伽利略背后的故事

　　伽利略(Galileo Galilei，1564-02-15-1642-01-08)。意大利数学家、物理学家、天文学家，科学革命的先驱[1] 。伽利略发明了摆针和温度计，在科学上为人类作出过巨大贡献，是近代实验科学的奠基人之一。历史上他首先在科学实验的基础上融汇贯通了数学、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 。

　　伽利略从实验中总结出自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理等。从而推翻了亚里士多德物理学的许多臆断，奠定了经典力学的基础，反驳了托勒密的地心体系，有力地支持了哥白尼的日心学说。他以系统的实验和观察推翻了纯属思辨传统的自然观，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。因此被誉为“近代力学之父”、“现代科学之父”。其工作为牛顿的理论体系的建立奠定了基础 。

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　　伽利略背后的故事：实验物理学的奠基人

　　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。

　　伽利略背后的故事：痛苦的妥协

　　伽利略生活的年代，正是欧洲各国资本主义兴起，黑暗的“中世纪临近尾声的时期。从罗马帝国继承下来的天主教会，对当时的欧洲国家政权仍然起着很大的控制作用，宗教法庭可以随意逮捕、审判、拷打乃至处死所谓的“不敬神者”。在当时，文学、艺术、科学和哲学都被置于神学婢女的可悲境地，人们只能依据《圣经》和教会所支持的几种学说，来解释一切事物和现象，谁要胆敢越雷池一步，就要被当作异端，受到宗教裁判所的迫害。

　　但是为了使“日心说”能够得到更大范围的认可，伽利略仍然积极进行宣传，他试图邀请巴都亚大学的亚里士多德派的学者们，亲自用望远镜进行天体观测，不料，却遭到了拒绝。他们非但不承认可观测的事实，反而变本加厉地对伽利略及他的望远镜进行恶毒的攻击。他们骂伽利略是个“骗子”，称他看天用的管子，是根“魔管”。还有一个天文学家竟说：“人有七窍，天有七政，即日月水火土金木，木星怎么会有卫星存在呢?”“假如像伽利略说的那样，要增加星的数目，那不是全部系统都要垮台了吗?”面对这些无知的恶意攻击，伽利略并没有被吓倒，反而坚定了他把自己的新发现写成文章，公之于世的信心。后来，伽利略又通过观测发现了太阳黑子，并根据黑子在太阳表面位置不断变化探明了太阳的自转。伽利略越来越相信“日心说”的正确，逐渐成了哥白尼学说的忠实拥护者和宣传者。

　　“太阳中心说”可以说是对宗教教义一个彻底的否定，它直捣教会的致命之处。因此，为了消除伽利略对宗教教义的“亵渎”，1633年2月，宗教裁判所再次把伽利略召到罗马。这时伽利略已年近70，身体虚弱多病。教廷竟对这样一位老人进行了长达数月之久的审讯和折磨，强迫他承认“错误”，并作出如下荒谬的判决：

　　“为了处分你这样严重和有害的错误与罪过，以及为使你今后更加审慎并给其他人做个榜样，我们宣布，用公开的命令禁止伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书;判处暂时把你关入监狱内。”

　　从此，伽利略失去了人身自由。来探望他的朋友和亲人都苦劝其认罪，他的女儿舍勒斯特也写了许多信哀求他悔罪。迫于各方面的压力，伽利略的内心经过一番激烈而痛苦的挣扎，当他又一次被带到宗教法庭接受审讯时，他无奈地宣布放弃自己的主张。 ? ?

　　在这种情况之下，伽利略作出妥协和让步，算得上是一个明智之举，因为在当时，他只有两条路可走，要么妥协，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种选择的话，那么人类知识宝库至少失去《关于两种新科学对话集》和《对话》附篇这两部巨着。因此，对于一个被长达数月折磨的虚弱老人来说，伽利略此时的让步，既是出于身心的无可奈何，也是一种斗争的艺术，留得青山在，不怕没柴烧。

　　然而对于伽利略本人来说，虽然部分地摆脱了肉体的痛苦，但更难忍受的是精神重压。一个把追求真理当做自己终身信条的伟大学者，在谬误面前做出妥协、让步，这种精神方面的痛苦、内疚更胜于肉体的痛苦。因为他知道，作为支持哥白尼学说的一面旗帜，他的倒下，影响的不仅仅是自己的信仰和研究工作，也势必会影响到公众对“日心说”的看法，影响到“日心说”的继续传播和发展，从而影响人类对于整个宇宙的研究和探索。在伽利略看来，这是对真理的亵渎，是对科学的犯罪，是不可容忍的。这种沉重的负罪心情一直折磨着他，使他寝食不安，原来就十分憔悴的身体，变得愈来愈虚弱。

　　尽管伽利略违心地做了妥协，尽管他从此不得不放弃天文学研究做了宗教裁判所的囚犯，但他的科学研究活动却一刻未曾间断，只是把研究方向转向了力学。然而，女儿的逝世和自己双目失明的不幸又接踵而至。可是，就在这样困难的情况下，伽利略仍坚持完成了《关于两种新科学对话集》这本物理着作的写作，大胆地叙述了物体的各种问题。直到去世前夕，伽利略躺在病床上仍在进行机械设计和指导学生进行摆的研究工作，并把用摆来调整时钟运行的想法，口述给了他的学生析利，并经析利整理后作为《对话》的附篇发表了。

　　强权改变不了真理，真理终究会战胜谬误。随着时间的推移，历史为伽利略作出了公正的判决。

　　警世箴言

　　生命有如铁砧，愈被敲打，愈能发出火花。

　　真理就是具备这样的力量，你越是想要攻击它，你的攻击就愈加充实了和证明了它。

　　一语识人

　　伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。

　　——爱因斯坦