伽利略背后的故事
伽利略(Galileo Galilei,1564-02-15-1642-01-08)。意大利數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家,科學(xué)革命的先驅(qū)[1] 。伽利略發(fā)明了擺針和溫度計(jì),在科學(xué)上為人類作出過巨大貢獻(xiàn),是近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的奠基人之一。歷史上他首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融匯貫通了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí),擴(kuò)大、加深并改變了人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識(shí) 。
伽利略從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出自由落體定律、慣性定律和伽利略相對(duì)性原理等。從而推翻了亞里士多德物理學(xué)的許多臆斷,奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),反駁了托勒密的地心體系,有力地支持了哥白尼的日心學(xué)說。他以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察推翻了純屬思辨?zhèn)鹘y(tǒng)的自然觀,開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。因此被譽(yù)為“近代力學(xué)之父”、“現(xiàn)代科學(xué)之父”。其工作為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎(chǔ) 。
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伽利略背后的故事:實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的奠基人
1590年,在馳名遐邇的比薩斜塔上,進(jìn)行了一次重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn):兩個(gè)重量分別為1磅和10磅的鐵球從塔頂同時(shí)下落,居然又同時(shí)到達(dá)地面。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)推翻了亞里士多德的經(jīng)典性結(jié)論,即如果把兩件東西從空中扔下,必定是重的先落地,輕的后落地。同時(shí)證明了實(shí)驗(yàn)者伽利略所提出的自由落體定律的正確性。
伽利略是偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家,科學(xué)革命的先驅(qū)。歷史上他首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融會(huì)貫通了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí),擴(kuò)大、加深并改變了人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識(shí)。為了證實(shí)和傳播哥白尼的日心說,伽利略獻(xiàn)出了畢生精力。由此,他晚年受到教會(huì)迫害,并被終身監(jiān)禁。他以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察推翻了以亞里士多德為代表的、純屬思辨的傳統(tǒng)的自然觀,開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。因此,他被稱為“近代科學(xué)之父”。他的工作,為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)。
伽利略1564年生于意大利北部佛羅倫薩一個(gè)貴族的家庭。他在科學(xué)上的創(chuàng)造才能,在青年時(shí)代就顯示出來了。當(dāng)他還是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時(shí),就發(fā)明了能測量脈博速率的擺式計(jì)時(shí)裝置。后來,他的興趣轉(zhuǎn)向了數(shù)學(xué)和物理學(xué),26歲就擔(dān)任了比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。由于他在科學(xué)上的獨(dú)創(chuàng)精神,不久就跟擁護(hù)亞里士多德傳統(tǒng)觀點(diǎn)的人們發(fā)生了沖突,遭到對(duì)手們的排擠,不得不在1591年辭去比薩大學(xué)的職務(wù),轉(zhuǎn)而到威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教。
伽利略很早就相信哥白尼的理論,但只有當(dāng)他發(fā)現(xiàn)了證據(jù)來支持這一學(xué)說時(shí),才公開表示支持。他用意大利文寫有關(guān)哥白尼理論的文章,并且他的觀點(diǎn)很快就廣泛地得到大學(xué)界之外的支持。這惹怒了亞里士多德派的教授們,他們聯(lián)合起來反對(duì)他,并極力說服天主教會(huì)禁止哥白尼主義。
