第20章 伽利略·伽利雷：科学巨匠的光辉与磨难的传奇一生

    一、孩童时期

    伽利略·伽利雷的童年和早期教育经历对他后来的科学事业产生了深远的影响。他出生在一个中产阶级家庭，父亲文森佐·伽利雷是一位才华横溢的音乐家，同时也对数学有着浓厚的兴趣。文森佐希望儿子能够继承家族的传统，成为一名医生，这在当时是一个受人尊敬且收入稳定的职业。

    大约10岁时，伽利略的家庭从比萨搬到了佛罗伦萨。这次搬迁对伽利略的教育和成长起到了关键作用。在佛罗伦萨，伽利略继续接受私人教育，这种教育方式在当时的意大利中产阶级家庭中相当普遍。私人教师通常会教授拉丁语、希腊语、文学、哲学和基本的数学知识，这些学科为伽利略打下了坚实的学术基础。

    不久之后，伽利略被送到瓦隆布罗萨（vallambroso）的卡马多莱斯修道院（camaldolese monastery）接受进一步的教育。卡马多莱斯修道院是一个宁静的地方，位于托斯卡纳的山林之中，这里的修士以严谨的学术氛围和对知识的追求着称。在修道院，伽利略接受了更为系统的宗教教育，学习了圣经、神学和教会的历史。这段经历使他对宗教有了更深刻的理解，同时也激发了他对哲学和科学的兴趣。

    在修道院的日子里，伽利略表现出了对传教士生涯的浓厚兴趣。他告诉家人，他希望成为一名传教士，这在当时是一个崇高的职业选择。然而，他的父亲文森佐并不赞同这一决定。文森佐希望儿子能够追随他的同名人——古代名医盖伦的脚步，成为一名医生。他认为医生不仅能够帮助人们解除病痛，还能获得社会地位和经济保障。

    为了实现自己的愿望，文森佐将伽利略从修道院接回了佛罗伦萨。在佛罗伦萨，伽利略继续接受教育，但这一次是通过函授的方式。

    二、工作时期

    伽利略·伽利雷在科学和天文学领域的贡献无疑是巨大的，但他的某些理论也并非完全无懈可击。特别是在潮汐理论方面，他的观点受到了后世科学家的批评。这一部分的历史背景和细节如下：

    1580年，伽利略在比萨大学就读医学，但他对医学的兴趣远不如对数学和物理学的兴趣。尽管如此，他还是在医学领域接受了初步的教育。1615年，贝拉明枢机主教在一封写给佛罗伦萨大公爵的信中提到，除非有确凿的证据证明“太阳没有绕地球转而地球绕着太阳转”，否则哥白尼系统无法得到扞卫。伽利略认为他的潮汐理论可以提供这样的证据，因此对此给予了极大的重视。

    伽利略的潮汐理论基于地球的自转和绕太阳公转。他认为，潮汐是由地球表面某一点在自转和公转过程中加速和减速引起的。具体来说，当地球在自转时，海水会在地球表面来回晃动，从而形成潮汐。这一理论对伽利略来说非常重要，他甚至考虑将他在《关于两个主要世界体系的对话》中的讨论命名为“海上起伏对话”。然而，根据宗教裁判所的命令，这一提法最终从书名中删除了。

    1616年，伽利略向红衣主教奥尔西尼（orsini）分发了他的第一次潮汐描述。在他的理论中，伽利略首次提出了海盆形状对潮汐大小和时间的影响。例如，他正确地解释了亚得里亚海中部的潮汐与海的末端相比为何较小。这一解释展示了他对地理和物理现象的敏锐洞察力。然而，作为一个普遍解释潮汐成因的理论，伽利略的观点是失败的。

