伽利略传 现代科学之父的探索与抗争

1. 知名天体物理学家、畅销科普作者为大众所作的伽利略传记，讲述这位现代科学之父的生平、科学成就、磨难与精神遗产，以现代科学家的眼光评价伽利略发明发现的科学意义，兼具历史传记和自然科普价值。 2. 伽利略所代表的科学精神和实证方法，使他成为现代物理学乃至现代科学的奠基人。一方面，伽利略坚定的科学新年以实验证据和理论思考为基础，而不是服从权威与经典文本的解释。他的力学实验与天文学观察，都展示出了他杰出的性；另一方面，他坚持用意大利语而不是拉丁语写作，擅长使用视觉图像展示他的成果，这使得他的科学理论获得广泛的传播和影响力。同时他在晚年与教会论战、坚持捍卫日心说观点时展现出莫大的勇气。这些个人闪光点是伽利略在今天依然获得科学家标杆地位的原因。他启发了人们在今天应当用什么样的方法相信科学、捍卫真理。 3. 伽利略作为一名文艺复兴时代的“人文主义科学家”，一个“文艺复兴全才”，代表了通识教育打破科学与人文知识的边界的可能。伽利略不仅是现代科学之父，同时在音乐、绘画、诗歌方面有深厚造诣，这帮助了他解释并传播复杂晦涩的天文学观点。而他的力学见解，则收到了但丁《神曲》的启发。伽利略的经历说明，人类思想的所有成就都是其身处的文化的一部分。在现代教育越来越鲜明地区分文科、理科的差别，造成了“两种文化”的分裂，但如玛莎·努斯鲍姆所言，现代教育目的应当是“传授批判性思维的技能，培养想象力”，在科学和人文的一切阵线上扫清无知。伽利略作为人文主义的科学家的经历，应当对学生及其教育者有所启发。

伽利略作为现代科学研究方法的开创者，被爱因斯坦誉为“现代物理学之父，甚至是整个现代科学之父”，哲学家伯特兰·罗素也说，他是“现代科学伟大的奠基人”。伽利略的杰出科学成就之一，莫过于将观测天体、绘制星图的古老艺术，革新为一项探索宇宙奥秘、定位人与地球位置的科学事业，他也因为发展并捍卫哥白尼的日心说，而遭到当时宗教裁判所的质疑、审判和软禁，成为科学目前为思想自由、学术自由而战的标杆。马里奥·利维奥作为一名当代天体物理学家，少有的以科学家的视角来讲述伽利略的生平故事，评价他的科学成就与科学精神遗产。图像、发现、戏剧性、性、勇气、长寿与传播——作者以此描摹了这位现代科学奠基人的常青形象。今日天文望远镜的观测结果，证明了伽利略在四百年前对月球、木星、太阳黑子观察的精妙之处；而今天科学理论和观念依旧遭到否认和质疑的现象，也说明了伽利略为真理而抗争的科学精神仍有无限启迪。

马里奥·利维奥（Mario Livio）以色列裔美国天体物理学家，科学与数学的畅销科普作家，目前就任于巴尔的摩的哈勃太空望远镜研究所，是美国科学促进学会会员、卡内基基金会“世纪优秀教授”，皮亚诺奖和国际毕达哥拉斯数学畅销书奖等多项大奖。在《自然》《经济学人》《科学》上发表的400余篇论文均获得很高的赞誉。

前言I
第一章反抗有理1
第二章一位人文主义科学家19
第三章斜塔与斜面35
第四章哥白尼的信徒59
第五章每个作用力都有一个反作用力93
第六章陷入雷区119
第七章愚蠢而荒谬的主张141
第八章假名之下的战争151
第九章《试金者》167
第十章《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》175
第十一章风暴前夕191
第十二章审判199
第十三章“我声明放弃、诅咒并憎恶”211
第十四章一位老人，两种新科学221
第十五章晚年岁月229
第十六章皮奥·帕斯基尼的传奇故事235
第十七章伽利略与爱因斯坦对科学和宗教的看法243
第十八章一种文化255
致谢261
注释264
参考文献279

