現代科學之父
文章來源: 越吃越蒙山人2018-03-05 13:58:32

(對外在世界的認知之六)

 

十六世紀四十年代,年近古稀的波蘭天文學家哥白尼自知來日無多,最終同意把自己畢生的研究心得《天體運行論》發表出版。哥白尼死後,第一批通過天文觀測和幾何計算驗證支持了他的日心學說的有兩個人,一個是意大利比薩大學的數學教授伽利略;另一個是在五百六十公裏之外,伽利略的書信朋友德國數學家開普勒。

 

伽利略出生在意大利西北部小鎮比薩的一個富裕家庭。本來,他的父親是想把自己的這個兒子培養成為一名醫生,當他聽到家庭教師說小伽利略迷上了歐幾裏得的幾何原理時,不禁心底暗自叫苦。伽利略的父親自己是個音樂家,能作曲並擅長演奏一種長得像曼陀鈴一樣的彈撥樂器。在那個年代研究音樂,就很難不與畢達哥拉斯的思路扯上關係,很難不對數字和幾何學有所了解,所以他知道歐幾裏得的書能讓人上癮,如果腦力跟不上,幾何那東西會讓人難以自拔。於是他趕忙告訴老師說,不要再指導伽利略學習歐幾裏得了。但是父親的警醒已是晚了一步,當時伽利略學得的知識已足以使他能將餘下的幾何原理自學慣通了。

 

在伽利略求學成長的時代,算術隻是供俗人們在街頭巷尾討價經商的雕蟲小計,而幾何才是讓整個社會敬仰崇拜的頂尖的學問,那才叫數學。這是因為,當時的知識精英們認為,幾何是上帝的語言,上帝所創造的宇宙萬物,其實是由各種各樣精密美妙的幾何圖形拚接而成的,甚至在亞當的身上,也體現著精準的幾何之美(這也是為什麽此前一百年的達芬奇,總是想把男人的理想體型用圓規和直尺標準化出來的原因)。在通讀了亞裏士多德和歐幾裏得傳下來的經典著作之後,像伽利略和開普勒這樣的頂尖學者都對此種說法堅信不疑推崇備至。伽利略曾經把自己對世界的深層思考做過這樣簡明的概括:宇宙這部宏大之書是由數學寫成的。當然,像是有伽利略開普勒那樣腦力的學者,對於說辭對於教條都是不會輕信盲從的,他們要去思辨推理,他們要去尋找證據,如果理論和證據不相符時,他們還會力求創新。然而,命運不會對每個人都是公平的,推理創新的結果真是令人感歎,開普勒後來算是鑽了牛角尖走了一些偏路,而伽利略則成就了亞裏士多德之後的另一座豐碑。

 

所以,伽利略變成了一個我們在中學就都熟悉了的名字。愛因斯坦在他寫的一篇文章中,尊稱伽利略為現代物理和現代科學(modern science)之父。另一位當代物理學大師霍金也曾由衷讚歎說,對於現代科學的誕生,伽利略比任何其他的個人貢獻都大。這個生長在文藝複興後期年代的意大利人,之所以能被後人如此尊重仰望,可能是有如下幾個主要的原因:首先是他對哥白尼日心說提供的理論支持,實際上是推動了古典科學的複興進而導致了近代科學的革命;其次,在這一理論探索的過程中,伽利略對延續了兩千年的亞裏士多德教義進行了必要的修正和更新;當然還有,他確定和完善了通過實驗提供論點的證據這一現代科學論證模式。

 

伽利略親曆實證檢驗科學道理的傳說很多,最為著名的是他爬上比薩斜塔,扔下兩個不同重量的物體以檢測落地時間的故事。但對這個傳說的真實性表示懷疑的人很多,因為在他自己出版的著作中從來沒有提及過這樣一件事情。不過,他確實有著述記載了諸如,從斜板上滾下來的球所經曆的時間和距離,並以此來推斷物體的運動規律和力的變化,這類的事情。在對這樣的實驗中運動著的物體進行觀察的時候,伽利略發現,古典亞裏士多德學派的理論在分析動靜之間的關係時,有很多矛盾的地方。比如說,在一艘勻速行駛的船上,如果有船員爬上高高的桅杆往下落球,按照亞裏士多德古典理論,這球應該是掉到桅杆後麵的地方,因為船在球下落的這一時刻,是向前走了一段距離。可是,通過多次的實驗,伽利略發現,球總是會掉到桅杆的腳下,並沒有落到後麵,就好像是這球知道應該跟著這船的速度一起前行是的。這樣看來,自打和艾菲斯學派較上勁,亞裏士多德就一直中意的理念——把一個物體置於絕對靜止的自然狀態,是不可能的;勻速的狀態就是相對的靜止,動與靜其實是針對參照物而言的相對概念。伽利略對動態物體速度變化與受力變化之間關係的觀察和推論,不單為接踵而至的牛頓力學打下了基礎,也為四百年後愛因斯坦相對論的誕生埋下了伏筆。

 

伽利略不唯書本不唯教條,隻相信實踐得來的真實和符合邏輯的推理,這樣的思想作風肯定是和教會的要求格格不入。在伽利略使用自製的望遠鏡,觀測到金星的起伏變化規律後,就確信了天體的運轉規律和聖經裏麵講的不是一回事。但他還是一個虔誠的基督徒,他相信上帝的存在,相信上帝法則的嚴謹美妙。他認為,聖經裏麵的差錯是前人愚鈍,沒能理解上帝的智慧。所以,要理解真理,必須觀察上帝親手的創作,而不是經卷上的教條。這樣的觀點當然還是觸動了教會的威嚴。後來,教會法庭對伽利略實施了“雙規”,不許他在國外發表著作,不許他再表態支持哥白尼的日心學說。幸虧伽利略的家族在佛羅倫薩地區人脈廣博,他本人和美第奇家族以及一些紅衣主教甚至個把教皇頗有私交,這才沒落得像是布魯諾那樣的下場,但他此後一直被軟禁在家,過著極其悲慘的晚年生活。1642年 伽利略在托斯卡納的家中逝世。

 

1992年,天主教皇保羅二世,發表了一份聲明,承認了四百多年前羅馬教廷對伽利略的錯誤判決。但是直到現在,他們對布魯諾的事情還是隻字不提。