伽利略的证明

2019-02-15 19:06:1721:30 525

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《星空的琴弦》第8篇：伽利略的证明

公元1609年这一年在天文发现史上具有非凡意义，在欧洲两处相距352公里的城市中，几平同时各发生了一件意义深远的事：第一件就是我们上章提到的，在奥地利的林茨，38岁的开普勒出版了《新天文学》一书、正式向世人宣布了行星运动第一和第二定律；第二件发生在意大利的成尼斯、45岁的伽利略走进一家眼镜铺子，没错，就是这件事对天文学的发展意义深远。
眼镜店老板认得这位著名的帕杜亚大学的数学教授，热情地招呼：教授，您来配眼镜吗？我肯定给您最大的优惠。”
伽利略摇了摇头，说：“抱歉，我不是来配眼镜的，但我确实是来买镜片的”。

伽利路一笑，说：“我来买一块凸透镜和一块凹透镜。我听说，荷兰人发明了一种很有趣的东西，可以看清肉眼看不到的很远的东西。
我球磨了一番，认为这事很有可能是真的，只要把两块合适的回凸透镜组合起来，就能办到。”
伽利略从眼镜店出来时、带着几块精心挑选的透镜、一回到家他就开始怎么把它们组合起来。他找来一根长长的的测简、把两块透镜安置在圆简的两端，然后不断地调换各种镜片、调整两块镜片的间距。经过一番努力、他成功了。现在利用这根圆筒、可以让300米外的物体看起来就像在100米的地方、原本不可能看清的很多细节都清断可见。自此、伽利略制成了世界上第一架放大倍数为3的望远镜，经过一番改进，又制成了8倍的望远镜。伽利略极为聪明地把这架望远镜献给了成尼斯议会、那些议员们爬上楼顶，在伽利略的指导下，果然看到了用肉眼原本看不清的船只、这让议员们大为欣喜，这可不仅仅是个玩具啊！这些议员们意识到伽利略的这个发明有很重要的军事价值，为了表彰他、议会决定升任伽利略为终生教授，薪水翻倍、并且鼓励他继续制作更好的望远镜。伽利略名利双收。

当其他人津津乐道于用望远镜看清了多远的一枚银币的图案、用望远镜看到多远处窗户中的漂亮姑娘时，伽利略把望远镜伸向了夜晚的星空。这是人类历史上一次意义非凡的举动、套用一个著名的句式就是：这是伽利略的一个小动作，却是人类的一个大动作。伽利略的这一伸，很快就要掀起天文学界的轩然大波，教会即将被这根小小的圆筒折腾得瑟瑟发抖。

伽利略把望远镜最先对准的是月亮，这很好理解、因为星空中最大、最亮的天体就是月亮。当月亮的圆面通过镜头在如利略的眼中首次出现时，他惊果了：用肉眼看上去光滑无環的月亮居然是一个“大麻子”，表面布满了坑坑注注的圆形坑洞。

“哦，可怜的亚里士多德”，伽利略一边看一边叹道，“他又错了。显然天体不都是完美无缺的，至少月亮就不是。”在对月亮进行了几周的观测后，伽利略又把望远镜对准了木星，这将是一个重要的时刻。

