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什么是科学? 伽利略告诉你

今天除了过大年, 还是【科学之父】诞生日

伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564-1642)无疑是史上最伟大的物理学家和科学家之一。

他的很多成就和发现,直接促成了科学革命的曙光。

然而,作为一位革命性的思想家,他常常显得与天主教会格格不入。

1633年,天主教会终于决定对他动手。

1564年,伽利略出生在意大利比萨,父亲是位著名的作曲家和乐理学家,尝试通过研究声音振动来改进乐器。很可能是受到父亲的影响,伽利略从小就对物理很感兴趣,更重要的是,他偏爱实验而不是纯理论。

在父亲敦促下,他开始在比萨大学攻读医学学位。在那里,他把主要学习方向转到了数学和自然哲学。后来,还动手制造了一个摆钟,一个测温仪(温度计的前身),当作教学用具。

1589年,他被任命为比萨大学数学系主任。在他父亲去世后不久,1592年他来到帕多瓦大学执教。


星星信使

大约1610年,伽利略得到了一架望远镜,由此做出了两项重大发现:一是金星表面跟月球表面非常相似;二是木星被四个星体围绕着(现在我们知道,那是木星的四颗卫星,称为伽利略卫星)。这一发现相当重要,因为金星也有相位变化,只能用日心说解释;木星被其他天体围绕,证明了宇宙并不是所有天体都围绕地球转。

他在著作《星星信使》(STARRY MESSENGER)里公布了这一发现,结果引起很大争议。然而,很多人不得不承认,用望远镜观察后确实得到了同样结果。尽管如此,还是有人对他的观点严重怀疑。

1610年晚些时候,在写给开普勒的一封信中,伽利略抱怨,很多人连看都不看一眼望远镜就反对他。

1615年,他的《星星信使》被当作异端邪说,呈送到了梵蒂冈宗教裁判所。伽利略听说后,不顾朋友的劝阻,还是赶往罗马,想为自己澄清。

1616年2月24日,宗教裁判所判决:地球围绕太阳转,观点上愚蠢至极,哲学上荒谬无比,形式上是异端邪说。因为它在很多地方都明显违背圣经的旨意。

伽利略被勒令放弃他的信念,也就是太阳中心说,不得教授、辩护该观点。宗教裁判所还下令查禁那些赞同日心说的书籍。

软禁

事情看起来已经结束了,但在1632年,伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》,不仅彻底批判了地心说,还把支持这一学说的人描绘成了有眼无珠的白痴。

1633年,他被召到罗马受审。书里那种居高临下的口气,让他在教廷里几乎失掉了所有朋友。当年6月,他被判为「极端的异端主义分子」,被判入狱。作品成为禁书,不得印刷再版。

大概是教皇的命令,判决第二天,改成在家软禁。给出的理由是「保护那些忠实读者,免受未经证实假说的干扰」。这句话的语气很轻,没有引起什么波动。伽利略没被要求忏悔,也没遭受审讯。

但罗马教廷对日心说的立场是非常明确的,对那些相信异端邪说的人坚决斗争到底。正因为打击所谓的异端邪说,教廷与新教国家的关系变得越来越紧张,四面受敌。

尽管也有人同情伽利略的处境,但教廷根本不可能让他出去,去质疑对圣经的经典解读。

在整个宗教审判过程中,伽利略仍然是个虔诚的天主教徒。尽管有罪在身,但他跟梵蒂冈教廷的很多人,还是保持不错的关系,甚至在他临终前还得到了教皇的特别祝福。

软禁之后,他继续研究实验,并把手稿送到世界其他地方出版印刷。尽管教廷试图打压伽利略的著作,但它们的传播变得越来越有影响力,不仅成为反对梵蒂冈教廷的核心力量,而且也是很多革新思想的源泉。

背影

即使是在「伽利略事件」期间,教廷也不是完全拒绝、完全反对科学本身。参与审判的红衣大主教罗伯特·贝拉明(Robert Bellaryine)曾说过:「我们必须承认,圣经中那些跟日心说相矛盾的段落,是被误解了。」

伽利略去世后,争论很快被遗忘了。1718年,他的很多禁书再度出版。等到1741年,他的所有作品,包括最有名的那本《对话》全都再版了。随后,相关书籍的查禁尺度也逐渐放宽。1835年,教廷不再以任何形式反对了。

1992年,梵蒂冈教皇约翰·保罗二世宣布,尽管宗教裁判所是在善意行事,但终究是不正确的。他对当年定罪给伽利略表示道歉,并承诺在梵蒂冈城内为他竖一尊雕像。

现代科学之父

伽利略几乎受到后世每一位杰出科学家的推崇,从艾萨克·牛顿到斯蒂芬·霍金。即使是伟大的爱因斯坦本人,也把伽利略称为「现代科学之父」。

伽利略建立了一套新的科学方法,也就是实证方法,从此开创了物理学和科学体系的现代进程。这是伽利略留给全世界的最大礼物。

这在今天看来是不可思议的,但在伽利略时代,科学理论不仅可以被接受,而且几乎都是以数学和逻辑学为基础的。

只要有数学作支撑,就是有意义的,就能被接受。

伽利略认为,任何理论都应该得到实验证明的支持,他的方法遵循了以下几个步骤:

1.观察一种效应,创建一套工作原理的解释。

2.创建一种数学证明,来解释这种现象。

3.利用这个数学证明,预测实验的结果。

4.实验操作,看看是否能得到预期结果。

5.如果达到预期结果,说明理论是正确的。否则就需要修正理论或者实验操作。如今大多数科学家更愿意做到第二步就停止了,或者只是做实验。

伽利略是第一个明确指出:物理定律应该用数学语言表达。

这种数学与实验相结合的方法,敲响了亚里士多德古典物理学派的最后丧钟。

实证方法,最终由艾萨克·牛顿归纳定义、推广普及,标志着科学革命的开启。

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