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物理学史-伽利略•伽利雷

时间:2019-12-01 06:36来源:现代文学
且说伽利略不听朋友们的劝告,回到佛罗伦萨作了宫廷数学家后,自然是名位显赫,十分满意。他仗着自己是公爵请回的客人,又凭着手中掌握的科学证据,便到处演试,到处作报告,

  且说伽利略不听朋友们的劝告,回到佛罗伦萨作了宫廷数学家后,自然是名位显赫,十分满意。他仗着自己是公爵请回的客人,又凭着手中掌握的科学证据,便到处演试,到处作报告,毫无一点顾忌。可是他哪里知道,当年的那班宿敌决不会让他这样得意下去。

发明望远镜

  1616年春天,伽利略突然接到邀请,要他去罗马讲学。教会的主教、神父和许多科学家、神学家给他以盛大欢迎。他那关于新星的发现、银河的观察、太阳上黑子的移动等等,是人们闻所未闻。罗马城里的人们议论纷纷:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙。”

伽利略在帕多瓦大学工作的18年间,最初把主要精力放在他一直感兴趣的力学研究方面,他发现了物理上重要的现象——物体运动的惯性;做过有名的斜面实践,总结了物体下落的距离与所经过的时间之间的数量关系;他还研究了炮弹的运动,奠定了抛物线理论的基础;关于加速度这个概念,也是他第一个明确提出的:甚至为了测量病人发烧时体温的升高,这位著名的物理学家还在1593年发明了第一支空气温度计……但是,一个偶然的事件,使伽利略改变了研究方向。他从力学和物理学的研究转向广漠无垠的茫茫太空了。

  这年3月6日,在红衣主教贝拉尔明的家里,正准备举行一场化妆舞会。那些有身份的红男绿女穿着节日礼服,手持用硬纸壳制做的各种动物假面具,有猫,有狗,有羊,有兔,跳舞时便戴在脸上,专要享受那种使对方不知底细的乐趣。舞会前先举行丰盛的便宴。这时,伽利略在主教和一群教会天文学家、数学家的陪同下步入客厅,全场立即起立鼓掌。贝拉尔明先致辞欢迎:“今天,伽利略先生能从佛罗伦萨远道来到这里,真使我们的舞会增光不少。我们知道近来伽利略先生对天体的研究和对圣经的理解又有许多新的观点,今天还有许多教会学者与伽利略先生同餐共聚,这也是一次神学界的盛会。”随即他吩咐人拿好酒来,又把伽利略让至正位。伽利略在罗马已逗留十多日,他虽到处讲演,但还从未正式倾听过教廷对他这些新发现的态度,所以心里总有些忐忑不安。酒未三巡,席不暇暖,急躁的伽利略便忍不住了:“主教大人,我送给您的报告,不知可曾看过。如有什么地方要询问的,我可随时向您说明。”贝拉尔明微微呷了一口酒,并不答话。倒是那个作陪的天文学家插进来说:“伽利略先生,我一直想请教一下。您说,根据望远镜观察,金星的位相在不断变化,这说明行星,也包括我们地球,都在绕太阳转动。可是这些,我们靠肉眼并看不到啊。上帝给了我们一副明亮的眼睛,既然连眼睛也看不到的现象,那当然是不存在的了。”

伽利略望远镜

  “不对!”伽利略放下酒杯说:“上帝给了我们明亮的眼睛,还给了我们聪明的头脑,眼睛不够用时,便要想出办法来去补充它、扩大它。”

那是1609年6月,伽利略听到一个消息,说是荷兰有个眼镜商人利帕希在一偶尔的发现中,用一种镜片看见了远处肉眼看不见的东西。“这难道不正是我需要的千里眼吗?”伽利略非常高兴。不久,伽利略的一个学生从巴黎来信,进一步证实这个消息的准确性,信中说尽管不知道利帕希是怎样做的,但是这个眼镜商人肯定是制造了一个镜管,用它可以使物体放大许多倍。

  “不,只有眼睛才最可靠。你发明的那些望远镜,是要给眼睛造成错觉,是渎神的玩具,是要让人们在丑恶的玻璃片中看到一种假的反射。”

