伽利略·伽利萊故事 伽利略·伽利萊為什麼被軟禁
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伽利略·伽利萊,意大利物理學家,數學家,近代科學實驗奠基人之一,外文名叫做Galileo Galilei,生卒時間1564年2月15日-1642年1月8日,被譽為“現代觀測天文學之父”。
伽利略
伽利略於1564年2月15日出生在比薩。他經常被後世稱為科學之父。事實上,他之所以能贏得這項榮譽憑藉的是一系列驚人的研究上的成就。他不是第一個制定出科學理論的人,也不是第一個進行實驗的人,不是第一個觀察自然的人,甚至不是第一個向世人證明發明的力量的人,但他是第一個擅長所有這些門類的人,他是一個傑出的理論家,一位實驗大師,一位細緻的觀察者和嫻熟的發明家。
他在學生時代就展現出多方面的才能。在教堂做禮拜時,他的大腦一刻都沒閒着。他注意到一盞搖擺的吊燈。他用自己的脈搏來度量每次擺動的時間,注意到這種往復擺動的時間週期是不變的,即使開始時擺動的幅度很大,到最後擺幅變得很小。到家後,他將這一觀察現象轉換成一項實驗:他用各種不同長度和重量的擺來復現這一現象。然後,他用自己的實驗數據提出一個理論,解釋了為什麼擺動週期與擺動的角度和擺錘的重量無關,而只取決於擺的長度。在這項純粹的研究之後,伽利略沒有止步,而是從實驗模式切換到發明模式,由此發明了脈搏計,一種簡單的擺,其規則的擺動使得它被用作計時裝置。
特別是,這個裝置可以被用來測量患者的脈搏速率,從而使他最初的觀察對象的角色掉了個個兒。當初他是用他的脈搏來測量擺動的燈的週期。那時他正在醫學院學習,這項發明是他對醫學的唯一貢獻。隨後,他説服了父親允許他放棄醫學,投身科學。
比薩斜塔
除了不容置疑的智慧,伽利略作為一個科學家的成功還取決於他對世界、對一切所抱有的巨大的好奇心。他很清楚他的好奇本性,有一次他驚呼道:“我什麼時候才能不感到驚奇?”
這種好奇心與叛逆性格結合在一起。他反對任何權威,因此他不會僅僅因為一件事情是老師、神學家和古希臘人説是對的就認為是對的。例如,亞里士多德用理念推斷出重物下落得要比輕的物體快,但伽利略通過實驗證明,亞里士多德在這一點上是錯的。他甚至敢説,亞里士多德這位歷史上最負盛名的智者“寫的是真理的反面”。
今天可能很多人都認為是伽利略發明瞭望遠鏡。但事實上,是漢斯·利普西——佛蘭芒的眼鏡製造商——在1608年10月註冊瞭望遠鏡的專利。在利普西取得突破的幾個月裏,伽利略這樣記述道:“有謠傳説某個荷蘭人制作了一架望遠鏡”,於是他立即着手建造他自己的望遠鏡。
伽利略的偉大成就在於將利普西的初步設計變成一架真正的了不起的儀器。1609年8月,伽利略向威尼斯總督展示了這架當時世界上最強大的望遠鏡。他們一起爬上聖馬可鐘樓,架設了這台望遠鏡並用它來觀測瀉湖。一個星期後,在一封寫給他內弟的信中,伽利略報告説,這台望遠鏡的表現“令所有人感到無限驚愕”。別人的望遠鏡的放大倍數大約是10倍,而伽利略的望遠鏡因為有一套更完美的光學系統,能夠實現60倍的放大。望遠鏡不僅給威尼斯人帶來戰爭中的優勢,因為他們能在敵人看見他們之前發現敵人,而且它也使精明的商家發現海上正在駛近的載滿香料或布匹等新貨的船舶,這意味着他們可以在股票的市場價格暴跌之前拋售其股票。
伽利略不僅從望遠鏡的商機中獲利,而且他意識到它還具有科學價值。當他將他的望遠鏡指向夜空後,這使他能夠比以往任何時候看得更遠、更清晰,看到更深的空間。
