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伽利略创造望远镜的故事及地理发现著作面前的

2020-04-01 08:44栏目:历史

伽利略在帕多瓦大学工作的18年间,最初把主要精力放在他一直感兴趣的力学研究方面,他发现了物理上重要的现象物体运动的惯性;他做过有名的斜面实践,总结了物体下落的距离与所经过的时间之间的数量关系;他还研究了炮弹的运动,奠定了抛物线理论的基础;关于加速度这个概念,也是他第一个明确提出的;甚至为了测量病人发烧时体温的升高,这位着名的物理学家还在1593年发明了第一支空气温度计但是,一个偶然的事件,使伽利略改变了研究方向。他从力学和物理学的研究转向广漠无垠的茫茫太空了。

1609年6月,伽利略听到一个消息,说是荷兰有个眼镜商人利帕希在一偶然的发现中,用一种镜片看见了远处肉眼看不见的东西。这难道不正是我需要的千里眼吗?伽利略非常高兴。不久,伽利略的一个学生从巴黎来信,进一步证实这个消息的准确性,信中说尽管不知道利帕希是怎样做的,但是这个眼镜商人肯定是制造了一个镜管,用它可以使物体放大许多倍。镜管!伽利略把来信翻来覆去看了好几遍,急忙跑进他的实验室。他找来纸和鹅管笔,开始画出一张又一张透镜成像的示意图。伽利略由镜管这个提示受到启发,看来镜管能够放大物体的秘密在于选择怎样的透镜,特别是凸透镜和凹透镜如何搭配。他找来有关透镜的资料,不停地进行计算,忘记了暮色爬上窗户,也忘记了曙光是怎样射进房间。

整整一个通宵,伽利略终于明白,把凸透镜和凹透镜放在一个适当的距离,就像那个荷兰人看见的那样,遥远的肉眼看不见的物体经过放大也能看清了。伽利略非常高兴。他顾不上休息,立即动手磨制镜片,这是一项很费时间又需要细心的活儿。他一连干了好几天,磨制出一对对凸透镜和凹透镜,然后又制作了一个精巧的可以滑动的双层金属管。现在,该试验一下他的发明了。伽利略小心翼翼地把一片大一点的凸透镜安在管子的一端,另一端安上一片小一点的凹透镜,然后把管子对着窗外。

当他从凹透镜的一端望去时,奇迹出现了,那远处的教堂仿佛近在眼前,可以清晰地看见钟楼上的十字架,甚至连一只在十字架上落脚的鸽子也看得非常逼真。伽利略制成望远镜的消息马上传开了。我制成望远镜的消息传到威尼斯,在一封写给妹夫的信里,伽利略写道,一星期之后,就命我把望远镜呈献给议长和议员们观看,他们感到非常惊奇。绅士和议员们,虽然年纪很大了,但都按次序登上威尼斯的最高钟楼,眺望远在港外的船只,看得都很清楚;如果没有我的望远镜,就是眺望两个小时也看不见。这仪器的效用可使50英里以外的物体,看起来就像在5英里以内那样。

伽利略发明的望远镜,经过不断改进,放大率提高到30倍以上,能把实物放大1000倍。现在,他犹如有了千里眼,可以窥探宇宙的秘密了。这是天文学研究中具有划时代意义的一次革命,几千年来天文学家单靠肉眼观察日月星辰的时代结束了,代之而起的是光学望远镜,有了这种有力的武器,近代天文学的大门被打开了。现在,每当星光灿烂或是皓月当空的夜晚,伽利略便把他的望远镜瞄准深邃遥远的苍穹,不顾疲劳和寒冷,夜复一夜地观察着。

威尼斯wns.9778,过去,人们一直以为月亮是个光滑的天体,像太阳一样自身发光。但是伽利略透过望远镜发现,月亮和我们生存的地球一样,有高峻的山脉,也有低凹的洼地。他还从月亮上亮的和暗的部分的移动,发现了月亮自身并不能发光,月亮的光是透过太阳得来的。伽利略又把望远镜对准横贯天穹的银河,以前人们一直认为银河是地球上的水蒸气凝成的白雾,亚里士多德就是这样认为的。伽利略决定用望远镜检验这一说法是否正确。

他用望远镜对准夜空中雾蒙蒙的光带,不禁大吃一惊,原来那根本不是云雾,而是千千万万颗星星聚集一起。伽利略还观察了天空中的斑斑云彩即通常所说的星团,发现星团也是很多星体聚集一起,像猎户座星团,金牛座的昴星团、蜂巢星团都是如此。伽利略的望远镜揭开了一个又一个宇宙的秘密,他发现了木星周围环绕着它运动的卫星,还计算了它们的运行周期。现在我们知道,木星共有14颗卫星,伽利略所发现的是其中最大的4颗。

除此之外,伽利略还用望远镜观察到太阳的黑子,他通过黑子的移动现象推断,太阳也是在转动的。一个又一个振奋人心的发现,促使伽利略动笔写一本最新的天文学发现的书,他要向全世界公布他的观测结果。1610年3月,伽利略的着作《星际使者》在威尼斯出版,立即在欧洲引起轰动。他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。

