SỰ HÌNH THÀNH PHƯƠNG PHÁP KHOA HỌC CỦA GALILEL
ự ra đời của vật lý với tư cách là một khoa học độc lập có thể coi là gắn liền với tên tuổi của nhà văn nhà khoa học vĩ đại xứ Florencel Galileo Galilei (1564 –l642). Bản thân ông thích được xem là nhà toán học và triết học.
Galilei đã giải phóng môn vật lý khỏi sự lệ thuộc của bất kỳ luận thuyết triết học nào. Ông không đặt những câu hỏi về nguyên nhân tận cùng siêu hình của những hiện tượng mà ông quan tâm nhiều hơn đến các chi tiết biểu hiện. Ông không đặt câu hỏi ''tại sao?'' mà hỏi ''thế nào?''.
Nhưng khác với lý thuyết của Leonardo da Vinci gồm những qui tắc và nguyên nhân cụ thể đối với những vật thể thực muôn màu muôn vẻ thì lý thuyết của Galilei lại đúng nhất đối với thế giới lý tưởng gồm những vật thể toán học (hình học) mà ông thường gọi là ''thế giới trên giấy''. Nhờ những thí nghiệm có thể xác định, thậm chí tính toán chính xác xem hiện thực không trùng với hình ảnh lý tưởng đến mức nào. Chính vì vậy, áp dụng sự so sánh đối chiếu của ông, người chủ cần mẫn có thể biết chính xác trọng lượng đường trong những chiếc thùng, nhờ động tác loại bỏ trọng lượng thùng không (không chứa đường) trong tổng trọng lượng nhìn thấy trên mặt cân. Hơn thế, thí nghiệm cũng có thể tiến hành trong một môi trường lý tưởng hoá, chỉ có điều được thực hiện trong óc tư duy mà thôi. Chính thí nghiệm mang tính tư duy (thí nghiệm tưởng tượng) đó giúp nhà khoa học đi đến một kết luận rằng không một hiện tượng cơ học nào, không một thí nghiệm cơ học nào có thể giúp ta xác lập được sự hiện diện của chuyển động tịnh tiến thẳng đều, đó chính là nguyên lý tương đối của Galilei, theo cách nói ngày nay. (Nói một cách chặt chẽ, thì ở Galilei chưa có nguyên lý tương đối đối với chuyển động thẳng đều của các hệ quy chiếu khác nhau. Ở đây chỉ là tính tương đối của chuyển động theo chiều ngang, cộng vào chuyển động đều theo đường tròn quanh Trái Đất hoặc một hành tinh khác).
Với sự ra đời của cái gọi là ''thế giới trên giấy'' của Galilei vật lý đã có được ngôn ngữ và phương pháp riêng của nó. Trước Galilei, cơ học chỉ tồn tại riêng lẻ, được giới hạn trong lý thuyết của các cơ cấu đơn giản nhất và gần với tinh lực học, còn khoa học về chuyển động chủ yếu gồm những hình giải về cuốn ''Vật lý'' của Aristotle, là một phần của môn triết học. Từ khi mô tả chuyển động bằng những định luật mang tính định lượng chính xác, Galilei đã tiến một bước đầu tiên đến việc hình thành môn vật lý hiện đại trên cơ sở hợp nhất hai môn khoa học ấy.
Điều quan trọng nhất để xây dựng thuyết chuyển động mang tính định lượng, và do đó ảnh hưởng tới tiếp theo của môn vật lý và định luật khẳng định rằng quãng đuờng đi được của vật rơi tự do tỉ lệ thuận với bình phương thời gian đi hết quãng đường đó.
Định luật ấy do Galilei xác định các thí nghiệm với những viên kim loại trượt trên mặt phẳng nghiêng. Mặt phẳng nghiêng được Galilei sử dụng trong hàng loạt các thí nghiệm dẫn tới một phát minh khác không kém phần quan trọng vẽ quỹ đạo hình parabôn của vật rơi tự do. Thay đổi độ cao nơi viên bi bắt đầu chuyển động người nghiên cứu có thể thay đổi vận tốc viên bi khi nó bắt đầu rơi tự do, rời khỏi mặt phẳng nghiêng.
