1642年,伽利略去世,幾個月後牛頓出生了。牛頓曾說過:
如果說我看得更遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。
這個巨人伽利略至少占了一半。伽利略為牛頓的成就以及科學革命做了大多數的基礎工作。即使對于現代人來說伽利略的肩膀依舊是科學家的觀景台。
伽利略的那個時代,大多數人坐在屋裡談經論道,而他緻力于觀察和實驗。不過,伽利略最重要的思想并非來自于現實,而是一個虛構的世界。具體來說,來自于對但丁《神曲》中地獄尺寸的丈量。
地獄能裝下所有的罪人嗎?文藝複興早期科學與宗教再次融合,盡管教徒對神學的信仰十分強烈并極力否認科學。但丁的《神曲》是當代最有名的藝術作品之一,它試圖定義真正的地獄。但丁的作品中,用了大量複雜而又詳細的描述,仿佛他自己去過地獄,甚至很多人相信他就是去過。
在但丁的描述中,地獄由9個圓圈組成,越靠近地球核心的圓圈越小。循環越深,地獄就越邪惡。最後一圈關押着地球上最卑鄙的人類,比如殺死耶稣的羅馬士兵。
在宗教文學中,地獄的形狀是上帝和路西法戰鬥後形成的錐形。當上帝擊中路西法時,他倒在了意大利庫馬城附近,形成了地獄的入口,撞擊形成了畫中呈現的圓錐形。
自從1314年《神曲》出版以來,很多學者曾嘗試通過其中的描述來繪制地獄的物理特征,包括被炸爛的山谷和洞穴,翻滾的火河。
盡管幾何理論已經出現,但學者所繪制出的地獄尺寸幾何理論根本算不出來。1588年,24歲的伽利略剛從醫學院辍學,他被邀請就但丁的《神曲》做了幾次演講。與其他人不同的是,這個年輕人走上舞台便對其他學者虛幻地獄理論指手畫腳,并表示大家普遍接受的地獄根本經不起數學的推敲。
他的語出驚人,讓台下那些主流理論堅信不疑的當代觀衆感到十分震驚和憤怒。因此,教會便要求伽利略運用他的數學知識,根據但丁的畫作測量出地獄的尺寸。
現代物理學的誕生伽利略曾深入研究過但丁的作品,他開始用科學來論證但丁所幻想的世界。盡管伽利略不是第一個嘗試測量地獄尺寸的學者,但他卻是第一個懂得物理原理,想利用物理學原理丈量地獄的學者。
按照書中描述,伽利略以耶路撒冷為地球中心,計算出中心距意大利庫馬城之間的距離約為2750公裡,且根據書籍中描述地獄穹頂的角度大約為60度。基于此,伽利略斷定地獄錐形的直徑和深度(也是地球的半徑)約5500公裡(3400英裡),這個尺寸比當時主流的地獄理論整整大了10倍。此外,伽利略根據但丁的描述,按比例測算出地獄底部的撒旦的身高約1180米,将近3座埃菲爾鐵塔疊起來的高度。
還有一個問題,5500公裡的跨度,顯然地獄的穹頂要足夠的厚,否則地獄就會坍塌。為此,伽利略找到了佛羅倫薩大教堂,其穹頂的比例接近,跨度為45米,厚度為4米。伽利略按照教堂穹頂等比例放大,得出地獄的穹頂厚度為460公裡。伽利略成功丈量地獄,為自己掙得了不少名望,還因此獲得了一份大學教職人員的工作。
然而,伽利略在執教過程中發現自己計算的地獄有很嚴重的錯誤。舉個例子,一個正方體邊長為1,正方體的每個面面積都是1,體積也是1,但如果邊長增加一倍變成2,每一面面積為4,即平方關系,而體積為8,即立方關系,這條定律适用于各種形狀,包括地獄。
當我們不斷放大教堂的尺寸時,教堂穹頂的體積會随着放大的比例,以立方關系增大,意味着穹頂的重量也在以“立方”關系增大。然而,教堂的承重能力卻随橫截面以“平方”的形式增大。這意味着當教堂放大12萬倍(即地獄的尺寸),穹頂一定會出現災難性的坍塌。于是,他當時發表文章稱:
任何一個人,包括最偉大的學者都無法理解現實世界的結構的運行原理。
後來,為了證明這個錯誤,伽利略在物理學領域突飛猛進,取得了大量驚人的突破,甚至創造了一些至今仍适用的物理定律。1638年,伽利略出版了一本名為《兩門新科學》的書。在這本書中,他以這些錯誤為例,為科學中的力學奠定了基礎。從那以後,亞裡士多德物理學的時代就此終結,現代科學由此誕生。
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