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| | 世界100位科学家——10、验物理学的创始人：伽利略
| | | | 验物理学的创始人
一「意大利」伽利略（1564～ 1642）
比萨大学的一群医科学生，正跪在大教堂里做祷告。摆动着的
挂灯链条的前喀声惊扰了学生们的祈祷。突然，一个年轻的学生跳
了起来，使其他祈祷者大吃一惊。在摆动着的油灯节奏中，他仿佛遭
到了闪光的突然袭击。他觉得链条的节奏似乎是有规律的那盏嘎
嘎作响的挂灯，尽管往返的距离越来越短，但是挂灯往返摆动一次的
时间却似乎一样长。他立刻回家，找来两根同样长的绳索，各附上一
块相同重量的铅块，并分别系在不同的厅柱上，开始做实验。通过实
验，他发现两条绳索的起点虽不相同，但摆动的次数是相同的，即在
同样的时间内到达同样的点上。就这样，这位年轻的医科学生发现
了摆振动的等时性原则。今天，这项原则已广泛应用于计数脉搏、时
钟计时、计算日食和推算星辰的运动等方面。这位年轻的医科学生
就是后来成为意大利伟大的物理学家、天文学家和数学家的伽利略。
推翻了“权威”的结论
伽利略奥·伽利略（Gahieo Gllei），1564年2月 15日生于意大
利比萨城。父亲是一个没落贵族，又是一位卓越的音乐家，并且通晓
数学。伽利略从小就受着良好的家庭教育。在父亲的熏陶下，他喜
爱图画和音乐。他那聪明的脑袋和灵巧的双手从不闲着，不是弹琴。
画画，就是给弟妹们制作巧妙的玩具。平时，他还经常向父亲提问：
“世界是不是像月亮一样？”“星星离开人们的距离是不是比太阳近！”
伽利略12岁时曾经到修道院去读书，在一个时期内，他曾考虑
当一名神父，但他的父亲不赞成，让他离开了修道院。17岁时，父亲
把他送到比萨大学去学医。在大学里，他一心一意地钻研数学，藏在
他的希波克拉底和盖仑的医学教科书下面的，往往是欧几里得和阿
基米德的著作。他特别喜欢做各种实验，在空闲时，他用自制的仪器
来进行实验，很快便显示出他惊人的才能。伽利略的老师们很快发
现了他的学习动向和实验活动，他们很不赞成自己的学生独立思考，
认为那简直是不折不扣的异端。在老师们看来，所有科学上的问题
都已被亚里士多德解决了，再也没有什么可研究的了，伽利略敢于用
自己的实际观察来否定亚里士多德的学说，这种狂妄行为必须加以
制裁。为了大学的声誉，也为了“有益”于伽利略的灵魂，比萨大学的
老师们向他的父亲告状，要他放弃自己的主张。可是，林利略不理会
这些无稽之谈。他已经发现了一项具有深远意义的事实：“数理科学
是大自然的语言。”为了学好这种语言，他决心献出自己的一生。
由于伽利略坚持自己的看法，比萨大学的老师们拒绝发给他医
学文凭。这样，他成了一名人所共知的学医失败者，一个“玩弄无用
的数学的神经病患者”。可是，他玩弄数学的技巧，却在当时意大利
的一些知名的数学家中间赢得了赫赫英名，他们送给你利略一个“当
代亚里士多德”的光荣称号。但是，这位“当代的亚里士多德”发现，
用数学代替医学是件倒霉的事。因为，在当时几乎无人愿意以面包
和牛油去交换抽象的数学。幸而，比萨大学的数学老师的位置空着，
伽利略被聘为数学讲师，其原因是由于别人对它不屑一顾，因为这个
职位的年薪仅相当如今的65美元。
为了增加收人，伽利略在上课的同时，利用空闲时间去行医。但
他的空闲时间并不多，因为比起从前来，他更忙于做实验了。他说：
他的目的是要重新检验亚里士多德有关科学的学说，而不是把这些
学说当作福音真理来接受。他宣称：发现真理的道路，不是靠背诵亚
里士多德的教条，而是要通过学习“大自然这本宝书”。
有一次讲课时，伽利略对学生们说：“亚里士多德有这样一个论
点：不同重量的物体，从高处下降时，速度是不一样的。比如一个10
磅重的物体，它的下降速度要比一个1磅重的物体快10倍，从表面
