伽利略(1564-02-15-1642-01-08)。意大利數學家、物理學家、天文學家,科學革命的先驅 。伽利略發明了擺針和溫度計,在科學上為人類作出過巨大貢獻,是近代實驗科學的奠基人之一。伽利略對17世紀的自然科學和世界觀的發展起了重大作用。從伽利略、牛頓開始的實驗科學,是近代自然科學的開始。
伽利略1564年生于比薩。伽利略自幼受父親的影響,對音樂、詩歌、繪畫以及機械興趣極濃;也像他父親一樣,不迷信權威。17歲時遵從父命進比薩大學學醫,可是對醫學他感到枯燥無味,而在課外聽著名學者O.裡奇講歐幾裡得幾何學和阿基米德靜力學,感到濃厚興趣 。伽利略孜孜不倦地學習數學、物理學等自然科學,并且以懷疑的眼光看待那些自古以來被人們奉為經典的學說。
1583年,伽利略在比薩教堂裡注意到一盞懸燈的擺動,随後用線懸銅球作模拟(單擺)實驗,确證了微小擺動的等時性以及擺長對周期的影響,由此創制出脈搏計用來測量短時間間隔。
1587年他帶着關于固體重心計算法的論文到羅馬大學求見著名數學家和曆法家C.克拉維烏斯教授,大受稱贊和鼓勵。克拉維烏斯回贈他羅馬大學教授P.瓦拉的邏輯學講義與自然哲學講義,這對于他以後的工作大有幫助。
1588年他在佛羅倫薩研究院做了關于但丁《神曲》中煉獄圖形構想的學術演講,其文學與數學才華大受人們贊揚。次年發表了關于幾種固體重心計算法的論文,其中包括若幹靜力學新定理。由于有這些成就,當年比薩大學便聘請他任教,第二年發現了擺線。
當時比薩大學教材均為亞裡士多德學派的學者所撰,書中充斥着神學與形而上學的教條。伽利略經常發表辛辣的反對意見,由此受到校内該學派的歧視和排擠。
伽利略生活的時代,正是歐洲曆史上著名的文藝複興時代,意大利是文藝複興的發源地。許多大城市如佛羅倫薩、熱那亞和威尼斯,發展成東西方貿易的中心,建起了商号、手工作坊和最早的銀行,出現了資本主義生産關系的萌芽,貿易往來發達。印刷術的普及,使新思想的傳播比以往任何時候都更加迅速,人們對千百年來束縛思想的宗教神學和傳統教條開始産生動搖。
1592年伽利略轉到帕多瓦大學任教。帕多瓦屬于威尼斯公國,遠離羅馬,不受教廷直接控制,學術思想比較自由。在此良好氣氛中,他經常參加校内外各種學術文化活動,與具有各種思想觀點的同事論辯。此時他一面吸取前輩如N.塔爾塔利亞、G.貝内代蒂、F.科門迪諾等人的數學與力學研究成果,一面經常考察工廠、作坊、礦井和各項軍用民用工程,廣泛結交各行各業的技術員工,幫他們解決技術難題,從中吸取生産技術知識和各種新經驗,并得到啟發。
在此時期,他深入而系統地研究了落體運動、抛射體運動、靜力學、水力學以及一些土木建築和軍事建築等;發現了慣性原理,研制了溫度計和望遠鏡。
1597年,他收到開普勒贈閱的《神秘的宇宙》一書,開始相信日心說,承認地球有公轉和自轉兩種運動。但這時他對柏拉圖的圓運動最自然最完善的思想印象太深,以緻對開普勒的行星橢圓軌道理論不感興趣。
1604年天空出現超新星,亮光持續18個月之久。他便趁機在威尼斯作幾次科普演講,宣傳哥白尼學說。由于講得精采動聽,聽衆逐次增多,最後達千餘人。