伽利略首先研究了月球,指出它“充滿了巨大的隆起、深深的溝壑和起伏的丘陵”,這與托勒密認為的天體是完美的球體的觀點直接相矛盾。隨後,伽利略又將他的望遠鏡對準太陽,發現那上面有斑點和瑕疵,即太陽黑子,現在我們知道它們是太陽表面温度較低的斑塊,跨度可達10萬千米。天上的缺陷由此得到強化。
在1610年1月期間,伽利略做出了更為重要的觀察,他發現木星附近有東西在動,最初他以為是4顆恆星。但不久他就明白,它們不是恆星,因為它們繞着木星運動,這意味着它們是木星的衞星。此前還從未有人看到除了我們自己的星球有月亮外,其他行星也有其自身的月亮。托勒密認為,地球是宇宙的中心,但這裏的證據無可爭辯地表明,並非一切都圍繞着地球旋轉。
伽利略事件
他意識到自己發現的木星的衞星為宇宙的太陽中心説提供了進一步的支持。他毫不懷疑,哥白尼和開普勒的研究是正確的,但他繼續尋找支持這種模式的證據,希望徹底改變成見,那種堅持地心説的傳統的宇宙觀。打破僵局的唯一辦法是找到一種能夠對這兩種競爭性模型做出區分的明確的預言。如果這樣的預言可以得到檢驗,那麼就將確認一個模型並駁倒對方。良性科學將發展出那種可檢驗的理論,正是通過這種檢驗,科學得以進步。
事實上,哥白尼已經做出了這樣的預言,其中一項一直在等待檢驗,只是進行適當的觀察的工具一直闕如。在《天球運行論》中他曾表示,水星和金星應表現出一系列類似於月相的星相(例如全金星相,半金星相,新月金星相等),這些相的具體模式取決於地球是否在做繞日軌道運動,反之亦然。在15世紀,沒有人可以檢驗這些星相的模式,因為望遠鏡還沒有發明出來,但哥白尼相信這只是時間早晚的問題,他終將被證明是正確的:“如果視覺能足夠強大,我們就可以看到水星和金星的各種相。”
以金星為例。金星總是有一面被太陽照亮,而從我們地球的視角看,這個被照亮的一面並不總是對着我們,因此我們看到的金星會顯示出一系列的相。在托勒密的地心模型裏,相出現的順序由金星圍繞地球的路徑及其奴隸般順從的本輪確定。然而,在日心模式中,相的順序是不同的,因為它由金星的繞日路徑確定,而不存在本輪。如果有人能識別金星的相的實際消長順序,那麼這將消除一切合理的懷疑,證明哪一種模型是正確的。
1610年秋天,伽利略成為有史以來見證並繪出金星的相的第一人。如他所料,他的觀察結果與日心説的預言完全一致,這為支持哥白尼革命提供了進一步的彈藥。他用神祕的拉丁文註記報告了他的結果:“Haec immatura a me iam frustra Ieguntur oy”(我還太嫩還看不懂這些)。後來他透露,這是一段編碼字謎,如果我們拆開來讀Cynthi figuras muIatur Mater Amorum(“辛西婭的角色被愛情之母模仿”)的話。辛西婭指的是月球,人們對月相已非常熟悉,愛情之母指的是金星,金星的相就這樣被伽利略發現了。
在這一歷史時刻,每一個天文學家本該轉向支持日心模型,但這種重大轉變並沒有發生。大多數天文學家終其一生都深信宇宙是圍繞着靜態地球在轉動,無論在理智上還是從感情上他們都無法飛躍到太陽中心的宇宙。當天文學家弗朗西斯科·西茲聽説了伽利略對木星的衞星的觀測結果,它似乎表明地球不是一切的中心,他想出了一個奇怪的反駁理由:“這些衞星是肉眼不可見的,因此對地球沒有任何影響,因此是無用的,因此也就不存在。”哲學家朱利奧·利布里採取的也是類似的不合邏輯的態度,甚至基於某項原則拒絕通過望遠鏡來觀察天空。當利布里去世時,伽利略暗示道,他可能會在去往天堂的途中最終看到太陽黑子、木星的衞星和金星的相。