上看这个结论似乎很合理，其实这是错误的。事实上，若没有空气的
阻力，重物体和轻物体下降的速度是相同的。”学生们听了都表示怀
疑，有的还不客气地嘲笑他。教授们听了更是激动，坚持认为“这完
全是胡说八道”，“除了傻瓜以外，没有人会相信一根羽毛同一颗炮弹
能以同样的速度通过空间下降”。
比萨大学的教授们以为找到了可以使伽利略出丑的机会，他们
一定要伽利略在全体师生面前表演。
伽利略接受了挑战。他选定的地点是比萨斜塔。这一天，晴空
万里，教授们身着紫色绒长袍来到塔前，学生和市民们吵吵嚷嚷、兴
高采烈地来观看伽利略出洋相，以对他的人品宣判死刑。
伽利略走上斜塔，他一手拿着一个10磅重的铅球，另一只手拿
着一个1磅重的铅球。时间到了，伽利略把两个铅球从塔顶抛下，铅
球果然同时落地，在场的观众都十分惊讶，但教授们仍然不相信自己
的眼睛，更不相信亚里士多德会有错误，竟胡说伽利略在铅球内施行
了魔术。为此他们照旧宣扬亚里士多德的学说，继续迫害伽利略。
首创科学法则
1592年，伽利略愤然辞去比萨大学的教职。不久，在朋友的帮
助下，他在意大利威尼斯著名的帕多亚大学谋得了一个数学教授的
职位。这是一所颂扬思想自由、不受宗教裁判所清规戒律限制的学
校。在那里枷利略可以不受任何束缚，专心致志地进行他的实验。
伽利略在帕多亚大学教学的同时，还在圣莎菲亚桥的一所宫殿
里组织了一个科学和哲学的俱乐部，参加者都是一些从意大利各地
逃来威尼斯避难的学者和科学家。伽利略在这个俱乐部里，将他的
一系列观察和实验的结果，首次公开发表。他使会员们熟悉“磁”的
秘密及地球磁力；向他们证明了一个运动的物体如果没有外界摩擦
力的作用，则会无限地运动下去，这就是后来牛顿提出的“惯性定
律”；他向会员们解释了他发明的新仪器——指南针的复杂结构；为
他们示范表演了他的另一个重要发明，即一部为引水和灌溉而设计
的机器……而在所有这些发明创造中，伽利略最突出的贡献是把他
的天文望远镜公布于世。
这架天文望远镜的发明还真有一个故事呢！
在17世纪初，天文学说处于十分混乱的状态，哥白尼太阳中心
说的追随者和古老的地球中心说的拥护者之间进行着一场激烈的论
战。1600年，意大利著名哲学家布鲁诺因为宣传哥白尼的学说，在
饱尝了8年铁窗生活以后，于2月17日在罗马广场被教会用火刑处
死。伽利略获知这惨无人道的迫害后，心如刀绞，悲痛欲绝。为了追
求真理，他私下进行各种科学试验，力图进一步发展哥白尼的学说，
但是缺少科学的证据。
一次偶然的机会，伽利略听到一个荷兰眼镜商人有一个奇怪的
发现：如果将一块凸镜片和凹镜片合在一起，那么看到远方的景物就
好像近在眼前。这个偶然的发现，引起了伽利略的极大兴趣。他检
查了各种类型镜片的曲率，以及它们彼此的各种组合方式，并用准确
的数学公式测量出不同曲率和不同组合所起的视觉上的效果。
1609年，伽利略凭借自己独特的天赋，很快就亲手制成了历史
上第一架能放大32倍的望远望，并在威尼斯钟楼的楼顶上公开展
出。
有了这架特别高级的望远镜，伽利略发现月亮不是一个光滑的
球体，它的表面矗立着许多座火山口和高山。于是他得出结论：从总
体看来，天体不是平滑的，而是和地球一样，具有凸凹不平的表面；
通过观察，他发现银河并不是一片银色的云体，而是由众多的个体星星
组成的，由于这些星星距离我们如此遥远，以至用肉眼看上去就成了
模糊的一片；通过对行星的观察，他发现木星旁边有四颗卫星，它们
围绕着木星运转。通过望远镜，伽利略还观察到了太阳黑子、金星的
盈亏同月亮的盈亏十分相似等现象。这一切的发现，是地球和所有
其他行星都绕太阳运行的哥白尼学说的有力证据。
望远镜的发明及由此带来的一系列发现，使伽利略闻名退还。
他把这些发现编成的《星体通报》，立刻在知识界5；起震惊，向伽利略
购买望远镜的订货单源源而来，可是他不计任何报酬，把这个发明权
