伽利略的简介(胡翌霖 | 伽利略的望远镜)-笔记百科

伽利略的简介

作者?胡翌霖 (清华大学助理教授)
责编?许嘉芩?刘愈
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最后稍微提一下伽利略（1564-1642），他也是下一讲的主角之一。在这里主要讲他在天文学上的贡献。
伽利略在天文学上的许多贡献都与他改进并运用望远镜有关，1609年他听说荷兰人发明了望远镜，并根据传闻自己着手做了一架（图1），他把这个20倍的望远镜指向天空，发现了许多新现象。在第二年，他就出版了《星际信使》，报告了他用望远镜看到的东西，例如月亮上的凹凸不平的环形山（图2），他还发现木星周围还有4颗肉眼难见的行星，伽利略为了讨好他的赞助人美第奇家族，把它们命名为美第奇行星，稍后则明确这四颗是木星的卫星。
这些发现严重打击了相信天界完美不朽的希腊宇宙论，并佐证了日心体系。传统上天界被认为完美无缺，所以月亮和太阳都被认为是完美的球体，环形山和太阳黑子打破了这一观念。在哥白尼体系中，六大行星中只有地球有一颗月亮绕着转这件事情是很奇怪的，但如果说每颗行星都有可能有自己的卫星的话，月亮就不显得奇怪了。另外，人们发现通过望远镜看到的恒星并没有像行星那样被放大成圆面，这意味着恒星的视大小可能只是人眼的错觉，我们知道日心说为了解释为什么看不到恒星视差，不得不“吹大”宇宙的大小，但如果恒星离我们如此遥远，却还能看到一定的视大小，就意味着这些恒星的真实大小也将变得异常大，因此太阳与它们相比小得太不像话，而直到确认视大小只是错觉，才避免了恒星膨胀的结果。
▲?图1 伽利略制作的望远镜（现存最早的复制品）
▲图2 伽利略绘制的月面图
并不是所有人都立刻承认了伽利略的发现，甚至有些人表示拒绝使用望远镜。需要注意的是，这些反对者并不是像我们通常想象得那样是愚蠢透顶的傻帽，在许多情况下抵制望远镜似乎是一个更加理性的选择。因为像望远镜这样的神奇器物似乎很像魔法师的神秘道具，让人敬而远之。
而且，即便是那些愿意尝试的人，由于制作和使用它需要一定的技巧，特别是在夜空中定位目标并非易事，一般人往往需要专业人士的指导才能有效地进行观测。甚至有记录说伽利略有一次给一群博洛尼亚大学的学生演示怎么看到木星的卫星，结果失败了，忙活了半天大家都没找到，伽利略很沮丧，在第二天一早悄悄溜走了。
▲图3 19世纪油画，描绘伽利略向威尼斯总督介绍望远镜的用法，学会用望远镜在白天观看地上的事物很容易，然而要学会观星，即便对今天的天文爱好者而言也并不轻易。
这有点像我们中国科学界在80年代流行过的一股热潮，就是人体特异功能研究，当时有许多实验都能“证明”特异功能存在，怀疑者也被诚挚地要求去观摩这些演示实验，如果你不是内行的魔术师，很可能是发现不了专业的骗术的，所以演示的结果是你不得不承认你看到了这些现象，但理智的你可能还不相信，于是便被特异功能研究者斥为冥顽不灵、食古不化。如果你老实地承认你看到了特异功能的演示，你就被迫成为特异功能的见证者，他们就可以宣传某某学者已经见证了我们的新发现……所以说，如果你没有信心甄别魔术和骗术，又不想帮他们站台，最理智的办法可不就是敬而远之，从一开始拒绝观看他们煞有介事的演示，不是吗？那么你凭什么根本就不相信他们演示的特异功能是真的呢？似乎你也没有多少依据，基本上只是根据你在旧科学范式下积攒起来的一些常识。
那么伽利略的反对者们的情况其实也差不多，他们基于对传统科学的常识的信心，基于对哗众取宠的新奇演示的本能警惕，拒绝去观看伽利略的望远镜，似乎也没有什么可指摘的。事实上伽利略和传统经院学者相比是有点大忽悠的感觉，他显然不像一个严谨的学者的文风，他较早使用通俗语（意大利文而不是当时的学术语言拉丁文）写作重要的科学文本，而且是写成对话体，有意识地写给大众看。