伽利略為此而擔(dān)心,他趕到羅馬去向天主教權(quán)威當(dāng)面申訴。他爭辯道,《圣經(jīng)》并未試圖告訴我們?nèi)魏侮P(guān)于科學(xué)理論的東西,通常都是假定,當(dāng)《圣經(jīng)》和常識(shí)發(fā)生矛盾時(shí),就成為比喻。但是教會(huì)害怕這丑聞可能傷害它對(duì)新教徒的斗爭,所以采取了鎮(zhèn)壓的手段。1616年,教會(huì)宣布哥白尼主義是“虛偽的、錯(cuò)誤的”,并命令伽利略不準(zhǔn)再“保衛(wèi)或堅(jiān)持”這一學(xué)說。伽利略勉強(qiáng)接受了。
1623年,伽利略的一位長期朋友成為教皇。伽利略立即試圖為1616年的判決翻案。他失敗了,他設(shè)法獲得了準(zhǔn)許,在兩個(gè)前提下寫一本敘述亞里士多德派和哥白尼派理論的書:他不能有傾向,同時(shí)要得出結(jié)論,表明人類在任何情況下都無法決定世界是如何運(yùn)行的,因?yàn)樯系蹠?huì)以人類不能想象的方法來達(dá)到同樣的效果,而人類不能限制上帝的萬能。
這本題為《關(guān)于兩個(gè)主要世界體系的對(duì)話》的書,于1632年在檢查官的全面支持下完成并出版了,并且立刻被全歐洲歡呼為文學(xué)和哲學(xué)的杰作。不久教皇就意識(shí)到,人們把這本書看作是確認(rèn)哥白尼主義的論證,后悔允許該書出版。教皇指出,雖有檢查官正式批準(zhǔn)出版該書,但伽利略依然違背了1616年的禁令。他把伽利略帶到宗教法庭面前,宣布他終身軟禁,并命令他公開放棄哥白尼主義。伽利略又第二次被迫從命。
伽利略始終是一個(gè)忠實(shí)的天主教徒,但是他對(duì)科學(xué)獨(dú)立的信仰從來未被動(dòng)搖過。1642年,即他逝世前4年,當(dāng)他仍然被軟禁時(shí),他第二本主要著作的手稿被私下交給了一個(gè)荷蘭的出版商。正是這本被稱為《兩種新科學(xué)》的書,甚至比支持哥白尼更進(jìn)一步成為現(xiàn)代物理學(xué)的起源。在這本書中,伽利略首先研究了慣性運(yùn)動(dòng)和落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,為牛頓第一定律和第二定律的研究鋪平了道路。他堅(jiān)持“自然科學(xué)書籍要用數(shù)學(xué)來寫”的觀點(diǎn),倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算相結(jié)合,用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論的推導(dǎo)。這種研究方法對(duì)以后的科學(xué)研究工作具有重大的指導(dǎo)意義。
伽利略背后的故事:痛苦的妥協(xié)
伽利略生活的年代,正是歐洲各國資本主義興起,黑暗的“中世紀(jì)臨近尾聲的時(shí)期。從羅馬帝國繼承下來的天主教會(huì),對(duì)當(dāng)時(shí)的歐洲國家政權(quán)仍然起著很大的控制作用,宗教法庭可以隨意逮捕、審判、拷打乃至處死所謂的“不敬神者”。在當(dāng)時(shí),文學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)和哲學(xué)都被置于神學(xué)婢女的可悲境地,人們只能依據(jù)《圣經(jīng)》和教會(huì)所支持的幾種學(xué)說,來解釋一切事物和現(xiàn)象,誰要膽敢越雷池一步,就要被當(dāng)作異端,受到宗教裁判所的迫害。
但是為了使“日心說”能夠得到更大范圍的認(rèn)可,伽利略仍然積極進(jìn)行宣傳,他試圖邀請(qǐng)巴都亞大學(xué)的亞里士多德派的學(xué)者們,親自用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行天體觀測,不料,卻遭到了拒絕。他們非但不承認(rèn)可觀測的事實(shí),反而變本加厲地對(duì)伽利略及他的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行惡毒的攻擊。他們罵伽利略是個(gè)“騙子”,稱他看天用的管子,是根“魔管”。還有一個(gè)天文學(xué)家竟說:“人有七竅,天有七政,即日月水火土金木,木星怎么會(huì)有衛(wèi)星存在呢?”“假如像伽利略說的那樣,要增加星的數(shù)目,那不是全部系統(tǒng)都要垮臺(tái)了嗎?”面對(duì)這些無知的惡意攻擊,伽利略并沒有被嚇倒,反而堅(jiān)定了他把自己的新發(fā)現(xiàn)寫成文章,公之于世的信心。后來,伽利略又通過觀測發(fā)現(xiàn)了太陽黑子,并根據(jù)黑子在太陽表面位置不斷變化探明了太陽的自轉(zhuǎn)。伽利略越來越相信“日心說”的正確,逐漸成了哥白尼學(xué)說的忠實(shí)擁護(hù)者和宣傳者。
“太陽中心說”可以說是對(duì)宗教教義一個(gè)徹底的否定,它直搗教會(huì)的致命之處。因此,為了消除伽利略對(duì)宗教教義的“褻瀆”,1633年2月,宗教裁判所再次把伽利略召到羅馬。這時(shí)伽利略已年近70,身體虛弱多病。教廷竟對(duì)這樣一位老人進(jìn)行了長達(dá)數(shù)月之久的審訊和折磨,強(qiáng)迫他承認(rèn)“錯(cuò)誤”,并作出如下荒謬的判決:
“為了處分你這樣嚴(yán)重和有害的錯(cuò)誤與罪過,以及為使你今后更加審慎并給其他人做個(gè)榜樣,我們宣布,用公開的命令禁止伽利略《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》一書;判處暫時(shí)把你關(guān)入監(jiān)獄內(nèi)。”
從此,伽利略失去了人身自由。來探望他的朋友和親人都苦勸其認(rèn)罪,他的女兒舍勒斯特也寫了許多信哀求他悔罪。迫于各方面的壓力,伽利略的內(nèi)心經(jīng)過一番激烈而痛苦的掙扎,當(dāng)他又一次被帶到宗教法庭接受審訊時(shí),他無奈地宣布放棄自己的主張。 ? ?
