伽利略

第五节 为科学事业献身

　　自从女儿赛莱斯特去世之后，伽利略又得了重病，之后又是一度的消沉。

　　终于熬过了寒冷悲伤的冬季，地中海刮过来的暖风把大地的万紫千红唤醒，伽利略的心情也随着大地回春而渐渐从痛苦中平复过来。

　　想到与自己最为亲密的女儿赛莱斯特依旧会一阵阵的悲伤，尤其是他回来后看到她形容枯槁的样子。不由让伽利略经常地赞叹，多好的一个孩子，可惜他没有更多地去照顾她。而女儿却是在他最悲观最失落的时候一直在写信安慰着他，鼓励着他。

　　想到这些，伽利略突然感觉到振奋了起来，为女儿如此地为自己而感到欣慰。

　　伽利略觉得，自己不能再这样消沉下去了，为了女儿他应该继续努力，直到生命的最后一刻。他想起，在锡耶纳市被软禁时，彼可罗米尼大主教就曾经劝过他，将来有时间可以把物理学方面的研究成果总结一下，汇集成书，为科学事业的发展作出贡献。写出书来，教廷不让出版，但是总有一天会出版的。彼可罗米尼大主教说得对，我不能用望远镜看，但可以拿起笔来写。

　　于是，伽利略继续自己之前已经开始的《关于两门新科学的对话》工作。

　　当阿圣翠山庄果园里硕果累累的时候，伽利略陆续接到好几个令人高兴的消息：他在早年撰写的力学论文，汇集成《力学》一书，被译成法文，在法国出版；他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书，被译成拉丁文也在法国出版；他的《尝试者》和《致克丽丝蒂娜的信》两本书，被译成拉丁文，同时在荷兰出版。

　　这些令人振奋的消息，使伽利略备受鼓舞，加快了《关于两门新科学的对话》的写作速度。

　　到了1635年年末，《关于两门新科学的对话》的前半部脱稿。伽利略派人联系出版事宜遇到了困难。

　　罗马教廷向有教会的欧洲国家下令，任何时候都不准出版或再版伽利略的著作以及由他编辑的著作。为此，很多国家的出版商不敢出版《关于两门新科学的对话》一书。

　　于是，伽利略托朋友将书稿送到了国外。这位朋友是一位力学工程师，他对伽利略的这本书很感兴趣。他在德国和波兰等地奔波数月，也未能找到愿意出版此书的出版商，因为各地教会都担心涉入伽利略案件。

　　最后，找到的唯一愿意出版伽利略著作的竟然是一位红衣主教，他家里有印刷机，这不能不说是莫大的讽刺。但是正要开工的时候，红衣主教被一场暴病夺去了生命。

　　有人建议工程师去找荷兰的艾鲍维尔家族，这是荷兰一个很著名的出版家族，他们曾出版过伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书的拉丁文译本，在欧洲产生不小的影响。

　　这位工程师朋友找到区鲍维尔家族的一个书商时，老板当即表示愿意出版此书。

　　1637年的春天，伽利略费时三年，终于完成了他的最后一部巨著。1638年，《关于两门新科学的对话》在荷兰的莱顿终于秘密出版。

　　所谓“两门新科学”，指的是材料强度和运动学。在此书中，伽利略奠定了运动学的基础。特别是，他通过对炮弹从射出炮口到落地的轨迹是一条数学上的抛物线的论证，对于运动在不同方向上的分量，以及这些分量在各种情况下的叠加与合成，给出了完美的解决。

　　此书被视为近代物理学的基石之一，其处理问题的思路和手法则成为近代科学的典范。所以爱因斯坦说“他就是近代物理学之父——事实上是近代科学之父”。

　　与第一部《对话》相比，《关于两门新科学的对话》中的许多内容要更艰深一些，书中有大量的“定理”“命题”和“问题”，而且因为那时还没有微积分这样的数学工具，所以伽利略的许多证明只能采用相当烦琐的几何证明。当然，在说服辛普利邱时，他仍然花费了许多篇幅进行通俗解释。

　　伽利略对于力学的研究，在他的科学活动中占有极为重要的地位，他所建立的摆的定律、惯性定律、落体运动定律，以及对抛体运动的研究和他提出的相对性原理，奠定了动力学的重要基础。以后经牛顿的发展完善，建立了现代经典力学的系统理论。

　　让人感觉不可思议的是，伽利略费劲九牛二虎之力出版的这本书，却被一些不怀好意的人诬称为走私文稿，他们再一次告到了罗马教廷。

　　罗马教廷当即组织了调查组，调查这件事情。

　　罗马教会向伽利略询问此事，伽利略回答说：“这本书的出版我全然不知，我知道的只是有几位科学家曾经看过我的手稿。”

