利略是偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家,科學(xué)革命的先驅(qū).歷史上他首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融會(huì)貫通了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí),擴(kuò)大、加深并改變了人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識(shí).為了證實(shí)和傳播N.哥白尼的日心說,伽利略獻(xiàn)出了畢生精力.由此,他晚年受到教會(huì)迫害,并被終身監(jiān)禁.他以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察推翻了以亞里士多德為代表的、純屬思辨的傳統(tǒng)的自然觀,開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué).因此,他被稱為“近代科學(xué)之父”.他的工作,為I.牛頓的理論體系的建立奠定了基礎(chǔ).
生平和學(xué)術(shù)生涯
早年活動(dòng) 伽利略1564年2月15日生于比薩,父親芬琴齊奧·伽利萊精通音樂理論和聲學(xué),著有《音樂對(duì)話》一書.1574年全家遷往佛羅倫薩.伽利略自幼受父親的影響,對(duì)音樂、詩歌、繪畫以及機(jī)械興趣極濃；也像他父親一樣,不迷信權(quán)威.17歲時(shí)遵從父命進(jìn)比薩大學(xué)學(xué)醫(yī),可是對(duì)醫(yī)學(xué)他感到枯燥無味,而在課外聽世交、著名學(xué)者O.里奇講歐幾里得幾何學(xué)和阿基米德靜力學(xué),感到濃厚興趣.1583年,伽利略在比薩教堂里注意到一盞懸燈的擺動(dòng),隨后用線懸銅球作模擬(單擺)實(shí)驗(yàn),確證了微小擺動(dòng)的等時(shí)性以及擺長(zhǎng)對(duì)周期的影響,由此創(chuàng)制出脈搏計(jì)用來測(cè)量短時(shí)間間隔.1585年因家貧退學(xué),擔(dān)任家庭教師,但仍奮力自學(xué).1586年,他發(fā)明了浮力天平,并寫出論文《小天平》.
1587年他帶著關(guān)于固體重心計(jì)算法的論文到羅馬大學(xué)學(xué)求見著名數(shù)學(xué)家和歷法家C.克拉維烏斯教授,大受稱贊和鼓勵(lì).克拉維烏斯回贈(zèng)他羅馬大學(xué)教授P.瓦拉的邏輯學(xué)講義與自然哲學(xué)講義,這對(duì)于他以后的工作大有幫助.
1588年他在佛羅倫薩研究院做了關(guān)于A.但丁《神曲》中煉獄圖形構(gòu)想的學(xué)術(shù)演講,其文學(xué)與數(shù)學(xué)才華大受人們贊揚(yáng).次年發(fā)表了關(guān)于幾種固體重心計(jì)算法的論文,其中包括若干靜力學(xué)新定理.由于有這些成就,當(dāng)年比薩大學(xué)便聘請(qǐng)他任教,講授幾何學(xué)與天文學(xué).第二年他發(fā)現(xiàn)了擺線.當(dāng)時(shí)比薩大學(xué)教材均為亞里士多德學(xué)派的學(xué)者所撰,書中充斥著神學(xué)與形而上學(xué)的教條.伽利略經(jīng)常發(fā)表辛辣的反對(duì)意見,由此受到校內(nèi)該學(xué)派的歧視和排擠.1591年其父病逝,家庭負(fù)擔(dān)加重,他便決定離開比薩.帕多瓦時(shí)期1592年伽利略轉(zhuǎn)到帕多瓦大學(xué)任教.帕多瓦屬于威尼斯公國,遠(yuǎn)離羅馬,不受教廷直接控制,學(xué)術(shù)思想比較自由.在此良好氣氛中,他經(jīng)常參加校內(nèi)外各種學(xué)術(shù)文化活動(dòng),與具有各種思想觀點(diǎn)的同事論辯.此時(shí)他一面吸取前輩如N.F.塔爾塔利亞、G.B.貝內(nèi)代蒂、F.科門迪諾等人的數(shù)學(xué)與力學(xué)研究成果,一面經(jīng)常考察工廠、作坊、礦井和各項(xiàng)軍用民用工程,廣泛結(jié)交各行業(yè)的技術(shù)員工,幫他們解決技術(shù)難題,從中吸取生產(chǎn)技術(shù)知識(shí)和各種新經(jīng)驗(yàn),并得到啟發(fā).
在此時(shí)期,他深入而系統(tǒng)地研究了落體運(yùn)動(dòng)、拋射體運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)、水力學(xué)以及一些土木建筑和軍事建筑等；發(fā)現(xiàn)了慣性原理,研制了溫度計(jì)和望遠(yuǎn)鏡.