献给了威尼斯公爵。公爵下令聘请他为帕多亚大学的终身教授，年
薪相当如今的5000美元。不久，伽利略又被他从前的学生——托斯
坎尼大公科西莫二世邀请到佛罗伦萨（以及比萨）担任宫廷数学家。
至此，伽利略达到了名利双收的顶峰。但是，林利略从此也开演了自
己一生的大悲剧。
极力支持哥白尼的学说
伽利略悲剧的起因，还是他那本研究天体的划时代著作《星体通
报》的发表。在书中他极力支持哥白尼的学说，并对朋友说：“我最伟
大的奇迹是，我发现了四颗新的行星。我观察到它们环绕着太阳运
行。”尽管伽利略在书中和以后的信中都没有说地球也环绕太阳运
动，但他的一言一行早已引起了宗教裁判所的注意。1613年，他奉
命来到宗教裁判所，出席对他的审讯。
红衣主教劝他放弃关于地球、太阳和星宿的那些异端邪说，并于
1616年下达了一道禁令：命令他不许有这些念头，更不许散布哥白
尼的学说。伽利略出于自身的安全，为了科学的进步，他被迫在禁令
上签字。但回到家里，枷利略仍旧暗自做实验。时间久了，伽利略无
法抑制自己的思想，又在1632年出版了一本论述大文的书籍，即《关
于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。在书中，他再一次巧妙地
支持哥白尼的学说，从而再度顶撞了正统的教条信仰，又一次受到宗
教裁判所的传讯。这次罪名可严重得多，是“重犯”。这时，伽利略已
年近70岁，正在病中。医生证明：“伽利略生病在床，他可能到不了
罗马，就要到另一个世界去了。”但宗教裁判所仍然无情地下令：“只
要他能勉强成行，就把他锁上铁链，押到罗马来！”
1633年1月，伽利略起程赴罗马，路上，他历尽艰辛，到罗马时
已经半死不活了。当他被押到审判官面前受审判时，无论从精神上，
还是从肉体上，都已无法为自己进行辩护了。
裁判所对他的审讯进行了六个月，受审期间，在百般恐吓之下，
枷利略精神恍炼，被迫说地球并不环绕太阳而运行。接着他在宣判
书上签了字，被迫发誓同他对地球的运动信念一刀两断。据说，当他
的朋友们搀扶着这位发抖的、精疲力竭的老人离开宗教法庭时，人们
听见他叽叽咕咕地小声说：“但是地球确实是在运动啊广
1633年，林利略被罗马宗教裁判所以“反对教皇，宣扬邪说”的
罪名，判处终身监禁。在狱中，他被严令禁止科学研究，但他仍然坚
持科学著述。终于于1638年写出了他一生中最伟大的一本书《关于
力学和局部运动两种新科学的对话和数据证据》（简称《运动的法
则》）。这本书总结了他一生在力学上的研究成就。书秘密写成后，
伽利略设法偷运到荷兰去出版。
伽利略不久就双目失明了。他没有看到这本书的最后出版。
1642年1月8印临终时，他怀抱着自己心爱的书，心里感到莫大的安
慰。他以模糊不清的声音说：“我认为这是我，切著作中最有价值
的，因为他是我极端痛苦的果实。”
综观伽利略的一生，无数次遭到反动教会的迫害与定罪，但他那
对科学进步所作出的卓越贡献，已为世人所公认。他的重要贡献首
先在于他的科学发现，如惯性定律、落体定律、相对性原理，发明望远
镜、对天体的观测，以及对哥白尼学说的天才证明。其次是倡导实验
与数学相结合的科学方法，坚决反对在科学研究中依靠权威来演绎
真理，强调以实验为基础的定量观察研究，从而为近代的科学研究开
创了一种新风气。
伽利略是一位笃信宗教的人，他一生没有放弃宗教信仰，也没有
脱离教会，但后人并没有忘记对这位伟人的崇敬，仍然把他看作是反
对教条主义、反对权威扼杀思想自由的象征。1983年，罗马教廷终
于承认350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的，并公开为伽
利略平反，恢复了他在科学史上的历史地位。
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