　　帮助伽利略出版的工程师朋友，也极力证明伽利略的清白，说伽利略对此事件一概不知。

　　当时，罗马教会正疲于应付敌国的进攻，也就无暇细查伽利略的事情，而且这本书中没有任何违禁之处，这件事也就不了了之了。

　　然而，不幸还是没有放过伽利略，由于写书劳累过度，伽利略在出书后的几个月就双目失明了。

　　双目失明的伽利略很痛苦，在这时他的学生卡斯特里来到他的身旁，帮助伽利略做一些力所能及的事情。

　　卡斯特里是伽利略在比萨大学教书时帮他从事落体实验的优秀学生之一。此时，他已经是比萨大学的著名教授。他对自己老师的遭遇非常同情，所以在伽利略被软禁的一段时间内，经常来看望伽利略。

　　卡斯特里为伽利略能去佛罗伦萨治眼睛而四处奔波着，最后，罗马教会批准伽利略到佛罗伦萨的儿子家居住，但是禁止伽利略与别人交谈。教会的这种不人道的做法，恰恰说明了对伽利略所代表的真理的恐惧。对一个双目失明的74岁老人如临大敌，这让卡斯特里感觉到教廷卑鄙与残忍。

　　卡斯特里为老师的失明而感到悲痛，他说：“大自然中一双高贵的眼睛失明了！这双非凡的眼睛看到了前人从未看到的事物，并为后代打开了一扇宽阔的探索之门。这样了不起的眼睛失明了，怎不叫人悲伤呢！”

　　伽利略虽然失明了，但是他依然不允许自己庸庸碌碌的生活下去。

　　他跟儿子说想请一个助手，处理一些信件并照顾他的生活。伽利略还在心里有一个打算，如果有助手，他可以让助手帮他记录一些还没来得及写在纸上的思想，免得它们稍纵即逝，而且，一旦有了助手，他就可以回到阿圣翠山庄了。

　　伽利略还把他的想法向他的学生卡斯特里说了。卡斯特里很赞同给老师找一个助手，但是，这样的大事，必须通过教廷，没有教廷的批准，任何人都不敢随便来到罪犯伽利略的身边。

　　1638年年底，在卡斯特里等人的多次请求下，教廷找到一个年龄只有16岁的维之安尼，前来给伽利略当助手。教廷之所以叫一个孩子来到伽利略身边，是利用他年幼无知，容易控制，可以更加严密地监视伽利略。

　　维之安尼出身贵族，因家道中落，没有完成学业，但他聪明、机敏，爱好科学，十分崇敬有学问的大科学家。

　　当他被教廷派往伽利略身边充当密探时，心情很复杂。他早就听说过伽利略在比萨斜塔上搞落体实验和用望远镜发现美第奇星群的故事，对伽利略很崇拜，尽管教廷一再交代，他自己却改变不了原先的看法。

　　开始，伽利略还对他心存芥蒂，但不久，他就发现这是一个很真诚的年轻人，他对伽利略有着发自内心的尊敬和爱戴，于是两人很快就合作得很愉快，伽利略感到得心应手、如鱼得水，二人情同父子。

　　1639年，维之安尼和伽利略在宗教裁判所的应允下，又回了阿圣翠山庄。

　　伽利略有了助手，又开始了他的科学研究工作。由维之安尼给他读有关资料，进行一些实验的准备工作，起草了一些论文的手稿等。他很少夸奖自己的学生和助手，但他却当着几位来访者，多次夸奖过维之安尼，说他是一名可造就的人。

　　伽利略对维之安尼一点都没有看错，经过一段学习，维之安尼学问大增，知识面越来越广，成为伽利略最好的学生之一。当伽利略去世后不久，维之安尼冒着教廷迫害的威胁，写了一部长篇的《伽利略传》，宣扬了老师一生的功绩。后来，维之安尼也被佛罗伦萨宫廷聘为数学教授，没有辜负伽利略老师对他的培育和期望。

　　这也是唯一一部有特殊价值的伽利略的传记。

　　维之安尼去世后，他保存的伽利略的笔记和书信被人遗忘了。直到1754年的一天，佛罗伦萨公共图书馆负责人下班后去市场买肉，回家后，他打开包肉的纸，这才发现包肉纸原来是一张笔记本的一页这才解开了《伽利略传》与伽利略笔记发现的序幕。

　　伽利略回到阿圣翠山庄以后，不断有人来访，除了往日的朋友、学生之外，最知名的是斐迪南二世。他丝毫不惧怕罗马教廷的淫威，多次前来探望伽利略，称伽利略是托斯卡纳大公国的骄傲，鼓励他继续进行科学研究，为人类造福。

