第18章膨胀宇宙膨胀会让我越来越胖吗伟大的会面1930年的最后一天,“贝尔根兰德号”豪华游轮停靠在美国西海岸圣迭戈码头,元旦新年的华丽铺张骤然为之逊色,就连帕萨迪纳玫瑰碗年度美式足球赛也罕见地被夺去了光彩,媒体和公众的注意力都被吸引到轮船上一位著名人物身上了。那些日子里,宇宙膨胀甚至成为美国街谈巷议的主要话题。......
2023-09-17
第4章 新视野
高远的视野必将带来自由的新思想
神奇的镜管
1609年初夏的时候,意大利人伽利略听到一个消息,荷兰眼镜商人利普西用玻璃镜片制造出了一个镜管,可以使远方的物体看起来更近。伽利略立即领悟到这个镜管的非凡意义,开始研究,很快弄明白了其中的原理。到了夏末,伽利略就制造出一个能够放大9倍的望远镜,它很快给伽利略带来了极大声誉。在一封写给妹夫的信里,伽利略写道:“我制成望远镜的消息传到威尼斯,一星期之后,公爵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,这些船也进不到视野里。这仪器的效用可使50里外的物体,看起来就像在5里以内那样。”伽利略将望远镜送给威尼斯元老院,元老院很快答应第二年把他在大学的教职改聘为终身教授,年薪也上涨一倍。
伽利略不断改进,很快又制成了一架放大30倍的望远镜,伽利略把它对准了天空,几千年来天文学家单靠肉眼观察星空的时代结束了,一个崭新的天空展现在人类面前。
哇,天体也有瑕疵
伽利略首先将他的望远镜对准月亮。他发现,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,甚至根本比不上我们的大地,因为上面到处是光秃秃的,还有数不清的环形山。这就是人们世世代代向往的天堂?伽利略颇为失望,他写道:“和亚里士多德说的刚好相反,月球表面并非一片光滑,而是像地球表面一样粗糙不平,布满高山、深谷和裂缝。”伽利略亲手绘制了第一幅月面图,并把月球上两条最显著的山脉取了两个意大利山脉的名字—阿尔卑斯和亚平宁。
伽利略把望远镜对准太阳,发现太阳上有黑点。太阳是一个光洁无瑕的白玉盘,怎么可能有黑点呢?他猜想也许是水星走进了太阳圆面,但反复观察,黑点确实属于太阳,而且每天在日面上从东向西移动,约14天可穿过整个日面,伽利略意识到,这现象表明太阳在自转。1612年,他正式公布了自己的发现:“反复的观测最后使我相信,这些黑子是日面上的东西,它们在那里不断地产生,也在那里消解,时间有长有短。由于太阳大约一个月自转一周,它们也被太阳带着转动。”太阳黑子的发现再一次动摇了亚里士多德式的宇宙观:天尊地卑—天体完美不变,洁白无瑕的太阳上不可能有污点。
日心说的新证据
伽利略把望远镜对准木星,发现木星周围有四个小光点,不停变换位置,在木星两侧移动—它们是环绕木星运行的卫星!伽利略把自己发现的这四颗星命名为美第奇星,美第奇是托斯卡纳大公,伽利略的赞助人,正好是弟兄四人。大公后来任命伽利略为比萨大学首席科学家,且不必担任教学任务,也不必在比萨居住。不过,美第奇星的名字让天文学家们大感不悦。根据传统,天体的名字用天神命名,一个世俗的权贵怎能与天神并列?因为木星神是朱庇特,也就是希腊神话里的宙斯,后来人们就把这四颗卫星分别命名为伊娥、欧罗巴、加尼米德和卡利斯托,其中伊娥、欧罗巴和卡利斯托都是宙斯钟情的美少女,加尼米德则是为宙斯斟酒的美少年,让他们在星空陪伴大神,实在是再合适不过了,这四颗卫星又统称为伽利略卫星。
伽利略认为,木星这个天体系统的发现,是对地心说的又一次否定。它清楚表明,并不是所有天体都围绕地球运行,地球并不是宇宙的中心。
1609年夏天,伽利略把望远镜指向金星。在那些日子里,金星是明亮的晨星。伽利略通过望远镜观望,惊讶地发现了一个小小的月牙在放光,明亮的金星为什么成了一弯娥眉?为了进一步研究,又怕被别人抢先发现,他就把观测结果写成了一组字谜公开发表,这是当时一种保护发明权的时尚做法,欧洲人保护知识产权的意识实在比我们超前太多:
“Hace immature a me iam frustra leguntur,O.Y.”
意思是“枉然,这些东西被我今天不成熟地收获了。”
12月份,伽利略公布了他的谜底:
“Cynthiae figures aemulatur mater amorum.”
