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伽利略的最大科學功績

圖文 更新时间:2024-09-10 12:52:20

伽利略·伽利雷

Galileo Galilei

(1564年2月15日—1642年1月8日)

伽利略的最大科學功績(半生風光半生孤苦)1

這是一個耳熟能詳的名字。他代表着光,如同那個星雲的巨人一般,照耀着現代科學。他是夢開始的地方。

基督教會

在談及伽利略之前我們先來了解一下當時的社會,以便更好的感受這位科學巨人的偉大之處。

伽利略的最大科學功績(半生風光半生孤苦)2

公元四世紀的時候,羅馬帝國還未滅亡,著名的君主君士坦丁皈依基督教。君士坦丁怎麼也不可能想到,自己這一信仰将歐洲帶進了黑暗時代。具體内容初高中曆史書都有寫。我相信咱們物理競賽的選手們這些基礎的知識不會缺乏的。隻是書上一直強調的精神禁锢,我們老師并沒有詳細解答,畢竟這也不會詳細考。希臘時代人們物質精神都很豐富,吟詩作對,風花雪月,不想當将軍的哲學家不是好國家領導人。小日子過的有滋有味。到了羅馬時期,人們一天基本上就幹三件事:看戲,聚會,泡澡堂子。沒有任何的思想限制這一說。可是中國老祖宗早就明白了居安思危的道理,西方人愣是晚了很久才明白。羅馬帝國理所當然的滅亡,歐洲在澡堂子裡掉進了黑暗,一掉就是一千年。這一千年裡,歐洲人都在思考一件事:我要是死了 ,該怎麼辦。為什麼?因為基督教。因為基督教提倡來生,它自己就是和天堂和虛無缥缈的上帝打交道。君士坦丁同志的決策,搞得當時全歐洲幾乎都信奉基督教,思考“我”死了會怎樣。這時我想到孔子說的:未知生,焉知死?

伽利略的最大科學功績(半生風光半生孤苦)3

感謝夫子,中華民族少走了一千年彎路。你看,還是咱中國人實在,先活明白了再說。而歐洲人活明白,源于一場黑死病,至于宗教政治原因,都不如一場黑死病來的徹底。病死的是底層人民,而曆史是由人民創造的。十四世紀,黑死病來襲。英國人口少了三分之一,意大利更是少了一半。隔壁王叔叔昨天還活蹦亂跳,今天就無了。人們驚醒:是不是該過好今天,别想那些有的沒的。而人口銳減使得物價下跌,生活水平一夜奔小康。精神的創造是要建立在物質的富足之上。米開朗基羅,達芬奇,等等巨匠就是這樣在吃飽喝足之後進行了創作。史稱“文藝複興”。一場與教會長期以來的思想統治所進行的鬥争就這樣開始了。伽利略是給了教會狠狠一擊的鬥士。順帶一提,黑死病是怎麼消失的呢?是因為宿主死亡速度快于病毒感染速度。怎麼感覺很熟悉?印度:你禮貌嗎?