　　英国著名诗人弥尔顿，到文艺复兴发源地佛罗伦萨访问时，专程来到阿圣翠山庄拜访了伽利略，和他晤谈了一天时间。对伽利略首次用望远镜观测天体，揭开了宇宙的奥秘表示钦佩。他认为，伽利略虽然双目失明了，他却摧毁了人类愚昧的时代，为人类迎来了新的曙光。

　　还有一位经常来访的是卡斯特里的学生，意大利的著名物理学家托里拆利。他有时还住在阿圣翠山庄，向伽利略学习固体力学知识。在伽利略的帮助下，他将力学的研究扩展到液体和气体领域，并获得发明水银气压计等重大科研成果。托里拆利和维之安尼一起，陪伴伽利略度过他生命的最后一年。

　　1641年年底，伽利略感到自己就要不久于人世了，于是，他请来公证人，立下遗嘱，把一小笔年薪赠给了二女儿丽薇，他知道女儿并不需要这个，但这至少可以说明他不曾忘记过她，他把一笔为数不少的财产全部给了儿子，他要求死后葬在靠近父母的墓地里。

　　公证人扶着老人颤抖的手在遗嘱上签字。

　　1642年1月9日，伽利略在阿圣翠山庄的卧室里，心脏停止了跳动。

　　就这样，享年78岁，勤奋一生的伟大科学家伽利略，在被罗马宗教法庭判处监禁，监外服刑期间离开了人世。

　　直到最后，宗教裁判所也没有放松对伽利略的迫害，宗教裁判员企图占有他的文件，不准许把他安葬在教会专用的墓地内。

　　几百年来，教会始终禁止伽利略的著作，直到1853年，伽利略的著作才同哥白尼、开普勒及其他天文学的最初发现者的著作从禁书目录中删去。

　　伽利略的结局，不仅仅是他个人生活的悲剧，而且给当时整个科学界都带来了消极的影响。

　　罗素曾就宗教裁判所对这位伟大学者的审判而造成的后果说：

　　结束了意大利的科学，科学在意大利历经几个世纪未能复苏。

　　意大利哲学家安东尼奥·班菲更加沉痛地说：

　　谴责伽利略对意大利的有害后果之一，是使科学丧失了效能，因此，我国文化长期遭受灾难，并且继续遭受着灾难，尤其是在哲学科学领域。

　　伽利略在离开人世之前，还重复着他以往常说的一句话：“追求真理需要特殊的勇敢！”

　　是呀！伽利略的一生的确是他的这句话的生动写照。为了追求真理，伽利略做到了这一点。尽管晚年的伽利略曾被迫发表了“忏悔书”，但无论从对科学的执着追求，还是对宗教裁判所的斗争，伽利略都是做到了“特殊的勇敢”。我们在敬佩伽利略为人类所作出的一系列杰出贡献的同时，也非常钦佩他在中世纪那种严酷的环境中仍能同宗教势力进行不屈不挠的斗争的精神。

　　斯大林曾高度评价伽利略，认为伽利略是“不管何等障碍，都能不顾一切而打破旧说、创立新说的巨人之一”。

　　伽利略在科学上的重大贡献之一无疑是将力学确立为一门科学。在他之前，虽然个别有价值的定理被人们发现，并加以证明，但是首先提出力与运动的因果关系，并加以推广的，乃是伽利略。

　　自阿基米德以来，已有研究物体平衡的学科，但对物体运动的研究却是始于伽利略。哥白尼体系的胜利，与伽利略的研究成就是分不开的。假如没有伽利略提出力与运动的概念和它们间的相互关系，牛顿也难窥破天文的奥秘。牛顿的运动三定律是伽利略实验工作的总结。伽利略虽然没有把这些定律写成确定的形式，实际上他已多次应用它们去解决许多力学问题。

　　作为一个非纯粹数学家，伽利略没有达到和他同时代的一些数学家那样的造诣，可是解决实际问题却已引导他进入微分学的基本概念。他所运用的科学方法仍然引导我们进入发明的大道：这方法是以实验为基础的不断地总结，并从中抽出基本概念，同时也不断地将理论和实验的各种结果进行相互印证，从而达到完美的统一。

　　伽利略的另一个杰出功绩还在于，在他以前，人们普遍认为如果不连续施力于物体，物体将会停止运动。而伽利略认为，物体一旦受了力的作用以后，它将永远做匀速直线运动，之所以停止是由于受到了外界的阻力。伽利略还指出了物体在同一时间内不能有两种不同的运动是谬误的。在他以前，人们认为：炮弹或其他抛射体先循直线运动，当冲力用竭之后，它再垂直落下。