爱神的母亲就是维纳斯—金星,狄安娜则是月神的罗马名字,这句话的意思是,金星像月亮那样有圆缺变化。
伽利略认为,这现象是金星绕太阳公转的证据。当金星在轨道上靠近地球时,它和太阳的夹角越来越小,从地球上看到的亮面越来越窄,于是呈现出越来越细的月牙形。
一个真正天文学家的追求
伽利略很激动。1610年1月,伽利略在给佛罗伦萨一位有权势的政客贝里萨罗写信时说:“我无限地感谢上帝,因为他愉快地让我成为第一个看到这些奇迹的人。”
伽利略抱负远大,他的理想绝不仅仅是通过望远镜欣赏宇宙天体的奇妙与美。和历代的思想者一样,伽利略试图理解宇宙万物运行的规律,以及它们背后隐藏的深邃思想。在写给寡居的女大公克里斯蒂娜的一封著名信件中,伽利略写道:
万能的上帝的光荣与伟大是可以在他的全部业绩中令人惊奇地看到的,在天空这本打开的书中十分美妙地读到的。不要让任何人以为,阅读写在那本书里的玄妙思想,不过是使人仅仅看到太阳与星星的光辉,看到它们的升降沉落而已,这些无论是野兽还是平民百姓,只要有眼睛,是都看得到的。这本书所显示的奥秘是那样难解,所表达的思想是那样高深,甚至在经过成千上万不停顿的探索之后,成千上万个思想最敏锐的人即使彻夜不眠、辛勤劳作、苦心研究,也仍然没有把它们看透。
伽利略决定动笔写一本介绍最新天文学发现的书,他要向全世界公布他的观测结果,顺便宣传一下日心说的优点。1610年3月,伽利略的著作《星际使者》在威尼斯出版,立即在欧洲引起轰动,第一次印刷的500册在短短一个月时间里就售罄。人们惊讶地争相传颂着伽利略的发现,当时流行的说法是:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙。”
与宗教冲突的根源
伽利略颇为有效的宣传使日心说引起了官方的关注,从而引发了自然科学与神学一次最著名的冲突事件。
宗教神职人员认为,根据《圣经》的启示,大地是不动的,太阳围绕着地球转。新教领袖加尔文严词指责日心说:“谁人那么大胆,竟然将哥白尼的权威置于圣灵之上?”
另一个新教领袖马丁·路德曾这样攻击哥白尼:“人们正在注意一个突然发迹的天文学家,他力图证明地球在旋转,而不是日月星辰诸天在旋转……这个蠢材竟想把整个天文学连底都翻过来,可是《圣经》明白写着,约书亚喝令停止不动的是太阳,而不是地球。”
马丁·路德的同事、新教神学家梅兰西顿指责哥白尼说:“天空24小时旋转一周,我们的双眼就是见证。但是某些喜欢猎奇和卖弄聪明的人,却得出地球运动的结论。他们主张旋转着的既不是第八层天也不是太阳……只有那些缺乏虔诚的人才会公开地说出这种话来,一切有善良意志的人都应该接受并顺从上帝所启示的真理。”
《天体运行论》发表后最初半个世纪,争论和攻击是在很小范围内进行的,望远镜带来的新视野使冲突迅速扩大开来。伽利略的一位学生有一次去拜访女大公克里斯蒂娜,讨论到地球运动和日心说,女大公引用《圣经》经文来反对哥白尼学说,这位学生跟她发生了争论,并把争论内容写信告诉伽利略。
伽利略认为自己也是一个非常虔诚的天主教信徒,但他宣称日心说与《圣经》并不冲突,而是人们对《圣经》的理解有误,他写了一封公开信回应女大公克里斯蒂娜,信中谈到了一个极为重要的问题—如何解释《圣经》,这不但是宗教和科学之间,也是不同宗教派别之间冲突的根源:
“《圣经》虽然不可能错误,但讲述和解释《圣经》的某些人却有时可能犯错误。错误可能是各种各样的,其中一个很严重的错误传播很广,这指的是如果我们想一个一个地理解某些词句,那么这就错了。因为这样一来跟着出现的不仅有各种各样的矛盾,而且会出现一些异端邪说,甚至出现亵渎神明的行径。如果照表面判断,一词一字地去理解《圣经》词句,是因为要适合大多数人的理解力,其中就讲了许多与真理不符的话。其实与此相反,大自然是坚强的和不变的,它完全不关心它所隐含的原理及行为方式是否为人们所容易理解,因为它永远不会超越它本身的规律的界限。因此,我觉得既然谈的是我们的感官直接了解到的,或者是利用不可否认的论据经过推理得出来的自然现象,那就不应让我们怀疑《圣经》经文中那些显然具有其他意义的词句,因为《圣经》里无论哪一句格言,都不具有任何自然现象所具有的强制力量。”
伽利略说得很有道理,却忽视了另一个重要问题—当时的他并没有解释《圣经》的权利和自由,解经权在罗马教廷,而根据字面解释《圣经》是宗教界的传统。伽利略说得再有道理也不会有多少人听,他这种偏离字面意思解经的方法惹怒了很多神职人员,他们控诉他宣扬离经叛道的邪说。恰恰当时伽利略气焰也很盛,认为自己不但和神职人员一样熟悉《圣经》,同时还更熟悉天空,真理握在自己手里,既然大家声称自己信仰的都是真理,有什么可怕的呢?他认为自己最好到罗马走一趟,把自己的态度和立场讲得更清楚,也给那些保守的神职人员普及一下宇宙新发现。1616年,伽利略来到罗马,受到政府和民众的盛大欢迎,但结果却很不利,哥白尼的《天体运行论》被列入禁书名单,在被证明正确前禁止发行和传播,伽利略被明令禁止宣传扬哥白尼学说。
但这时候伽利略的处境总体还算不错。1620年8月20日,未来的教皇马费里奥·巴贝里尼作诗一首以表达对伽利略的仰慕之情:
抬头仰望天空,
我们看到了什么?