天主教會同樣也不願放棄地心説,甚至當耶穌會的數學家以更高的精度證實了新的日心説模型後依然如故。此後,神學家承認,日心模型能夠對行星軌道做出出色的預言,但同時他們仍然拒絕接受這個模型是對實在的有效表達。換句話説,梵蒂岡看待日心模型就如同我們如何看下面這句話:“How I need a drink, aIcohoIic of course, after the heavy Iectures invoIving quantum mechanics.(上完一節量子力學大課之後,我多麼想喝一口,當然是酒。)”,這句話是π的一種密碼。如果你注意到句子中的每個單詞的字母個數,你便得到3.14159265358979,它是π精確到小數點後第14位時的值。這句話確實是對π的一種高精度的表示,但同時我們知道,π與酒精無關。教會認為,宇宙的日心模式也類似——準確和有用,但不代表實在。
然而,哥白尼的支持者仍然堅持認為,日心模式有充分理由表明太陽就是處在宇宙的中心。毫不奇怪,這激起了教會的強烈反應。1616年2月,宗教裁判所的評審委員會正式宣佈,日心説的觀點為異端邪説。作為這一法令的結果,哥白尼的《天球運行論》於1616年3月——它出版的63年後——被禁止。
伽利略無法接受教會對他的科學觀點的譴責。雖然他是一個虔誠的天主教徒,但他也是一個狂熱的理性主義者,並能夠協調好這兩種信仰體系。他得出結論:科學家們最有資格對物質世界進行評論,而神學家最有資格對精神世界和應如何生活在物質世界發表評論。伽利略認為:“聖經是為了教導人們如何去天堂,而不是教人瞭解天堂如何運轉。”
假如教會批評日心説是認為它缺少證據或數據不佳,那麼伽利略及其同事是願意聽取的,但他們的批評是出於純粹的意識形態。伽利略選擇忽略樞機主教的意見,年復一年,他繼續宣揚新的宇宙觀。最後,在1623年,當他的朋友樞機主教馬費奧·巴貝里尼當選為教皇成為烏爾班八世後,他看到了一個推翻保守勢力的機會。
伽利略和新教皇都出生在佛羅倫薩並在那裏長大,兩人上的是比薩的同一所大學。烏爾班八世繼位不久,就6次恩准伽利略宂長的謁見。在一次進見中,伽利略提到想寫一本比較兩種對立的宇宙觀的書。當他離開梵蒂岡時,他形成了這樣一個堅定的印象:他已得到教皇的祝福。他回去繼續他的研究,並開始寫作後來被證明為科學史上最有爭議之一的一本書。
在他的《關於兩大世界體系的對話》裏,伽利略用了三個人物來探索日心説與地心説各自的優點。薩爾維阿蒂代表伽利略的偏愛日心説的觀點,他顯然是個聰明、博學和雄辯的人。辛普利邱——小丑的角色——試圖捍衞地心説。而薩格利多則充當調解員的角色,引導這兩人之間的對話,雖然他的偏見在他順便戲弄辛普利邱時時有出現。這是一部學術性很強的著作,但它採用人物角色來解釋正反雙方的論點和反駁為它贏得了更多的讀者。此外,它是用意大利語寫的,不是拉丁語,這清楚地表明伽利略的目的就是要贏得廣泛的民意來支持日心説。
