物理学史-伽利略•伽利雷（二）

望远镜的发明

在伽利略在帕多瓦大学工作的18年中，他最初专注于他一直感兴趣的机械研究。他发现了物理学中的一个重要现象——物体运动的惯性。进行了著名的边坡实践，总结了物体下落距离与经过时间之间的定量关系。他还研究了壳的运动，奠定了抛物线理论的基础。加速度的概念也是他的第一个明确建议:即使是为了测量病人发烧时的体温上升，这位著名的物理学家也在1593年发明了第一个空气温度计...然而，一个意外事件改变了伽利略的研究方向。他从力学和物理学的研究转向广阔的空间。

伽利略望远镜

那是在1609年6月，伽利略听到一个消息，一个荷兰眼镜商利普什在远处偶然发现了一种肉眼看不见的东西。“这不是我需要的千里眼吗？”伽利略非常高兴。不久，伽利略的一名学生从巴黎发来一封信，进一步证实了这一消息的准确性。信中说，虽然他不知道利帕什是怎么做到的，但眼镜商一定做了一个可以多次放大物体的镜筒。

“镜筒！”伽利略一遍又一遍地读了这封信，然后匆匆走进了他的实验室。他找到了纸和一支鹅笔，开始一个接一个地画镜头。伽利略受到镜筒暗示的启发。看来镜筒放大物体的秘密在于选择哪一个镜头，尤其是如何匹配凸透镜和凹透镜。他找到了关于镜头的信息，不停地计算，忘记了黄昏爬上窗户，也忘记了黎明是如何射进房间的。

整整一夜，伽利略终于明白，把凸透镜和凹透镜放在适当的距离，就像荷兰人看到的那样，肉眼看不见的远处物体可以通过放大看到。

伽利略非常高兴。他忽略了休息，立即开始磨镜片，这是一项费时又细致的工作。他连续工作了几天，磨出了一对凸凹镜片，然后制作了一个精致的可以滑动的双层金属管。现在，是时候测试他的发明了。

伽利略小心翼翼地在管子的一端安装了一个较大的凸透镜，在另一端安装了一个较小的凹透镜，然后将管子转到窗外。当他从凹透镜的一端看时，奇迹出现了。远处的教堂似乎近在咫尺，钟楼上的十字架清晰可见。即使是栖息在十字架上的鸽子也能非常逼真地看到。

伽利略制造了望远镜的消息很快就传开了。“我让望远镜传到威尼斯的消息，”伽利略在给他姐夫的信中写道。“一个星期后，我奉命将望远镜赠送给议长和议会成员。他们非常惊讶。先生们和*们，尽管年纪很大，都依次登上了威尼斯最高的钟楼，向远离港口的船只望去，可以清楚地看到它们。如果你没有我的望远镜，你两个小时都看不见它。这种仪器的效用可以让50英里以外的物体看起来好像在5英里以内。”

伽利略发明的望远镜不断得到改进，其放大率增加到30倍以上，可以将物体放大1000倍。现在，他似乎有千里眼，可以窥探宇宙的秘密。

这是天文学研究中具有划时代意义的革命。几千年来，天文学家仅仅依靠肉眼观察太阳、月亮和星星的时代已经结束。相反，光学望远镜出现了。有了这个强大的武器，现代天文学的大门已经打开了。

现在，每当夜晚群星闪耀或月亮明亮时，伽利略将望远镜对准遥远的夜空，不顾疲劳和寒冷，夜复一夜地观察。

过去，人们总是认为月亮是一个光滑的天体，像太阳一样闪耀。但是伽利略通过望远镜发现，月球和我们生活的地球一样，有高山和低洼地(伽利略当时称之为“海”)。他还从月亮明亮和黑暗部分的运动中发现，月亮本身不能发光，月亮的光来自太阳。

伽利略将望远镜对准天空中的银河系。人们过去认为银河系是由地球上的水蒸气凝结而成的白雾。亚里士多德这样认为。伽利略决定用望远镜来检验这一说法的正确性。他把望远镜对准夜空中模糊的光带，大吃一惊。原来根本不是云，而是千千的一万颗星星聚集在一起。伽利略还观察了天空中的斑点云，通常被称为星团，并发现星团也是恒星的星团，像猎户座

