绕地球旋转。1530年，他终于圆满地完成了日心说的建立工作。
由于托勒密的地心说在当时已经成为维持教会统治的神学理论基础，哥白尼深知发表日心说的后果，他这样写道：“我清楚地知道，一旦他们弄清楚我在论证天体运行的时候认为地球是运动的，就会竭力主张我必须为此受到宗教裁判……”；“他们就会大叫大嚷，当即把我轰下台”。因此，哥白尼迟迟不愿意发表他的著作《天体运行论》。直到1539年春天，在德国青年学者雷迪卡斯和其他几个朋友的敦促下，哥白尼才同意发表。1541年秋天，雷迪卡斯把修改稿带到纽伦堡，请路德派的一位神学家奥幸德匿名撰写一篇前言，宣称“这部书不可能是一种科学的事实，而是一种富于戏剧性的幻想”。在这样的情况下，才于1543年3月出版，这本书从写成初稿到出版，前后竟搁置了近“4个9年”。1543年5月的一天，已经双目失明的哥白尼抚摸着刚刚出版的《天体运行论》说：“我终于推动了地球。”7月26日，哥白尼逝世。
《天体运行论》共分六卷。第一卷是宇宙论，论述了日心说的基本思想；第二卷全是数学公式，以三角学论证了天体运行的基本规律；第三卷用数学描述地球的运动；第四、五、六卷讨论了月亮和其他行星的运行规律。
《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解，而许多天文工作者只把它当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后70年间，虽然遭到马丁·路德的斥责，但未引起罗马教廷的注意。后因布鲁诺和伽利略公开宣传日心地动说，危及教会的思想统治，罗马教廷才开始对这些科学家加以迫害，并于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。然而经过开普勒、伽利略、牛顿等人的工作，哥白尼的学说不断被证明和发展。恒星光行差、视差的发现，使地球绕太阳转动的学说得到了令人信服的证明。
实验物理学的奠基人伽利略
1590年，在驰名遐迩的比萨斜塔上，进行了一次重要的科学实验：两个重量分别为1磅和10磅的铁球从塔顶同时下落，居然又同时到达地面。这项实验推翻了亚里士多德的经典性结论，即如果把两件东西从空中扔下，必定是重的先落地，轻的后落地。同时证明了实验者伽利略所提出的自由落体定律的正确性。
伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。他的工作，为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。
伽利略1564年生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。他在科学上的创造才能，在青年时代就显示出来了。当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉博速率的摆式计时装置。后来，他的兴趣转向了数学和物理学，26岁就担任了比萨大学的数学教授。由于他在科学上的独创精神，不久就跟拥护亚里士多德传统观点的人们发生了冲突，遭到对手们的排挤，不得不在1591年辞去比萨大学的职务，转而到威尼斯的帕多瓦大学任教。
伽利略很早就相信哥白尼的理论，但只有当他发现了证据来支持这一学说时，才公开表示支持。他用意大利文写有关哥白尼理论的文章，并且他的观点很快就广泛地得到大学界之外的支持。这惹怒了亚里士多德派的教授们，他们联合起来反对他，并极力说服天主教会禁止哥白尼主义。
伽利略为此而担心，他赶到罗马去向天主教权威当面申诉。他争辩道，《圣经》并未试图告诉我们任何关于科学理论的东西，通常都是假定，当《圣经》和常识发生矛盾时，就成为比喻。但是教会害怕这丑闻可能伤害它对新教徒的斗争，所以采取了镇压的手段。1616年，教会宣布哥白尼主义是“虚伪的、错误的”，并命令伽利略不准再“保卫或坚持”这一学说。伽利略勉强接受了。
1623年，伽利略的一位长期朋友成为教皇。伽利略立即试图为1616年的判决翻案。他失败了，他设法获得了准许，在两个前提下写一本叙述亚里士多德派和哥白尼派理论的书：他不能有倾向，同时要得出结论，表明人类在任何情况下都无法决定世界是如何运行的，因为上帝会以人类不能想象的方法来达到同样的效果，而人类不能限制上帝的万能。
这本题为《关于两个主要世界体系的对话》的书，于1632年在检查官的全面支持下完成并出版了，并且立刻被全欧洲欢呼为文学和哲学的杰作。不久教皇就意识到，人们把这本书看作是确认哥白尼主义的论证，后悔允许该书出版。教皇指出，虽有检查官正式批准出版该书，但伽利略依然违背了1616年的禁令。他把伽利略带到宗教法庭面前，宣布他终身软禁，并命令他公开放弃哥白尼主义。伽利略又第二次被迫从命。
伽利略始终是一个忠实的天主教徒，但是他对科学独立的信仰从来未被动摇过。1642年，即他逝世前4年，当他仍然被软禁时，他第二本主要著作的手稿被私下交给了一个荷兰的出版商。正是这本被称为《两种新科学》的书，甚至比支持哥白尼更进一步成为现代物理学的起源。在这本书中，伽利略首先研究了惯性运动和落体运动的规律，为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路。他坚持“自然科学书籍要用数学来写”的观点，倡导实验和理论计算相结合，用实验检验理论的推导。这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义。