Nhờ thí nghiệm tưởng tượng, Galilei đã chứng minh viên đạn đại bác nặng nề sẽ rơi với cùng một vận tốc như viên đạn súng nhỏ nếu cả hai đều chế tạo tù một vật liệu. Chúng ta hãy hình dung viên đạn súng nhỏ được buộc với viên đạn đại bác. Nếu viên đạn súng nhỏ rơi chậm hơn nó sẽ kéo viên đạn đại bác lại và viên đạn đại bác sẽ rơi chậm hơn so với trường hợp rơi một mình. Mặt khác, viên đạn đại bác được buộc với viên đạn súng nhỏ đã trở thành nặng hơn trường hợp một mình nó và sẽ phải rơi nhanh hơn. Nghịch lý ấy chứng minh sai lầm, của tiền đề đặt ra ban đầu rằng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.
Như vậy là tất cả các vật thể đều phải rơi nhanh như nhau. Galilei cũng biết được tất cả các vật thể nằm trên bề mặt Trái Đất đang quay đều tham gia vào chuyển động quay ấy, cũng giống như viên đạn súng nhỏ dù dính hay không dính với viên đạn đại bác cũng chỉ tham gia vào một chuyển động. Hòn đá rơi từ đỉnh cột buồm sẽ tham gia vào chuyển động của con thuyền sau khi rời khỏi cột với một mức độ giống như khi nó còn nằm trên đỉnh cột. Như vậy có nghĩa là hòn đá ném từ đỉnh tháp đứng yên trên mặt đất sẽ rơi xuống chân tháp không phụ thuộc vào sự kiện hành tinh đang chuyển động hay đứng yên.
Các thí nghiệm, dù là thực tế hay giả tưởng đều đã giúp Galilei bác bỏ các quan điểm vật lý phản bác chuyển động của Trái Đất đã ngự trị một thời gian dài trước đó.
Vào thế kỷ XVII, buổi bình minh của thời cận đại, cuộc cách mạng trong thiên văn học đã hoàn thành, mang lại bức tranh mới của khoa học tự nhiên về Vũ Trụ và môn vật lý mới để từ nay tương lai thuộc về nó. Sự kiện đó đã làm thay đổi tận gốc rễ cuộc sống, bắt đầu từ Tây Âu, sau đó lan toả khắp toàn cầu. Nhờ những thí nghiệm và những biện luận lý thuyết mà cách tiếp cận duy lý đối với sự nhận thức đã chiến thắng cách tiếp cận thần bí. Thời kỳ Phục Hưng đã hoàn thành sứ mạng mở ra một thời cận đại cho sự phát triển của xã hội loài người.
NHÀ BÁC HỌC VĂN SĨ
Galilei đã cách tân văn phong trong những tác phẩm khoa học, đưa khoa học xích lại gần với nghệ thuật làm cho đông đảo bạn đọc dễ cảm thụ hơn. Đọc sách ông viết, không đòi hỏi phải uyên bác và gắng sức. Có thể đọc phần lớn các tác phẩm của nhà bác học Italia này với cảm giác thanh thoát như đọc một tác phẩm nghệ thuật thời bấy giờ. Cuốn “Đối thoại về hai hệ thống thế giới cơ bản nhất hệ thống của Ptolemy và hệ thống Copernic'' do ông viết được xem như một trong những đỉnh cao trong lịch sử văn học thế giới.
Điều này càng rõ nét khi so sánh văn phong của Galilei với của Kepler. Kepler cho rằng nghiên cứu khoa học như đi tàu viễn dương không thấy bến bờ và kể về nó phải giống như nhật ký ghi chép chi tiết những trường hợp đi chệch khỏi hành trình đúng một cách ngẫu nhiên. Galilei lại không bao giờ tái tạo logic của sự tìm kiếm khoa học mà chỉ tuân theo logic của bản thân đối tượng nghiên cứu, lẩy ra ở những chứng minh những gì ngắn gọn và ấn tượng nhất và giải thiết những khẳng định bằng những thí dụ đầy hình tượng.
Ông sử dụng những thể loại văn học khác nhau nhưng thích dùng nhất là đối thoại (như ở Platon), thể thư trao đổi (bản sao những bức thư của ông được cộng đồng khoa học thời bấy giờ đọc lên) và thể văn bình luận.
Âm tiết trong văn ông tinh tế và không khi nào quá tải bởi những biện luận rối rắm khó hiểu. Ông cố gắng trình bày ngắn gọn và súc tích, không thu thập tất cả những luận chứng và ngược với thói quen chung, ông chỉ chọn một luận cứ mạnh nhất, có sức thuyết phục cao nhất. Đối tượng chủ yếu của ông là giới quý tộc có học thức, nhưng họ không giỏi tiếng La tinh, vì thế ông viết bằng tiếng Italia.
