伽利略丨《对话》——地球确实是在转动的啊

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《对话》一书在科学史上之所以占有重要地位，主要是它有力地批判了亚里士多德和托勒密的错误理论，科学地论证了地动说，使哥白尼学说在斗争中获得了胜利。


伽利略的青少年时代
伽利略·伽利莱（Galileo Galilei 1564—1642）是欧洲文艺复兴时期意大利伟大的物理学家、力学家和天文学家，是近代实验物理学的开拓者。他对自然科学的发展做出了卓越的贡献。


公元1564年2月15日，伽利略诞生于意大利西部海岸的比萨城。在父亲的希冀下，伽利略十七岁那年进入比萨大学，开始学医。然而，他违背了家庭的意愿，去孜孜不倦地学习数学、物理学等自然科学，从古希腊欧几里得和阿基米德的著作中汲取了大量的知识。
伽利略不是一个死啃书本的人，他很注意观察各种自然现象，思考各种问题。有一次他从比萨教堂经过，看见一个吊灯被风吹得不停地摆动，每次摆动所需要的时间好像一样。于是他便与脉搏的跳动作了比较，发现：吊灯每摆动一次所需要的时间的确是一样的，用现在的话来说就是具有等时性。后来，他根据这一原理发明了“脉搏计”，用来测定病人脉搏跳动的情况，受到了医生们的欢迎。


伽利略经过几年的刻苦钻研，逐渐在学术上崭露头角，引起了人们的极大注意，被誉为“当代的阿基米德”。

年轻的大学教授


1592年，二十八岁的伽利略登上了帕多瓦大学讲坛，这是他一生中的黄金时代。


伽利略有名的斜面实验，就是在这期间进行的。他在长木板中间开挖一道很光滑的槽，可使一个球体在里面滚动。伽利略将木板的一端垫高，让球从高的一端自由滚下，并记下木板的高度和球的滚动时间。再把木板的高端逐步升高，重复上面的实验。有时还令一个球沿槽滚下，另一个球则同时自由下落。


伽利略对于每次实验都进行了仔细的观察，总结出了这样一些原理：物体下落的距离与所经过的时间的平方成比例；物体下落的速度仅与斜面的垂直高度有关，而与斜面的长度无关。此外，伽利略还发现：一个球体从斜面上滚下之后，接着可以滚上另一个斜面，如果球体所受到的摩擦力极小，小到可以忽略不计的程度，那么球体就能够达到原来出发点的高度，而与斜面的倾斜度（不包括垂直的情形）没有关系。假如把第二个斜面放到水平状态，球体在不受外力影响的条件下，将以匀速沿直线方向继续无止境地滚下去。这种现象在科学上叫做物体运动的惯性，后来英国著名物理学家牛顿在这个基础上概括为有名的惯性定律，成为经典力学的基本定律之一。


总之，伽利略在帕多瓦大学的头十二三年里，致力于研究力学和其他物理学问题。从1604年开始，他的研究方向改变了。

打开了通向天文学的大门


伽利略对天文学也有着浓厚的兴趣。1608年，荷兰有一位眼镜商人利帕希偶然发现有的镜片能够看到远处肉眼所看不见的物体。第二年，这个消息就被伽利略知道了。他非常高兴，于是便磨起镜片来。他把磨出来的镜片配成一对，装到一个圆筒里，拿起来去看远处的物体，物体都近多了，有的就像在眼前一样。这就是望远镜。伽利略在制造和改进望远镜的过程中，把这种观测天象的犀利武器指向了广阔的天空，从而揭开了天文学史上崭新的一页。


伽利略将望远镜对准皎洁的月亮，了解到月球表面起伏不平的真实情况；他又把望远镜对准了银河系，发现银河是“众小星群集而成”；开始观测木星时，发现了四颗围绕木星运动的星星，这就是木星的四颗卫星，伽利略还进一步计算了它们的运行周期。太阳“黑子”、土星“伴侣”、金星盈亏，这些天象都没有逃过伽利略的眼睛。


望远镜的发明，在天文学研究上起着革命性的作用，具有划时代的意义。伽利略凭借这种有力的武器，在天文学领域做了开创性的工作，取得了伟大的成就。望远镜打开了通向近代天文学的大门。