伽利略的最大科學功績(半生風光半生孤苦)4

比薩城

中國人的曆史中,每當一位不同凡響的人物誕生時,都會天降異象。我不知道伽利略出生時,比薩城旁的大海有沒有烏雲密布、電閃雷鳴。我隻知道,這個孩子将會度過貧困的前半生。。伽利略的祖上曾是佛羅倫薩顯赫的貴族,甚至可能和達芬奇這些人還有些交情。但到了他爸那一代,已經沒落的差不多了和普通平民無異。伽利略的父親受過良好的音樂教育,且精通數學,受文藝複興進步思想的影響,具有自由思想。可以說,伽利略有這樣的成績,其父萬桑佐功不可沒。雖然沒錢,但萬父卻懂得:苦啥不能苦孩子,窮啥不能窮教育。在他八歲時就斥巨資送伽利略進了附近一所條件優越的小學。在那裡,伽利略如魚得水。在各個領域都展現出天賦。然後,萬桑佐打算讓他學醫。因為這是一門報酬高又體面的工作。畢竟家裡還是窮的隻剩下牆了。不久,伽利略家遷徙至佛羅倫薩,一個誕生了文藝複興三傑的地方。伽利略在這裡系統的學習了自然科學。可漸漸的,其父發現兒子畫風不對,開始向往神學。這可不行,還指望這小子以後賺錢養家呢,怎麼能當清貧的僧侶呢?于是趕忙将兒子接回比薩城。1581年,伽利略十七歲,按照老父親的意願進入比薩大學修讀醫學。說實話如果伽利略堅持下去,西醫進程可能會提前幾十年甚至上百年,奈何伽利略志不在此。他先是反感教學隻會紙上談兵,從不給你實踐,他連小白鼠都沒得解剖。這一想法也為他後來的實驗物理學奠定了基礎。而後他開始對課本的内容産生質疑,有着自己獨到的見解。而那時,所有大學都要求學生學習亞裡士多德的著作。亞裡士多德被認為無所不知的聖人,他的著作被奉為真理,不容置疑。後面發生的事情大家都能猜到了。伽利略發現亞裡士多德很多結論都是推斷,并未經過實驗。他開始懷疑亞裡士多德。另一件事則為後來的科學研究打下了基礎。那是1583年的夏天,伽利略與宮廷數學家裡奇相識。伽利略在裡奇的指導下,學得大量系統的數學知識,熟讀了歐幾裡得的著作。兩人也成為相談甚歡的好友。在伽利略的後人為其寫的傳記中,伽利略某天在教堂通過看吊燈的擺動發現了簡諧振動。這一說法被廣泛采用。而我在收集資料時發現,當時教堂裡可能還沒有吊燈。實際上現在那個禮堂裡,最古老的吊燈都安裝在伽利略離開比薩大學的多年之後。所以故事的真僞也無從考證,隻知道出自伽利略學生維維安尼之手。就像後人說劉備腳下有八顆還是九顆痣,這些很可能隻是後人的美化。無論如何,伽利略确實在大學期間發現了簡諧振動。可是,亞裡士多德沒發現。這在當時很要命的。聖人怎麼會有不知道的事情呢?綜合這事還有伽利略平時表現以及醫學成績。他沒拿到大學文憑。1585年。伽利略失魂落魄回到家鄉。這對本不富裕的家庭來說更是雪上加霜。他被老爹安排到一家店鋪當夥計。正如周公說過,天将降大任于斯人也。忍耐吧,伽利略,世俗不會蒙蔽你的初心,你的才華也會在後世被世人所肯定。事情的轉機還是來自伽利略的良師摯友裡奇。下班後的伽利略總是一頭紮進房間裡研究。“液體靜力天平”誕生了。這個天平可以很快測出金屬的比重。很多人慕名而來,店鋪的生意也變得火爆。而他的論文《論固體重心》的發表,更是為他後來擔任大學教授提供了說服力。此時裡奇開始提攜這位年輕人。将他介紹給學術界的人認識,還想辦法将其搞進比薩大學任教。1589年,伽利略如願以償,時年25歲。而在兩年前,裡奇已經已經離世,未能見證這一時刻。倘若裡奇泉下有知,也會高興的吧。作為教授的伽利略,在現在看來并不稱職,卻也無可厚非。他隻對天資聰穎的學生關照有加,對笨拙的缺乏耐心,經常在課堂上為難他們。教師們也對他頗有微詞,原因方方面面,結合當時保守的環境,以及他在學生時代的表現,大家應該能想象的出來。接着,便是耳熟能詳的比薩斜塔實驗。

