第3章 伽利略

伽利略·伽利莱（1564～1642），意大利物理学家和天文学家，近代实验科学的奠基人之一。17岁入比萨大学攻读医学，后来转攻数学，毕业后任大学教授。1590年在比萨斜塔上做了著名的“自由落体实验”，后来制作了第一架天文望远镜，用来观察天象，证明了哥白尼的“太阳中心说”。被罗马宗教裁判所迫害、监禁后，仍为捍卫真理进行不屈不挠的斗争。

伽利略是意大利物理学家、天文学家。从他开始，物理学才逐步从哲学中分离出来，成为一门独立的学科。他最早提出惯性原理、力与加速度等概念，是经典力学和实验物理学的先驱。他最早利用望远镜观察天体，并取得大量成果，有力地证明了哥白尼日心说。平生多有著述，最著名的有《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》以及《关于两门新科学（力学和弹性学）的讨论和数学证明》。

天才的成长

伽利略于1564年2月15日，出生在意大利北部城市比萨。在父母的疼爱和呵护下，伽利略一天天长大了。虽然才四岁，可他却常常像个小大人似的，缠着妈妈问这问那，对所有的东西都感兴趣。

在小伽利略眼里，爸爸是最了不起的人。常常在傍晚时分，全家人围坐在客厅里，听爸爸演奏小提琴。随着音乐的节拍，小伽利略总是不由自主地晃动着脑袋，两只眼睛一眨不眨的，无限崇拜地盯着父亲。

很快，伽利略的音乐天赋显露出来。他对音乐的悟（wù）性之高，令文森西奥也不得不佩服。没多久，他已经能够像父亲一样，演奏许多复杂的乐章，而且丝毫不比父亲逊色。连傍晚时分全家人的聚会，也常常是父子二人轮流演奏了。

学会了拉小提琴，伽利略并不满足。他又发现了新的兴趣目标——数学。

伽利略5岁时，文森西奥因为生意上的事到佛罗伦萨，顺便带他去参观了那儿的一些博物馆。结果，达·芬奇、米开朗基罗等大师的绘画、雕塑作品，强烈地震撼（hàn）了伽利略幼小的心灵。

回到比萨，他开始学习绘画。为了让伽利略更好地掌握基本的绘画技法，文森西奥找来许多几何图形的物体。没想到伽利略不仅绘画技艺突飞猛进，对这些几何图形的迷恋也是日甚一日。

他问文森西奥：“爸爸，这些几何图形到底有什么用呢？”

“为什么这样问呢，伽利略？”文森西奥一时弄不清伽利略又在想什么。

“爸爸，我觉得挺奇怪的。画画的时候，我发现好多东西，比如房子、马车、书桌……什么的，好像都与几何图形有关。”

“有关？怎么有关？”“嗯，就是说，它们都是各种几何图形组成的。可似乎没这么简单。只是我想来想去也想不明白，除了这个，它们还能有什么复杂的关系呢？”

文森西奥看着紧皱双眉的伽利略，内心十分欣慰。儿子比一般的孩子更加善于观察，善于思考，而且对学习有着浓厚的兴趣，将来一定会有出息的。

打那以后，文森西奥正式开始教伽利略学习数学，这本来也是文森西奥的特长。

虽然在一般人看来，数学本身是枯燥无味的，可伽利略的兴趣却明显高涨。他常常为了寻求一道数学题的解法而绞尽脑汁，废寝忘食[12]。他似乎随时都在思考，随时都准备思考，逐渐养成了习惯。而这种习惯，无疑对他以后的科学研究工作大有裨益[13]。

转眼间，伽利略7岁了。在音乐、绘画、数学方面，他都已经小有造诣[14]。因为他做任何事情，都不只是简单的模仿，而总要问个为什么，常常能够举一反三。

一天晚饭后，文森西奥带着全家人到比萨广场散步。伽利略和妹妹们高兴地在广场上奔跑、跳跃，就像撒欢的羊群。

突然，伽利略跑到文森西奥身边，指着比萨斜塔，好奇地问：“爸爸，那座塔怎么是斜的？”

“哦，你是说比萨斜塔。当初建造这座塔的时候，由于某种计算上的错误，塔还没建成就已经倾斜了。”文森西奥随口说。

“那它为什么不会倒呢？”伽利略显然不满意父亲的回答。

“这个，我也说不好。不过，这座塔已经成为世界建筑史上的奇迹了。”

