一個小，另一個遠

因此，在17世紀早期天文望遠鏡發(fā)明以前，人類用裸眼進行了大量觀星活動，無論是圖個開心（畢竟那時候沒有電視，也沒有智能手機），還是出于宗教或實用的目的。如果說20萬年前天文學就已經(jīng)有了雛形，那么天文學作為一門真正嚴謹?shù)目茖W不斷發(fā)展向前，還需要從那時起再過19.96萬年。真是漫長的等待。

天文望遠鏡的發(fā)明讓人類能夠看得更遠。和大多數(shù)科學進步一樣，一項新的技術或一種新的設備能讓我們超越自身能力，觀察到以往看不到的事物。

獲得此項殊榮的人是荷蘭米德爾堡的眼鏡制造商漢斯·利伯希。這個荷蘭人于1608年10月2日申請了一項“能視遠物如在身邊”的專利。對一項發(fā)明來說，這種描述簡直精煉得令人感動。我感覺《神父特德》的編劇可能讀過這個專利名稱，啟發(fā)他們創(chuàng)作了一場戲：特德神父舉起一只玩具牛，向道格爾神父解釋說，它很小，不過就像遠處真正的牛一樣。

關于利伯希如何想到這個發(fā)明，有許多版本的描述。其中一個故事說，他看見孩子們用做眼鏡的透鏡玩，孩子們跟他說，透鏡能讓遠處的風向標看上去更近。利伯希的“荷蘭式透鏡”（或者用利伯希本人的叫法“kijker”，意為“觀看者”）中彎曲的玻璃透鏡可以讓光的路徑彎折，從而可將物體放大3倍，讓物體與觀察者的距離看上去縮短到原本的1/3。

盡管這項發(fā)明歸功于利伯希，不過很多人可能都用過這些透鏡，并且通過使用多個透鏡增強放大效果，做出了望遠鏡。未能成功脫穎而出者中，有另一個荷蘭人扎哈里亞斯·揚森，還有英國人倫納德·迪格斯和法國人朱昂·羅熱。大多數(shù)科學領域的首創(chuàng)榮譽都很難確認歸屬，不過這并沒有讓人們停止嘗試。一旦榮譽歸屬了某個人，總有別的人跳出來喊：“嘿！那本該是我的！”

接下來，肯定會發(fā)生一件事。歐洲各地的許多人都開始制作望遠鏡，并把它們對準夜空，以便能更清楚地觀星。這成了時下最時髦的事。我們人類，特別是科學家，非常喜歡趕潮流。

1608年，當利伯希描述自己的望遠鏡時，人類已經(jīng)用裸眼研究了很多天文學問題。但現(xiàn)在，人類取得了火箭發(fā)射升空式的進步。望遠鏡的發(fā)明為人類打開了宇宙視野。能夠分得這一功勞的是史上最赫赫有名的科學家之一——伽利略·伽利雷。1609年，他在威尼斯聽說了“荷蘭式透鏡”。他第二天就返回帕多瓦，馬上制作出了自己的望遠鏡。他不斷地換用不同的透鏡和不同長度的筒管，以改進望遠鏡，然后返回威尼斯，將它呈獻給當時的總督萊昂納多·多納托。這讓他穩(wěn)穩(wěn)地拿到了帕多瓦大學的學術職位，而且薪水翻倍了。如果現(xiàn)在升職加薪能有這么簡單就好了。

伽利略對荷蘭式透鏡的改進包括將凸透鏡作為物鏡，將凹透鏡作為目鏡，并把兩塊透鏡裝在了一根長管子的兩頭，這樣一來，望遠鏡的放大效果增強了20倍。這樣的結果很可能是通過試錯獲得的，不過如今我們知道，其原理是折射和聚焦光線。隨后，伽利略開始進行觀測。到那一年的年末，他已經(jīng)觀察到了木星的衛(wèi)星、月球上的山丘和山谷，以及太陽黑子——太陽磁活動導致太陽表面出現(xiàn)的深色斑塊。他用的不是直接觀測法，而是投影法（他不會直視太陽，他可沒那么傻）。

后來，人們才知道“望遠鏡”（telescope）這個名字，希臘詩人喬瓦尼·德米西亞尼于1611年4月14日在為伽利略舉行的宴會上提出了這個詞。我很喜歡這種為了慶祝某項發(fā)明而舉行盛大晚宴的主意，然后宴會上的某位賓客為它起一個人人喜愛的名字，掌聲雷動。這場宴會由費代里科·切西親王在羅馬的山貓學會舉辦。直至今日，它依然在繼續(xù)（我說的是學會，而不是宴會），它是世界上最古老的科學機構之一。

伽利略的觀測結果捍衛(wèi)了尼古拉·哥白尼的觀點，哥白尼于60多年前提出地球圍繞太陽轉動，而不是太陽繞著地球轉。這是科學家要做的一項重要的工作：讓前人的工作獲得應有的功勞。今天，我們把這種事稱為引用。古希臘、印度和阿拉伯的天文學家此前就提出過這種觀點，比如古希臘哲學家阿利斯塔克在公元前230年提出了這種觀點。哥白尼的結論就建立在他們的觀察基礎上，他在自己的工作中提到了一些阿拉伯的天文學研究。有意思的是，盡管哥白尼的工作被視為各個學科的基礎研究，但它并沒有太多支持證據(jù)。它主要來自嘗試讓觀測結果契合地球等行星繞太陽轉動的模型。他的著作《天體運行論》于1543年出版時引發(fā)了不小的震動。在這部著作送到他手上的當天，他便死于中風（腦卒中），據(jù)說他昏迷后還短暫地清醒過一段時間，看了一眼自己的書，然后平靜地離世了。我希望這個故事不會發(fā)生在我和我的這本書上。