    如果伽利略的理论是正确的，那么每天应该只有一个高潮。然而，伽利略和他的同时代人意识到，威尼斯每天有两次高潮，大约相隔12个小时。面对这一明显的矛盾，伽利略试图通过排除其他次要原因来解释这一现象，包括海的形状、深度和其他因素。他认为这些因素不足以解释每天两次的高潮现象。这种固执的态度反映了他对地球运动的物理证明的渴望，以至于他不加批判地接受了自己的一些论点。

    阿尔伯特·爱因斯坦后来评论说，伽利略发展了他的“引人入胜的论点”，但由于对地球运动的物理证明的渴望，他不加批评地接受了这些论点。爱因斯坦的评价揭示了伽利略在科学方法上的局限性，即在某些情况下，他过于依赖自己的直觉和假设，而未能充分考虑其他可能的解释。

    此外，伽利略还坚决反对月球引起潮汐的观点。这一观点最早由古代学者提出，并被他的同时代人约翰·开普勒所支持。伽利略在《关于两个主要世界体系的对话》（第四天）中继续坚持他的潮汐理论，驳斥了月球对潮汐的影响。

    1619年，伽利略·伽利雷与耶稣会罗马学院（collegio romano）的数学教授奥拉齐奥·格拉西（orazio grassi）之间爆发了一场激烈的争论。这场争论最初围绕彗星的性质展开，但最终演变成了一场关于科学方法和本质的广泛辩论。这一争论的高潮出现在1623年，伽利略发表了《测定者》（il saggiatore），这本着作不仅回应了格拉西的批评，还阐述了伽利略对科学实践的独特见解。

    争论的起因是1618年11月下旬出现的一颗彗星。格拉西神父匿名出版了一本小册子《1618年三位彗星的天文学之争》，在这本书中，他详细讨论了这颗彗星的性质。格拉西认为，这颗彗星是一个炽热的物体，沿着一个大圆弧段与地球保持恒定的距离移动。由于它在天空中的移动速度比月球慢，因此它必须位于比月球更远的位置。这一结论在当时是合理的，因为它符合当时的天文学知识。

    然而，伽利略和他的学生马里奥·吉迪奇（mario guiducci）对格拉西的论点提出了批评。1619年初，吉迪奇以自己的名义发表了一本名为《话语的彗星》的小册子，但实际上大部分内容是由伽利略撰写的。在这本书中，伽利略和吉迪奇没有提供关于彗星性质的确切理论，但他们提出了一些暂时的推测，这些推测最终被证明是错误的。更重要的是，《话语的彗星》中包含了许多对耶稣会士的无端侮辱，特别是针对克里斯托夫·施纳（christoph scheiner）以及其他教授的贬低言论。

    这些侮辱性的言论激怒了耶稣会士，格拉西迅速作出了回应。他以笔名“sarsio sigensano”发表了一本名为《天文学和哲学平衡》的小册子，这本书看起来是由他的一名学生撰写的。格拉西在书中对伽利略和吉迪奇的论点进行了详细的反驳，并维护了耶稣会的声誉。

    1623年，伽利略发表了《测定者》（il saggiatore），这是他对格拉西及其支持者的最终回应。《测定者》不仅是对《天文学和哲学平衡》的毁灭性批评，还是一本关于科学方法的重要着作。伽利略在这本书中阐述了他对科学实践的看法，强调了实验和观察的重要性，反对纯粹的思辨和传统权威的束缚。《测定者》被广泛认为是辩证文学的杰作，其犀利的文风和深刻的见解赢得了广泛的赞誉，尤其是新任教皇乌尔班八世（urban viii）的赞赏。乌尔班八世在成为教皇之前，曾是伽利略的朋友和支持者，对《测定者》的高度评价进一步巩固了伽利略的地位。

    然而，这场争论也带来了负面的后果。许多原本同情伽利略的耶稣会士因为他的侮辱性言论而与他疏远。伽利略和他的朋友们深信，这些耶稣会士是导致他后来被宗教裁判所谴责的原因。