1597年,他收到J.開普勒贈(zèng)閱的《神秘的宇宙》一書,開始相信日心說,承認(rèn)地球有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng).但這時(shí)他對(duì)柏拉圖的圓運(yùn)動(dòng)最自然最完善的思想印象太深,以致對(duì)開普勒的行星橢圓軌道理論不感興趣.1604年天空出現(xiàn)超新星,亮光持續(xù)18個(gè)月之久.他便趁機(jī)在威尼斯作幾次科普演講,宣傳哥白尼學(xué)說.由于講得精采動(dòng)聽,聽眾逐次增多,最后達(dá)千余人.
1609年7月,盛傳一荷蘭眼鏡工人發(fā)明了供人玩賞的望遠(yuǎn)鏡.他未見到實(shí)物,思考竟日后,用風(fēng)琴管和凸凹透鏡各一片制成一具望遠(yuǎn)鏡,倍率為3,后又提高到9.他邀請(qǐng)威尼斯參議員到塔樓頂層用望遠(yuǎn)鏡觀看遠(yuǎn)景,觀者無不驚喜萬分.參議院隨后決定他為帕多瓦大學(xué)的終身教授.1610年初,他又將望遠(yuǎn)鏡放大率提高到33,用來觀察日月星辰,新發(fā)現(xiàn)甚多,如月球表面高低不平,月球與其他行星所發(fā)的光都是太陽的反射光,水星有4顆衛(wèi)星,銀河原是無數(shù)發(fā)光體的總匯,土星有多變的橢圓外形等等,開辟了天文學(xué)的新天地.是年3月,出版了他的《星空信使》一書,震撼全歐.隨后又發(fā)現(xiàn)金星盈虧與大小變化,這對(duì)日心說是一強(qiáng)有力的支持.伽利略日后回顧在帕多瓦的18年時(shí),認(rèn)為這是他一生中工作最開展、精神最舒暢的時(shí)期.事實(shí)上,這也是他一生中學(xué)術(shù)成就最多的時(shí)期.
托斯卡納時(shí)期20年來伽利略在物理學(xué)和天文學(xué)研究上的豐碩成果,激起了他學(xué)術(shù)上的更大企求.為了取得充裕時(shí)間致力于科學(xué)研究,1610年春,他辭去大學(xué)教職,接受托斯卡納公國大公聘請(qǐng),擔(dān)任宮廷首席數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家的閑職與比薩大學(xué)首席數(shù)學(xué)教授的榮譽(yù)職位.
為了使科學(xué)免受教會(huì)干預(yù),伽利略曾多次去羅馬活動(dòng).1611年他第二次去羅馬,目的在于贏得宗教、政治與學(xué)術(shù)界認(rèn)可他在天文學(xué)上的發(fā)現(xiàn).他在羅馬受到包括教皇保羅五世和若干高級(jí)主教在內(nèi)的上層人物的熱情接待,并被林賽研究院接納為院士.當(dāng)時(shí)耶穌會(huì)的神父?jìng)兂姓J(rèn)他的觀測(cè)事實(shí),只是不同意他的解釋.這年5月,在羅馬大學(xué)的大會(huì)上,幾個(gè)高職位的神父公開宣布了伽利略的天文學(xué)成就.
同年,他觀察到太陽黑子及其運(yùn)動(dòng),對(duì)比黑子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圓運(yùn)動(dòng)的投影原理,論證了太陽黑子是在太陽表面上;他還發(fā)現(xiàn)了太陽有自轉(zhuǎn).1613年他發(fā)表了3篇討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(duì)話集》一書.
1615年,一詭詐的教士集團(tuán)和教會(huì)中許多與伽利略敵對(duì)的人聯(lián)合攻擊伽利略為哥白尼學(xué)說辯護(hù)的論點(diǎn),控告他違反基督教義.他聞?dòng)嵑?于是年冬第三次去羅馬,力圖挽回自己的聲譽(yù),企求教廷不因自己保持哥白尼觀點(diǎn)而受到懲處,也不公開壓制他宣傳哥白尼學(xué)說,教廷默認(rèn)了前一要求,但拒絕了后者.教皇保羅五世在1616年下達(dá)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(wèi)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愿,以維護(hù)新興科學(xué)的生機(jī).他先后謁見6次,力圖說明日心說可以與基督教教義相協(xié)調(diào),說“圣經(jīng)是教人如何進(jìn)天國,而不是教人知道天體是如何運(yùn)轉(zhuǎn)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(jiān)持“1616年禁令”不變；只允許他寫一部同時(shí)介紹日心說和地心說的書,但對(duì)兩種學(xué)說的態(tài)度不得有所偏倚,而且都要寫成數(shù)學(xué)假設(shè)性的.在這辛勤奔波的一年里,他研制成了一臺(tái)顯微鏡,“可將蒼蠅放大成母雞一般.”
