伽利略的生平

在科学史中很难找到如伽利略这样独创而又多产的人。他的一生真可谓波澜壮阔。他在哥白尼和开普勒的基础上建立了现代物理学的基本框架，而且剥夺了亚里士多德的至高无上的“”。他如同哥白尼和开普勒一样，认为宇宙的规律是一种数学规律；他明确提出实验是一种基本的科学方法。他的这些思想直到今天，仍然保持着旺盛的生命力。

伽利略自幼喜爱数学、天文学和物理学。但是，他的父亲却命令他学习医学。当他在比萨大学念书时，甚至他的数学老师也到他的家里来为他向父亲求情，要求他的父亲允许他学习数学。这样他才获准学习欧几里得、阿基米德的著作，还有托勒玫的天文学。经过多方面努力，伽利略终于从1589年起在比萨大学教数学。在三年的任教期间，他写了《论运动》(De Motu)一书。这是一本文集，但是一直没有出版，因为伽利略对它并不满意，而且，其中确实有错误。但是伽利略在临终前写的一部重要著作《关于两门新科学的对话与数学证明》(Discorsiie Demonstrazioni Matematiche intorno a due nuoue scienze，1638，以下简称为《两门新科学》，许多外文文献则简称它为“Discorsi”)吸收和大大发展了《论运动》一书，可是那已经是《论运动》成书以后的35年了。所谓两门新科学，一门是指力学，另一门按伽利略的说法是指关于材料和结构的科学。但是与我们理解的材料科学不同，书中有时讲一些关于棵的强度等问题，所以实际上比较接近于我们说的材料力学。伽利略还有另—本重要著作《两大世界体系》，全名为《关于两种主要世界体系的对话》(Diologo sopra i due massimi sistemi del mondo，许多外文文献常略记为cDialogo’)更为世人所知，而目有中文译本。它与这本书“任务”不同，下面我们还要说明。在《论运动》和《两门新科学》中，伽利略非常详尽地讲解了自己关于力学的研究成果，特别是斜面的理论，这是伽利略很重要的研究，因为伽利略由此得到了自由落体定律。可是，更加重要的是，伽利略从写《论运动》的时候开始，就明确地反对亚里士多德。从方法论来说，《论运动》里面提出了一个具有革命性的新思想：那就是，各种科学规律应该用实验来证实，而且还设计了用以验证自由落俸定律的斜面实验。这个思想当然是与亚里士多德背道而驰的。

1592年，伽利略的父亲去世，伽利略作为长子承担了养家糊口的重担(还要为两个没有出嫁的妹妹筹办嫁妆)，于是来到帕多瓦(Padua。)大学给医科大学生们教数学和托勒玫的天文学(因为那时的医生治病常用占星术，所以要学天文学)。这时，伽利略就已经信奉了哥白尼的日心说，但是还没有公开表明自己的观点。下面是1597年伽利略致开普勒的信的摘录：“……我和您一样，好几年前就已接受了哥白尼的立场，而且由此发现了许多自然界的效应的原因，而这些效应是现今流行的理论无法解释的。我已经把关于这个主题的支持的理由和反对的意见写下来了，但是一直未敢公之于众，因为哥白尼的命运已经给了我警戒：我们的大师(指哥白尼)在少数人中获得了不朽的名声，而在大群人中却失败了(因为蠢人总是很多的)，遭到嘲弄和羞辱。如果有许多人都像您那样，我当然敢于公开我的思想，但是因为并非如此，我也只好忍着。”我们不妨再看一下开普勒的回信：“……您既有如此深刻的洞察力，我希望您能够采取另外的态度。您以自己为例，劝我们以谨慎隐蔽的方式行事，并且在广泛存在的无知面前退一步，在反对那一群学者暴徒的剧烈攻击时要小心从事(您在这里正是仿效了我们真正的先知：柏拉图和毕达哥拉斯)。但是在我们的时代，一项宏大的任务已经启动，首先有哥白尼，还有许多非常有学问的数学家，现在，是地球在运动这个论断已经没有什么新鲜之处。我们既已乘上了战车，就让我们协力把它驱动，逐步地用响亮的声音对凡人高呼。他们其实并没有细心地去体会我们的论据的力量。这样驶向最终的目的，岂不更好？这样做，说不定只要我们小心，也能给凡人带来真理。同时，您也可以用您的论据帮助您的志同道合者，他们经受了那么多的不公正的评判，会因为您的同意，或者您的有影响的地位给予他们的保护而感到安慰。不仅是你们意大利人因为没有感觉到地球的运动，就不相信地球在动，我们德国人也是，用什么办法都不能使他们感到这个想法的亲切和自然。但是我们总会有办法对付这些困难……伽利略，打起精神来吧，公开站出来吧。如果我的判断不错，在欧洲总会有少数几个数学家和我们站在一边，真理的力量是巨大的……”。从这段引文中，我们的读者不是可以体会到真理在那个时代所遭到的压迫？不是可以体会到这些科学的巨人的战友情谊吗？有关为哥白尼日心说而斗争，以致遭到宗教裁判所的迫害的经历我们将在下面详细介绍。

伽利略在帕多瓦大学前后共18年。伽利略自己说，这是他一生中最愉快的时期。他关于力学的研究，例如斜面、抛射体、摆的研究主要都是这个时期的成就。值得提到的是，1609年他在威尼斯的一位朋友沙尔皮(Paolo Sarpi)告诉他，有一个荷兰人造了，一个望远镜正在威尼斯演示。须知，伽利略不但是一个理论家，而且是一个实验家；不但会设计实验，而且会制造实验仪器。他制造过许多实用的东西。于是，他自己也开始制造望远镜了，而且有了不小的改进，放大率提高到10倍之多。伽利略开始利用望远镜来观测天象。这在人类科学史上本身就是一件划时代的大事，而在短短两个月内，其成果之丰富有人说是空前的。可是这也把他更深地带进了与天主教教廷的斗争。1610年，伽利略离开了帕多瓦大学。一场意义极为深远的斗争开始了。

在介绍伽利略的各种贡献以前，先要回答一个问题：他的最重要的贡献在哪一方面？可能会出读者们的意料，是在数学。但是下面并不介绍伽利略证明了什么定理。为什么要这样说？其实这是他自己的看法。在他之前，哲学家们，主要是亚里士多德，把注意力放在研究事物的“终极的原因”，“存在的目的”等等，想要回答“为何(why)”的问题，有着浓厚的思辨色彩。伽利略则把注意力放在“如何(how)”的问题上，希望得到明确的定量的结果。实质上就是企求数学化，他说：

哲学写在大自然这本大书里，这本书对于我们是打开着的。但是，除非首先学会懂得它的语言，会读这本书使用的文字，我们就不可能理解它。它是用数学语言写的，它的文字就是三角形、圆和其他几何图形。没有它，这本书凡人连一个字也看不懂。没有这些就会在黑暗的深渊中迷路。

由于这段话十分重要，我们下面还要再引述一次，并且说明其背景。由“为何(why)”转变为“如何(how)”，是科学方法的重大转变，而其首创者则是伽利略。有所不为是成为大师的必备的条件。伽利略有所不为的事，正是抽象地思辨与争论“为何(why)”的问题。这里是伽利略与亚里士多德的分水岭。看到了这一点，下文的意义就容易理解了。

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