伽利略的最大科學功績(半生風光半生孤苦)5

課本上講完這個實驗就結束了,可實際上,它的意義非常深遠。相當于把亞裡士多德從棺材裡拉出來,打了一頓再放回去。而亞裡士多德是聖人,更是教會思想體系的一部分。間接的,教會的臉也被伽利略狠狠抽打了。于是他迎來了教會的打壓,還有,慘遭大學辭退。一般人,這個時候,都應該放棄夢想,老老實實回家種田或者去廠裡找個班上上。何況彼時,萬父已然阖然離世。一家七口的重擔壓在伽利略一個人的身上。妹妹出嫁還要嫁妝錢。擺在伽利略面前的,是一個很難做的抉擇。

帕多瓦

我們總是說現在的小說主角個個仿佛開挂一樣,一路逆襲成長,千篇一律,毫無意義。其實換個角度看,不是小說主角千篇一律,而是說,小說記載了某位牛逼的人物成長的經曆。不是小說成就了他,而是他和别人不一樣的地方成就了自己,也就自然而然地被記錄下來,成為别人口中的傳奇。

如果伽利略選擇了找個班上上,那麼他自然成不了主角,也不會被後人所記錄下來。他賣掉了父親的店鋪,除了路費,其他都做家用。背水一戰,沒有撤退可言了。在另外一位貴人吉杜巴多公爵的幫助下,伽利略得以進入帕多瓦大學任職教授。教授天文學和數學,時年28歲。感謝當時帕多瓦大學開放的學術氛圍,這對伽利略幫助極大。在這裡,他也改變自己以前的教學态度,克制了自己的傲慢,有了十足的耐心,每天教室都是座無虛席。事業蒸蒸日上,名譽金錢兩手抓。1597年,一個女人出現在帕多瓦附近三十公裡威尼斯的一次宴會上。瑪麗娜·甘芭。郎才女貌,兩人迅速墜入情網。很快同居。可或許骨子裡窮怕了吧,伽利略并不願意結婚,他或許怕自己的科學家身份無法同時兼顧事業和家庭,隻是把瑪麗娜安置在自己開辦的學校旁邊一棟住宅裡。下了班就去找她,兩人度過了美好的十年時光。期間瑪麗娜為他誕下二女一子。十年之後,因為志趣不合,分道揚镳。人心都是肉長的,伽利略想必那時也悲痛萬分。如果再給他來一首陳醫生的《十年》,他可能會說:這詞誰寫的,太好了,完全就是在說我啊。其實怪不得伽利略,哪個男人不想自己心愛的女人能有安定優渥的生活?他的薪水雖然不薄,但是要支撐的還有家裡的七口人。何況當時妹妹愛上了一個一文不名的青年無賴。嫁妝全是伽利略一人操辦,剛新婚不久妹夫還把他告上法庭,要求支付拖欠的嫁妝。屬實是過分了。

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諸如此類的事情還有很多,在此不再贅述。總之,伽利略的日子依舊辛苦。而在帕多瓦的十八年,可以說是伽利略一生最幸福的時光,也是他事業的黃金期。成就有:慣性定律、自由落體運動定律、抛射體運動規律、伽利略相對性原理、實驗科學方法。而這隻是物理學方面,還有天文學。在這裡,我不得不對他升起由衷的敬佩。1609年,伽利略已有二女一子。這一年,曾經幫助他在帕多瓦大學某得職位的貴人吉杜巴公爵去世了。千裡馬常有而伯樂不常有。很遺憾,為世界自然科學作出間接推動的伯樂與伽利略陰陽兩隔了。公爵的兒子即位,他是伽利略的朋友也是學生。衆所周知,公爵,是這個城市最大的領導者。地位相當于中國古代的土皇帝。這對伽利略來說,是再好不過的事情了。也是在這一年,開普勒同志在後台等了許久終于 登場了。他的《新天文學》于此年發表。激起了伽利略的興趣,二人也對哥白尼的日心說深信不疑。跑完龍套,開普勒,該把場子繼續留給伽利略了,你的表演如果大家想看的話,我會為你專門安排一場的。這時一位河南,不對,荷蘭人發明的“窺探鏡”闖入伽利略的視線。他隻是道聽途說,通過隻言片語,沒有實物和圖紙的情況下,複制了出來。是的,伽利略真的隻通過描述,将其結構推測了出來。雖然我們現在都知道他很簡單,兩片透鏡就可以做到,可在當時,這方面它全是空白的。于是,世上第一個“天文”望遠鏡誕生了。

