§1.3　捍衛(wèi)真理，宣傳日心說，挑戰(zhàn)權威和教會

在帕多瓦大學后期（自1604年到1610年他離開帕多瓦大學期間），以及他離開帕多瓦大學直到臨終，他主要開展了天文學的研究，為捍衛(wèi)和支持哥白尼日心說，挑戰(zhàn)權威和教會而奮斗終身。

一、第一個用望遠鏡打開通向天文學大門的人

歷史上用望遠鏡對準天體，打開通向天文學大門的第一人就是伽利略。

1604年的10月發(fā)生了一起不尋常的天文學事件——天空中出現(xiàn)了一顆從未見過的“新星”，它異常明亮，在整個11月份一直非常耀眼。根據(jù)《圣經(jīng)》上所說，上帝創(chuàng)造了這個宇宙之后，將永恒不變，星辰數(shù)量既不會增多，也不會減少。所以這顆“新星”向《圣經(jīng)》提出了挑戰(zhàn)。而這個永恒規(guī)律也正是亞里士多德所珍視的信條。根據(jù)古希臘哲學，塵世間的物質(zhì)由土、水、空氣和火4種基本要素組成。而按亞里士多德的觀點，天空完全由第五種要素——以太構成，而以太是始終不變的，即天空將永恒不變。于是，亞里士多德學派的信徒們宣稱：這一天文現(xiàn)象只是發(fā)生在地球與月亮之間大氣層內(nèi)的氣象事件，不是天上的星辰。但伽利略對此“不速之客”作了詳細觀察，發(fā)現(xiàn)這顆星不僅遠在月亮之外，且遠在各個行星之外，是一顆亮度在發(fā)生變化的真正的恒星。（^[1]，p58）事實證明，伽利略是對的。

這件事情大大地激發(fā)了伽利略研究天文學的興趣，使他把研究重心逐漸轉向天文學。實際上，早在青年時代，伽利略在比薩大學時就了解了哥白尼的學說，并表示贊賞。并且，伽利略與堅信哥白尼學說是正確的德國天文學家開普勒之間也有通信來往，相互支持和鼓勵，表示要共同捍衛(wèi)日心說。

圖1-4　伽利略1609年制造的望遠鏡（現(xiàn)保存在佛羅倫薩博物館）

但是要進一步研究，單憑肉眼來觀測天體運動是極其有限的，所以如何能看清已知星球的真面目，如何能看清更遙遠天空中天體的運動，這是伽利略夢想實現(xiàn)的情景。1608年，荷蘭一位制造眼鏡的工匠，他在翻找各種不同品種的玻璃片時，偶然通過兩片玻璃（一片凸的，一片凹的）居然看到了遠處用肉眼看不清的物體，就這樣這個荷蘭人發(fā)明了望遠鏡。第二年伽利略就知道了這個信息，他非常高興，馬上著手研究此望遠鏡的基本原理，很快了解到這是依據(jù)光通過透鏡的折射理論。掌握了要點后，他便自行設計和打磨出凸凹一對透鏡，裝到一個金屬圓筒里，很快就制成了可使物體放大近3倍、放大約10倍的望遠鏡。此后，伽利略不斷改進，使望遠鏡的放大倍數(shù)不斷提高。當消息傳到威尼斯后，伽利略就受命將望遠鏡運到了威尼斯。那些議員和紳士們都饒有興趣地進行觀看，個個表示出驚奇。在伽利略給其妹夫的信中描繪道：“我制成望遠鏡的消息傳到了威尼斯，一周后，就命我把望遠鏡呈獻給議長和議員們觀看，他們都感到非常之驚奇。紳士和議員們，雖都年紀很大了，但都一個個按次序登上了威尼斯的最高鐘樓，眺望遠在海上的船只，看得都很清楚。如果沒我的望遠鏡，就是眺望兩個小時，也看不見。望遠鏡使50英里外的物體，看起來像在5英里以內(nèi)一樣?！?span >（^[4]，導讀，p7）

很快，伽利略首次將望遠鏡用到了對天體及其運動的觀測，實現(xiàn)了要對天體看得更清楚的夢想，從而揭開了天文學史上嶄新的一頁，對探索和認識宇宙起到了巨大的推進作用。

