影響世界的百位名人

第七十五章 從科學實驗中尋求真理——伽利略

　　伽利略（1564—1642）是意大利著名的物理學家、天文學家和數學家。

　　1564年2月15日伽利略生於意大利因斜塔而聞名於世的比薩城。出身在貴族家庭裏的伽利略從小就受到了良好的教育，父親是有名的音樂家、傑出的數學家，同時還精通拉丁文和希臘文。伽利略11歲時就被送到佛羅倫薩附近的法洛姆博羅莎經院學校，接受古典教育，17歲時又進入比薩大學學醫。在學校裏伽利略不滿足於那種死氣沉沉的學習局麵，他思想活躍，善於觀察和思考。對於生活中的許多自然現象，人們一般都熟視無睹，或習以為常，而伽利略卻能從捕捉到的現象中得到重大的發現。

　　有一次伽利略到比薩教堂去做禮拜，他看到教堂裏懸掛的吊燈被風吹得搖來晃去。吊燈的懸繩都一樣長，由於懸掛的位置不同，它們搖擺的幅度也不盡相同，有的大一點，有的小一點，但往返的時間似乎都一樣。於是他用自己的脈搏跳動來計時，果然證實了吊燈每擺動一次所需時間確實是相等的，這叫做擺的等時性。正是由於伽利略的發現，後來荷蘭的科學家惠更斯才根據這個原理發明了掛擺的時鍾。

　　由於家庭的變故，伽利略不得不中斷學業。在校期間激發起來的對數學和物理學的求知欲望這時更加強烈地吸引著停學待業在家的伽利略。他刻苦研讀了從各處搜集到的歐幾裏得和阿基米德等一些人的著作，學習他們嚴謹的邏輯思維和一些物理實驗、機械製作的方法。其中關於阿基米德給國王測定金冠的故事使伽利略對合金的物理和力學性質產生了濃厚的興趣。他在1586年發明了一種測定合金比重的“小天平”，還寫了一篇講述小天平的構造原理和使用方法的論文《小天平》。在此期間，伽利略還完成一篇題為《論固體重心》的論文，論述了物體的重心和力學方麵的問題。

　　由於伽利略才華畢露，1589年沒有獲得過任何學位的伽利略受聘重返比薩大學任數學教授。伽利略除了盡心盡力完成正常的教學任務外，還充分利用學校裏的條件進行了一係列的科學研究和實驗，他研究的主要方向是自由落體問題。傳說中的伽利略在比薩斜塔上用輕、重兩個不同的物體做自由落體實驗就是在這個時期進行的。雖然後人對這個傳說的真實性有不同的看法，但不同重量的物體從同一高處自由下落，同時著地，即具有相同的重力加速度這一事實，卻是由伽利略通過實驗驗證了的。

　　1592年伽利略又來到了位於威尼斯的帕多瓦大學任教，同時主要從事力學研究，在物體的斜麵運動和拋射體運動方麵又作出了重大的發現。伽利略用一個中間開槽的10米長的光滑木板作為斜麵，讓球在槽內可以自由滾動，記錄下球從不同高度的斜麵滾下所需的時間。通過仔細觀察和認真分析，伽利略總結出物體作斜麵運動時的一些重要原理。英國大科學家牛頓在伽利略這些發現的基礎上將其概括為有名的慣性定律，成為牛頓三大運動定律中的第一定律。

　　伽利略的興趣很廣泛，親自動手是他的一大特點。學過醫學的伽利略對如何測量發燒病人的體溫也很關注，進行了一係列的實驗之後，1593年他發明了空氣溫度計。

　　由於帕多瓦大學學術空氣濃厚，思想也不太壓抑，因此在該校任職期間是伽利略的科研活動最鼎盛的時期。他不僅從事力學方麵的研究，而且對天文學也傾注了極大的興趣。1609年伽利略把自己磨出來的兩個鏡片裝在一個圓筒裏製成了第一架望遠鏡，“使50英裏以外的物體，看起來就像在5英裏以內那樣”。經過不斷的改進，伽利略把望遠鏡的放大倍數提高到30倍以上。

　　望遠鏡的發現在歐洲引起了轟動，它大大地拓寬了人類觀察空間的視野，對觀察宇宙，正確認識浩渺的天空中各種奇異的自然現象具有極大的現實意義。

　　伽利略用自製的望遠鏡在1610年1月首先觀察到木星的四顆衛星，並進一步計算了它們的運行周期；它還觀測了土星和金星，也都有新的發現。當他把望遠鏡對準太陽和月亮的時候，驚喜地發現太陽上有黑斑，玉盤似的月亮上竟也有高山深穀，完全不像亞裏士多德所說“天體是完美無缺的”。於是在1610年初，他出版了第一本介紹自己觀測結果的書，叫做《星際使者》。望遠鏡就像伽利略手中的一把金鑰匙，為人們打開了探測神秘宇宙的大門，展示了奧妙天空的真正麵目。