同封建教会的斗争


当时欧洲的教会为了维护自己的统治地位，把亚里士多德奉为“圣人”，也把托勒密“地球为宇宙中心”的说法定为神圣不可侵犯的教条。谁要是反对就会被斥之为“异端”，有遭火刑的危险。


1543年，波兰伟大的天文学家哥白尼出版了与地心说相对立的杰作——《天体运行论》。哥白尼主张地球不是宇宙的中心，仅仅是一颗普通的行星，它围绕太阳运转。太阳才是宇宙的中心，静止不动。这个观点得到了不少人的赞同。伽利略通过自己的观测和研究，也逐渐认识到哥白尼的日心地动说是正确的，而托勒密的地心说是错误的，亚里士多德的许多说法也有问题。


1612至1613年，伽利略给德国科学家维尔塞写了一封有名的关于太阳黑子的书信，第二年又给修道院院长写了一封信。在这些通信中，他都毫不掩饰地支持哥白尼学说，揭露了亚里士多德和托勒密的错误假说，对哥白尼学说的宣传起了巨大的作用。这种情况对于封建统治阶级和教会而言显然是个威胁，他们便采用各种手段对伽利略进行迫害，以防止哥白尼思想影响的进一步扩大。就这样，伽利略被迫声明放弃哥白尼学说。


这件事对伽利略是个沉重的打击，在他科学的道路上投下了暗影。

科学史上的杰作——《对话》


伽利略虽然在罗马被迫表示放弃哥白尼学说，但内心是坚信不移的。他写了一本书，叫做《潮汐对话》。书中以三个人对话的形式讨论关于托勒密地心说与哥白尼日心说哪个正确的问题。表面上好像看不出伽利略本人站在哪一边，而从事实和论据两方面都强有力地支持了哥白尼学说。


《潮汐对话》的序言里明确指出了书中要讨论的三个题目：一、证明地球在运动；二、充实哥白尼学说；三、讨论地球上的潮汐问题。这篇序言充分表明，伽利略写《潮汐对话》的意图就是要论证哥白尼学说的正确性，但是所用的方法是隐蔽的，而不是公开的。目的是使读者通过自己的体会来接受这个学说，从而否定亚里士多德和托勒密的谬论，把人们的思想从桎梏中解放出来。


伽利略写完这本书之后，还有点踌躇，不敢马上出版。他为了保险起见，于1630年带上书稿再去罗马请求教会审查，第二年得到了出版该书的许可证。1632年，在佛罗伦萨用意大利文出了第一版，书名改为《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（以下简称《对话》）。这是伽利略同教会斗争的一次胜利。

悲惨的晚年


《对话》一书论证和宣传了新的宇宙观，批判了当时宗教神学赖以生存的亚里士多德和托勒密的错误理论。它形式活泼，语言生动，寓意深刻，发人深思，具有很高的艺术水平和学术价值，是科学史上的一部杰作。这本书令哥白尼学说日益深入人心，也引起了教会的神学家们的恐慌。他们进行了许多阴谋活动，罗织种种罪名，为对伽利略进行迫害制造口实。


宗教法官们对伽利略进行了审判。最终，伽利略以放弃哥白尼学说为代价换取了宗教裁判所的“宽恕”，免去火刑，受终身监禁，他的《对话》一书被列为禁书。人们传说，伽利略被宣判以后签字时，嘴里还自言自语地说：“地球确实是在转动的啊！”


此后，伽利略一直被囚禁，他的双目完全失明，过着极其凄凉的生活。但是，尽管在这样的环境和心情下，伽利略并没有停止科学活动，他把一些论文和著作委托朋友带到荷兰发表。这些论著中最重要的是1638年出版的《关于两门新科学的对话》一书，这部书是关于他自己对物理学长期研究的系统的总结，其中包括动力学的基础。然而由于遭受长期的摧残，伽利略已经到了风烛残年，身体状况更加恶化了。1642年1月8日，伽利略与世长辞，终年七十八岁。


这就是伽利略伟大而曲折的一生。