伽利略的早年

伽利略·伽利莱于 1564 年 2 月 15 日出生在比萨。虽然在中世纪里，比萨一直是个自由城市，但那时属于佛罗伦萨的美第奇政府治理。伽利略的父亲芬桑齐奥·伽利略是个酷爱音乐和数学的贫困贵族。他著有《音乐对话》

（Dialogue on Music），在书中，他反对惯常的诉诸权威。饶有趣味的是，父亲的爱好和脾性都在儿子身上重现。

伽利略在中学已表现出极其勤奋，以及一定程度的使他区别干其他同学的独立思想。他接着学习医学。那时在整个欧洲学习医学有如今天在英国学习法律一样，就是说，如果父母还不清楚他们应当要儿子学什么，那儿子就可能会去攻读医学。然而，那时医(28)学的状况还没有那么激起青年伽利略的兴趣。精密科学更加吸引着他。据说他经常站在教室门口听数学课，并想在学生离开教室时，从他们那里获得点滴知识。数学讲师得知后，便采取措施使伽利略能从学习医学转为学习数学和物理学。他在这两门科学上进步很快，因此在二十五岁那年就被任命为他家乡大学的讲师。

伽利略对于物理现象的独立研究，使他这时相信，那作为亚里士多德物理学讲授的、被奉为权威的东西包含许多严重错误。他毫不隐瞒自己的观点。相反，他坚持不懈地公开抨击亚里士多德的物理学观点，结果他弄得不受同事欢迎，他们认为他太爱寻衅。一次，他当众证明，亚里士多德的观点至少有一个是荒谬的，即落体的速度随物体重量而变的观点。他把三个重量相差很大的物体同时从比萨斜塔顶上抛下，结果证明它们同时抵达地面。这种事情并不能改变他的那些亚里士多德派同事的看法，而只是使他们对伽利略更不友好。因此，当 1592 年威尼斯评议会聘他到帕多瓦大学任职时，他欣然接

受邀请，并于那年 12 月开始在帕多瓦大学讲课。

伽利略不崇尚书本，也不炫耀学问。虽然伽利略精通拉丁文，这是当时和以后很长时间里学者的“世界语”，但他宁肯用意大利语讲课和写作。在他最早写的关于运动的论文中（他在其中反驳了上述关于落体速度的亚里士多德学说），他明白指出，只要他的观点同经验和理性相调和，他一点不在

乎它是否和旁人的观点一致。但是，伽利略强烈爱好缜密的观察和推理，据说他年青时坐在比萨大教堂里时就已注意到，屋顶上长链悬挂着的灯在来回摆动，而他巧妙地用自己的脉搏做的测量表明，不管链的长短如何，每次摆动所花时间似乎都相同。由于有如此思想开阔、观察力敏锐的头脑，伽利略对哥白尼的日心说自然而然地感到同情，而置教会的敌视于不顾。的确，他似乎很早就接受了哥白尼的观点。事(29)实上，那是在 1597 年之前“许多年”。这可以从他那年为感谢刻卜勒对他的开导而写给刻卜勒的信中看出。因此，这封信的部分内容值得录引在这里。伽利略写道：“我为自己在寻求真理上

找到一个这样伟大的志同道合者而感到幸运。委实可怜的是，孜孜不倦地追求真理，准备抛弃错误的搞哲学的方法的人寥若晨星。然而，这不是痛惜我们时代处境窘困的地方，而只是庆贺你的卓越研究的地方。⋯⋯我这样做所以更感高兴，是因为我许多年来已经是哥白尼理论的信徒。这个理论给我解释了许多现象的道理，而若按照那些公认的观点，则它们根本无法理解。我已收集了许多论据来驳斥后者，但我不敢公布这些论据。⋯⋯当然；如果象你这样的人所在多有的话，我是敢这样做的。但是

事实并非如此，所以我必须把它们搁置起来”（Opere，Edizione Nazionale，Vo1.X,p.68）。伽利

略完全有理由谨小慎微，因为险恶的经历到时候就要教训他。事实上，他写这封信不到三年，他的同胞乔丹诺·布鲁诺便由于信奉哥白尼和其他人的异端邪说而被烧死在火刑柱上。伽利略与反哥白尼派的第一次冲突发生在 1604 年。这年一颗新星的观察使伽利略和刻卜勒联合起来与亚里士多德派论战，亚里士多德派坚持认定这颗新星的位置在月球内，按照亚里士多德派的观点，超出这个范围，根本不会发生变化，也不会出现新的天体。

伽利略不久就发现。帕多瓦的理智气氛并不比比萨更鼓舞人多少。这可以从他写给刻卜勒的另一封信中看出。这里值得从信中录引如下段落，从中可以看到，对权威的迷信之可能导致对事实视而不见，已达到了何等惊人的地步。

“我亲爱的刻卜勒，我希望我们能一起尽情嘲笑这班无知之徒的愚蠢至极。你认为这所大学的第一流哲学家们怎么样？尽管我一再勉力相邀，无奈他们冥顽不化，拒绝观看行星、月球或者我的眼镜（望远镜）⋯⋯为什么在我能与你一起揶揄他们之前，我还必须等待这么长的时间？最慈爱的刻卜勒，如果你听到该大学那位第一流哲学家反对我的论据，你一定会捧腹大笑，他在比萨大公面前卖弄他那语无伦次的论据，好象它们是魔术般的咒语，能把这些新行星（木星的卫星）从天空中驱除和拐走，”（Opere,Ed. Naz.，Vol.X,p.423）。