“镜管!”伽利略把来信翻来覆去看了好几遍,急忙跑进他的实验室。他找来纸和鹅管笔,开始画出一张又一张透镜成像的示意图。伽利略由镜管这个提示受到启发,看来镜管能够放大物体的秘密在于选择怎样的透镜,特别是凸透镜和凹透镜如何搭配。他找来有关透镜的资料,不停地进行计算,忘记了暮色爬上窗户,也忘记了曙光是怎样射进房间。

  “先生,”伽利略有点不悦了,“您如果以为念一念咒就能把这些新发现的星吓跑的话,那末免太可笑了。“

整整一个通宵,伽利略终于明白,把凸透镜和凹透镜放在一个适当的距离,就像那个荷兰人看见的那样,遥远的肉眼看不见的物体经过放大也能看清了。

  这时一直没有说话的大主教贝拉尔明,将酒杯放在桌上慢条斯理地说:“你们不必再争,是上帝规定众星绕地球运行。现在伽利略先生提出要让众星去绕太阳运行,这就是说,上帝还不如我们中间的一个普通人聪明,而要我们帮他去改正错误。”伽利略立即站了起来,用手在胸前画了十字,恭敬地说:“主教大人,我是教会虔诚的孩子。我想,我们对圣经的理解,有时也会有错误。我以我的发现如实地向教会报告,我不敢欺骗上帝。”

伽利略非常高兴。他顾不上休息,立即动手磨制镜片,这是一项很费时间又需要细心的活儿。他一连干了好几天,磨制出一对对凸透镜和凹透镜,然后又制作了一个精巧的可以滑动的双层金属管。现在,该试验一下他的发明了。

  贝拉尔明马上站起身说:“啊,伽利略先生,恕不必紧张。今天我们是在家中跳舞、喝酒、闲谈。不过,我以朋友的身份要向您提出一个忠告,关于对圣经的解程,教会的科学家们自然有正确的答案。现在我请您看一件东西。”

伽利略小心翼翼地把一片大一点的凸透镜安在管子的一端,另一端安上一片小一点的凹透镜,然后把管子对着窗外。当他从凹透镜的一端望去时,奇迹出现了,那远处的教堂仿佛近在眼前,可以清晰地看见钟楼上的十字架,甚至连一只在十字架上落脚的鸽子也看得非常逼真。

  他言犹未毕,早有一个文书捧上一卷纸来,打开一看,是教廷昨天晚上才作出的一项新决议:

伽利略制成望远镜的消息马上传开了。“我制成望远镜的消息传到威尼斯”,在一封写给妹夫的信里,伽利略写道:“一星期之后,就命我把望远镜呈献给议长和议员们观看,他们感到非常惊奇。绅士和议员们,虽然年纪很大了,但都按次序登上威尼斯的最高钟楼,眺望远在港外的船只,看得都很清楚;如果没有我的望远镜,就是眺望两个小时,也看不见。这仪器的效用可使 50英里的以外的物体,看起来就像在5英里以内那样。”

  “太阳不动地居于宇宙中心之说,是虚伪和荒唐无稽的。因为它违背圣经,是异教邪说。同样,地球不位于宇宙中心,而能昼夜自转,至少从神学观点来看也是罪孽深重的。从今天开始,哥白尼的一切着作及拥护他的有关着作一律列为禁书,不得再出版发行。”

伽利略发明的望远镜,经过不断改进,放大率提高到30倍以上,能把实物放大1000倍。现在,他犹如有了千里眼,可以窥探宇宙的秘密了。

  伽利略颓然靠在椅子上:“这就是说,今后我,不,所有的人,再也不能进行这方面的研究了?”贝拉尔明微笑地向伽利略敬上一杯酒:“不,只要是不知道的东西,教会认为还可以研究。你可以用数学假设去研究。我今天不过是受教皇之命特地向您转告教廷的决议。”

这是天文学研究中具有划时代意义的一次革命,几千年来天文学家单靠肉眼观察日月星辰的时代结束了,代之而起的是光学望远镜,有了这种有力的武器,近代天文学的大门被打开了。