1609年7月,盛傳一荷蘭眼鏡工人發明了供人玩賞的望遠鏡。他未見到實物,思考竟日後,用風琴管和凸凹透鏡各一片制成一具望遠鏡,倍率為3,後又提高到9。他邀請威尼斯參議員到塔樓頂層用望遠鏡觀看遠景,觀者無不驚喜萬分。參議院随後決定其為帕多瓦大學的終身教授。1610年初,他又将望遠鏡放大率提高到33,用來觀察日月星辰,新發現甚多,如月球表面高低不平,月球與其他行星所發的光都是太陽的反射光,木星有4顆衛星,銀河原是無數發光體的總彙,土星有多變的橢圓外形等等,開辟了天文學的新天地。是年3月,出版了他的《星空信使》一書,震撼全歐。随後又發現金星盈虧與大小變化,這對日心說是一強有力的支持。
伽利略日後回顧在帕多瓦的18年時,認為這是他一生中工作最開展、精神最舒暢的時期。事實上,這也是他一生中學術成就最多的時期。
20年來伽利略在物理學和天文學研究上的豐碩成果,激起了他學術上的更大企求。為了取得充裕時間緻力于科學研究,1610年春,他辭去大學教職,接受托斯卡納公國大公聘請,擔任宮廷首席數學家和哲學家的閑職與比薩大學首席數學教授的榮譽職位。
為了使科學免受教會幹預,伽利略曾多次去羅馬活動。1611年他第二次去羅馬,目的在于赢得宗教、政治與學術界認可他在天文學上的發現。他在羅馬受到包括教皇保羅五世和若幹高級主教在内的上層人物的熱情接待,并被林賽研究院接納為院士。當時耶稣會的神父們承認他的觀測事實,隻是不同意他的解釋。這年5月,在羅馬大學的大會上,幾個高職位的神父公開宣布了伽利略的天文學成就。
同年,他觀察到太陽黑子及其運動,對比黑子的運動規律和圓運動的投影原理,論證了太陽黑子是在太陽表面上;他還發現了太陽有自轉。1613年他發表了3篇讨論太陽黑子問題的通信稿。另外,1612年他又出版了《水中浮體對話集》一書。
1615年,一詭詐的教士集團和教會中許多與伽利略敵對的人聯合攻擊伽利略為哥白尼學說辯護的論點,控告他違反基督教義。他聞訊後,于是年冬第三次去羅馬,力圖挽回自己的聲譽,企求教廷不因自己保持哥白尼觀點而受到懲處,也不公開壓制他宣傳哥白尼學說,教廷默認了前一要求,但拒絕了後者。教皇保羅五世在1616年下達了著名的“1616年禁令”,禁止他以口頭的或文字的形式保持、傳授或捍衛日心說。
1624年,他第四次去羅馬,希望故友新任教皇烏爾邦八世能夠同情并理解他的意願,以維護新興科學的生機。他先後谒見6次,力圖說明日心說可以與基督教教義相協調,說“聖經是教人如何進天國,而不是教人知道天體是如何運轉的”;并且試圖以此說服一些大主教,但毫無效果。烏爾邦八世堅持“1616年禁令”不變;隻允許他寫一部同時介紹日心說和地心說的書,但對兩種學說的态度不得有所偏倚,而且都要寫成數學假設性的。在這辛勤奔波的一年裡,他研制成了一台顯微鏡,“可将蒼蠅放大成母雞一般。”
此後6年間,他撰寫了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系對話》一書。1630年他第5次到羅馬,取得了此書的“出版許可證”。此書終于在1632年出版了。此書在表面上保持中立,但實際上卻為哥白尼體系辯護,并多處對教皇和主教隐含嘲諷,遠遠超出了僅以數學假設進行讨論的範圍。全書筆調诙諧,在意大利文學史上列為文學名著。《對話》出版後6個月,羅馬教廷便勒令停止出售,認為作者公然違背“1616年禁令”,問題嚴重,亟待審查。原來有人在教皇烏爾邦八世面前挑撥說伽利略在《對話》中,借頭腦簡單、思想守舊的辛普利邱之口以教皇慣用辭句,發表了一些可笑的錯誤言論,使他大為震怒。曾支持他當上教皇的集團激烈地主張要嚴懲伽利略,而神聖羅馬帝國和西班牙王國認為如縱容伽利略會對各國國内的異端思想産生重大影響,提出聯合警告。在這些内外壓力和挑撥下,教皇便不顧舊交,于這年秋發出要伽利略到羅馬宗教裁判所受審的指令。
