12 伽利略

（Galileo Galilei,1564～1642）

伽利略是伟大的意大利科学家。他对科学方法的发现做出的贡献可能要超过其他任何人。他于1564年生于意大利的比萨城。青年时期，他就读于比萨大学，后因经济困难而辍学。但在1589年他却获得了该校的教职。几年后他加入帕多瓦大学的教员行列，并在那里待到1610年。正是在这一时期他完成了他大部分的科学发现。

伽利略的第一个重要贡献在力学方面。亚里士多德曾告诉人们，较重的物体下落时的速度比较轻的物体下落时的速度要快。许多学者都接受了这位古希腊哲学权威的断言，但伽利略决定对此进行实验。通过一系列的实验，他很快发现亚里士多德的论断是错的。事实是，除去空气对物体的阻力，重物体和轻物体下落的速度是相同的。（附带提一句，伽利略曾在比萨斜塔上表演过这种落体实验的传说似乎是没有根据的。）

了解到这一点后，伽利略采取了新的步骤。他仔细测量了给定时间内物体下落的距离，他发现下落物体经过的距离与下落时间的平方成比例。这一发现（它暗含着有一个不变的加速度）本身具有重要意义。但更重要的是通过一个数学公式，伽利略能够概括出一系列的实验结果。数学公式和数学方法的广泛使用是现代科学的一个重要特征。

伽利略的另一个重要贡献是他发现了惯性定律。在这以前人们相信，一个运动的物体如果没有力作用在它上面，它就会减慢运动并最终停止运动。但伽利略的实验指出这一被普遍接受的观念是错误的。如果去掉像摩擦力这类的阻力，运动着的物体将会永无止境地运动下去。这一重要原理是物理学中最基本的原理之一。牛顿后来对它重新做了清楚的说明并把它作为第一运动定律结合到他自己的体系中。

伽利略最著名的发现是在天文学领域。17世纪早期的天文学理论处在激烈纷争的状态。一场严肃的争论正在哥白尼日心说的追随者和较早的地心说的拥护者之间进行。早在1604年，伽利略就宣称他相信哥白尼是正确的，但那时他没有方法加以证明。1609年伽利略听说在荷兰发明了望远镜，尽管伽利略仅仅听到过有关这一装置的零星描述，但他的天才使他很快就自己制造出一架性能非常优越的望远镜。利用这件新工具，他将他的观察才能转向天空，并在一年后完成了一系列重要发现。

伽利略观察月亮，发现月亮不是一个光滑的球体，它上面有很多的火山口和高山。他得出结论，天体原来不是光滑和完美无缺的，而是像地球一样凹凸不平。他观察了银河，发现它并不是一条星云体，而是由无数单独的恒星所组成的。这些恒星离我们如此的遥远，以至于我们的肉眼只是模糊地把它们看成连在一起。他观察行星，发现了4颗围绕木星运行的卫星。这清楚地证明一个天体可能围绕着另一颗行星运行而不是围绕着地球运行。他观察太阳并看到太阳黑子。（事实上在伽利略之前已经有人观察到了太阳黑子，但伽利略公布了他的观测结果并引起了科学界的关注。）他观测到金星有同月亮特别相似的相位，这成了一个非常有意义的印证哥白尼理论的证据。哥白尼的理论认为地球和所有其他行星一样都是围绕着太阳运行的。

伽利略因发明望远镜并由望远镜带来的一系列发现变得知名。但因为支持哥白尼的理论他受到重要的教会人士的反对。1616年，他被勒令不得教授哥白尼的假说。在好几年里伽利略对这一限制感到愤慨。1623年教皇去世了，但伽利略仍然受到这一禁令的束缚，而这时执行这一禁令的人过去曾是伽利略的崇拜者。第二年新教皇保罗八世暗示（尽管是相当模糊的）禁令不再有效。

伽利略花了6年的时间完成了他最著名的著作《关于世界两大体系的对话》。这本书以高超的技巧解释了支持哥白尼理论的证据。该书于1632年经教会检查官批准后出版，但当这本书问世后，教会当局非常愤怒。伽利略很快被送上罗马的宗教法庭，他被指控违反了1616年的禁令。

显然，很多教会人士对起诉这位著名科学家的决定是不满的。即使是在那时的教会法律下，这一指控伽利略的案例也是有疑问的，因此对他的判决相对较轻。事实上他根本没有被送入监狱，而是被关在他自己在阿切特里的很舒适的乡间别墅里。理论上不允许有客人访问他，但判决并没有被强制执行。除监禁外，对他惟一的处罚是要求他公开声明撤销他关于地球围绕太阳运行的观点。这位69岁高龄的科学家在法庭上做了这一声明（这里有一个著名但不太可信的故事，说伽利略在做完了他的悔过声明后，他看着大地轻声说道：“它仍然在运动。”）。被监禁时，他继续在阿切特里写作有关力学方面的书。1642年他在那里去世。

长久以来，人们早就认识到伽利略对科学发展做出的重要贡献。他的重要性部分是根据他的科学发现，如惯性定律，发明望远镜，对天体的观测，以及他对哥白尼假说的天才证明。但更重要的是他在科学方法论发展上所起的作用。大多数在他之前的自然哲学家从亚里士多德那里得到启示，进行了大量定性观测并只描述观测的现象。但伽利略测度这些现象并进行定量观测。这种对细致的定量测量的强调已经成为科学研究的基本特征。

伽利略可能比其他任何人在科学研究的经验态度方面贡献更大。他是第一个坚持科学实验必要性的人。他拒绝那种认为科学问题可以由可信赖的权威决定的观念，无论决定是由教会做出的还是亚里士多德断言的。他还拒绝信赖那种没有坚实的实验基础的复杂的演绎体系。中世纪的经院派哲学家们详细地讨论什么应该发生以及为什么某些事要发生，但伽利略坚持通过实验来确定实际上发生了什么。

他的科学观反对神秘性，在这方面，他甚至比他的某些继承者们还具有现代性。比如他比牛顿就更具现代性。

伽利略可能因其虔诚的宗教信仰而知名。尽管他受到教廷的审判并被判有罪，但他既没拒绝宗教也没拒绝教会，他仅仅是反对教会当局镇压科学研究的企图。后人将他尊为反叛教条主义以及反叛那些企图镇压思想自由的独裁主义者的先驱是十分恰当的。但更为重要的是他在建立现代科学方法上所起的先导作用。