“等我长大了，一定会揭开这个迷的！”伽利略充满自信地说着，转身跑开了。

1575年，伽利略11岁了。最近，文森西奥的生意也比以前稍有发展。看着伽利略一天天长大，依然每天满脑子琢磨一些乱七八糟的事，文森西奥觉得该让他接受正规教育了。

12岁时，伽利略终于进了瓦布罗萨的卡马多斯修道院。

学习拉丁文，伽利略的天赋再次显露。他对新知识总是有着强烈的渴望，学习起来如饥似渴[15]。没过多久，他已经能用拉丁语和父亲对话了。

算术呢？不用说，伽利略自然是百般地感兴趣。他思维敏捷，反应极快。不管老师讲什么，他一遍就能理解透彻。

这一天，又是算术课，老师布置大家做书上的习题。同学们陆陆续续都交了作业，只有伽利略仍然皱着眉头，一言不发地坐在课桌旁。这可真是太奇怪了，要知道，往常第一个交作业的，必定是伽利略呀！

“伽利略，你不舒服吗？”老师关心地问。

“没有，老师，我很好。”伽利略回答。

“那你是不是有什么心事？”

“不是，老师。”伽利略咬了咬嘴唇。

“那么，就是你做不出算术题了？”

“是的。”伽利略承认，并且抬起头。

老师感到有些意外；“可是，今天的题并不难呀！”

伽利略迟疑了一下，涨红了脸，终于鼓足勇气站起来，指着一道算术题说：“老师，我觉得书上的答案是错误的。”

老师更加意外了，用研究的目光看着伽利略。

当少年伽利略第一次向权威性的知识挑战的时候，他并没有武断地横加斥（chì）责，而是耐心地倾听伽利略的分析，并且代表权威性的知识，虚心地承认了错误，还夸奖了伽利略的勇气。

不过，修道院的生活，最吸引伽利略的，还是亚里士多德哲学和以此为基础的宗教神学。他对这两门学科的喜爱，以致于他要求当修道士，并且院长已经答应他了。

三个月后，伽利略还没来得及成为一名修道士，却因为眼疾而不得不回家休养。

16岁的伽利略整天把自己关在家里，只是借阅大量的书籍，并且，为了家里，他答应母亲去店里帮忙。

可是，伽利略的兴趣并不在生意上面，他常常不由自主地一边看着店，一边又拿起了书；或者一边接待着顾客，一边又思考起问题。

结果，虽然有伽利略的帮忙，文森西奥的生意并没有什么好转。因为到晚上结账的时候，文森西奥往往发现，卖出去的货物与收回来的钱不符。

这一天，文森西奥清点完货物，发现收的钱又少了。他看了看仍在冥思苦想[16]的伽利略，觉得不能不与他好好地谈一次了。

“伽利略，你知道，我并不反对你多看些书。可是，你今天又算错了账。这样下去，咱们店会亏本的。一家人可都靠这个店的收入呢。”

“对不起，爸爸。只是，今天这本书是我好不容易才借来，忍不住在店里就看了。而且它确实是太吸引我了。”

“什么书？能说说吗？”文森西奥扬扬眉。

“是哥白尼的书。他说太阳才是宇宙的中心，地球是围绕太阳转的，而不是像人们认为的那样，地球是宇宙的中心，太阳围绕地球转。”

“噢，那你怎么看呢？”

“我不能确定，我想他说的有一定的道理。”伽利略用不太肯定的语气说，“不过，伟大的亚里士多德说地球是宇宙的中心，难道会错吗？近两千年来人们信奉的东西，难道会错吗？唉，我现在还不能分清，究竟是哥白尼说得对，还是亚里士多德说得对。但，哥白尼的论述很有说服力，我真的觉得也许是亚里士多德搞错了。”

此后，伽利略又费尽周折借到了布鲁诺（nuò）的书。看完后，他对亚里士多德的怀疑更大了。

1581年，伽利略轻松地获得了梅迪奇家族的奖学金，如愿进入了比萨大学。这时候，他并没有什么明确的志向，所以尊从父亲的意愿，选择了学医。

然而，大学的生活并不像伽利略想像的那样丰富多彩，他感到非常的郁闷。

文森西奥把自己最近刚写的书——《古代音乐和现代音乐的对话》拿给伽利略看。上边有一段话：“在我看来，他们仅仅是依靠权威的力量来证明什么，而不是引用任何论据来支持自己的证明，这简直是荒唐可笑。与此相反，我希望允许自由提问和作答，而不需要任何对权威的逢迎，那才是真正追求真理。”