地球圍繞太陽轉動，這個發(fā)現(xiàn)是被已故的劉易斯·沃爾珀特稱作“科學的非自然性”的例子之一。沃爾珀特也是偉大的科普作家。我們的眼睛告訴我們，太陽會在天空中移動，所以動的肯定是太陽，而不是地球。但是，科學無可辯駁地告訴我們，這并不符合事實，最終的證據(jù)（必要的話）肯定是從太空觀察地球。

時至今日，說服人們相信某些事實依然困難重重，正如我們在新冠疫情防控中所見的，很多人拒絕相信注射疫苗比感染疾病的結果要安全，甚至有人認為新冠病毒壓根兒就不存在。

除了支持了哥白尼的觀點，伽利略的工作有重要意義，也是因為這一工作發(fā)現(xiàn)木星有繞其轉動的衛(wèi)星。但更重要的是，伽利略基于對太陽黑子運動的觀察，證明了太陽本身也在轉動。

伽利略提到自己時只引用自己的名，這并不是因為他將自己視為文藝復興版的斯汀或雪兒，而是因為當時的人都這樣做。事實上，他的生活方式非常狂放。他有三個非婚生子女，有兩個女兒進入了圣馬特奧修道院，因為作為非婚生子女她們無法結婚。

1609年11月30日，伽利略將自己的望遠鏡對準了月球，他所看到的現(xiàn)象令他驚訝不已。此前，已經(jīng)有人嘗試用望遠鏡觀察月球了，包括英國數(shù)學家托馬斯·哈里奧特。哈里奧特做這件事的時間比伽利略早4個月，他稱自己只能看到一種“奇怪的斑駁”。哈里奧特肯定漏掉了什么。伽利略描述了月球上的山脈和隕石坑，他甚至嘗試根據(jù)山脈投下的陰影計算其高度。這跟當時人們對月球的認知形成了反差，在當時人們的想象中，用亞里士多德的話說，月球像“一顆永存的珍珠”。亞里士多德的諸多觀點自公元前330年起就占據(jù)主導地位，比如認為太陽繞著地球轉。

當伽利略看到木星的衛(wèi)星時，他將其命名為“美第奇星”，這個名字來源于其資助者科西莫二世·德·美第奇的姓氏。伽利略也是第一個觀察到土星和海王星的人，他覺得土星周圍的星環(huán)可能是衛(wèi)星。他還是第一個描述銀河系的人，他意識到銀河系中包含海量的恒星，而人們此前認為它們是云。他列出了許多肉眼看不見的恒星。

但是，可憐的伽利略跟天主教會起了沖突。這可能主要是因為他惹惱了教皇。教皇原本是伽利略的朋友，但是感覺自己在伽利略的《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書中被抹黑成了一個傻瓜（辛普利邱一角）。就連科學家也得注意自己會把誰惹惱。負責調查違抗羅馬天主教法律者的羅馬宗教裁判所于1633年對伽利略展開了調查，最后得出結論：日心說是“愚蠢、荒唐的異端邪說”，因為它與《圣經(jīng)》相悖。伽利略不得不公開認錯，否則就要面臨酷刑、監(jiān)禁甚至更可怕的后果，他余生都遭到軟禁。傳說他公開認錯之后，嘟囔道：“但地球就是在動。”好樣的，伽利略！他也被命令連續(xù)三年每周背誦一次《七首懺悔詩篇》，不過對他來說，好在他的女兒瑪麗亞·切萊斯蒂能替他背誦。她肯定無聊得要死了。

伽利略被軟禁期間，寫下了重要的學術著作《關于兩門新科學的對話》，這本書主要探討了物理學的不同領域。正是這部作品，讓愛因斯坦稱伽利略為“現(xiàn)代物理學之父”。伽利略死后被葬在佛羅倫薩圣十字教堂，不過人們切掉了他的三根手指，還拔掉了他的一顆牙齒，今天你能在佛羅倫薩的伽利略博物館中看到他豎起的中指。即便死后，伽利略仍然在向宗教裁判所表明自己的態(tài)度。

盡管伽利略的著作上了羅馬教廷發(fā)布的《禁書目錄》，但是他永遠不會被人遺忘。他在數(shù)學、物理學、天文學領域的研究讓他成為17世紀幫助歐洲科學確立的關鍵人物之一。19世紀，新教徒利用他被迫認錯的故事攻擊天主教廷。最終，1992年教皇圣·若望·保祿二世承認，羅馬天主教廷對伽利略的審判確實錯了。2008年，羅馬天主教廷宣布計劃在梵蒂岡建造一座伽利略的雕像。出于某些原因，這座雕像至今仍不見蹤影，所以這個故事尚未結束。