《對話》最終於1632年出版,即伽利略明確獲得教宗批准的近十年後。從批准到出版之間的這種時間上的嚴重滯後顯然帶來嚴重後果,因為正在進行的“三十年戰爭”改變了政治和宗教格局,教皇烏爾班八世現在準備推翻伽利略及其論點。三十年戰爭始於1618年。當時,一羣新教徒闖入位於布拉格的皇宮,將國王費迪南的兩名顧問從樓上的窗口扔了出去,這個事件被稱為“布拉格扔出窗外”事件。當地人已經被天主教國王對新教徒的持續迫害激怒了,這一行動引發了匈牙利、特蘭西瓦尼亞、波希米亞和歐洲其他地區的新教教區的暴動。
《對話》發表時,戰爭已經肆虐了14年,天主教會對日益增長的新教的威脅感到越來越震驚。教皇必須讓信仰天主教的信徒們看到他的鐵腕能力,因此他決定對他新施行的某些強硬的民粹主義策略來個靈巧的掉頭,轉而譴責膽敢質疑傳統的地心説觀點的任何異端科學家的有褻瀆嫌疑的作品。
對於教皇的想法為什麼會有這麼大的轉變的一種頗具個性化的解釋是,天文學家們嫉妒伽利略的名氣,加上比較保守的樞機主教糾合在一起興風作浪。他們將教皇早年的一些關於天文學的較幼稚的言論與《對話》中小丑辛普利邱的言論加以比較並放大。例如,烏爾班曾辯稱,就像辛普利邱辯稱的那樣,萬能的上帝創造宇宙時完全不考慮物理定律,因此當教皇看到《對話》中薩爾維阿蒂對辛普利邱的諷刺性迴應時必然感到被羞辱:“當然,神能夠讓鳥飛起來,即便它們的骨骼是由實心的黃金製成的,它們的靜脈裏全是水銀,它們的肉比鉛重,它們的翅膀非常小。他沒有這麼做,他不需要證明什麼。而你動不動就把主抬出來僅僅是為了掩蓋你的無知。”
《對話》出版後不久,宗教裁判所便以“強烈的異端嫌疑”而要求伽利略前來接受審訊。當伽利略抗議説,他病得厲害無法前往時,宗教裁判所威脅要逮捕他,並將他拷上手銬用囚籠押往羅馬。於是他只好屈從,準備行程。在等待伽利略到來的同時,教皇便開始採取措施將《對話》封殺,並下令印刷所上繳所有成書到羅馬,但為時已晚——所有成書都已售罄。
1633年4月,庭審開始。關於異端的指控主要集中在伽利略的觀點與《聖經》上的陳述——“神固定地球在其基礎上,永遠不動。”——之間的衝突上。宗教裁判所的大部分成員主張樞機主教貝拉明所表達的觀點:“斷言地球圍繞太陽運動就像宣稱耶穌不是處女所生一樣的謬誤。”然而,在主持審判的10位樞機主教中,有部分人屬於抱有同情心的理性派,為首的是教皇烏爾班八世的侄子弗朗切斯科·巴貝里尼。在庭審的兩週裏,證據全都對伽利略不利,有人甚至以酷刑相威脅,但巴貝里尼不斷呼籲寬大和容忍。在一定程度上,他是成功的。在被認定有罪後,伽利略既沒有受到肉體折磨,也沒有投入大牢,而是被判無限期軟禁。《對話》則被列入禁書。巴貝里尼是3名沒有簽字的主審法官之一。
對伽利略的審判和隨後的處罰是科學史上最黑暗的事件之一,是非理性壓倒邏輯的一段屈辱。在庭審結束時,伽利略被迫放棄信仰,否認他的説法的真實性。不過,他還是設法以科學的名義贏得了些許自尊。據説宣判後,當他站起來時他喃喃自語道:“Eppur SI muove!”(“然而它還是在動呀!”)。換言之,真相是由實在決定的,不是由裁判所審定的。無論教會怎樣聲稱,宇宙仍然按照自己的不可改變的科學規律運行,地球還在圍繞太陽做軌道運行。
伽利略陷入孤立,被禁閉在他的住所裏。他繼續思考支配宇宙的規律,但當他於1637年失明後他的研究變得非常有限。他患上青光眼也許是因為長期盯着望遠鏡受到陽光的強烈刺激所致。偉大的觀察者再也不能觀察了。1642年1月8日,伽利略與世長辭。作為最後的懲罰,教會拒絕讓他安葬在聖十字教堂墓地。
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