影响世界的百位名人

第七十五章 从科学实验中寻求真理——伽利略

　　伽利略（1564—1642）是意大利著名的物理学家、天文学家和数学家。

　　1564年2月15日伽利略生于意大利因斜塔而闻名于世的比萨城。出身在贵族家庭里的伽利略从小就受到了良好的教育，父亲是有名的音乐家、杰出的数学家，同时还精通拉丁文和希腊文。伽利略11岁时就被送到佛罗伦萨附近的法洛姆博罗莎经院学校，接受古典教育，17岁时又进入比萨大学学医。在学校里伽利略不满足于那种死气沉沉的学习局面，他思想活跃，善于观察和思考。对于生活中的许多自然现象，人们一般都熟视无睹，或习以为常，而伽利略却能从捕捉到的现象中得到重大的发现。

　　有一次伽利略到比萨教堂去做礼拜，他看到教堂里悬挂的吊灯被风吹得摇来晃去。吊灯的悬绳都一样长，由于悬挂的位置不同，它们摇摆的幅度也不尽相同，有的大一点，有的小一点，但往返的时间似乎都一样。于是他用自己的脉搏跳动来计时，果然证实了吊灯每摆动一次所需时间确实是相等的，这叫做摆的等时性。正是由于伽利略的发现，后来荷兰的科学家惠更斯才根据这个原理发明了挂摆的时钟。

　　由于家庭的变故，伽利略不得不中断学业。在校期间激发起来的对数学和物理学的求知欲望这时更加强烈地吸引着停学待业在家的伽利略。他刻苦研读了从各处搜集到的欧几里得和阿基米德等一些人的著作，学习他们严谨的逻辑思维和一些物理实验、机械制作的方法。其中关于阿基米德给国王测定金冠的故事使伽利略对合金的物理和力学性质产生了浓厚的兴趣。他在1586年发明了一种测定合金比重的“小天平”，还写了一篇讲述小天平的构造原理和使用方法的论文《小天平》。在此期间，伽利略还完成一篇题为《论固体重心》的论文，论述了物体的重心和力学方面的问题。

　　由于伽利略才华毕露，1589年没有获得过任何学位的伽利略受聘重返比萨大学任数学教授。伽利略除了尽心尽力完成正常的教学任务外，还充分利用学校里的条件进行了一系列的科学研究和实验，他研究的主要方向是自由落体问题。传说中的伽利略在比萨斜塔上用轻、重两个不同的物体做自由落体实验就是在这个时期进行的。虽然后人对这个传说的真实性有不同的看法，但不同重量的物体从同一高处自由下落，同时着地，即具有相同的重力加速度这一事实，却是由伽利略通过实验验证了的。

　　1592年伽利略又来到了位于威尼斯的帕多瓦大学任教，同时主要从事力学研究，在物体的斜面运动和抛射体运动方面又作出了重大的发现。伽利略用一个中间开槽的10米长的光滑木板作为斜面，让球在槽内可以自由滚动，记录下球从不同高度的斜面滚下所需的时间。通过仔细观察和认真分析，伽利略总结出物体作斜面运动时的一些重要原理。英国大科学家牛顿在伽利略这些发现的基础上将其概括为有名的惯性定律，成为牛顿三大运动定律中的第一定律。

　　伽利略的兴趣很广泛，亲自动手是他的一大特点。学过医学的伽利略对如何测量发烧病人的体温也很关注，进行了一系列的实验之后，1593年他发明了空气温度计。

　　由于帕多瓦大学学术空气浓厚，思想也不太压抑，因此在该校任职期间是伽利略的科研活动最鼎盛的时期。他不仅从事力学方面的研究，而且对天文学也倾注了极大的兴趣。1609年伽利略把自己磨出来的两个镜片装在一个圆筒里制成了第一架望远镜，“使50英里以外的物体，看起来就像在5英里以内那样”。经过不断的改进，伽利略把望远镜的放大倍数提高到30倍以上。

　　望远镜的发现在欧洲引起了轰动，它大大地拓宽了人类观察空间的视野，对观察宇宙，正确认识浩渺的天空中各种奇异的自然现象具有极大的现实意义。

　　伽利略用自制的望远镜在1610年1月首先观察到木星的四颗卫星，并进一步计算了它们的运行周期；它还观测了土星和金星，也都有新的发现。当他把望远镜对准太阳和月亮的时候，惊喜地发现太阳上有黑斑，玉盘似的月亮上竟也有高山深谷，完全不像亚里士多德所说“天体是完美无缺的”。于是在1610年初，他出版了第一本介绍自己观测结果的书，叫做《星际使者》。望远镜就像伽利略手中的一把金钥匙，为人们打开了探测神秘宇宙的大门，展示了奥妙天空的真正面目。