　　但是觀測和研究的深入開展，卻使伽利略的處境變得越來越危險。因為當時的歐洲被封建教會頑固地統治著，他們把亞裏士多德尊為“聖人”，把托勒密的“地心說”奉為神聖不可侵犯的教條，誰要是反對他們的主張，就等於反對宗教，就會受到宗教殘酷的迫害，甚至會被教會處死。意大利著名的哲學家布魯諾就因為積極宣傳哥白尼的“日心地動說”而被宗教裁判所監禁8年後活活燒死。盡管伽利略曾親自製作100多架望遠鏡分送給一些國家的王公貴族，希望他們能通過望遠鏡親自觀察一下天空到底是什麽樣的，但是這些代表封建利益的統治者們卻從來也不敢把望遠鏡對準天空親眼看一看，他們惟恐自己的統治在科學事實麵前被動搖。

　　在這種嚴酷的形勢麵前，伽利略不得不使用一些手段，以便有利於宣傳、介紹自己的研究成果，因此1611年他在歐洲的宗教統治中心羅馬被聘請為教會學院的研究員。1612年伽利略發表了一篇題為《論停止在水中的物體與在水中運動的物體》的論文，論述了流體中物體的平衡條件，駁斥了亞裏士多德的一些錯誤論點。接著伽利略又通過一封封寄往各地的書信，熱情地宣傳哥白尼的學說，揭露亞裏士多德和托勒密假說的荒謬性。這些活動使教會感到非常恐慌，他們覺得這是一個非常嚴重的威脅，於是在1616年宗教裁判所把伽利略傳到羅馬進行審訊，宣布哥白尼的《天體運行論》為禁書，迫使伽利略聲明放棄哥白尼學說，使伽利略受到了沉重的打擊。

　　熱愛科學、追求科學真理的伽利略並沒就此止步不前，變幻無窮的天際是那麽強烈地吸引著他，他決心在崎嶇的道路上繼續登攀。就在對彗星又進行了新的觀測和研究之後，他采取了一種更加隱蔽的方式。1632年在佛羅倫薩出版了伽利略寫的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體係的對話》（簡稱為《對話》），書中隻有三個人，分別代表哥白尼、托勒密和伽利略，他們在4天的時間裏以對話的形式討論了哥白尼的日心說和托勒密的地心說。由於寫作方式非常巧妙、隱蔽，這本書竟然通過了羅馬教會的審查，得以正式出版發行，這不能不說是伽利略在鬥爭策略上取得的一次勝利。

　　在《對話》這本書裏，伽利略用大量的科學事實充分說明了地球存在著自轉和公轉這樣兩種運動，用地心說順暢地解釋了很多的天象問題，從而進一步論證了日心說的合理性，批駁了地心說的荒謬性。這本書形式新穎獨特，語言生動活潑，是科學史上的一部傑作，因此受到了人們的熱烈歡迎。當教會的神學家們對這本書的真正意圖搞清之後，他們便更加惱羞成怒，變本加厲的迫害也就降臨到了這位年近七旬的老人身上。1632年8月，羅馬宗教裁判所宣布禁止出售《對話》，教皇命令組成一個專門委員會對伽利略進行審查，讓體弱多病的伽利略立即到羅馬接受宗教裁判所的審訊。在嚴酷的審訊和刑法的折磨下，風燭殘年的伽利略被迫違心地在法庭上當眾表示懺悔，並在判決書上簽字，遭到終身監禁。即使在這樣惡劣的條件下，仍然沒有熄滅燃燒在伽利略心中的那一簇科學聖火。由於朋友的幫助，他又陸續發表了一些著作和論文，其中最重要的是1638年出版的《關於兩門新科學的討論和數學證明》一書。1642年1月8日伽利略的生命之火熄滅在他的終身監禁地。300多年後的1979年，羅馬教皇出麵為伽利略沉冤昭雪，正式恢複名譽。

　　伽利略的一生是艱難曲折的，但他對自然科學的發展做出了卓越的貢獻，他是一位偉大的科學家，他不屈不撓的鬥誌是永遠值得人們學習的，他主張運用科學實驗和數學方法去認識自然現象的原因和規律的這一研究方法已成為後人從事科學研究的必然方式，他本人也成為古典力學和近代實驗物理學的先驅者。