12 伽利略

（Galileo Galilei,1564～1642）

伽利略是偉大的意大利科學家。他對科學方法的發(fā)現做出的貢獻可能要超過其他任何人。他于1564年生于意大利的比薩城。青年時期，他就讀于比薩大學，后因經濟困難而輟學。但在1589年他卻獲得了該校的教職。幾年后他加入帕多瓦大學的教員行列，并在那里待到1610年。正是在這一時期他完成了他大部分的科學發(fā)現。

伽利略的第一個重要貢獻在力學方面。亞里士多德曾告訴人們，較重的物體下落時的速度比較輕的物體下落時的速度要快。許多學者都接受了這位古希臘哲學權威的斷言，但伽利略決定對此進行實驗。通過一系列的實驗，他很快發(fā)現亞里士多德的論斷是錯的。事實是，除去空氣對物體的阻力，重物體和輕物體下落的速度是相同的。（附帶提一句，伽利略曾在比薩斜塔上表演過這種落體實驗的傳說似乎是沒有根據的。）

了解到這一點后，伽利略采取了新的步驟。他仔細測量了給定時間內物體下落的距離，他發(fā)現下落物體經過的距離與下落時間的平方成比例。這一發(fā)現（它暗含著有一個不變的加速度）本身具有重要意義。但更重要的是通過一個數學公式，伽利略能夠概括出一系列的實驗結果。數學公式和數學方法的廣泛使用是現代科學的一個重要特征。

伽利略的另一個重要貢獻是他發(fā)現了慣性定律。在這以前人們相信，一個運動的物體如果沒有力作用在它上面，它就會減慢運動并最終停止運動。但伽利略的實驗指出這一被普遍接受的觀念是錯誤的。如果去掉像摩擦力這類的阻力，運動著的物體將會永無止境地運動下去。這一重要原理是物理學中最基本的原理之一。牛頓后來對它重新做了清楚的說明并把它作為第一運動定律結合到他自己的體系中。

伽利略最著名的發(fā)現是在天文學領域。17世紀早期的天文學理論處在激烈紛爭的狀態(tài)。一場嚴肅的爭論正在哥白尼日心說的追隨者和較早的地心說的擁護者之間進行。早在1604年，伽利略就宣稱他相信哥白尼是正確的，但那時他沒有方法加以證明。1609年伽利略聽說在荷蘭發(fā)明了望遠鏡，盡管伽利略僅僅聽到過有關這一裝置的零星描述，但他的天才使他很快就自己制造出一架性能非常優(yōu)越的望遠鏡。利用這件新工具，他將他的觀察才能轉向天空，并在一年后完成了一系列重要發(fā)現。

伽利略觀察月亮，發(fā)現月亮不是一個光滑的球體，它上面有很多的火山口和高山。他得出結論，天體原來不是光滑和完美無缺的，而是像地球一樣凹凸不平。他觀察了銀河，發(fā)現它并不是一條星云體，而是由無數單獨的恒星所組成的。這些恒星離我們如此的遙遠，以至于我們的肉眼只是模糊地把它們看成連在一起。他觀察行星，發(fā)現了4顆圍繞木星運行的衛(wèi)星。這清楚地證明一個天體可能圍繞著另一顆行星運行而不是圍繞著地球運行。他觀察太陽并看到太陽黑子。（事實上在伽利略之前已經有人觀察到了太陽黑子，但伽利略公布了他的觀測結果并引起了科學界的關注。）他觀測到金星有同月亮特別相似的相位，這成了一個非常有意義的印證哥白尼理論的證據。哥白尼的理論認為地球和所有其他行星一樣都是圍繞著太陽運行的。

伽利略因發(fā)明望遠鏡并由望遠鏡帶來的一系列發(fā)現變得知名。但因為支持哥白尼的理論他受到重要的教會人士的反對。1616年，他被勒令不得教授哥白尼的假說。在好幾年里伽利略對這一限制感到憤慨。1623年教皇去世了，但伽利略仍然受到這一禁令的束縛，而這時執(zhí)行這一禁令的人過去曾是伽利略的崇拜者。第二年新教皇保羅八世暗示（盡管是相當模糊的）禁令不再有效。

伽利略花了6年的時間完成了他最著名的著作《關于世界兩大體系的對話》。這本書以高超的技巧解釋了支持哥白尼理論的證據。該書于1632年經教會檢查官批準后出版，但當這本書問世后，教會當局非常憤怒。伽利略很快被送上羅馬的宗教法庭，他被指控違反了1616年的禁令。

顯然，很多教會人士對起訴這位著名科學家的決定是不滿的。即使是在那時的教會法律下，這一指控伽利略的案例也是有疑問的，因此對他的判決相對較輕。事實上他根本沒有被送入監(jiān)獄，而是被關在他自己在阿切特里的很舒適的鄉(xiāng)間別墅里。理論上不允許有客人訪問他，但判決并沒有被強制執(zhí)行。除監(jiān)禁外，對他惟一的處罰是要求他公開聲明撤銷他關于地球圍繞太陽運行的觀點。這位69歲高齡的科學家在法庭上做了這一聲明（這里有一個著名但不太可信的故事，說伽利略在做完了他的悔過聲明后，他看著大地輕聲說道：“它仍然在運動。”）。被監(jiān)禁時，他繼續(xù)在阿切特里寫作有關力學方面的書。1642年他在那里去世。

長久以來，人們早就認識到伽利略對科學發(fā)展做出的重要貢獻。他的重要性部分是根據他的科學發(fā)現，如慣性定律，發(fā)明望遠鏡，對天體的觀測，以及他對哥白尼假說的天才證明。但更重要的是他在科學方法論發(fā)展上所起的作用。大多數在他之前的自然哲學家從亞里士多德那里得到啟示，進行了大量定性觀測并只描述觀測的現象。但伽利略測度這些現象并進行定量觀測。這種對細致的定量測量的強調已經成為科學研究的基本特征。

伽利略可能比其他任何人在科學研究的經驗態(tài)度方面貢獻更大。他是第一個堅持科學實驗必要性的人。他拒絕那種認為科學問題可以由可信賴的權威決定的觀念，無論決定是由教會做出的還是亞里士多德斷言的。他還拒絕信賴那種沒有堅實的實驗基礎的復雜的演繹體系。中世紀的經院派哲學家們詳細地討論什么應該發(fā)生以及為什么某些事要發(fā)生，但伽利略堅持通過實驗來確定實際上發(fā)生了什么。

他的科學觀反對神秘性，在這方面，他甚至比他的某些繼承者們還具有現代性。比如他比牛頓就更具現代性。

伽利略可能因其虔誠的宗教信仰而知名。盡管他受到教廷的審判并被判有罪，但他既沒拒絕宗教也沒拒絕教會，他僅僅是反對教會當局鎮(zhèn)壓科學研究的企圖。后人將他尊為反叛教條主義以及反叛那些企圖鎮(zhèn)壓思想自由的獨裁主義者的先驅是十分恰當的。但更為重要的是他在建立現代科學方法上所起的先導作用。