这对星团、金牛座的昴宿星团和蜂巢星团来说是正确的。

伽利略的望远镜揭示了宇宙中一个又一个的秘密。他发现了环绕木星运行的卫星，并计算了它们的运行周期。现在我们知道木星有16颗卫星，伽利略发现了其中最大的四颗。此外，伽利略还用望远镜观察了太阳黑子。他从太阳黑子的运动推断出太阳也在旋转。

一个又一个激动人心的发现促使伽利略写了一本关于最新天文发现的书。他想向世界公布他的观察结果。1610年3月，伽利略的著作《星际信使》在威尼斯出版，立即在欧洲引起轰动。

然而，他没有想到望远镜揭示的宇宙秘密已经极大地激怒了许多人，一个可怕的不幸将很快降临到这位杰出的科学家身上。

遭遇

1615年的一个冬天，天气异常寒冷，天空布满了乌云。伽利略独自来到罗马。五年前，也就是1610年，伽利略告别了帕多瓦大学，回到佛罗伦萨，成为托斯卡纳公国的宫廷数学家和哲学家以及比萨大学的数学教授。也是在今年，他访问了罗马，受到了热情的接待和高标准的礼遇。他在天文学上取得了一系列新的发现，望远镜的发明引起了教皇保罗五世的注意。罗马贵族和科学家也很荣幸见到他。然而，仅仅五年后，罗马的面貌已经完全改变了。没有鲜花和笑脸。到处都是冷漠、无表情的面孔。即使是熟悉的人也离他很远，就像躲避瘟疫一样。

发生什么事了？最初这一次伽利略的名字被罗马宗教裁判所列入黑名单。他被臭名昭著的宗教法庭传唤到罗马接受审问。

伽利略犯了什么罪？这应该从头开始。

15、16世纪的欧洲是封建社会向资本主义社会转型的关键时期。长期以来，为了巩固封建统治秩序，神权统治的欧洲用神学取代了科学，用野蛮取代了*。神学家荒谬地宣称，宇宙充满了“各种层次的天使和一组水晶球”，静止的地球位于这些水晶球的中心。他们高度赞扬了古希腊天文学家托勒密的理论“地球是宇宙的中心”，因为在神学家看来，太阳围绕着地球转，因为上帝创造太阳的目的是照亮地球，造福人类。这是一个不可改变和不可辩驳的事实。

为了捍卫这一荒谬的理论，天主教会的宗教裁判所毫不犹豫地对所有敢于提出异议的人使用恐怖暴力。1327年，意大利天文学家塞科·达施勒被活活烧死。他的罪行仅仅是说地球是球形的，人类生活在另一个半球，但是他因为违反圣经教义而受到迫害。1600年2月17日，意大利哲学家布鲁诺在罗马百花广场被活活烧死，也是因为他到处传播哥白尼的理论，动摇了地球中心的理论。

伽利略是布鲁诺的同时代人。早在他在帕多瓦大学教书的时候，他就读过哥白尼的《天体运行假说》。这位杰出的波兰天文学家在这本书里大胆地提出了太阳是太阳系的中心，地球和其他行星围绕太阳旋转的理论，即太阳中心，这从一开始就引起了伽利略的极大兴趣。但是伽利略是一个有着非常严肃科学态度的学者。他认为，在过去，据说太阳绕着地球转，但哥白尼提出了相反的观点。哪一个是正确的？伽利略并没有轻易下结论。他决定用他的望远镜来证明谁对谁错。

当伽利略的书《星际信使》出版时，他已经是哥白尼的坚定支持者。伽利略通过自己的观察和研究逐渐意识到哥白尼的理论是正确的，而托勒密的地球中心理论是错误的，亚里士多德的许多观点也是站不住脚的。伽利略不仅发表了一篇驳斥亚里士多德的论文，而且还通过信件公开支持哥白尼的理论，甚至将信件的副本直接寄给了罗马教会。根据伽利略的说法，科学家的良知是追随真理。

然而，梵蒂冈永远不会让伽利略离开。他们首先向伽利略发出严厉警告，然后把他叫到罗马接受审问。1616年2月，宗教裁判所宣布不再允许伽利略宣传哥白尼的理论。讲课和写作都不能使哥白尼成为真理。