伽利略的最大科學功績(半生風光半生孤苦)7

順帶着,伽利略在期間對透鏡的研究填補了人類在這一領域的空白。也就有了初中物理書上的透鏡成像内容。而這樣的奇珍異寶,在獻給威尼斯大公後,伽利略獲得了終生教授職位,薪水大漲。如果大家有機會去佛羅倫薩,在那裡的博物館還能看到它。順帶一提,伽利略在次年,也就是1610年,發行了第一本天文學著作《星際使者》。五年後被傳教士帶入了北京。從前書信遠,車馬慢,可隻是五年時間,大洋彼岸的北京已經有人知道伽利略這個名字。可以說,他是我們中國人的老朋友了。

太陽黑子和天主教會

也是在1610年,伽利略發現了太陽臉上的雀斑。這引起了他的注意。于是長時間觀察太陽,這也導緻了他晚年雙目失明。對太陽黑子的觀察使他得出了一個結論:太陽在繞着自身的軸在轉。哥白尼若是知道,肯定會欣喜若狂吧。

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過了兩年,《關于太陽黑子的信》出版,人們開始廣泛關注。亞裡士多德的迷弟們忍無可忍了,愛豆的棺材闆已經被伽利略拆的差不多了。于是對伽利略群起而攻之。教會參與了進來,公開指責他,給他扣上異端的帽子。他會是下一個布魯諾嗎?伽利略還是慫了,留的青山在,不怕沒柴燒。他當即前往羅馬請求原諒,并且寫下了違心的保證書。哥白尼的日心說被視為異端,《天體運行論》成為禁書,被悉數燒毀。不難明白教會為何如此緊張。一直以來,聖經都認為地球是世界的中心,人類是萬物的主宰。這個宇宙都是圍繞着地球轉的。現在看來過于狂妄自大。然而如果人們因為伽利略而懷疑教會,懷疑信仰,那麼,這對教會是一個很大的損失。要知道,當時的教會龐大到可以和一個國家相比。一些小國國王在教皇面前甚至都要行禮。教會和世俗君權合作,國王提供金錢資助,教會通過精神控制,讓民衆為國家服務,二者相輔相成。而如同現在的直播帶貨,都是盡量找粉絲多的主播進行合作,教會底下有多少信徒或者說粉絲,直接關系到教會能獲得多少贊助商的資助。而這些贊助,大部分都流入到教會上層人物的口袋裡。那時候,贖罪卷已經被取消,除了信徒的“十一奉獻”斂财,剩下的,都是國家贊助。耶稣:這香火錢我這麼久了都沒拿到過。

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所以,伽利略已經觸犯到了教會最根本的利益了。沒辦法,伽利略隐居避風頭。一避就是八年。八年後,一位伽利略的老朋友當上了教皇。這時羅馬已然淡忘了八年前的禁令,和對伽利略的封殺。伽利略來到 羅馬,祝賀老友,還提出複出哥白尼的學說。老友也很給面子,隻是要他注明贊成和反對的論據,并且不應該得出地球繞着太陽轉的結論。能複出已經很不錯了,伽利略很知足。