近代科学之父牛顿
古希腊的灿烂文化，在漫长的黑暗中埋没风尘，黯然失色。15世纪，文艺复兴的大旗飘扬在欧洲大陆上，自然科学获得新的生命，蓬勃成长。科学巨匠哥白尼、第谷、开普勒、伽利略以及笛卡尔等先后驰名于欧洲。一场科学革命冲破了中世纪封建势力和经院哲学的层层罗网，不断取得胜利。
牛顿——伟大的科学家，经典物理学理论体系的建立者，在欧洲政治、经济和科学文化新变革的时代诞生的。
1643年1月4日，在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里，牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿，出生时只有三磅重，接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人，并且竟活到了85岁的高龄。
牛顿在少年时代并没有显露出引人注目的科学天才，他跟普通人一样，只是学习成绩稍好而已。如果说牛顿和别的孩子有什么不同的话，那就是他的动手能力相当强。他每做一件东西，总是一声不吭地埋头苦干。如果做得不合适就拆了重做，绝不马虎。他做过会活动的水车；做过能测出准确时间的水钟；还做过一种水车风车联动装置，使风车可以在无风时借助水力驱动。
1658年9月3日，一场罕见的暴风雨侵袭英格兰。狂风怒吼，牛顿家的房子直晃悠，就像要倒了似的。牛顿为大自然的威力迷住了，不禁想测验飓风的力量。他冒着狂风暴雨来到后院，一会儿逆风跑，一会儿顺风跳。为了接受更多的风力，他索性敞开斗篷向上跳跃，认准起落点，仔细量距离，看狂风把他吹出多远。
1661年，18岁的牛顿从中学毕业后考上了剑桥大学。这是英国最古老的大学之一，是全国青年学生向往的最高学府。尽管牛顿在中学里是个优等生，可是剑桥大学集中了各地的尖子学生，他的学习成绩赶不上别人，特别是数学的差距更大。牛顿并不气馁，就像他少年时代喜欢思考问题一样，踏踏实实地学习，直到透彻地理解为止。他在大学的头两年里，除了学习算术、代数、三角以外，还认真学习了欧几里得《几何原本》，弥补了过去的不足。他又钻研笛卡尔的《几何学》，熟练地掌握了坐标法。这些数学知识，为牛顿后来的科学研究打下了坚实的基础。
1665年，牛顿22岁，他从剑桥大学毕业了。在两年的乡居期间，发明了微积分，发现了白光的组成，并且开始研究引力问题。
1666年1月，有一天牛顿请母亲和弟妹到自己房间里来。房间里黑洞洞的，只从窗子的一个小孔中透过一线阳光，在墙上照出一个白色的光点。牛顿让他们注意看墙上的光点。他手里拿着自制的三棱镜，放在光线入口处，使光折射到对面墙上，光点附近突然映出一条瑰丽的彩带。这条彩带同雨后晴空中出现的彩虹一样，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成。牛顿和自己的亲人共同观赏了人工复现的自然景象。后来，牛顿又用第二个三棱镜把七种单色光合成白光。他用白光分解实验宣告了光谱学的诞生。
牛顿在探索光色之谜的同时，还在探索引力之谜。
1666年秋天的一个下午，牛顿长时间埋头工作以后有些疲倦，就到后院去散步。他信步走到苹果树下，坐在长凳上观赏田野秋色。他不由得又想起了引力之谜，思维翻腾起来。
突然，一个苹果从树上掉了下来。熟了的苹果为什么会向下掉？地球在吸引它？对，是地球的吸引！苹果熟了向下掉，扔到空中的石头也要向下掉，都是因为地球在吸引它们。地面上的东西都要受到地球的吸引。月亮所以会绕着地球转，也是因为地球在吸引着它。想着想着，牛顿的眼里闪出奇异的光芒，他长时期来想了又想的问题，终于找到了解决的线索。
24岁的牛顿发现了天地万物间都存在着引力，这种引力同距离的平方成反比。10多年以后，牛顿出色地证明了这个定律是完全正确的。
1684年1月，在伦敦皇家学会的一个房间里，哈雷、胡克和瑞恩在讨论有关作用于太阳和行星之间的引力问题。这三个科学家虽然都认识到了引力同距离的平方成反比，但是由于他们数学分析能力不足，无法证明这点。他们反复研究了几个月，始终琢磨不透。
哈雷想到了以刻苦钻研著称的牛顿。1684年8月，哈雷从伦敦来到剑桥大学向牛顿请教。当时，牛顿已经完成从开普勒定律到万有引力的论证。
哈雷深刻认识到牛顿这份计算的重要性，恳请牛顿发表他的著作。牛顿被说服了，开始动手写出划时代的巨著《自然科学的数学原理》。这部巨著从内容、结构到数学方法的选用方面都遇到极大的困难。
牛顿以他非同寻常的才智，牺牲休息时间，放弃娱乐活动，夜以继日、如痴如狂地进行写作，终于大功告成。1686年4月完成第一编，第二、三编……直到第二年春天才脱稿。全书于1687年夏天出版，受到学术界的赞颂，很快销售一空。
牛顿在《原理》这部巨著里，提出了“运动三定律”。这三条定律和万有引力定律共同构成了宏伟壮丽的力学大厦的主要支柱。这座力学大厦是近代天文学和力学发展的基地，是机械、建筑等工程技术发展的基地，也是机械唯物论统治自然科学领域的基地。牛顿不但从数学上论证了万有引力定律，而且把力学确立为完整、严密、系统的学科。这以后，物理学成为了一门成熟的自然科学。
英国著名诗人亚历山大·波普写道：
自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，
上帝说：“让牛顿去吧！”
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