　　可是，伽利略说明了炮弹的轨道是水平向匀速运动与垂直向匀加速运动的综合效应，从而确定几种运动可以综合的原理。反对哥白尼学说的人认为，如果地球在自转，则垂直向上的物体落地之点应该不是抛出时的出发点。可是，伽利略指出，物体接受一个新的冲力，并不干扰它已经接收的其他力量，这叫做伽利略的相对性原理。地面的物体由于都参加了地球自转，因而彼此并不感觉在运动。

　　伽利略在自然哲学上的贡献，大大冲击了当时控制学术界的经院哲学。经院哲学充满了模糊的观念和玄虚的气氛。例如，认为物体的本性有重与轻，长存与腐朽；运动有自然与凶猛等的区别。

　　伽利略首先将这些玄虚的语词，从科学词汇中清除出去。伽利略说明重与轻是相对的，一切物体都有重量，即使是看不见的空气也有重量。物体运动是力作用于物体的效果。力可以是间断的也可以是连续的。例如，重力是一种引向地心的连续力，在真空里，物体都以同样的速度坠落。运动的连续性和静止的永恒性都是物体“惯性”的表现。一切物体都会腐朽或者说都会变化。

　　伽利略最主要贡献在于天文学方面。他研制成了历史上第一架放大倍数达32倍的望远镜。他用这架望远镜获得了一系列重大发现：月球表面是凹凸不平的，不像亚里士多德说的那样，天体都是平滑光亮的；银河也是由千千万万颗暗淡的星星所组成；木星有四颗卫星围绕它旋转，这表明在地球以外存在着不以地球为中心的天体。这些发现是对哥白尼、布鲁诺观点的大力支持，更是对反动教会观念的有力驳斥与巨大冲击。

　　此外他还留下了伟大的天文学著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。在书中他再次支持了哥白尼的观点，给罗马教会又一次强烈的震撼。

　　伽利略是时代的产儿。因为那时，人们已经开始直接注意自然现象，而不是盲目地沿袭亚里士多德的论调。伽利略适应时代的潮流，并促进了潮流的发展。虽然伽利略在生前遭受事业的挫折和精神的创伤，但由于他对真理的追求、论证的有力、例证的丰富，终于赢得后人的崇敬和赞扬。

　　终于，在1979年11月10日，罗马教皇也在公共集会上承认17世纪30年代教廷对伽利略进行审讯是不公正的。1980年10月，教皇又在梵蒂冈举行的世界主教会议上，提出需要重新审理伽利略案，这都说明了伽利略的巨大贡献和对真理与科学的追求已被举世所认可！伽利略也已渐为世人所敬仰！

　　在科学研究中，伽利略抛弃了迷信权威的观点，依据从经验和实验中得来的事实，并以推理为基础。伽利略反对从前人的著作中去寻求真理。他认为科学的基础在于实验，真正的哲理应该向自然界这部大“书”里去寻求。从这一观点出发，伽利略成为一个自发的唯物主义者。

　　伽利略认为，每个人都可以阅读这部自然界的大“书”，只要能看懂它的“文字”，而这种文字就是数学。因此，伽利略的方法是：一方面观察和实验，另一方面也要对获得的结果进行数学分析，将二者有机结合起来。伽利略认为，只有那些归结为数量的物质属性才是真正有价值的。他曾说：“除了外界物体的大小、形状、数量、质量、运动的快慢以外，我从来不向它们要求任何别的东西。”

　　根据伽利略的认识论，感觉是认识的开端，而理性的活动是认识的终结。在将感性认识进行分析以后，就要对认识的材料进行理性的加工。于是，经验材料经过检验，分散的知识被集中起来。伽利略进一步认为，既不能简单地描述现象，又不能简单地罗列事实，必须阐明它们之间的因果关系和本质规律。人们掌握了因果关系之后，就能预测未知的现象，因为自然界里一切事物都是服从于严格的因果律的。

　　开普勒主张物质有本性和属性。伽利略进一步认为，属性不过是观察者主观感觉的印象，与物体的本性迥然相异。物体的大小、形状、动静和所在的空间与时间，均属于本性，而物体的色、声、香、味都只是观察者的某种感觉，是其属性，它们只存在于生物体的感觉之中，如果离开了感觉，那么这一切性质也自然而然地随之而消失了。所以说，伽利略认为认识现象的内在必然性才真正是“知识的最高阶段”。伽利略的思想是与古希腊原子论者的意见基本相符合的。伽利略也接受了物质原子论，并且详细地讨论过由于原子的数目、重量、形式、速度等因素的不同，而可能发生色、声、香、味等的差异。