当然我们也许会说，望远镜的功能是可以验证的，比如说我拿着望远镜看地面上远处的东西，然后我可以亲自跑到远处去验证我的观察，这就证明了望远镜确实能够如实放大景物。但问题不是那么简单，关键在于，被望远镜“放大”的究竟是什么，是我们的视觉能力被望远镜延伸了，还是自然界被望远镜拉近了？注意到这两点是不同的，因为人的感官不是完美的，古代人向来认为容易出错的感官是通往真理的妨碍，我们的感官经常会看错，会看到不存在的东西，那么如果说望远镜是放大了人眼的能力，那就意味着人眼的缺陷和错觉也可能被放大了。在当时伽利略就与朋友争论过这类问题，虽然我们现在有了确定的见解，但是显然，在当时纠缠于这类问题的人未必只是出于单纯的食古不化。
相反，伽利略在许多时候表现得非常顽固，比如他与开普勒有通信交流，但他坚持正统的圆形模型而未能接受开普勒的椭圆轨道。他还与一位耶稣会天文学家争论彗星是否在月上天，那位耶稣会士相信第谷的观测，认为彗星在月上天，而伽利略则无视第谷，坚持彗星是月下天的现象。
在用意大利文书写的《两大世界体系的对话》这部宣扬哥白尼体系的书中，他坚持用地球的运动来解释潮汐，并把潮汐视作地球运动的证据（就好比一桶水晃动的时候水面会起伏），甚至这部书的书名一度被设计为《关于潮汐的对话》。我们现在当然知道潮汐是月球的事，古代学者也早就认为潮汐与月亮有关，伽利略显然是想错了。
伽利略和当时的红衣主教，后来的教皇，乌尔班八世一直关系很好，虽然哥白尼体系是异端，但教皇仍然同意伽利略出版他鼓吹哥白尼学说的著作，只是要求加一个序言，承认地球的运动只是一个假说，在找到确凿的证据之前不能认其为真，伽利略同意了，但显然不太服气，他大概认为潮汐已经是够确凿的证据了。乌尔班八世还希望伽利略在书中加上他的观点，即“诸如潮汐这样的自然现象可能有多种原因，其中一些是不可知的，不应该把它归结为某个单一原因”。伽利略照做了，但是在他的对话体著作中，伽利略安排了一个始终被嘲弄的丑角说出了乌尔班八世的话。等教皇看到书之后，当然大怒，认为自己遭到了欺骗和羞辱。另外教皇当时自己的政治地位受到动摇，不得不在一些敏感问题上站明立场以防政敌找到把柄，于是便有了审判伽利略这一著名的公案。
到最后，伽利略被要求宣誓放弃地动说，伽利略照做了，民间传说中他摸着大地喃喃自语“它确实在动啊”，但并没有任何可信的记录。最后伽利略并没有受到什么刑罚，只是被软禁在自己的别墅里，继续正常地写作和讲学，在软禁期间写成了更重要的一部著作，即《关于两门新科学的对话》（材料力学和动力学），下一讲将涉及这本书。
说了许多伽利略的性格上的固执和思想上的保守，并不是想要否定伽利略在科学史上的重要角色。事实上没有哪个现实的人是完美无缺的，揭示这些伟大学者的局限性，更有助于我们理解科学进步的艰难。
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推荐书目（9）
普林西比：《科学革命》，张卜天译，译林出版社2013年。——简短但优秀的科学革命史通俗读本。
亨利：《科学革命与现代科学的起源》，杨俊杰译，北京大学出版社2013年。——也是一部不错的小册子，特色是对法术传统的介绍。
哈里斯：《无限与视角》，张卜天译，湖南科技出版社2014年。——独特的视角，不止讲天文学革命，还讲到透视法及其思想史意义。
【本文摘自《过时的智慧——科学通史十五讲》第九讲?复古开新：哥白尼革命，上海教育出版社，2016年7月出版。】
▲《过时的智慧——科学通史十五讲》

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