本節主要敘述伽利略對近代科學發展的影響。以下分別就伽利略在物理學、
天文學及近代科學方法上的貢獻分別敘述之。
壹、伽利略在物理學上的貢獻
伽利略在力學上重要貢獻主要有：確定了伽利略相對性原理，發現了物體的 慣性定律、建立了落體定律，擺震動的等時性、拋體運動定律，並且第一次精確 地論述了運動學中的「速度」和「加速度」等基本概念。因此他是經典力學和實 驗物理學的先驅。（註 49）
一、提出相對性原理
伽利略的物理研究大多是圍繞地動說而展開的。亞里斯多德-托勒密體系的 信徒們，在反對哥白尼的地動說時，有一條"強硬"的論據：如果地球真的是高速 度繞太陽運動的話，那麼為什麼地球上的一點也感覺不出來？哥白尼本人對此也 沒能作出有力的答復。伽利略在 1632 年出版的《對話》中，用有名的"薩爾維阿 蒂大船"為例，說明了一個重要的原理：從船中發生的任何一種物理現象中，你 是無法判斷船究竟是在運動還是靜止不動。在船艙裡關了幾個人和會飛的昆蟲；
艙內掛上一個不斷往下滴水的瓶子，在瓶子的正下方放著一隻寬口罐子，以承接 滴下來的水；還有一隻盛有幾尾魚的水碗。在艙內的人，不論船是靜止，還是勻 速前進，他都會看到昆蟲向各個方向飛行的速度是相同的；瓶中的水依然垂直地 滴入罐內，而不會滴在罐外；碗中的魚決不會向後運動比向前運動吃力。他認為 這些現象都說明，等速運動系統內的力學現象與靜止系統內的力學現象並無區
48 Stephen Hawking（2005）。伽利略生平與著作。載於伽利略著，關於兩門新科學的對話。p.
20-21。
49 張慶文（2003）。領導世界的科學巨人。p.154。
別，這個原理就是我們現在所稱的伽利略相對性原理(註50)。它成為愛因斯坦提 出相對論的兩條基本原理之一。
二、發現了初步的慣性定律
伽利略在為哥白尼日心說辯護的論證中，就提出了初步的慣性定律。哥白尼 認為地球繞太陽運動，但解釋不了什麼使地球繞太陽不停的運動。伽利略在《對 話》中認為地球帶著大氣層繞太陽運動不需要推動力。任何物體的速度如果沒有 受到減弱的影響，將保持不變。一個從繞太陽運動的地球上上拋的物體，當它上 升或下降時，仍然具有與地球相同的水平速度。因此他斷言，從行駛著的船的桅 竿上拋下的石子，將會落在桅竿腳下，而不會落在後面，因為石子下落時具有與 船相同的水平速度。法國哲學家伽桑狄（Pierre Gassendi，1592~1655）為此曾 在 17 世紀 40 年代認真地在行駛的船上做過實驗，證實伽利略的斷言是對的。
在《兩種新科學的談話》中，伽利略從單擺實驗和由此而引出的另一個理想 的斜面實驗中，進一步提出了他的慣性定律。在研究小球滾落斜面的過程中，實 驗證明了小球滾落斜面時作等加速運動，當物體在水平面上運動時，如果沒有遇 到阻力，小球必定是以它已經獲得的速度繼續向前滾動而不會停止，如果平面無 限地延展，它就無限制地一直運動下去。亞里斯多德認為ㄧ個物體如果沒有外力 作用它是不會運動的。伽利略則認為，一個正在運動的物體如果沒有使他加速或 減速的因素，它是要以原來的速度繼續運動的，這是物體的慣性(註51)。
當然伽利略的慣性定律是初步的，不嚴格和不完備的。他所謂的平面是地球 表面的一部分，他所提出的"無限制地一直運動下去"是一種勻速圓周運動，涉及 的僅僅是地球上的運動現象，他和哥白尼一樣，仍然受到柏拉圖的影響，把勻速 圓周運動看作是至善至美的運動形式，他絲毫沒有理會他的好朋友開普勒提出的 橢圓軌道的觀點。慣性定律經牛頓之手才具有嚴格完備的表達。儘管如此，伽利 略在建立慣性定律的過程中，他的貢獻是不容抹煞的。
50 潘永祥（2001）。自然科學概論。p.61。
51 潘永祥（2001）。自然科學概論。p.62。
三、建立了正確的落體定律
伽利略又進ㄧ步以慣性運動的思想來研究運動中的物體下落的問題。他認 為，在等速直線航行中的船艙裡下落的水滴實際上同時存在著兩種運動，ㄧ是自 由下落運動，它因重力而起；二是它的慣性運動，與船行的速度相同，水滴的下 落運動是這兩種運動的複合。根據這樣的想法，便可以通過計算得出水滴下落的 軌跡是一條拋物線。伽利略是第一個徹底弄清拋物運動的人。拋物運動的闡明在 當時有重要的實際意義，因為它與火炮的操縱直接相關。經過計算，伽利略正確 得出火砲在仰角 45 度時射程最遠(註52)。
四、對運動進行科學的定量描述
劉君燦（1983）指出，伽利略是事實需求與理論概括並重的第一人，他不同 於亞里斯多德用目的論來解釋運動的原因，而改以距離、時間、速率、加速度、
質量…等來描述運動的過程，這描述極數學化與明確化，雖然不知道運動的原 因。至此亞里斯多德的目的論物理學遂整個瓦解，而伽利略也被稱為近代物理之 父（註 53）。
五、奠定了單擺運動的理論基礎並應用於實際