  他一侧身,文书立即递过一张纸。这是他们刚才的谈话记录。贝拉尔明提起一支笔来:“伽利略先生,还是请您签个字,保证执行这项决议吧,您说过,您是教会虔诚的孩子。”

现在,每当星光灿烂或是皓月当空的夜晚,伽利略便把他的望远镜瞄准深邃遥远的苍穹,不顾疲劳和寒冷,夜复一夜地观察着。

  伽利略将手中端着的一杯酒一仰脖子倒进肚里。昔日最爱喝的红葡萄酒,今天变得又酸又苦。他借着酒劲微皱了一下眉头,心想,这不是明明往我脖子上套枷锁吗?但教廷的旨意那敢抗拒?何况这不过是一纸空文,就权且应诺了吧。他接过鹅毛笔,草草签了名,这时响起一片掌声,原来人们早就注意看这边的谈话,见一场争论了结才都松了一口气。贝拉尔明立即满面春风:“伽利略先生,请跳舞吧,大家为我们已等候多时了。”说着他自己戴上一只兔子面具,踏着音乐声向舞场中心走去。这舞会的场面,伽利略不知经过多少次,今天这优美的音乐却使他十分烦躁。他隔着人群的肩膀看看那只来回摆动的“兔子”,白耳朵,红眼睛,多么善良的面孔,但谁知面具后面藏着什么样的祸心啊。六年前就是他主持将布鲁诺活活烧死的。想到这里不由打了一个寒颤,脚步也越来越乱,他真后悔自己到罗马来。

过去,人们一直以为月亮是个光滑的天体,像太阳一样自身发光。但是伽利略透过望远镜发现,月亮和我们生存的地球一样,有高峻的山脉,也有低凹的洼地(当时伽利略称它是“海”)。他还从月亮上亮的和暗的部分的移动,发现了月亮自身并不能发光,月亮的光是透过太阳得来的。

伽利略又把望远镜对准横贯天穹的银河,以前人们一直认为银河是地球上的水蒸汽凝成的白雾,亚里士多德就是这样认为的。伽利略决定用望远镜检验这一说法是否正确。他用望远镜对准夜空中雾蒙蒙的光带,不禁大吃一惊,原来那根本不是云雾,而是千千万万颗星星聚集一起。伽利略还观察了天空中的斑斑云彩——即通常所说的星团,发现星团也是很多星体聚集一起,像猎户座

星团、金牛座的昂星团、蜂巢星团都是如此。

伽利略的望远镜揭开了一个又一个宇宙的秘密,他发现了木星周围环绕着它运动的卫星,还计算了它们的运行周期。现在我们知道,木星共有 16颗卫星,伽利略所发现的是其中最大的四颗。除此之外,伽利略还用望远镜观察到太阳的黑子,他通过黑子的移动现象推断,太阳也是在转动的。

一个又一个振奋人心的发现,促使伽利略动笔写一本最新的天文学发现的书,他要向全世界公布他的观测结果。1610年3月,伽利略的著作《星际使者》在威尼斯出版,立即在欧洲引起轰动。

但是,他没有想到,望远镜揭开的宇宙的秘密大大触怒了很多人,一场可怕的厄运即将降临在这位杰出的科学家的头上。

遭遇

1615年冬季的一天,天气寒冷异常,天空笼罩着阴沉的乌云,伽利略孤身一人来到罗马。5年前的1610年,伽利略告别了帕多瓦大学,回到佛罗伦萨,担任了托斯坎尼公国的宫廷数学家和哲学家,兼任比萨大学的数学教授。也就在这年,他曾经访问过罗马,受到热情的接待和规格很高的礼遇。他在天文学上一系列新发现和望远镜的发明,受到罗马教皇保罗五世的重视,罗马的贵族和科学家也以结识他而感到荣耀。可是,仅仅事隔5年,罗马的脸孔完全变了,没有鲜花和笑脸,到处是冷漠的没有表情的面孔,连熟悉的人也像躲避瘟疫似地离他远远的。

发生了什么事情?原来这一次,伽利略的名字上了罗马宗教裁判所的黑名单,他是被臭名昭著的宗教裁判所传讯到罗马来接受对他的审讯的。

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