伽利略目前还不能完全体会父亲的深意，他带上父亲的新书，搭乘了一位农夫的马车，回比萨大学去。

回到比萨大学，伽利略越来越难以安心地上医学课了。他常常当场与老夫子般的老师争论，提出许多尖锐的问题，总是把他们问得无言以对，气得他们直喘气，恨不得把他赶出教室。没多久，全校的老师都知道了，伽利略是一个不好对付的学生。

伽利略觉得，继续上这种无聊的课，无疑是浪费自己宝贵的时间。于是他开始逃课，而那些老师呢？也因为少了一个捣（dǎo）乱的学生，课堂秩（zhì）序得以恢复，所以都对他睁一只眼闭一只眼。

不过，伽利略不上医学课，并不是去睡觉或玩耍，而是去听数学、物理课。虽然当时的意大利并不注重这些课程，但好在在比萨大学还有那么一两位教授愿意讲授这方面的知识。

伽利略尤其热衷于欧几里德的几何学，还有阿基米德的静力学。在他看来，与亚里士多德逻辑推理相比，同为古希腊科学巨人的阿基米德，采用实验的方法要可靠得多。正因如此，他才常常动手做实验，以证实自己的某些结论。

挑战与叛逆（nì）

“伽利略，我代表校方正式通知你，今年，你的梅迪奇家族的奖学金被取消了。”比萨大学校长严肃地说。因为伽利略不遵守学校制度，不服从学校管理。

1585年，伽利略被迫辍（chuò）学回家。

一天，伽利略看到阿基米德的故事，深受启发。故事说，古希腊国王请匠人制作了一顶王冠，害怕受骗，让阿基米德检验一下王冠是否是纯金的，但申明不能破坏王冠。阿基米德冥思苦想了几天，终于在澡堂想出了办法。他找来与王冠同样重量的金子，把王冠和金子分别放入两满盆水中，通过比较二者所排出的水的多少，检验出纯金王冠的真假。

伽利略想，同样的道理，不也可以检验出别的金属吗？每当有什么新的想法，伽利略总是感到很兴奋。他立刻找来工具，说干就干，做起了实验。

过了几天，伽利略拿到布店一个奇怪的东西。

“这是什么？”文森西奥问。

“爸爸，我管它叫比重秤，是我新发明的。”伽利略回答。

“它有什么用呢？”文森西奥有些不明白，他总是跟不上儿子的思维。

“作用太大啦，你可以用它检验出任何你不知道的金属。”伽利略说起自己的发明，颇有些自豪。

“看起来，这东西不太大。”文森西奥评论说。

“是呀，我这样设计，是为了让它便于携（xié）带。”伽利略解释说。

“它真的有你说的那么管用吗？”文森西奥看看这个不起眼的小东西，有些怀疑。

“咱们现在就可以试试。”伽利略十分自信。

试验的结果果然如伽利略所说。当时在店里的顾客立刻把这件事当作新闻，告诉了其他的人。就这样，一传十，十传百，越来越多的人找上门来，要求伽利略替他们检验金属，布店的生意也日益兴隆（lónɡ）。

这一年是1586年。从此，伽利略名声大振。

比重秤的发明为他带来了声誉，伽利略的生活才有了转机。他带上比重秤，拜访了欧洲许多著名的学者，也因此结识了一些王公贵族。在吉杜巴多侯爵鼎（dǐnɡ）力推荐下，1588年，比萨大学终于聘请伽利略担任数学教授。尽管数学课在当时不受重视，数学教授的薪水也相当低微，伽利略仍然欣喜万分。毕竟，他总算是自食其力[17]了。

在教学和研究中，伽利略再次发现，亚里士多德关于落体运动的理论值得商榷[18]。亚里士多德认为，重量不等的物体，从高处落下来的时候，速度也不等：越重的物体，下落的速度也越快，反之则越慢，即落体的速度与落体的重量成正比。

伽利略曾在平时公开批评这个理论是错误的。他说：“假如亚里斯多德的这个理论是正确的话，由此推论，那么一百磅重的铁球的下降速度就应该是一磅铁球下降速度的一百倍了，可现实生活中并不是这样的呀！”