伽利略不会忘记布鲁诺在16年前被这些身穿黑色长袍的神圣的上帝卫士活活烧死。如果他敢反抗，他的命运永远不会比布鲁诺好。

在教会的威胁下，伽利略*放弃哥白尼。他带着巨大的痛苦回到了佛罗伦萨，在沉默中度过了许多年。

然而，伽利略并没有放弃他心中的哥白尼。相反，他继续他的观察和深入研究，使他更加确信哥白尼是一个完全正确的科学理论。在佛罗伦萨郊外的悉尼别墅里，伽利略过着与世隔绝的生活。他的身体不如以前好了。他的疾病折磨着他，但他仍然坚持宣扬哥白尼的理论。经过长时间的思考和构思，一部伟大的著作《两个世界体系之间的对话》终于在将近五年的时间里诞生了。

从表面上看，《关于两个世界体系的对话》以三人对话的形式客观地讨论了托勒密的地心说和哥白尼的日心说，并对谁是谁非进行了公正的讨论。但是，当这本书最终在1632年2月出版时，细心的读者可以很容易地看到，这本书以充分的论据和大量无可争议的事实，有力地批判了亚里士多德和托勒密的错误理论，科学地论证了哥白尼的日心说，并宣布了宗教神学的彻底破产。

很快，比猎狗嗅觉更灵敏的教会嗅出了这本书里的可怕思想，字里行间所透露的大胆结论让神学家们感到极度恐慌。那些长期对伽利略不满的学术骗子立即与教会勾结，指责罗志阴谋制造迫害伽利略的舆论。

科学和神学之间不可调和的斗争爆发了。1632年8月，罗马宗教裁判所禁止了这本书的销售，教皇任命了一个特别委员会来审查这本书。伽利略预见到了一场灾难，果然，10月，他收到了宗教裁判所的一份文件，要求他去罗马接受审讯。

当时伽利略已经69岁了，身患重病，无法行动，许多关心他的人到处为他求情，但教皇愤怒地说，“除非证明他不能行动，否则他将被戴上手铐，必要时被带到罗马！”

就这样，伽利略在1633年初带着疾病来到罗马。他一到罗马，就失去了*，被关进宗教裁判所，没有人被允许与他联系。

这是人类历史上骇人听闻的迫害的开始。在罗马宗教法庭血腥而可怕的法庭上，真理被谬误所拒绝，科学被神圣的权利所审判。那些满脸凶相的教会法官威胁伽利略用火来放弃他的信仰，否则他们将不得不处决他。

年老体弱的伽利略绝望了。他知道真理不会因暴力而消失。虽然他可以放弃哥白尼，但是没有人可以改变宇宙中天体的秩序。

在审讯和刑法的折磨下，伽利略*在法庭上公开认罪，同意放弃哥白尼并签署了判决书。

“为了惩罚你犯下的如此严重和有害的错误和罪恶，为了你将来更加谨慎，为了给别人树立榜样和警告，”穿着黑色长袍的审判长当众宣读了伽利略的判决。我们宣布禁止伽利略的书“关于两个世界体系的对话”的公共秩序。被判暂时正式把你关进*，根据我们的意见，并使你保存了口供，连续三年每周念七首忏悔圣歌……”

伽利略的晚年非常悲惨。这位科学家，打开了人类的眼睛和宇宙的秘密，在1637年完全失明，陷入无边的黑暗中。他唯一的亲戚，他最小的女儿玛利亚，在他之前离开了这个世界，这对他打击很大。然而，即使如此，伽利略仍然没有失去探索真理的勇气。1638年，在朋友的帮助下，他的《两种新科学的讨论》在荷兰出版。这本书是伽利略长期以来对物理学研究的系统总结，也是第一本现代物理学巨著。后来，宗教裁判所放松了对他的监视。他的几个学生，包括著名的物理学家和大气压力的发现者托里切利，来到老人身边照顾他，并向他寻求建议。他们可以再次愉快地一起讨论科学发明。

1642年1月8日，78岁的伽利略停止了呼吸。但他一生捍卫的真理仍然存在。具有讽刺意味的是，300多年后的1979年11月，在主教会议上，教皇提议重新审理伽利略案件。为此，世界著名科学家成立了一个审查委员会，重新审查这一不公正的案件。事实上，哪里还需要听到什么？宇宙飞船在太空飞行，人类在月球表面留下的脚印，天空中的人造卫星，从太阳系发回的无线电波中飞出的宇宙探测器...现代科学技术的所有这些进步已经宣告了宗教神学的彻底破产，人类将永远记住伽利略的光辉名字。