穿越歷史，拜訪伽利略

卡特林·帕西格　亞歷克斯·朔爾茨

《時(shí)空漫游指南：回到過去的旅行和生存建議》

[ 德] 卡特林·帕西格 [ 德] 亞歷克斯·朔爾茨 著

張亦琦 譯

人民文學(xué)出版社

2023 年9 月

科學(xué)研究的過程通常不為人知。物理學(xué)家、化學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、生物學(xué)家的工作都不會(huì)處在聚光燈下，當(dāng)某位科學(xué)家鉆研幾十年后終于獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)，大多數(shù)人都是第一次聽到這個(gè)名字。

我們聽說的只有順利的實(shí)驗(yàn)、成功的故事，卻不了解取得科學(xué)發(fā)現(xiàn)之前那些有關(guān)失敗、掙扎、懷疑和挫折的故事。時(shí)間旅行者有機(jī)會(huì)在科學(xué)家們變得出名且無趣之前拜訪他們，親眼看著他們寫公式、收集動(dòng)物的尸體、建立檔案、混合液體或者進(jìn)行思想實(shí)驗(yàn)。與諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮的照片相比，此時(shí)的他們往往看起來會(huì)年輕、漂亮得多。

制作出望遠(yuǎn)鏡

有些人將伽利略·伽利雷視為“現(xiàn)代科學(xué)之父”。然而世界的運(yùn)行規(guī)則并沒有那么簡(jiǎn)單，不是每個(gè)抽象的事物都有著自己的父親和母親。

伽利略之所以聞名于世，原因之一是他在1609/1610 年冬天用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了首次天文觀測(cè)。伽利略工作的地點(diǎn)位于陽光明媚的帕多瓦，這是個(gè)風(fēng)景怡人的旅行目的地。在17 世紀(jì)初，帕多瓦是威尼斯共和國(guó)的一部分。從當(dāng)?shù)爻俗R車和貢多拉小船抵達(dá)國(guó)際大都市威尼斯只需要幾個(gè)小時(shí)，這段行程伽利略十分熟悉。

在那里，伽利略第一次從荷蘭商人口中聽說了望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，于是他決定自己造一架望遠(yuǎn)鏡。此時(shí)威尼斯共和國(guó)最繁榮的時(shí)期已經(jīng)過去，威尼斯陷入了與土耳其人的爭(zhēng)端中，似乎看不到盡頭。盡管如此，這座城市仍然是一座大都市，并且向全世界開放。時(shí)間旅行者的裝扮雖然奇怪，卻會(huì)與許多古怪的外來者混雜在一起。當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)爭(zhēng)都在別處發(fā)生，自1576 年以來，瘟疫在當(dāng)?shù)匾惨呀?jīng)平息。

據(jù)伽利略本人的說法，在帕多瓦的那些年，也就是1592年至1610 年，是他一生中最快樂的時(shí)光?？傮w來說當(dāng)時(shí)的他仍然不為公眾所知，與天主教會(huì)之間的不愉快的爭(zhēng)端也尚未發(fā)生。伽利略與幾名學(xué)生共同生活在一座寬敞的房子里，靠在當(dāng)?shù)卮髮W(xué)教數(shù)學(xué)和天文學(xué)來謀生。業(yè)余時(shí)間里，他與一個(gè)住在離他家?guī)讞l街外的女人共同育有三個(gè)孩子。撫養(yǎng)孩子的花銷不小，因此伽利略想找一份更好的工作，或許他也想在瘟疫再次暴發(fā)之前出人頭地。

伽利略自制的望遠(yuǎn)鏡性能并不優(yōu)越。手工制作的折射望遠(yuǎn)鏡放大率可達(dá)到3 至30 倍。這個(gè)倍數(shù)并不算高。可以預(yù)見的是，如果你通過伽利略的望遠(yuǎn)鏡觀察星星，星星周圍會(huì)有模糊的光暈，月球也會(huì)明顯地扭曲變形。不過只要能用它看到前所未見的東西就夠了，換言之這也是伽利略的預(yù)期。1609 年8 月，他首次向世人展示他的望遠(yuǎn)鏡是在一個(gè)白天。不久的將來望遠(yuǎn)鏡將征服世界，出現(xiàn)在船上、堡壘中和將軍們的手里。

撼動(dòng)世界的發(fā)現(xiàn)

拜訪伽利略的最佳時(shí)間是1610 年1 月。他在兩個(gè)月后出版的那部日后聞名于世的著作《星際信使》中記錄道，他發(fā)現(xiàn)了四個(gè)與木星同在夜空中移動(dòng)的小光點(diǎn)，在幾周的時(shí)間內(nèi)，它們沿著一條線來回移動(dòng)，這就是木星著名的“伽利略衛(wèi)星”，如今人們分別稱之為歐羅巴（木衛(wèi)二）、加尼美得（木衛(wèi)三）、艾奧（木衛(wèi)一）和卡里斯托（木衛(wèi)四）。