不少科学家、哲学家和物理学家却责难伽利略，说他“狂妄”，并说“怀疑先哲就是对真理的背叛”等等。

伽利略没有屈服，因而登上比萨斜塔，要以事实来证明自己的正确。塔下有成千上万的人来观看他的实验。

众目睽睽[19]下，伽利略作了一次深呼吸，然后用双手把两个重量不等的铁球同时推了下去。这时人们都屏住了呼吸，争着观看结果。

“啊！两个铁球同时落地了！”

“轻重不同的物体，他们下落的速度是一样的。”

亚里斯多德的落体结论一下子就被推翻了。

当伽利略走下比萨斜塔时，他被狂热的学生们举了起来，他们一起欢呼一个新理论的创建。

他带着学生们凯旋[20]般回到比萨大学。虽然实验成功了，但伽利略并不沾沾自喜，他还要把这个问题更深入地研究下去。

正是在这种锲而不舍[21]的精神的推动下，伽利略发现了著名的惯性理论。即，运动并不像亚里士多德说的那样，是由于外力的作用才得以持续；相反，假如没有外力的作用，物体将保持它原有的状态，或者运动，或者静止，外力只是改变了物质运动的速度而已。

伽利略的惯性理论是自然科学史上的一次飞跃。后来，牛顿发展了这一理论，把它总结为惯性定律，即第一运动定律。

二百多年后，近代著名的物理学家爱因斯坦评价伽利略说：“伽利略的发现，以及从他开始的科学推理的方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。”

1597年，伽利略收到德国天文学家开普勒寄来的《神秘的宇宙》一书，书中详细介绍了哥白尼的日心说。伽利略想起小时候的事，又找来许多相关书籍，认真研究了哥白尼的观点。他觉得，与亚里士多德的宇宙观相比，哥白尼的日心说更为可信，只是还缺乏足够有力的证据。

1608年，伽利略听说荷兰有个叫利珀希的眼镜匠，发明了一种仪器，可以使远的物体看起来很近。他马上意识到，如果能够研制出这样一种望远镜，无疑可以使对天空的观测变得更为容易，也更为可靠。那样，也许就可以证明哥白尼的日心说是否正确了。

伽利略看到了一线希望。他的研究的欲望马上被充分地调动起来。整整三天三夜，伽利略不眠不休，研制成功了望远镜。不过，这种望远镜还无法看到太远地方的物体，伽利略把它献给了威尼斯公爵。此后，几经改进，伽利略终于制成了可以观测天空的望远镜。

他亲眼看见，月球表面凹凸不平，就象地球上的高山和平原一样！而且，月亮也不发光，它只是反射太阳光而已。

不久，伽利略又有了新的发现，那就是所谓的银河，并不是一个整体，而是由无数的星星汇集而成的。

最让伽利略感到兴奋的是，他发现木星也有四颗卫星！这个发现对于地心说来说，无疑是一个致命的打击，它为彻底地否定地心说，提供了无可辩驳的证据。

从此，伽利略彻底摒（bìnɡ）弃[22]了亚里士多德的宇宙观，成为哥白尼学说忠实的捍（hàn）卫[23]者。

伽利略不仅发现了金星的位相变化，即金星也和月亮一样，存在阴明圆缺的变化；而且，他还观测到太阳黑子的存在。

当时，伽利略已经被林赛学院聘（pìn）为院士。林赛学院是意大利最高学府，只有杰出的科学家才能享受这一殊荣。

伽利略马上把自己对太阳黑子的观测情况，写信报告了林赛学院。因为在他看来，真理只有让更多的人了解，才能实现其价值。在信中，伽利略第一次，也是惟一一次，详细地为哥白尼的日心说作了辩护，明确表明了支持哥白尼的立场。

林赛学院很重视伽利略的发现，将他的信公开发表。伽利略万万没有料到，就是这些信，居然会使他大祸临头，给他带来了噩（è）梦般的后半生。

原来，为了维护伽利略的利益，林赛学院在发表这些书信时，没有征求伽利略的意见，就在前言中替他声明，对太阳黑子的发现，伽利略拥有优先权。

没想到，罗马教廷下属的耶稣（sū）会中，有一名叫沙伊纳的会士，也发现了太阳黑子的存在，他因为优先权的声明而对伽利略怀恨在心。这时，一名叫卡西尼的修士，希望通过攻击伽利略来抬高自己的声望，从而早日登上红衣主教的宝座。两个人一拍即合，抓住《关于太阳黑子的信》中有关哥白尼的论述，将伽利略告上了罗马宗教裁判所。