年近七旬而又體弱多病的伽利略被迫在寒冬季節抱病前往羅馬,在嚴刑威脅下被審訊了三次,根本不容申辯。幾經折磨,終于在 1633年6月22日在聖瑪麗亞修女院的大廳上由10名樞機主教聯席宣判,主要罪名是違背“1616年禁令”和聖經教義。伽利略被迫跪在冰冷的石闆地上,在教廷已寫好的“悔過書”上簽字。主審官宣布:判處伽利略終身監禁;《對話》必須焚絕,并且禁止出版或重印他的其他著作。此判決書立即通報整個天主教世界,凡是設有大學的城市均須聚衆宣讀,借此以一儆百。
伽利略既是勤奮的科學家,又是虔誠的天主教徒,深信科學家的任務是探索自然規律,而教會的職能是管理人們的靈魂,不應互相侵犯。所以他受審之前不想逃脫,受審之時也不公開反抗,而是始終服從教廷的處置。他認為教廷在神學範圍之外行使權力極不明智,但隻能私下有所不滿。顯然,布魯諾的被處火刑和T.康帕内拉的被長期打入死牢,這兩位意大利傑出的哲學家的遭遇,給他精神上投下了可怕的陰影。
宗教裁判所的判決随後又改為在家軟禁,指定由他的學生和故友A.皮柯羅米尼大主教在錫耶納的私宅中看管他,規定禁止會客,每天書寫材料均需上繳等。在皮柯羅米尼的精心護理和鼓勵下,伽利略重行振作起來,接受皮柯羅米尼的建議繼續研究無争議的物理學問題。于是他仍用《對話》中的三個對話人物,以對話體裁,和較樸素的文筆,将他最成熟的科學思想和科研成果撰寫成《關于兩門新科學的對話與數學證明對話集》。兩門新科學是指材料力學(見彈性力學)和動力學。這部書稿1636年就已完成,由于教會禁止出版他的任何著作,他隻好托一位威尼斯友人秘密攜出國境,1638年在荷蘭萊頓出版。
伽利略在皮柯羅米尼家中剛過了5個月,便有人寫匿名信向教廷控告皮柯羅米尼厚待伽利略。教廷乃勒令伽利略于當年12月遷往佛羅倫薩附近的阿切特裡的故居,由他的大女兒維姬尼亞照料,禁例依舊。她對父親照料妥貼,但4個月後竟先于父親病故。
伽利略多次要求外出治病,均未獲準。1637年雙目失明。次年才獲準住在其子家中。在這期間探望除托斯卡納大公外,還有英國著名詩人、政論家J.彌爾頓和法國科學家、哲學家P.伽桑迪。他的學生和老友B.卡斯泰裡還和他讨論過利用木衛星計算地面經度的問題。這時教廷對他的限制和監視已明顯放松了。
1639年夏,伽利略獲準接受聰慧好學的18歲青年V.維維亞尼為他的最後一名學生,并可在他身邊照料,這位青年使他非常滿意。1641年10月卡斯泰裡又介紹自己的學生和過去的秘書E.托裡拆利前往陪伴。他們和這位雙目失明的老科學家共同讨論如何應用擺的等時性設計機械鐘,還讨論過碰撞理論、月球的天平動、大氣壓下礦井水柱高度等問題,因此,直到臨終前他仍在從事科學研究。
伽利略于1642年1月8日病逝,葬儀草率簡陋,直到下一世紀,遺骨才遷到家鄉的大教堂。 為了紀念伽利略發明折射式望遠鏡400周年,聯合國将2009年定為國際天文年。
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