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《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》完成。這本書很讓人驚歎,有興趣的同學可以去看看。然後,鼠疫來了。出版被擱置。1632年,年過花甲的伽利略,終于迎來了《對話》的出版。它與《天體運行論》、《自然哲學的數學原理》并稱為近代天文學三部最偉大的著作。而新的危機也到來了。教會的人不是傻子,彼時,新的教皇上任。他也不是傻子,馬上發覺書不對勁。于是,《對話》被查禁了。兩個月後,伽利略前往羅馬接受審判。可憐的老人,已經年近古稀,還要跑去羅馬,怕不是半路上就先去和耶稣掰扯掰扯了。伽利略以病情為由,延遲了半年。終于在第二年二月被迫到達羅馬受審。剛下馬車,就嘗到了鐵窗淚。審訊可以說是欲加之罪何患無辭。還對他采用各種酷刑。老人扛不住,認罪了。六月,出獄。1979年,11月10日。羅馬教皇在世界主教會議上正式提出重審“伽利略案件”。三百年的冤案終得平反。隻是公平來的實在太晚了。我仍然替這位老人感到不平,惋惜,憤怒。但是,真理永遠不會被埋沒的 。

最後的挽歌

回到家,飽受折磨的伽利略,此時已經風燭殘年。接着最愛的大女兒去世,而二女兒平時不怎麼來往,小兒子拿他當提款機。伽利略此時和晚年的杜甫、蘇轼何其的相似。

還是有一個好消息。禁書反而引發了人們的好奇,賣的火熱。《對話》甚至被翻譯成多門語言。如果大清知道大洋彼岸早已實行過文字獄,并且效果是這樣的話,會不會還搞這一套呢?總而言之,伽利略精神大受鼓舞。他看着畢生成就,整理,寫下了最後一本著作《關于力學和位置運動的兩種新科學的對話和數學證明》。它是此生所有研究的系統總結。凝聚了畢生心血。這是伽利略最有價值的一本書。

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1637年,書稿完成,左眼失明了。1638年,付印,拿到成書時,右眼也失明了。老人摸着紙,和上面的文字,流下了淚水。這是屬于他自己的挽歌,也象征着一個時代的開啟。人類科學不再蒙昧無知,不再黑暗中彷徨。這一年年底,學生維維安尼前往照顧伽利略,并為他寫下傳記。1641年,另一名學生,托裡拆利,後來測出标準大氣壓的那位,也加入這個家庭。此時,《兩種新科學的對話》已然大賣,在科學界引起巨大反響。托裡拆利在此期間得到伽利略的指點,後來據此改良了水銀氣壓計。1642年1月8日淩晨4時。一代巨匠與世長辭。懷中抱着最愛的著作《兩種新科學的對話》雖然沒有記載,但我相信,這位老人一定是笑着離開這個世界,去見自己鬥争了半輩子的教會所信仰的耶稣去了。

不為人知的一面

我們都熟悉伽利略,也都不熟悉伽利略。我們在小學初中的課本都太了解他了,可是在戲劇化臉譜化的科學家形象之外,我們又知道多少?在伽利略和大女兒瑪利亞之間的124封信件中,我發現,除了“科學宗師”。他還是個“嘴炮大師”,喜歡嘲諷學術對手。也是個對“金主爸爸”畢恭畢敬的宮廷學者。這不奇怪,能屈能伸才能做成大事,而人向來 是複雜的,正如後面講到的牛頓,其實畢生都研究神學,還貪污腐敗,小肚雞腸。

隻是這些形象都加起來,才讓伽利略不再那麼幹癟,不再離我們那麼疏遠。他終究還是個人。他在比薩大學任職時,講自己對神曲的讀後感,他說自己反複研究,算出了墜天使路西法的身高約為1800米上下(奧特曼:???)

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他還推算出,地獄位于地心,是一個螺旋圓錐狀結構,質量約為地球的十二分之一。他做教授時不喜歡穿教授袍,原話是:這東西穿起來太神聖了,不好意思去ji院。總之都是一些讓人迷惑的騷操作。也難怪當時人們對他各種排擠。畢竟天才都是孤獨的,不為人所理解的。其實換作現在我依然會對他的操作感到:老人、地鐵、手機。

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