土星有双明亮的眼睛,
她的双眼流露出牛奶般的泪花,
这些都是因为有了你的(无所不能的)望远镜,
我们博学可敬的伽利略!
伽利略受审判
1623年,写诗赞美伽利略的巴贝里尼继任教皇,成为乌尔班八世。伽利略认为自己时来运转,去罗马谒见教皇乌尔班八世,争取他的理解和同情,并力图向教皇说明日心说可以与基督教教义相协调,说《圣经》是教人如何进天国,而不是教人知道天体是如何运转的;他也试图说服一些大主教接受这个观点,但效果不彰。
伽利略于是决定撰写《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书,把事实摆出来,让人们自己去评判。书中假拟了三个人做四天对话,其中一个是求知欲很强的人,他提出疑问;一个是守旧派,站在亚里士多德和托勒密体系的立场上回答;另一个是新派,站在哥白尼体系的立场上辩论,此人便是伽利略的影子。在写作过程中,教皇乌尔班八世私下找到伽利略,要他在书中就日心说保持中立,正反两方面的意见都要写,教宗同时要求将他自己的意见也放在书中,这个要求后来被伽利略戏剧化地完成。伽利略虽力求客观,却不由自主地加进了自己的主观感情。书中为亚里士多德地心体系辩护的辛普利西奥,常常自相矛盾,丑态百出,而辛普利西奥这个名字在意大利文中的意思是大笨蛋,伽利略将乌尔班八世的话放到了辛普利西奥的嘴里!
伽利略不是出于恶意,也许是想制造一些幽默效果,但他却低估了著作产生的后果。乌尔班八世没有忽略这公开的侮辱,也没有轻视这本书对哥白尼学说的宣扬。伽利略被教皇这个最大最重要的支持者疏远,并被传唤到罗马接受审讯。
1633年6月22日,伽利略在圣马利亚修道院的大厅里,双膝跪下,宣读事先拟好的声明,宣誓放弃信仰哥白尼学说:
“为消除庭上诸位大人和每一位真正天主信徒对我的强烈疑虑,我在此谨以诚挚和无伪的信仰,宣告唾弃、谴责、憎恶前述之谬论和异端,以及其他与天主的教会相违的每一项谬论、异端和旁门左道;我发誓从今以后,无论是口头或书面,永远不再说或主张这些东西,以免再引起类似的疑虑。”
有记载说,伽利略从地上爬起来时喃喃自语:“但地球仍然是运动的啊。”甚至有人说,伽利略是仰头看天和跺着脚说这句话的。根据《伽利略的女儿》记载,这是不可能的,伽利略在许多方面受惠于教会,他根本无意在那个特殊场合说出那种挑衅的话,他可能在以后当着另一些人说过,但绝不是在那一天。
最后的岁月与新物理学的诞生
接下来的8年里,伽利略被软禁在佛罗伦萨近郊的家中,写出了另一部伟大的著作:《两种新科学之对话》,新物理学由此诞生。
1638年,囚禁中的伽利略迎来了一位年轻仰慕者—30岁的英国诗人弥尔顿。一个是潜心研究自然的衰老囚徒,一个是少年气盛富有激情的诗人;一个用望远镜探索宇宙,一个用心灵感悟世界,两人一见如故。科学家和诗人,超越了一切外在差别,感受到了心灵的共鸣。面对由于自由思想而被囚禁的伽利略,弥尔顿感受到了自由的宝贵,由此孕育了他的那句名言:“最高形式的自由是按照自己的良心去自由地了解、自由地阐述、自由地辩论。”若干年后,同样双目失明的弥尔顿在那部气贯长虹的诗篇《失乐园》里,写下了伽利略的发现:
这银河
你看到的,
撒满恒星……
1642年1月8日,伽利略离开了人世。
350年后的1992年10月31日,罗马天主教给伽利略平反。
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