人類無法用肉眼觀測(cè)到這四顆衛(wèi)星。此外，伽利略還繪制了月球的表面，并辨識(shí)出了與地球上相似的立體結(jié)構(gòu)、山嶺與山谷。透過望遠(yuǎn)鏡觀察到天空中布滿了星星，由于鏡片不夠完美，這些星星看上去固然很丑，但是遠(yuǎn)比沒有輔助工具的情況下看到的東西多得多。

在這個(gè)時(shí)期，伽利略并不是唯一用望遠(yuǎn)鏡觀察天空的天文學(xué)家。1609 年夏天，英國(guó)人托馬斯·哈里奧特先于伽利略觀察到了月球環(huán)形山，而在伽利略發(fā)現(xiàn)后不久，德國(guó)弗蘭肯地區(qū)的西蒙·馬里烏斯在1610 年1 月也觀測(cè)到了木星的衛(wèi)星。在羅馬，耶穌會(huì)的修士也在用自己的望遠(yuǎn)鏡觀察天空。

望遠(yuǎn)鏡自1608 年被發(fā)明出來以后，迅速出現(xiàn)在歐洲的各個(gè)角落。將這樣一種裝置對(duì)準(zhǔn)木星或月球的想法算不上別出心裁，也談不上有開創(chuàng)性。這種做法顯而易見，第一批科學(xué)發(fā)現(xiàn)的成果就像低懸在枝頭的果實(shí)。誰第一個(gè)抓住它，第一個(gè)將自己的發(fā)現(xiàn)公之于眾，誰就是贏家。

伽利略很清楚這一點(diǎn)，因此他抓緊時(shí)間出版了《星際信使》。在17 世紀(jì)的自然科學(xué)界，“不出版就滅亡”的道理已經(jīng)適用。他以曾經(jīng)的學(xué)生、托斯卡納大公科西莫二世·德·美第奇的名字來命名自己的發(fā)現(xiàn)，幾個(gè)月后，科西莫二世在佛羅倫薩的美第奇宮廷為他提供了一個(gè)待遇極優(yōu)渥的新職位：沒有教學(xué)任務(wù)，終身雇傭，永遠(yuǎn)有穩(wěn)定的收入。伽利略實(shí)現(xiàn)了所有科學(xué)家的夢(mèng)想。木星衛(wèi)星的發(fā)現(xiàn)不僅是天文學(xué)上驚人的進(jìn)步，也向人們展示了科學(xué)家為了保障自己的生計(jì)做出了哪些努力。

1610 年在天文學(xué)史上可謂是個(gè)激動(dòng)人心的年代。當(dāng)時(shí)的大多數(shù)天文學(xué)家仍然相信行星和太陽都圍繞著地球旋轉(zhuǎn)。只有約翰內(nèi)斯·開普勒、伽利略等少數(shù)天文學(xué)家分別支持著只有六十年歷史的一項(xiàng)理論的幾種不同版本，這一理論就是所有的行星都圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)。還有一些人傾向于中立—太陽和月亮圍繞著地球旋轉(zhuǎn)，其他行星則圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)?？茖W(xué)家們針對(duì)不同理論體系的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了深入辯論。

發(fā)現(xiàn)木星的衛(wèi)星并沒有為不同宇宙觀之間的辯論帶來多大改變。木星擁有衛(wèi)星這一事實(shí)，并不能證明太陽是否圍繞著地球運(yùn)行。要想證明這一點(diǎn)，首先必須讓另一顆行星發(fā)揮作用，那就是金星。人們從地球觀測(cè)金星，當(dāng)它位于太陽的左側(cè)或右側(cè)時(shí)，它看起來就像一彎小月牙兒，這是因?yàn)榻鹦侵荒軓囊粋?cè)被照亮。在環(huán)繞太陽運(yùn)行的過程中，金星會(huì)顯示出與月球相同的相位。

如果相反地，金星是在太陽運(yùn)行軌跡的內(nèi)側(cè)繞著地球運(yùn)轉(zhuǎn)，那么這顆行星應(yīng)該只能呈現(xiàn)出月牙似的相位。伽利略、哈里奧特、馬里烏斯和其他天文學(xué)家通過望遠(yuǎn)鏡跟蹤觀察金星的運(yùn)行，大約在1610 年底，金星呈現(xiàn)出了與人們預(yù)期完全相符的相位，也就是圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)形成的相位。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)切實(shí)撼動(dòng)了古老的地心說。這至少可以證明金星不是在圍繞著地球運(yùn)行。但此時(shí)的伽利略已經(jīng)身在佛羅倫薩，舉世聞名，想要拜訪他已經(jīng)很困難了。

（本文獲出版社授權(quán)，標(biāo)題為編者所加）

責(zé)任編輯董可馨 dkx@nfcmag.com