第三章 伽利略——第一位将望远镜指向星空的伟人
图3-1 伽利略像
尽管“谁发明瞭望远镜”这个问题有多个答案，而“谁首先将望远镜用于科学”这个问题却只有一个答案，这就是意大利物理学家——伽利略（见图3-1）。
伽利略1564年出生在意大利比萨的一个没落贵族之家。他的父亲是一位富有才华、思想开放的绅士。伽利略从小勤学好动，有强烈的求知欲。他17岁时进入比萨大学，先是遵从父命学习医学，继而改学数学和物理。他从年轻时代就表现出反叛精神，从不盲目迷信权威，对任何问题都喜欢打破沙锅问到底。1583年，他在19岁还是一名大学生时，就受教堂吊灯的启示，经过多次试验，发现了“单摆定律”，即单摆摆动的时间与摆的重量、形状和摆动的幅度都无关，而是与摆的长度成反比。然而，这名天才学生却没有拿到比萨大学的文凭，而在大学的第四个年头上中途退了学。其原因，有人说是家庭经济困难，有人说是父亲不支持他学数学、物理学。为了分担家庭的重担，伽利略当了一名私人教师，但在业余时间里继续他的数、理研究，并且写出了他的第一本科普著作《小天平》。
凭借着《小天平》一书的名气，伽利略得到了一位侯爵的推荐，改变了自己的命运。1589年，25岁的伽利略回到母校——比萨大学，当上了数学教授。第二年他就在著名的比萨塔上进行了自由落体实验，从而证明自由落体的速度与落体的重量无关。但是他的这一实验却不见容于被称为“旧传统的顽固堡垒”的比萨大学。因为它违背了经典权威亚里士多德的著名定律——物重先落地，即不同重量的物体下落的速度不同，物体越重，下落的速度越快。其实，伽利略并不是第一位撼动“物重先落地”定律的人，但是，却是第一个敢于公然挑战亚里士多德权威的人[1]。
图3-2 伽利略时代的帕多瓦大学
不媚世俗的伽利略最终被比萨大学解聘了。“塞翁失马，焉知非福”，不久伽利略接到另一所学术空气自由活跃的学校——帕多瓦大学（见图3-2）的聘书。1592年28岁的伽利略到这所在开明的威尼斯大公管辖之下的高等学府担任数学教授，而且得到一位富有且学问渊博的贵族——皮内利的赏识，二人结成了好朋友。帕多瓦大学的自由空气使伽利略如鱼得水，他不仅成为深受学生喜爱的教师，而且接踵取得一个又一个的重大科研成果。
就在荷兰眼镜商们宣布发明了望远镜的第二年，即1609年，伽利略从朋友和学生那里知道了这项有趣的发明。他敏锐地意识到这一被别人仅仅当成玩意儿的仪器或战争中的利器，将会在科学研究中大有作为，于是就决定自己动手制作一架望远镜。他反复设计图纸，计算曲率，亲手磨制镜片，花了整整一个夏天，终于制造出一架能放大九倍的望远镜（见图3-3）。伽利略接受了朋友的建议，他请威尼斯的上层人士登上该市最高的教堂塔顶，去观看海景（见图3-4）。海上远处的舰船历历在目，使这些达官贵人大饱眼福。伽利略还将这架望远镜卖给了威尼斯大公，他得到的回报是，帕多瓦大学聘请他为终身教授，而且薪酬也增加了一倍。
图3-3 伽利略制造的望远镜
图3-4 伽利略在威尼斯上层人士中展示他的望远镜
除了特别的事件，比如新星出现之外，一个典型的文艺复兴时期的天文学家看到的宇宙，和古代先辈们看到的并无不同。如果说他在天文学上有较好的机会，这主要是因为他有了更多机会学习前人和同行们出版的书籍，或是他们编辑的观测记录：他的优势是可以多读一些书，而不是可以多观测到什么天象。“但所有的这一切都因一件事发生了改变。从这时开始，每一代的天文学家都将比他们的前辈拥有更大的优势，无论他们的前辈如何辉煌。这是因为先进的仪器可以使他们看到迄今没有看到的、不知道的、未被研究过的东西。”[2]
伽利略划时代地将望远镜指向了星空，从而得到了震撼世界的发现。这就是1610年被写进《星际使者》一书的一系列内容：月球表面的环形山、银河系无以数计的恒星、木星的四颗卫星，还有太阳表面的黑子、土星外围的光环，等等。他的发现动摇了教会的传统观念，“很多人声称，通过由两个有曲面的玻璃片构成的望远镜不可能窥破宇宙的奥秘。但是决定性的支持来自一年以后，四位耶稣会天文学家在罗马签署了一份声明，确证了伽利略的发现。无论如何，这仅是在望远镜得到广泛使用之前才会有的事。到望远镜被广泛使用时，伽利略宣布的发现可以由任何一个心存怀疑的人对其进行检验”[3]。因此，伽利略遭到了来自罗马教廷的迫害。当然，这些就不是本书要关注的了。但是，一位曾经与伽利略一起站在罗马的圣特里尼塔蒂斯（S.Trinitatis）教堂的楼顶上观测星空的、名叫约翰·施莱克（Johannes Schreck）的德国人，却是本书需要关注的人物。
[1] 松鹰：《三个人的物理学》，中国青年出版社，2007，第22页。本章所选用的几幅图均来自该书。
[2] 〔英〕米歇尔·霍斯金：《剑桥插图天文学史》，江晓原等译，山东画报出版社，2003，第114页。
[3] 〔英〕米歇尔·霍斯金：《剑桥插图天文学史》，江晓原等译，山东画报出版社，2003，第120页。