1610年1月7日晚，伽利略在他的天文日志中写到：木星附近有三颗肉眼看不到的小星星，两颗在东侧，一颗在西侧，三颗星星恰巧在一条直线上，分毫不差。他随手又画下了这样一张图。
1月13日这张图一画出来，伽利略就开始怀疑木星的周围有四颗小星星而不是三颗。他又孜孜不倦地追踪观测了好多天，最终确信有四颗小星星围绕着木星转动。伽利略把他的天文观测成果以及望远镜的原理写成了一本书一一《星迹信使》，很快就出版了，结果在整个欧洲引起了巨大轰动。眼镜商们瞅准了商机，纷纷卖起望远镜，但想买望远镜的人却更多，时间一镜难求，无数业余天文爱好者和专家学者都拿起望远镜对准月亮和木星进行观测。科学的伟大力量在于，它是可以被重复检验的而不像那些玄学，宣扬“心诚则灵”，不灵就是心不诚。当伽利略的观测发现被全欧洲的无数天文爱好者证实后，教会开始坐不住了、为什么？因为教会一直以来支持的托勒密学说首次遭遇到了反证的尴尬。
不是说地球是宇宙的中心，日月星辰都绕着地球转吗？现在，铁证如山，有星星是在绕着木星转，而不是地球，教会该如何面对这个天文发现呢？
伽利略的发现还让另外一个我们熟悉的人激动不已，他就是开普勒。反对日心说的人经常抛出的一个质疑是：地球如果绕着太阳转动，那月亮怎么办？月亮岂不是会被地球抛在后面了吗？开普勒对此的解释是地球有一种拉住月亮的力量，可以让月亮在绕地转动的同时也参与地球绕日公转，反对者就嘲笑开普勒是异想天开。现在，伽利略的发现让开普勒扬眉吐气了，他把月亮和木星周围的四颗小星都称为“卫星”、既然木星有能力拉住四个小兄弟绕着太阳转，那么地球当然也可以拉住月亮了。自己关于行星运动的猜想被伽利略的发现证实，开普勒实在是太高兴了。

此时的伽利略又把他的望远镜对准了金星，很快他的发现给托勒密的地心说帯去了最后的致命一击。在伽利略的望远镜中，金星不再是一个圆点，而是一个月牙状的形状，并且它真的像月亮一样，会出现盈亏变化。这个发现又轰动了整个天文学界，大家纷纷又把望远镜对准了金星。很快，金星的盈亏变化被公认。那么，这种盈亏变化说明了什么问题呢？它能证明什么呢？让我们看一幅图，先了解一下月亮盈亏的原理。这幅图就很容易解释金星的变化成了日心说最好的佐证。伽利略用他的望远镜无可争议地证实了托勒的地心说是错误的、而哥白尼的日心说是对的。伽利略作为一个理性的程学家、他当然相信逻辑和证据的力量，于是，他毫不忌津地四处宣传哥白尼的日心说，他是非常知名的大学教授了、因为他的影确力很大，越来越多的人站到了哥白尼的阵营。罗马教廷终于坐不住了、如果任由事态继续发展下去、教会对人们的精神统治将发生动摇、《圣经）是绝对不可以有一字半句的错误的。1616年2月，一个寒冷的冬天，宗教再次压制了科学。罗马教廷宣布：哥白尼的《天体运行论》为禁书，日心说的观点统统都是荒谬的、是异端邪说。伽利略被教会压制了七年，到了1623年，老教皇驾崩新教皇上位。这位新教皇乌尔本八世是一个相对开明的人，并且还是伽利略的朋友。伽利略抓了个机会试探性地建议教皇取消禁令，教皇虽然没答应，但是他也不反对伽利略写一本讨论托勒密和哥白尼主要说点的书，当然，教皇要求伽利略要客观，不得贬低托数密，吹捧哥白尼，尤其不能在书中做出地球在运动的结论。
伽利略得了这个口論后如获至宝，立即回家开始动笔写书，他已经了有七年之久了。然后他用整整五年时间写了一本书、叫（关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（以下简称为く对话））、把自已半辈子的研究成果在这本书中集中发表出来。这本书在物理学史上非常重要，因为伽利略首次解答了那个困扰了学界两千年的问题：地球如果转动，为什么人们体会不到？从古希腊的先贤一直到哥白尼，都被这个间题折磨得不行。
《对话》最为经典的就是第二天的对话内容，伽利略在这里完美地解答了人们对地球自转的所有质疑，他正式描述了著名的伽利略相对性原理：力学规律在惯性系中保持不变。在整个四天的对话中，那个代表托勒密拥趸的家伙显得特别的无知可笑，常常被代表伽利路的那个人物识刺得如跳梁个丑一般，明明已经理阳词穷了．还非要无理三分。
在今天，任何一个有中学文化程度的人都可以理解为啥人们感党不到大地的转动，那是因为地球上的一切都参与了地球的转动、整个地球就是一个巨大的惯性系、就好像在封闭的船舱中，人们无法知船是在匀速航行还是静止一样。但是这个道理在当时的人们无疑是振聋发聩的。伽利略的逻辑是如此无懈可击，他为地球自转建立了一个牢固的理论基础，从此，哥白尼的学说站稳了脚跟。