　　伽利略无疑是一个天才哲学家，他有着改变人类思想方式的思维和怀疑家的天性，这使他有一套崭新的哲学在怀疑论的基石上建立了一个信仰的神殿。

　　他用科学的头脑来探求宇宙人生的奥秘。他认为这种思维方式与其归属哲学，还不如归属数学的范畴。他先做了一个科学的假定：任何事物在未经证实其真实性以前，不得认为它是真实的存在着。

　　他说：“我们应该抱着怀疑的态度去探讨物理学、天文学以至形而上学。我们应该处于绝对客观的地位，既非盲目地相信任何事物，也不武断地否定它们的存在。我们穿过怀疑的门槛进入宇宙人生的秘密宝库。我们在这个宝库里发现了什么？”

　　“在起初是一无所见，漆黑一团。我们像森林中的迷路人一样，四顾茫然，莫知所从。但是我们不要犹豫，我们要带着怀疑的眼光和研究求证的精神勇往直前去追寻真理。我们的怀疑、研究和求证才是通往真理的康庄大道。”

　　“我常常反问我自己，在觉醒时，浮现于脑海中的思想和想象为什么会一成不变地时常在梦境中重现呢？它们究竟在哪种情况下出现才算是真实的呢？在思考这个问题的时候，我又发现一个铁的事实，的确有些事物在做思维的活动，这个做思维活动的主体又是什么呢？啊，我明白了！那是我自己。我最后下了一个结论‘我想，我存在’。”

　　伽利略的思想在当时的欧洲是非常可贵的和先进的带有反神学色彩的哲学思想。

　　他在论证了这个问题后，给了我们一个简单而符合逻辑的答案：“我是能够思想的事物和心智。我是一种能思能虑的事物。这种事物不一定要有物质和方位才能存在。这个事物就是我，我就是灵魂。灵魂和躯体不同，没有灵魂我就不能成为我，更谈不上论证和思考一些问题了。”

　　“我的躯体不存在了，我们的灵魂却依然故我长驻永存。”

　　经过伽利略的逻辑大门，我们进入了宇宙人生奥秘的宝库。但是这个大门旋转得太快了，使人感到天旋地转，头昏脑涨。我们刚站稳脚跟，从它的“玻璃窗”中偷窥一下自己的本来面目，却又被这个大门旋出宝库之外了。这就是哲学的体性和奥秘。哲学家想把抽象的思想描绘成具体的形象。他的任务是在无边的黑暗中，追寻真理的明灯。

　　波斯诗人鲁拜说：“我们隔着一重轻纱，看不到真理的体象。我们只好暂时谈谈你和我。但是过不多久一切都会烟消云散，还到哪里去找你和我呢？”

　　除了代表“我”的灵魂以外，我们又从他的透视里看到些什么和如实存在的事物呢？他的回答是：我们的肉体和统御万物的上帝。我们很清楚地看到肉体是具体的物质，灵魂是抽象的精神。

　　什么是“我”？“我”就是精神和物质的组合物。前者发号施令，处于主动地位；后者运转行动，处于被动地位。如果说前者是机器，那么后者就是操纵机器的技工。这种灵魂和肉体之分在西方哲学系统中称为二元论。那就是说，宇宙万物就其根源而言，可以划分为“心”与“物”或“灵”与“肉”两个单元。

　　在西方哲学发展中，伽利略的理论具有重要的地位。唯物哲学家托马斯认为，心智是躯体的一部分。他说：“我同意伽利略这种看法，人类的躯体像其他生命的身躯一样，只不过是一种自由转动的机器，因此，在不久的将来，人类的生理和心理活动都可以用机械原理解释出来。由此宇宙间绝无所谓灵魂的存在！”

　　相反的唯心派哲学家贝克莱等则坚持身体是心灵的从属，他否认物质具有相对独立性。因此，伽利略的思想对唯物主义和唯心主义思想都产生了巨大的影响。

　　伽利略另一个哲学观点是认为人总不能达到尽善尽美。因此每个人都必须不断地去努力，使自己无限接近于完善的境界。这是一种发展的辩证法观点。

　　可是，他和许多自然科学家一样，并不能自觉地达到唯物主义和辩证法结合。他说：“除了自然界那部大‘书’之外，还有一部救世的书。前者属于物的真理，须待人们去发现；后者属于灵的真理，是人们所不能发现的。”显然，伽利略的世界观，还未能摆脱时代的局限，但我们不应因其世界观的局限而去否定他的光辉一面，这才是科学的对待前人的态度。

　　§§附录