于是，一道通告公布了，严禁任何人谈论哥白尼的“异端邪说”，不然就要受到宗教裁判所的严厉惩罚。

紧接着，宗教裁判所便传讯了伽利略，红衣主教在法庭上威胁伽利略说：

“今后你如果再相信、讲授和维护地动学说，被烧死的布鲁诺就是你的下场！”

伽利略为了能够继续他的天文学研究，表面上表示服从，在《否认书》上签了字，但实际上并不屈服，一离开宗教裁判所，他就在暗地里拿起他的望远镜，不知疲倦地观察起天体运动来。

几年后，教皇保罗五世死了。伽利略对新教皇抱着一线希望，以为他会以宽容的态度对待科学，结果还是落了空。于是，伽利略把自己关在屋子里，用多年的心血写成了一部书，这就是他生平最伟大的著作《对话》，它的全名叫《关于两大世界体系的对话》，又叫《关于托勒密和哥白尼两种宗教体系的对话》。

《对话》经过多次周折之后，终于在1632年问世。这时，伽利略已经是68岁的老人了。《对话》不但坚持了地球在运动的观点，还补充了哥白尼的学说，宣告了托勒密“地心说”的彻底破产，从根本上动摇了教会的最高权威。

对伽利略的迫害随即开始了。

1633年4月，伽利略在宗教裁判所接受审判，他坚持自己的观点，不低头认罪，使审判持续了几个月。

恼羞成怒[24]的法官采用“不准睡眠”的疲劳“战术”来折磨伽利略，连续50多个小时的审讯过后，这位重病在身的古稀老人已经奄奄一息了。

在死去活来的折磨下，伽利略被迫在事先准备好的《悔过书》上签了字。但是，当他签完字，颤颤（zhàn）巍巍地从跪着的地方站起来时，却喃（nán）喃地说道：

“无论如何，地球仍然在转动！”

伽利略被宗教裁判所整整监禁了9年。先是软禁在罗马，后来允许他隐居在佛罗伦萨。

他晚年的生活本来已经非常悲惨，但更不幸的是，惟一照顾他的女儿竟然在他之前去世了。思念爱女的过度悲伤，使他的双眼失明了。

但是，贫病交加、无依无靠的困境，以及失去爱女、双目失明的打击，都不能摧垮伽利略的意志。他不能用笔写了，就用口说，把自己的科学见解讲出来，一位心甘情愿给伽利略当助手的学生记下了这些见解，整理成《对话》的附篇。

1634年秋天，伽利略开始着手写一部新书。“这将是我一生中最有价值的著作，因为它凝聚了我一生的心血，又是我痛苦斗争的结果。”

经过两年艰苦的努力，72岁高龄的伽利略，终于完成了他一生中的最后一本书——《关于两门新科学（力学和弹性学）的讨论和数学证明》。

在麦肯齐欧的努力下，1638年，《两门新科学》一书终于在荷兰莱顿出版发行，再一次引起科学界的轰动。

但是，伽利略却再也无法亲眼看见了。一年前，伽利略已经双目失明，多年的眼疾终于发展到极点，夺去了他对光明的权利，他只能靠双手去抚摸新书、靠嗅觉去感受新书的芳香。

在最后的岁月里，尽管行动受到教廷的限制，身体受到失明、疝（shàn）气、寒热病等病痛的折磨，但伽利略的思想却仍然是自由的。他不肯浪费一分一秒的时间，常常不顾疲劳，日夜与朋友、学生们在客厅里讨论问题。

1642年1月8日，78岁的伽利略走完了他伟大的人生历程，安详地离开了人世。人们对他的去世深感悲痛，纷纷以各种形式进行悼（dào）念。伽利略的一生，是探索、奋斗、抗争的一生，他开启了人们追求科学的大门，确立了近代科学研究的基本方法，即观察和实验的方法，被称为“近代科学之父”。

1642年，就在伽利略逝世的这一年，牛顿诞生。

1979年，代表罗马教廷，教皇·保罗二世公开承认：伽利略主张宗教不应干预科学是正确的，300多年前对伽利略的审判，是教廷（tínɡ）犯下的一个严重错误，并赞扬了伽利略敢于追求真理的奋斗精神。