    日光中心主义（日心说）的争论是伽利略·伽利雷与教会冲突的核心。在17世纪初，大多数受过教育的人仍然支持亚里士多德的地心观点，即地球是宇宙的中心，所有天体都围绕地球旋转。这一观点在科学和宗教上都有广泛的支持。然而，随着伽利略的天文观测和对哥白尼日心说的支持，这一传统观点受到了严重挑战。

    科学上的反对主要来自第谷·布拉赫（tycho brahe）和其他天文学家。第谷认为，如果日心说是正确的，那么应该能够观测到恒星的年度视差。视差是指由于地球在不同位置观测同一恒星时，恒星位置的微小变化。然而，当时的观测技术尚未达到能够精确测量这种微小变化的程度。直到1838年，弗里德里希·贝塞尔才成功地观测到了恒星的视差。

    哥白尼和阿里斯塔丘斯正确地假设，恒星的视差可以忽略不计，因为恒星距离地球非常遥远。然而，第谷反驳说，如果恒星如此遥远，而且它们的表观大小是由它们的物理大小引起的，那么它们将比太阳大得多。在第谷系统中，恒星比土星稍远，太阳和恒星的大小相近。这一观点在当时具有一定的说服力，因为没有现代望远镜，无法精确测量遥远恒星的物理尺寸。

    宗教上的反对主要来自《圣经》中的某些章节。例如，诗篇93:1、96:10和历代志16:30中提到：“世界也建立它不能移动。”诗篇104:5也说：“他（耶和华）奠定了大地的根基，不要永远移动它。”传道书1:5进一步说：“太阳也升起，太阳落下，赶往它升起的地方。”约书亚记10:14则提到：“太阳，在基遍站着……”这些经文被解读为支持地心说，认为地球是固定不动的。

    伽利略根据他在1609年的天文观测（《星际使者》1610）扞卫了日心说。1613年12月，佛罗伦萨大公爵夫人克里斯蒂娜与伽利略的一位朋友和追随者贝内特托·卡斯特利（benedetto castelli）讨论了《圣经》与地球运动的关系。伽利略受此启发，给卡斯特利写了一封信，辩称日心说与《圣经》文本并不矛盾。他认为，《圣经》是信仰和道德的权威，而不是科学的权威。这封信虽然没有出版，但广为流传。

    两年后，伽利略给克里斯蒂娜大公爵夫人写了一封更长的信，将先前的论点从八页扩展到四十页。在这封信中，伽利略进一步阐述了他的观点，强调科学和宗教之间的区别。

    到1615年，尼古拉·洛里尼神父将伽利略关于日心说的着作提交给罗马宗教裁判所，指控伽利略和他的追随者试图重新解释《圣经》，这被视为违反了特伦特议会的规定，并带有新教的倾向。洛里尼特别引用了伽利略给卡斯特利的信。

    1616年初，弗朗切斯科·英戈里（francesco ingoli）向伽利略发送了一篇关于哥白尼体系的论文，提出了反对日心说的十八种物理和数学论证。这篇论文主要借鉴了第谷·布拉赫的观点，特别是关于恒星大小的问题。英戈利认为，日心说中恒星的距离非常大，这“显然证明了……恒星的大小如此之大，因为它们可能超过或等于地球自身轨道的大小”。

    1616年2月，宗教裁判所成立了一个调查委员会，审查日心说的科学和神学依据。委员会宣布，日心说是“哲学上的愚蠢和荒谬，由于在许多地方明显地与《圣经》的意义相矛盾，因此是正式的异端”。宗教裁判所进一步裁定，地球运动的思想“在哲学上接受了相同的判断，并且……在神学真理方面……至少在信仰上是错误的”。

    这一裁决对伽利略产生了重大影响。尽管他在随后的几年中继续进行科学研究，但他的日心说观点受到了严格限制。1632年，伽利略出版了《关于两个主要世界体系的对话》，再次扞卫日心说，结果被宗教裁判所审判，被迫撤回其观点，并被判处终身软禁。

