理學家、數學家伽利略的成長故事

伽利略·伽利雷

伽利略·伽利雷（Galileo Galilei，1564年2月15日－1642年1月8日），義大利物理學家、數學家、天文學家及哲學家，科學革命中的重要人物。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測，以及支持哥白尼的日心說。伽利略做實驗證明，感受到引力的物體並不是呈勻速運動，而是呈加速度運動；物體只要不受到外力的作用，就會保持其原來的靜止狀態或勻速運動狀態不變。他的工作，為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎。1609年8月21日，伽利略展示了人類歷史上第一架按照科學原理製造出來的望遠鏡。1642年1月8日卒於比薩。伽利略被譽為「現代觀測天文學之父」 、「現代物理學之父」 、「科學之父」 及「現代科學之父」。

01

1564年2月15日，伽利略·伽利雷出生在義大利西海岸比薩城一個破落的貴族之家。據說他的祖先是佛羅倫斯很有名望的醫生，但是到了他的父親伽利略·凡山杜這一代，家境日漸敗落。凡山杜是個很有才華的音樂家，生前出版過幾本牧歌和器樂作品，他的數學也很好，精通希臘文和拉丁文和英語，但是美妙的音樂不能填飽一家人的肚皮，他的數學才能也不能給他謀到一個好職位。大約在小伽利略出生不久，凡山杜在離比薩城不遠的佛羅倫斯開了一間賣毛織品的小鋪子，這完全是不得已的辦法。但是為了維持一家人的生活，凡山杜只好違背自己的意願去經商。

伽利略是凡山杜的長子，父親對他寄予很大希望。他發現，小伽利略非常聰明，從小對什麼事物都充滿強烈的好奇心。不僅如此，這個孩子心靈手巧，他似乎永遠閒不住，不是畫畫，就是彈琴，而且時常給弟弟妹妹做許多靈巧的機動玩具，玩得十分開心。

小伽利略最初進了佛倫勃羅薩修道院的學校。在這所學校，他專心地學習哲學和宗教，有段時間，小伽利略很想將來當一個獻身教會的傳教士。但是凡山杜聽到這個情況後，立即把兒子帶回家，他勸說伽利略去學醫，這是他為兒子的未來早已設計好的一條路。

17歲那年，伽利略進了著名的比薩大學，按照父親的意願，他當了醫科學生。比薩大學是所古老的大學，學校圖書館藏書豐富，這很合伽利略的心意，但是伽利略對醫學並沒有多大興趣，他很少上課，一上課就對教授們教課的內容提出這樣那樣的疑問，使教授們難於回答，在教授們的眼裡，伽利略是個很不招人喜歡的壞學生。不過，伽利略只是興趣不在醫學，他孜孜不倦地學習數學、物理學等自然科學，並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。

1591年其父病逝，家庭負擔加重，他決定離開比薩。1592年伽利略轉到帕多瓦大學任教，在此時期，他深入而系統地研究了落體運動、拋射體運動、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，研製了溫度計和望遠鏡。

1597年，他收到J．克卜勒贈閱的《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。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。由於講得精彩動聽，聽眾逐次增多，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製成一具望遠鏡，倍率為3，後又提高到9。1610年初，他又將望遠鏡放大率提高到32，用來觀察日月星辰，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，水星有4顆衛星，銀河原是無數發光體的總匯，土星有多變的橢圓外形等等，開闢了天文學的新天地。是年3月，出版了他的《星空信使》一書，震撼全歐。隨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。

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，於是年冬第三次去羅馬，力圖挽回自己的聲譽，祈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。後來有人在教皇烏爾邦八世面前挑撥說伽利略在《對話》中，違背「1616年禁令」，問題嚴重，亟待審查。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板地上，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，並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眾宣讀，藉此以一儆百。

伽利略於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。

02

在伽利略之前，古希臘的亞里斯多德認為，物體下落的快慢是不一樣的。它的下落速度和它的重量成正比，物體越重，下落的速度越快。比如說，10千克重的物體，下落的速度要比1千克重的物體快10倍。

1700多年前以來，人們一直把這個違背自然規律的學說當成不可懷疑的真理。年輕的伽利略根據自己的經驗推理，大膽地對亞里斯多德的學說提出了疑問。經過深思熟慮，他決定親自動手做一次實驗。他選擇了比薩斜塔作實驗場。這一天，他帶了兩個大小一樣但重量不等的鐵球，一個重10磅，是實心的；另一個重1磅，是空心的。伽利略站在比薩斜塔上面，望著塔下。塔下面站滿了前來觀看的人，大家議論紛紛。有人諷刺說：「這個小夥子的神經一定是有病了！亞里斯多德的理論不會有錯的！」實驗開始了，伽利略兩手各拿一個鐵球，大聲喊道：「下面的人們，你們看清楚，鐵球就要落下去了。」說完，他把兩手同時張開。人們看到，兩個鐵球平行下落，幾乎同時落到了地面上。所有的人都目瞪口呆了。伽利略的試驗，揭開了裸體運動的秘密，推翻了亞里斯多德的學說。這個實驗在物理學的發展史上具有劃時代的重要意義。

伽利略的科學發現，不僅在物理學史上而且在整個科學中上都佔有極其重要的地位。他不僅糾正了統治歐洲近兩千年的亞里斯多德的錯誤觀點，更創立了研究自然科學的新方法。伽利略在總結自己的科學研究方法時說過，「這是第一次為新的方法打開了大門，這種將帶來大量奇妙成果的新方法，在未來的年代裡，會博得許多人的重視。」

後來，惠更斯繼續了伽利略的研究工作，他導出了單擺的周期公式和向心加速度的數學表達式。牛頓再系統地總結了伽利略、惠更斯等人的工作後，得到了萬有引力定律和牛頓運動三定律。伽利略留給後人的精神財富是寶貴的。愛因斯坦曾這樣評價：「伽利略的發現，以及他所用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標誌著物理學的真正的開端！」