伽利略的天文学发现(30)

望远镜的历史将在科学仪器那一章里叙述。这里仅需指出，伽利略在1609 年制造了一架荷兰式望远镜，并首先把它用作为一种科学仪器。他用望

远镜作出的最重要发现是，木星周围有四颗卫星围绕它转动。他起先在 1610

年 1 月 7 日看到其中的三颗，几天以后看到了全部四颗。作为对那位统治君主的一种敬意，伽利略把它们命名为“美第奇星”。木星及其卫星的观察在伽利略成为同哥白尼所构想的太阳系的一个今人信服的类比。将近 1610 年底时伽利略发现，象月球一样，金星也有位相。接着他又发现了银河的本质，并很接近子发现土星光环。从他在 1610 年 1 月和 7 月写给贝利萨里奥·芬塔

的信中，可以看出他赋予自己的各个发现以何等重大的意义。他在 1 月 30 日的信中写道：“我惊喜若狂，无限感谢上帝，他喜欢和允许我发现这么多前所未知的伟大奇迹。

月球是一个类似地球的天体，这一点我以前就已深信不疑。我也观察到了大量前所未见的恒星，它们

比肉眼可以看到的要多十几倍。⋯⋯我现在已经知道银河究竟是什么了”（Opere,Ed. Naz.， Vol.X，p. 280）。在 1610 年 7 月 30 日的信中他写道：“我已经发现，土星由三

个天球构成，它们几乎相触，从不改变相对位置，并沿着黄道带排成一行，以致中间的球三倍于另外两个”（同上，p. 410）。为了阐明这封信中所提到的某些论点，这里可以再略述一二。伽利略通过望远镜看到月球象地球一样也有山谷，他甚至根据月球上山的阴影长度估计出它们的高度。至于从望远镜看到的恒星数目更远远多于肉眼看到的颗数，例如伽利略在昴星团座中数出了四十颗恒星，而他用肉眼只能看见其中六颗。

伽利略所作出的另一项重要的天文学发现，是他在 1610 年 10 月第一次观察到太阳黑子。但是，这个发现的荣誉应该由他和另外二三位同时代的天文学家分享。如我们将看到的那样，刻卜勒已经设法知道太阳表面有黑子存在，他甚至没有借助望远镜。(31)法布里修斯在伽利略之前已经用自己的望远镜看到了太阳黑子。他在 1611 年出版的《论我所观察到的太阳黑子》（De maculis insole obserivatis）中作了如下记述：“当我仔细观察太阳的边缘时，一

个黑子不期然地出现了。起初我以为它是一朵过眼的云。然而，第二天早晨当我再观察时，又看见了这个黑子，虽然它的位置好象稍微移动了一点。接着一连三天都是阴沉天气。当天空转晴时，这黑子已从东移动到了西，而一些比它小的黑子占据了它原先的位置。后来这大黑点逐渐朝对侧边缘移动，最后消失在那里。从小黑子的运动可以知道，它们亦复如此。一个朦胧的希望敦促我期望它们回来。

事实上，那大黑子在 10 天以后果然又在东侧边缘重新出现。”另一位很早观察到太阳黑子

的是沙伊纳，他是在 1611 年 4 月观察到太阳黑子的。起初他猜想这现象是一种光学假象，或者是由于他的望远镜有缺陷。但是在沙伊纳和他的朋友用八架不同的望远镜都观察到黑子以后，他再也不能怀疑黑子的实在性。甚至那时他还拿不准黑子究竟在太阳本身之上，还是仅仅靠近它。但是，他对黑子运动进行了仔细而又坚持不懈的研究，由此推知太阳一定围绕它的轴在转动。法布里修斯从一开始就坚持认为，黑子处于太阳本身之上，而不是由于黑暗物体在太阳附近围绕它旋转的缘故。伽利略确认了这个观点，他指出，当黑子接近太阳边缘移动时，与它们处于经过太阳的其余路径时相比，速度大大减小，而这种情况用该假设解释最好。这种关于太阳黑子本质的观点终于得到了公认，而黑子的运动提供了确定太阳自转周期和太阳赤道位置的数据。

伽利略还对星云作了各种观察。但他不是最早观察星云的人。西蒙·马里于斯看来在 1612 年就已对星云（仙女座中的一个星云）作了首次观察。伽利略把星云和银河看作是包含许多恒星的星团。

为了完整无遗地概述伽利略对天文学的贡献，我们必须提前先论述他的某些后期工作。他最后用望远镜作出发现是在 1637 年，不久他即双目失明。这些发现包括月球的周日和周月天平动，即从地球上能看到的那部分月球表面的微小振动。伽利略接着解(32)决测量陆地和海洋经度的问题——这对以航海为业的国家是个非常重要的问题，为此，他试图利用他早期的一项发现，即木星的卫星。在古代和中世纪，经度有时是参考月食确定的，即比较一次日食在地球不同地方的当地出现时间。但是，由于月食相当罕见，因此这种方法不怎么有用。木星卫星公转周期非常短，因此几乎每夜总有某个卫星被木星所交食。所以，伽利略认为可以利用这些交食现象来实现上述目的。他实际编制了近似准确的这些卫星公转的表。但是，由于各种原因，这个巧妙的思想没有得到实现。