     第一章 反抗有理 1613年12月，在意大利比萨的美第奇宫举行的一次早餐会上，参加者要求伽利略过去的学生贝内代托·卡斯泰利（Benedetto Castelli）解释伽利略用望远镜得出诸多发现的意义。在随后的讨论中，大公夫人克里斯蒂娜·德·洛林提出，《圣经》中的某些段落与哥白尼的地球围绕静止太阳运动的观点是矛盾的，她为此反复刁难卡斯泰利。 她特意引用了《约书亚记》中的描述：在约书亚的要求下，上帝命令太阳（而非地球）在迦南古城基遍（Gibeon）上空静止，同时让月亮在亚雅仑谷（Aijaion Valley）上空的轨道上停留。卡斯泰利在1613年12月14日写给伽利略的信中叙述了整件事的经过。他称自己扮演了一名“充满自信与尊严”的神学家，伽利略若是听过他讲的话，一定会很高兴。总之，卡斯泰利总结道，他“如骑士一般凯旋”。 伽利略显然不太相信自己的学生能成功地解释这个问题，因为在12月21日寄给卡斯泰利的一封长信中，他详细解释说用《圣经》来讨论科学问题极为不妥。他写道：“我相信，《圣经》的权威只有一个目的，即说服人们相信那些对我们的救赎是必需的，而且高于所有人类理性的信条与论点，但这些信条和论点无法用科学证明。”他很快就以其一贯的写作风格不无嘲弄地补充道：“赋予我们感知、理性与智能的上帝，竟同时希望我们放弃使用它们。”简单点说，伽利略认为，《圣经》与经验和论证得出的关于自然的看法之间，如果出现明显矛盾，就必须换种方式重新解释《圣经》。“特别是在一些问题上，”他指出，“人们只从《圣经》中读到了一小部分内容，就得出片面结论。比如《圣经》中关于天文学的内容很少，甚至连行星的名字都没有。” 这并不是一个全新的观点。早在5世纪，神学家圣奥古斯丁（Saint Augustine）就认为宗教作家们并不打算教授科学，“因为这种知识对救赎毫无用处”。然而，伽利略的大胆言论使他日后身陷与天主教会的冲突。《致贝内代托·卡斯泰利的信》《Letter to Benedetto Castelli）只是这条危险道路的起点，在这条路的尽头，是伽利略最终于1633年6月22日被判为“靠前可疑的异端分子”。总之，如果我们用伽利略的个人满足感来评价他的一生，那么他的人生轨迹就像一个倒U形：在他获得大量天文发现后不久，他的人生明显走上了巅峰，之后便是急速的滑坡。具有讽刺意味的是，伽利略率先定义了抛体的抛物线轨迹，这与他的人生轨迹何其相似。 正如历史所记载的那样，伽利略的悲惨结局最终使他成为我们思想目前具有传奇色彩的英雄之一，毕竟没有多少科学家能像他一样。他的生平与成就被创作成戏剧（比如1943年首演的、贝托尔特·布莱希特令人难忘的《伽利略传》）和数十首诗歌，甚至还有一部歌剧。我们还注意到，“伽利略·伽利雷”在谷歌搜索中有不少于3 600万条结果，更能说明他拥有今天许多科学家梦寐以求的影响力。 阿尔伯特·爱因斯坦在谈到伽利略时写道：“他是现代物理学之父——实际上，他是整个现代科学之父。”爱因斯坦的评价与哲学家兼数学家伯特兰·罗素的看法不谋而合，罗素也称伽利略为“现代科学伟大的奠基人”。。爱因斯坦还补充说“伽利略的发现与他对科学推理方法的运用”是“人类思想历史记录重要的成就之一”。这两位思想家并没有大肆赞美别人的习惯，他们的赞美的确有理有据。伽利略极具开创精神，他坚持认为自然之书是“用数学语言写成的”，并且成功地将实验检验、理想化模型以及量化研究融合在一起，由此真正地改变了自然科学，使其从一些模糊的、口头的、虚无缥缈的说法，转变为一部包含严谨数学理论的鸿篇巨制（以当时的知识条件来看）。在这些理论中，观察、实验和推理是探索世界的真相与调查自然界新联系时仅有的可行方法。正如1954年诺贝尔物理学奖得主马克斯·玻恩所言：“自伽利略以来的几个世纪里，实验和理论研究的科学态度和方法始终如一，并将一直如此。” 尽管他在科学上展现了杰出的才能，但我们不要以为伽利略是个极为温和或善良的人，我们甚至不能认为他是个理想主义者，或是个不慎被卷入神学争论的探险家。他会对自己的家人极尽同情和支持，却对意见相左的科学家口诛笔伐，展示出他疾风暴雨般的偏狭与敌意。一些学者给伽利略贴上了狂热分子的标签，不过背后的原因不尽相同。有些人这样称呼他，是因为他支持哥白尼学说，即地球和其他行星围绕太阳运动的理论；另一些人则认为他太自以为是；还有一些人甚至认为他是在为天主教会而战，说伽利略是在担心天主教会将因为给科学理论定罪而犯下历史错误，这个理论已被他本人证明为对宇宙的正确描述了。不过我们也接近可以认为他的热情是理所应当的，因为他不仅打算改变已经存在了几个世纪的世界观，还要向已有的科学知识中引入全新的方法。 P1-4