二、用觀測的事實支持日心說，挑戰(zhàn)亞里士多德

1609年11月，伽利略首先用他的望遠鏡對準了離地球最近的星球——月球，結果使他非常震驚。因為他看到的月球，其表面與地球一樣高低不平，丘陵和山嶺到處可見，并不像亞里士多德學派所宣稱的月亮表面是平坦、光滑、呈球形。在對銀河的仔細觀測后，他發(fā)現(xiàn)“銀河”也并不像人們普遍認為的是一條云帶，實際是由一大群、多得數(shù)不清的星星所組成的。

1610年1月，伽利略又將望遠鏡對準了木星，他發(fā)現(xiàn)了木星有4顆衛(wèi)星，正像月亮是地球的衛(wèi)星一樣。托勒密地心說的支持者曾提出過質(zhì)疑：“如果地球、金星、木星、土星等都圍繞太陽轉，而月亮又是地球的衛(wèi)星，那么為什么其他星球沒衛(wèi)星？”他們企圖以此來說明地球之所以有衛(wèi)星正是因為地球不同于其他星球，是靜止在宇宙中心的緣故。伽利略的結論是木星不僅有衛(wèi)星，而且有4顆！這是駁斥地心說支持者的重要依據(jù)。

1610年3月，伽利略出版了一本新書——《星際使者》，報道了上述他所觀測到的一系列真實而驚人的星空景象，向亞里士多德和托勒密錯誤的天文學觀點進行公開挑戰(zhàn)，并且首次公開表示支持哥白尼學說。

《星際使者》出版后，不到一周便銷售一空。由于書中精彩絕倫的內(nèi)容，很快傳遍歐洲各國，并引起了全世界的關注，獲得了極大的贊譽——“伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。天文學家開普勒（1571—1630）盡管沒有一架能證實書中內(nèi)容的望遠鏡，但讀了此書后，考慮到伽利略嚴謹?shù)目茖W作風，他寫信給伽利略，表示完全相信他的觀察。后來還寫了“關于〈星際使者〉的評論”，對伽利略的思想作了有力支持和補充。（^[1]，p41；^[2]，p95）

在伽利略這本書獲得廣泛認可和榮譽的同時，也為他引來了教會和亞里士多德信徒們的反對，他們惡意中傷：“木星的那些衛(wèi)星十有八九是錯覺，說不定就是伽利略的透鏡把它們弄到天上去的。”（^[1]，p45）但是，這一切不能讓伽利略停下對天文學的研究，動搖他支持哥白尼日心說的決心。

1610年9月，伽利略接到佛羅倫薩科西莫二世大公殿下（托斯卡納公國君主）的正式邀請，被任命為“比薩大學首席數(shù)學家和宮廷哲學家兼數(shù)學家”的職位，到宮廷里就任新職。為什么他愿意離開已工作了18年之久的帕多瓦大學，離開威尼斯這個思想開明，對他的一些挑戰(zhàn)教會的思想并沒引來多大風波的地方呢？他在給佛羅倫薩的好友的信中道出了原因：因新的工作任務少，在擺脫了大學較多的教學工作后，可集中精力從事科學研究。同時薪水很高，足以讓他養(yǎng)家，并能更好地照顧好他的弟妹。

伽利略與科西莫二世大公之間還有一段深厚的師生情誼。那是他在帕多瓦大學任教時，自1605年開始每年暑假回到佛羅倫薩時，他都會應當時托斯卡納公國的老君主費爾迪南多大公及其夫人的邀請，擔任王子（即現(xiàn)在的科西莫二世大公）的私人導師，伽利略很喜歡這個王子學生，這位王子也被伽利略的學識所吸引。1609年1月，費爾迪南多大公病故，不滿19歲的科西莫王子登上了寶座，成為尊貴的科西莫二世大公。不久就授予伽利略這個宮廷職位。實際上這位年輕的大公以其權勢成了后來伽利略受迫害時的保護人。

回到佛羅倫薩后，他立即投入天文觀測，很快發(fā)現(xiàn)在土星兩側似乎有“兩顆伴星”。實際上當時由于觀測條件限制，伽利略不足以看清。直到1656年荷蘭科學家惠更斯用了更大更好的望遠鏡，才斷定不是兩顆伴星而是在土星周圍存在著光環(huán)。⁽²⁾