伽利略將單擺運動的研究置於落體運的的研究之基礎之上。伽利略注意到把 擺錘用手拿起再放下時，迄至到達支點正下方的時間，與線長度的平方根成正 比。也就是說，使線的長度成四倍、九倍、十六倍時，下落時間也隨而遞增二倍、
三倍、四倍。擺的運動跟在斜面上滾動的球體的運動有類似之處。伽利略注意到 此 事 ， 而 成 功 地 以 數 學 導 出 一 個 結 論 ： at2
2
S(t) =1 可 得
1) 2a(2t S(t) 1 -1)
S(t+ = + 之結果。S、t、a 分別代表距高、時間與加速度（註54）。
伽利略對擺的研究，不但注意到擺動的等時性，而且導致了後來以擺控制的機械 時鐘的發明(註55)。
52 潘永祥（2001）。自然科學概論。p.63。
53 劉君燦（1983）。科技史與文化。臺北市：華世。p.83。
54 板倉聖宣（1981）。我們是伽利略。載於世界發明發現總解說（上）。黃恒正譯。p. 155。
55 潘永祥（2001）。自然科學概論。p.63。
貳、伽利略在天文學上的貢獻
伽利略在天文學上的重要貢獻是在 1609 年至 1610 年，第一次用自製的望遠 鏡觀察天象。他有以下幾點發現（註56）：
一、月球表面高低不平，有如地面的山和谷。
二、太陽上有ㄧ些黑點（黑子），表明天體並非前人所說那樣完美無缺。
三、金星的盈虧現象，就像月亮的圓缺變化。這只有依照哥白尼的宇宙模型才能 解釋。
四、木星有四個衛星圍繞它旋轉，證明了宇宙絕不是只有一個中心。
五、銀河是由無數星體所構成，這些恆星離我們極遠，以致於我們的眼睛不能把 他們分辨開來。
上述這些發現為哥白尼日心說提供了有力證據。哥白尼的日心地動模型原先 曾被申明只是一個數學模型，伽利略則以不可辯駁的事實說明這個模型是真實的 物理模型，這使得哥白尼學說與基督教會所持有的舊的宇宙觀處於異常尖銳的對 立地位（註57）。
參、伽利略在近代科學方法上的貢獻
一、伽利略把科學實驗提高到了真正科學的水準，從而使它成為近代自然科學的 一種獨立的、經典的研究方法（註58）。
科學儀器的使用和精密的測量，成為近代自然科學、特別是物理學的重要特 徵之一。伽利略所以能不同於同時代的其他科學家，取得一系列重要成果，除了 他數學上有較深的造詣外，那就是他非常重視親自製作實驗儀器。他設計和製造 的儀器有：流體靜力秤、比例規、溫度計、擺式脈搏計、望遠鏡等等。伽利略意 識這種科學方法論的重要意義，他評價道："這種將帶來大量奇妙成果的新方法，
在未來的年代裡會博得許多人的重視。
56 張慶文（2003）。領導世界的科學巨人。p.155。
57 潘永祥（2001）。自然科學概論。p.60--61。
58 潘永祥（2001）。自然科學概論。p.63。
伽利略在研究方法上有傑出的貢獻，誠如愛因斯坦評價的那樣：「亞里斯多 德的思想方法轉變到伽利略的方法，已經成為奠定科學基礎最重要的ㄧ塊基石。
這個轉變一旦實現，以後發展的路線就很清楚了。」（註 59）
二、伽利略力求找到與現象有關的各種因素間的“數的關係”為己任，他認為「自 然界的大書是用數學的語言書寫的。（註60）」
伽利略的理論，為後繼的物理學家奠定堅實的基礎。他改良了望遠鏡，引用 實驗方法，更大量運用數學公式，使物理學脫離哲學的理想世界，進入實事求是 的科學天地。350 年來，伽利略的名字已具有特殊的社會意義。逝世後 100 年，
伽利略代表學術自由對抗宗教箝制與頑固學院派的代名詞─作為科學人挑戰亞 里斯多德學派與耶穌會教士的精神指標（註 61）。
三、伽利略創造了現在稱為「思想實驗」的方法，追索隱藏在現象背後的事物的 本質。
亞里斯多德認為，物體從高處自由落下時重物的下落速度快而輕霧的下落速 度慢。伽利略指出，若仍按照亞里斯多德的觀點進行邏輯推論，最終會得到兩種 相反的結論。因此擊敗了亞里斯多德關於自由落體的錯誤觀點。此為著名的思想 實驗。
思想實驗必須有充分的相似的實驗事實做為依據，在這些實驗事實的基礎上 去想像另外的還不可能做的實驗，並合理的推想其結果。當然，思想實驗所得的 結果終究還是推理的產物，它不能夠使我們確認真理，也不能起到檢驗或證明的 作用，思想實驗所得結論的真實性還需要通常的科學實驗來認證。然而，科學發 展的歷史告訴我們，思想實驗常常是一種非常有效的研究方法，它可以大大地開
思想實驗必須有充分的相似的實驗事實做為依據，在這些實驗事實的基礎上 去想像另外的還不可能做的實驗，並合理的推想其結果。當然，思想實驗所得的 結果終究還是推理的產物，它不能夠使我們確認真理，也不能起到檢驗或證明的 作用，思想實驗所得結論的真實性還需要通常的科學實驗來認證。然而，科學發 展的歷史告訴我們，思想實驗常常是一種非常有效的研究方法，它可以大大地開