在這種情況之下,伽利略作出妥協(xié)和讓步,算得上是一個(gè)明智之舉,因?yàn)樵诋?dāng)時(shí),他只有兩條路可走,要么妥協(xié),要么被捆在宗教裁判所的火刑柱上。而如果伽利略作了后一種選擇的話,那么人類知識(shí)寶庫至少失去《關(guān)于兩種新科學(xué)對(duì)話集》和《對(duì)話》附篇這兩部巨著。因此,對(duì)于一個(gè)被長達(dá)數(shù)月折磨的虛弱老人來說,伽利略此時(shí)的讓步,既是出于身心的無可奈何,也是一種斗爭的藝術(shù),留得青山在,不怕沒柴燒。
然而對(duì)于伽利略本人來說,雖然部分地?cái)[脫了肉體的痛苦,但更難忍受的是精神重壓。一個(gè)把追求真理當(dāng)做自己終身信條的偉大學(xué)者,在謬誤面前做出妥協(xié)、讓步,這種精神方面的痛苦、內(nèi)疚更勝于肉體的痛苦。因?yàn)樗溃鳛橹С指绨啄釋W(xué)說的一面旗幟,他的倒下,影響的不僅僅是自己的信仰和研究工作,也勢必會(huì)影響到公眾對(duì)“日心說”的看法,影響到“日心說”的繼續(xù)傳播和發(fā)展,從而影響人類對(duì)于整個(gè)宇宙的研究和探索。在伽利略看來,這是對(duì)真理的褻瀆,是對(duì)科學(xué)的犯罪,是不可容忍的。這種沉重的負(fù)罪心情一直折磨著他,使他寢食不安,原來就十分憔悴的身體,變得愈來愈虛弱。
盡管伽利略違心地做了妥協(xié),盡管他從此不得不放棄天文學(xué)研究做了宗教裁判所的囚犯,但他的科學(xué)研究活動(dòng)卻一刻未曾間斷,只是把研究方向轉(zhuǎn)向了力學(xué)。然而,女兒的逝世和自己雙目失明的不幸又接踵而至。可是,就在這樣困難的情況下,伽利略仍堅(jiān)持完成了《關(guān)于兩種新科學(xué)對(duì)話集》這本物理著作的寫作,大膽地?cái)⑹隽宋矬w的各種問題。直到去世前夕,伽利略躺在病床上仍在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行擺的研究工作,并把用擺來調(diào)整時(shí)鐘運(yùn)行的想法,口述給了他的學(xué)生析利,并經(jīng)析利整理后作為《對(duì)話》的附篇發(fā)表了。
強(qiáng)權(quán)改變不了真理,真理終究會(huì)戰(zhàn)勝謬誤。隨著時(shí)間的推移,歷史為伽利略作出了公正的判決。
警世箴言
生命有如鐵砧,愈被敲打,愈能發(fā)出火花。
真理就是具備這樣的力量,你越是想要攻擊它,你的攻擊就愈加充實(shí)了和證明了它。
一語識(shí)人
伽利略的發(fā)現(xiàn),以及他所用的科學(xué)推理方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。
——愛因斯坦