    在1633年，伽利略面临了宗教裁判所的审判，这一事件标志着他与罗马教会关系的彻底破裂。在此之前，尽管教皇乌尔班八世曾要求伽利略在《关于两个主要世界体系的对话》中公正呈现日心说与地心说的争论，并避免明确支持日心说，但伽利略的着作仍被视为对教会教义构成了挑战。乌尔班八世本人在此前对伽利略抱有友好态度，但随着时间的推移，他逐渐沉迷于宫廷阴谋和国家事务，对可能威胁到自己生命和地位的迫害感到担忧。

    在这种背景下，伽利略的敌人以及法院内部的一些人士开始利用教皇的这种不安情绪，将伽利略的问题提上了议程。他们指责伽利略在扞卫教会教义方面无能为力，甚至可能是在暗中破坏教会的权威。乌尔班八世在愤怒和恐惧的驱使下，对伽利略做出了严厉的判决。

    伽利略被认定为“强烈怀疑异端的人”，尽管他从未被正式指控为异端，但仍被要求放弃并诅咒那些与圣经相悖的日心说观点。他被判处正式监禁，但随后被减为软禁，这一判决意味着他将余生都生活在罗马教会的严密监视之下。此外，他的《关于两个主要世界体系的对话》被禁止出版，同时教会还禁止他发表任何新的作品。

    在软禁期间，伽利略并未放弃对科学的追求。他将自己的时间献给了《两本新科学》的创作，这部着作总结了他四十年来的研究成果，涉及运动学和材料强度等科学领域。尽管这本书在荷兰出版以避开审查，但它仍然得到了广泛的赞誉，包括来自爱因斯坦的高度评价。

    伽利略的遭遇反映了当时科学与宗教之间的紧张关系，以及个人在面对强大权力机构时所面临的困境。他的坚持和勇气为后来的科学家树立了榜样，而他的作品则成为了现代物理学的重要基石。尽管他最终未能完全摆脱教会的束缚，但他的科学精神和成就却永远地留在了人类历史的长河中。

    三、晚年

    伽利略·伽利雷的晚年生活充满了孤独和困苦，但他依然保持着对科学的热爱和对访客的热情。1633年，伽利略被宗教裁判所判处终身软禁，这标志着他自由生活的终结。尽管如此，他仍然在软禁期间完成了《两门新科学》的写作，这本书总结了他在运动学和材料强度领域的研究成果，为后来的科学发展奠定了基础。

    1642年，伽利略的健康状况急剧恶化。他长期遭受发烧和心脏病的折磨，最终于1642年1月8日去世，享年77岁。他的去世不仅是一个时代的终结，也是科学史上的一大损失。

    托斯卡纳大公费迪南多二世对伽利略的逝世深感悲痛。他希望能够将伽利略的遗体隆重安葬在佛罗伦萨的圣十字教堂，与他的父亲和其他祖先的坟墓相邻，并为他竖立一座大理石陵墓，以表彰他的伟大贡献。然而，这一计划遭到了教皇乌尔班八世及其侄子弗朗切斯科·巴贝里尼枢机的强烈反对。由于伽利略因“强烈怀疑异端”而被天主教会谴责，教廷认为不应给予他如此荣耀的安葬地点。

    因此，伽利略的遗体被埋在圣十字教堂南端走廊尽头的一个小房间里，这个房间靠近新手教堂。这里远离主教堂的中心区域，显得相对冷清和不起眼。尽管如此，伽利略的追随者和仰慕者仍然前来凭吊，表达对这位伟大科学家的敬意。

    直到1737年，伽利略的遗体才被移至圣十字教堂的主体中，与众多其他着名人物一同安息。在这一过程中，从他的遗体中取出了三个手指和一颗牙齿，这些遗物被视为珍贵的纪念品。其中一个手指是伽利略右手的中指，目前陈列在意大利佛罗伦萨的伽利略博物馆中，供后人瞻仰。