1610年12月他又有了一個不同尋常的發(fā)現(xiàn)——他觀察到金星也有位相，即同月亮的盈虧一樣，有“滿月”到“殘月”的變化。但是不同的是：金星在“滿月”時，它的大小看上去最小，從“滿月”到“殘月”變化時，它的大小看上去會漸漸變大。而對月亮而言，從滿月到殘月變化時，其大小沒什么變化。伽利略認為這一新發(fā)現(xiàn)更是哥白尼太陽中心說的有力論據(jù)，它直接證明了托勒密的地心說是錯誤的。因為如果金星像月亮一樣繞地球作圓周運動的話，其看上去的大小不會隨“滿月”到“殘月”的變化而變化。如果假定金星和地球都繞太陽轉動，且金星轉動的半徑比地球的小，另外它和地球一樣自己不發(fā)光，只能反射太陽光的情況，則從地球上看到金星“滿月”時，它是在離地球最遠的一側，所以它的大小最??；而當金星逐步接近地球時，我們只能看到它的部分反射光，即“殘月”情況，則大小會逐漸變大，與實際觀測完全相符。

當伽利略用望遠鏡對準太陽時，又有了新的重大發(fā)現(xiàn)，他看到在太陽表面上竟然有暗處，像黑斑，現(xiàn)在天文學上稱之為“黑子”。他報告說：“在天空應被認為最純潔、最寧靜的那個地方——我是說在太陽的表面上，這些數(shù)不清的一群群密集的、模糊不清的物質(zhì)在被發(fā)現(xiàn)的短暫時間里不斷地產(chǎn)生和消失?！彼鶕?jù)黑子移動現(xiàn)象的分析和研究又進一步指出，正是由于太陽的轉動使黑子隨之發(fā)生位置的變化。這對亞里士多德關于“天體是完美無缺的”以及“天是永恒不變的”等錯誤論斷又是一次致命的打擊。此時，亞里士多德和教會的一些忠實信徒又跳出來，憑主觀臆想說，這些黑子必定是許多環(huán)繞太陽移動的一群小星，以此來維護太陽的完美形象。但是伽利略在給他好友韋爾澤的信中，明確指出：“太陽黑子在太陽的表面產(chǎn)生和消失，并緊貼太陽的表面，而太陽在大約每月一次繞軸自轉時帶著它們，可能把其中一些壽命超過一個月的黑子又帶了回來，但由于形狀和樣式變了，我們不容易把它們認出來?！?span >（^[1]，p62）1613年，伽利略在仔細觀察的基礎上，出版了著作《關于太陽黑子的通信》。

由于伽利略及其支持者的不斷努力，哥白尼學說逐步被廣泛傳播，并且得到越來越多人的承認，其中也包括一些教會人士。對此，教會越來越感到恐慌，害怕統(tǒng)治地位的動搖。伽利略的名字也隨之被列入羅馬宗教裁判所的黑名單。1616年2月的一天，宗教法庭傳喚了伽利略，要他放棄對哥白尼學說的宣傳，否則將對他起訴。伽利略被迫默然同意放棄對哥白尼思想的宣傳。1616年3月5日羅馬教廷又下了一道教令，查禁了哥白尼的《天體運行論》及其他一些被稱為“與《圣經(jīng)》相抵觸”的“異端邪說”，這些書被列入了“教廷禁書目錄”。但幸運的是伽利略躲過了教廷對他個人的指責，他本人的著作沒被列入禁書。

三、堅持捍衛(wèi)真理，發(fā)表驚世巨著《對話》

伽利略雖然在羅馬被迫表示放棄宣傳哥白尼學說，但他內(nèi)心是堅信得到大量觀測事實所支持的哥白尼的日心說是完全正確的，而地心說則十分荒謬。探索真理、堅持真理的決心使他不能在科學研究的道路上停下來，盡管前面征途險惡，他仍要為捍衛(wèi)真理而斗爭。在這里也應該告訴讀者，在伽利略的通信集中，有很多地方都提到了由于病痛使他不能及時給人回信，或不得不匆匆忙忙把信結束。此時，已50多歲的他，健康不佳，痛風、腎結石常帶來陣痛，還有胸痛以及失眠和各種眼疾帶來的苦惱等等。使人敬佩的是，他常常一離開病榻，就立即投入科研工作。