　　但是观测和研究的深入开展，却使伽利略的处境变得越来越危险。因为当时的欧洲被封建教会顽固地统治着，他们把亚里士多德尊为“圣人”，把托勒密的“地心说”奉为神圣不可侵犯的教条，谁要是反对他们的主张，就等于反对宗教，就会受到宗教残酷的迫害，甚至会被教会处死。意大利著名的哲学家布鲁诺就因为积极宣传哥白尼的“日心地动说”而被宗教裁判所监禁8年后活活烧死。尽管伽利略曾亲自制作100多架望远镜分送给一些国家的王公贵族，希望他们能通过望远镜亲自观察一下天空到底是什么样的，但是这些代表封建利益的统治者们却从来也不敢把望远镜对准天空亲眼看一看，他们惟恐自己的统治在科学事实面前被动摇。

　　在这种严酷的形势面前，伽利略不得不使用一些手段，以便有利于宣传、介绍自己的研究成果，因此1611年他在欧洲的宗教统治中心罗马被聘请为教会学院的研究员。1612年伽利略发表了一篇题为《论停止在水中的物体与在水中运动的物体》的论文，论述了流体中物体的平衡条件，驳斥了亚里士多德的一些错误论点。接着伽利略又通过一封封寄往各地的书信，热情地宣传哥白尼的学说，揭露亚里士多德和托勒密假说的荒谬性。这些活动使教会感到非常恐慌，他们觉得这是一个非常严重的威胁，于是在1616年宗教裁判所把伽利略传到罗马进行审讯，宣布哥白尼的《天体运行论》为禁书，迫使伽利略声明放弃哥白尼学说，使伽利略受到了沉重的打击。

　　热爱科学、追求科学真理的伽利略并没就此止步不前，变幻无穷的天际是那么强烈地吸引着他，他决心在崎岖的道路上继续登攀。就在对彗星又进行了新的观测和研究之后，他采取了一种更加隐蔽的方式。1632年在佛罗伦萨出版了伽利略写的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（简称为《对话》），书中只有三个人，分别代表哥白尼、托勒密和伽利略，他们在4天的时间里以对话的形式讨论了哥白尼的日心说和托勒密的地心说。由于写作方式非常巧妙、隐蔽，这本书竟然通过了罗马教会的审查，得以正式出版发行，这不能不说是伽利略在斗争策略上取得的一次胜利。

　　在《对话》这本书里，伽利略用大量的科学事实充分说明了地球存在着自转和公转这样两种运动，用地心说顺畅地解释了很多的天象问题，从而进一步论证了日心说的合理性，批驳了地心说的荒谬性。这本书形式新颖独特，语言生动活泼，是科学史上的一部杰作，因此受到了人们的热烈欢迎。当教会的神学家们对这本书的真正意图搞清之后，他们便更加恼羞成怒，变本加厉的迫害也就降临到了这位年近七旬的老人身上。1632年8月，罗马宗教裁判所宣布禁止出售《对话》，教皇命令组成一个专门委员会对伽利略进行审查，让体弱多病的伽利略立即到罗马接受宗教裁判所的审讯。在严酷的审讯和刑法的折磨下，风烛残年的伽利略被迫违心地在法庭上当众表示忏悔，并在判决书上签字，遭到终身监禁。即使在这样恶劣的条件下，仍然没有熄灭燃烧在伽利略心中的那一簇科学圣火。由于朋友的帮助，他又陆续发表了一些著作和论文，其中最重要的是1638年出版的《关于两门新科学的讨论和数学证明》一书。1642年1月8日伽利略的生命之火熄灭在他的终身监禁地。300多年后的1979年，罗马教皇出面为伽利略沉冤昭雪，正式恢复名誉。

　　伽利略的一生是艰难曲折的，但他对自然科学的发展做出了卓越的贡献，他是一位伟大的科学家，他不屈不挠的斗志是永远值得人们学习的，他主张运用科学实验和数学方法去认识自然现象的原因和规律的这一研究方法已成为后人从事科学研究的必然方式，他本人也成为古典力学和近代实验物理学的先驱者。