伽利略

苗千

伽利略

愛因斯坦和霍金都尊稱伽利略·伽利萊為“現代科學之父”，他還被尊稱為“現代觀測天文學之父”、“現代物理學之父”，伽利略也被認為是有史以來世界上最偉大的科學家之一。之所以能夠擁有這些頭銜，成為科學家中的科學家，與這位出生于1564年的意大利人在科學史上的獨特地位有關，他銜接了文藝復興與現代科學開端兩個人類文明的重要時期，他本身就是人類由追求宗教精神向追求科學精神轉折的標志。

1609年12月，當伽利略在意大利清冷的夜里，第一次將手中的自制望遠鏡指向天空，他便開啟了人類科學史上一個嶄新的時代。以現代的標準來看，當時伽利略身兼工程師、理論物理學家、實驗物理學家和天體物理學家等多個身份，這對于盛產全才的文藝復興時期的意大利人來說似乎是輕而易舉。

伽利略出生于一個音樂家家庭，他的父親就曾經利用琴弦做實驗，以驗證自己的音樂理論。雖然在少年時代伽利略從出生地比薩來到他父親的故鄉佛羅倫薩附近的一個修道院接受教育，但是他的父親執意想讓自己的大兒子成為一名醫生。進入比薩大學醫學院的伽利略對于醫學絲毫不感興趣，在比薩大學學習期間，他花了更多的時間學習歐幾里得和阿基米德的數學和自然哲學。在21歲時，他在沒有完成醫學學位的情況下就離開了學校，之后開始在佛羅倫薩和錫耶納等地講授數學。

伽利略在25歲時經過推薦成了比薩大學的數學教授，在這個時期他撰寫了從未被出版的《論運動》（De Motu）一書，盡管在書中有一些錯誤的論斷，但是其中提出了一個最重要的思想：一個人可以通過實驗來驗證自己的科學理論。這在當時宗教精神濃厚的意大利堪稱是革命性的理論。在28歲時，伽利略成為帕多瓦大學的數學教授，度過了他“生命中最快樂的八年”。在帕多瓦大學他為醫學專業的學生教授歐幾里得幾何學以及一些天文學知識，以便學生們在日后能夠同時利用占星術行醫。

伽利略一生都致力于研究物體運動規律的數學基礎。在少年時代，他就發現無論一個單擺的擺速是快是慢，每一次擺動的時間都相同。在38歲時他繼續運動研究，琢磨單擺、在斜面上的物體、自由下落的物體和被拋射物體的運動規律，并且得出了正確的結論。但是他的這些科學發現一直到35年之后才被發表。在1609年，伽利略45歲時看到一位威尼斯的朋友來信說，有一個荷蘭人在威尼斯展示“間諜鏡”（spyglass）可以看到遠處的景象——這是一種原始的望遠鏡，他在沒有見到任何實物的情況下就開始自己設計制作望遠鏡。他自制的望遠鏡效果甚至比荷蘭人制作的望遠鏡更好，最初可以把景象放大4倍，經過改進之后可以放大8倍。

伽利略意識到他的發明可能對于威尼斯人來說有著重大的商業和軍事意義，也可能給他帶來大量的財富，但他自己在1609年的一個冬夜里，第一次把望遠鏡指向了天空。在1610年5月出版的一本名為《星空信使》（Starry Messenger）的書中他描述了人類第一次看到的月亮上的山峰，組成了銀河的星星，以及木星周圍四顆較大的衛星。

對于星空的觀測使伽利略在整個意大利聲譽卓著，他繼續利用自己制作的望遠鏡觀測星空，對于木星進行了持續的觀測。在當時的條件下，他很難辨別出木星的四顆衛星，直到1612年他才能夠給出這四顆衛星運行的精確周期，但是實際上觀測結果并不符合預期，這讓伽利略感到非常困惑。實際上，當時他沒有考慮地球圍繞著太陽的公轉。在望遠鏡中，金星呈現出了類似于月相的周期性變化，這說明金星并非是圍繞地球，而是圍繞著太陽運轉。對于天體的實際觀測，使伽利略愈發堅定地支持哥白尼的日心說，這個和《圣經》描述相悖的學說自然令羅馬教廷感到強烈的不滿。

伽利略在1624年開始撰寫《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，以對話的形式講述了他的科學方法以及世界觀，他花費了6年時間完成這部巨著，隨后在1632年獲得教廷的允許在佛羅倫薩出版。但這本書隨后在1633年就被羅馬教廷列為禁書，伽利略也在同年7月被判處在自己的家中終身監禁。在家中監禁期間，他完成了自己的最后一部巨著《兩種新科學》，開啟了運動學和材料力學的研究。

由于伽利略在人類科學史上獨特而重要的地位，他在1642年1月8日逝世的日期也被后人認為是具有獨特的意味。在他去世不到一年之后（1643年1月4日），又有一位科學巨匠——牛頓——降生。在牛頓最重要的科學成就力學三定律中，其中很大一部分繼承了伽利略的研究成果和研究方法。在伽利略逝世300周年紀念日，另一位理論物理學大師史蒂芬·霍金降生，也有人以此認為霍金是伽利略的繼承人，盡管霍金本人對此毫不在意。