这些成果包括:发现月球表面凹凸不平,木星有4个卫星,太阳黑子和太阳的自转,金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。他用实验证实了哥白尼的地动说,彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的天动说。

后来还出了以下四部名著:

代表作《星际使者》

《关于太阳黑子的书信》

《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》

《关于两门新科学的谈话和数学证明》

成就开拓近代实验科学

背后的故事

痛苦的妥协

伽利略生活的年代,正是欧洲各国资本主义兴起,黑暗的中世纪临近尾声的时期。从罗马帝国继承下来的天主教会,对当时的欧洲国家政权仍然起着很大的控制作用,宗教法庭可以随意逮捕、审判、拷打乃至处死所谓的不敬神者。在当时,文学、艺术、科学和哲学都被置于神学婢女的可悲境地,人们只能依据《圣经》和教会所支持的几种学说,来解释一切事物和现象,谁要胆敢越雷池一步,就要被当作异端,受到宗教裁判所的迫害。

但是为了使日心说能够得到更大范围的认可,伽利略仍然积极进行宣传,他试图邀请巴都亚大学的亚里士多德派的学者们,亲自用望远镜进行天体观测,不料,却遭到了拒绝。他们非但不承认可观测的事实,反而变本加厉地对伽利略及他的望远镜进行恶毒的攻击。他们骂伽利略是个骗子,称他看天用的管子,是根魔管。还有一个天文学家竟说:人有七窍,天有七政,即日月水火土金木,木星怎么会有卫星存在呢?假如像伽利略说的那样,要增加星的数目,那不是全部系统都要垮台了吗?面对这些无知的恶意攻击,伽利略并没有被吓倒,反而坚定了他把自己的新发现写成文章,公之于世的信心。后来,伽利略又通过观测发现了太阳黑子,并根据黑子在太阳表面位置不断变化探明了太阳的自转。伽利略越来越相信日心说的正确,逐渐成了哥白尼学说的忠实拥护者和宣传者。

太阳中心说可以说是对宗教教义一个彻底的否定,它直捣教会的致命之处。因此,为了消除伽利略对宗教教义的亵渎,1633年2月,宗教裁判所再次把伽利略召到罗马。这时伽利略已年近70,身体虚弱多病。教廷竟对这样一位老人进行了长达数月之久的审讯和折磨,强迫他承认错误,并作出如下荒谬的判决:

为了处分你这样严重和有害的错误与罪过,以及为使你今后更加审慎并给其他人做个榜样,我们宣布,用公开的命令禁止伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书;判处暂时把你关入监狱内。

从此,伽利略失去了人身自由。来探望他的朋友和亲人都苦劝其认罪,他的女儿舍勒斯特也写了许多信哀求他悔罪。迫于各方面的压力,伽利略的内心经过一番激烈而痛苦的挣扎,当他又一次被带到宗教法庭接受审讯时,他无奈地宣布放弃自己的主张。

在这种情况之下,伽利略作出妥协和让步,算得上是一个明智之举,因为在当时,他只有两条路可走,要么妥协,要么被捆在宗教裁判所的火刑柱上。而如果伽利略作了后一种选择的话,那么人类知识宝库中将至少失去《关于两种新科学对话集》和《对话》附篇这两部巨着。因此,对于一个被长达数月折磨的虚弱老人来说,伽利略此时的让步,既是出于身心的无可奈何,也是一种斗争的艺术,留得青山在,不怕没柴烧。

然而对于伽利略本人来说,虽然部分地摆脱了肉体的痛苦,但更难忍受的是精神重压。一个把追求真理当做自己终身信条的伟大学者,在谬误面前做出妥协、让步,这种精神方面的痛苦、内疚更胜于肉体的痛苦。因为他知道,作为支持哥白尼学说的一面旗帜,他的倒下,影响的不仅仅是自己的信仰和研究工作,也势必会影响到公众对日心说的看法,影响到日心说的继续传播和发展,从而影响人类对于整个宇宙的研究和探索。在伽利略看来,这是对真理的亵渎,是对科学的犯罪,是不可容忍的。这种沉重的负罪心情一直折磨着他,使他寝食不安,原来就十分憔悴的身体,变得愈来愈虚弱。

尽管伽利略违心地做了妥协,尽管他从此不得不放弃天文学研究做了宗教裁判所的囚犯,但他的科学研究活动却一刻未曾间断,只是把研究方向转向了力学。然而,女儿的逝世和自己双目失明的不幸又接踵而至。可是,就在这样困难的情况下,伽利略仍坚持完成了《关于两种新科学对话集》这本物理着作的写作,大胆地叙述了物体的各种问题。直到去世前夕,伽利略躺在病床上仍在进行机械设计和指导学生进行摆的研究工作,并把用摆来调整时钟运行的想法,口述给了他的学生析利,并经析利整理后作为《对话》的附篇发表了。

强权改变不了真理,真理终究会战胜谬误。随着时间的推移,历史为伽利略作出了公正的判决。

警世箴言

生命有如铁砧,愈被敲打,愈能发出火花。

真理就是具备这样的力量,你越是想要攻击它,你的攻击就愈加充实了和证明了它。

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