此后6年間,他撰寫了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系對(duì)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(shí)際上卻為哥白尼體系辯護(hù),并多處對(duì)教皇和主教隱含嘲諷,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了僅以數(shù)學(xué)假設(shè)進(jìn)行討論的范圍.全書筆調(diào)詼諧,在意大利文學(xué)史上列為文學(xué)名著.
教廷的迫害和晚年生活
《對(duì)話》出版后6個(gè)月,羅馬教廷便勒令停止出售,認(rèn)為作者公然違背“1616年禁令”,問題嚴(yán)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(duì)話》中,借頭腦簡(jiǎn)單、思想守舊的辛普利邱之口以教皇慣用辭句,發(fā)表了一些可笑的錯(cuò)誤言論,使他大為震怒.曾支持他當(dāng)上教皇的集團(tuán)激烈地主張要嚴(yán)懲伽利略,而神圣羅馬帝國和西班牙王國認(rèn)為如縱容伽利略會(huì)對(duì)各國國內(nèi)的異端思想產(chǎn)生重大影響,提出聯(lián)合警告.在這些內(nèi)外壓力和挑撥下,教皇便不顧舊交,于這年秋發(fā)出了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(jié)抱病前往羅馬,在嚴(yán)刑威脅下被審訊了三次,根本不容申辯.幾經(jīng)折磨,終于在1633年6月22日在圣瑪麗亞修女院的大廳上由10名樞機(jī)主教聯(lián)席宣判,主要罪名是違背“1616年禁令”和圣經(jīng)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(jiān)禁；《對(duì)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(bào)整個(gè)天主教世界,凡是設(shè)有大學(xué)的城市均須聚眾宣讀,借此以一儆百.
伽利略既是勤奮的科學(xué)家,又是虔誠的天主教徒,深信科學(xué)家的任務(wù)是探索自然規(guī)律,而教會(huì)的職能是管理人們的靈魂,不應(yīng)互相侵犯.所以他受審之前不想逃脫,受審之時(shí)也不公開反抗,而是始終服從教廷的處置.他認(rèn)為教廷在神學(xué)范圍之外行使權(quán)力極不明智,但只能私下有所不滿.顯然,G.布魯諾的被處火刑和T.康帕內(nèi)拉的被長(zhǎng)期打入死牢,這兩位意大利杰出的哲學(xué)家的遭遇,給他精神上投下了可怕的陰影.宗教裁判所的判決隨后又改為在家軟禁,指定由他的學(xué)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(guī)定禁止會(huì)客,每天書寫材料均需上繳等.在皮柯羅米尼的精心護(hù)理和鼓勵(lì)下,伽利略重行振作起來,接受皮柯羅米尼的建議繼續(xù)研究無爭(zhēng)議的物理學(xué)問題.于是他仍用《對(duì)話》中的三個(gè)對(duì)話人物,以對(duì)話體裁,和較樸素的文筆,將他最成熟的科學(xué)思想和科研成果撰寫成《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話與數(shù)學(xué)證明對(duì)話集》.兩門新科學(xué)是指材料力學(xué)（見彈性力學(xué)）和動(dòng)力學(xué).這部書稿1636年就已完成,由于教會(huì)禁止出版他的任何著作,他只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(gè)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(dāng)年12月遷往佛羅倫薩附近的阿切特里他自已的故居,由他的大女兒維姬尼亞照料,禁例依舊.她對(duì)父親照料妥貼,但4個(gè)月后竟先于父親病故.
伽利略多次要求外出治病,均未獲準(zhǔn).1637年雙目失明.次年才獲準(zhǔn)住在其子家中.在這期間探望他的除托斯卡納大公外,還有英國著名詩人、政論家J.彌爾頓和法國科學(xué)家、哲學(xué)家P.伽桑迪.他的學(xué)生和老友B.卡斯泰里還和他討論過利用木衛(wèi)星計(jì)算地面經(jīng)度的問題.這時(shí)教廷對(duì)他的限制和監(jiān)視已明顯放松了.
1639年夏,伽利略獲準(zhǔn)接受聰慧好學(xué)的18歲青年V.維維亞尼為他的最后一名學(xué)生,并可在他身邊照料,這位青年使他非常滿意.1641年10月卡斯泰里又介紹自己的學(xué)生和過去的秘書E.托里拆利前往陪伴.他們和這位雙目失明的老科學(xué)家共同討論如何應(yīng)用擺的等時(shí)性設(shè)計(jì)機(jī)械鐘,還討論過碰撞理論、月球的天平動(dòng)、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(xué)研究.