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01 充分发挥你的天赋

我不愿相信,

上帝赋予了我们

感官、理解力和智慧,

却不允许我们运用它们。

伽利略·伽利雷

(1564—1642年)

很少有科学家能拥拥有伽利略这个意大利人这么大的名声,而拥有他那种专业能力、客观眼光以及张扬举止和激烈态度的人可能就更少了。这些特质同时也显现出他极度爱出风头的性格。伽利略首先在新学说和新发现的提出方面成绩斐然。如今他是脱口秀节目最受欢迎的话题人物,那些嘉宾滔滔不绝又自以为是地对上帝和尘世妄加评论,好像他们对所有的一切都有更深刻的理解一样。

可能正是因为伽利略这种人性的特征吸引了布莱希特,才使得这位诗人下定决心在20世纪前半叶写一部关于伽利略生平的戏剧。布莱希特作品中的伽利略一方面是一个狂热的科学家,“他像一个热恋中的人,像一个醉酒者”一样咆哮着喊出他的经历;同时又展现出自己强烈的渴望,“我有时候会想:如果我想体验什么是光明的话,我会把自己关在地下10寻 的地牢里,那儿一丝光也透不进去”。

另一方面,这位德国诗人在他的戏剧中塑造了一个咄咄逼人、充满挑衅意味的伽利略。他与庸众的愚钝做抗争,并且在高昂的情绪下表示,无论如何不会原谅这些人——“他们没做任何调查却还喋喋不休”。

听到伽利略·伽利雷这个名字时,人们可能首先会想到天主教堂与科学研究者的水火不容,甚至会想到顽固的宗教法庭迫害伽利略并迫使他放弃自己学说时所使用的那些手段是如此的卑鄙残忍。只有在回顾完他人生中这段悲剧经历后,人们才会突然意识到,伽利略首先是一个物理学家和天文学家,他颠覆了人们对天体运行和天体外观的认识。伽利略同时也是第一个不单纯依靠肉眼来观测天体的天文学家。他在1609年设计制造出的新式望远镜,为此后科学界乃至整个人类社会对宇宙的观察和认识提供了一种更加广阔的视角。

在天文望远镜出现之前,伽利略一直致力于研究地球内部物体及其运行的物理规则——这从他对悬挂的枝状吊灯以及自由落体或漂浮物体运动轨迹的研究中可见一斑。在多次尝试自己设计和制造实验仪器后,伽利略开始寻求一种特定的“语言”,以便更好地理解他通过认真观察及精确测量而得到的数据。在他看来,数学就为人类提供了这种语言,即数学公式和数学方程式。伽利略甚至将这一想法作为科学信条写入了1623年完成的《试金者》一书中。现代科学直到今天仍然与这种信条息息相关,尽管这一信条在很多领域——尤其是生命科学领域并不总是适用,而且有时候甚至需要对它进行彻底考察。“要想理解自然之书,人们必须首先学会这本书所使用的语言和文字。它是用数学语言写成的,而所用文字则是三角形、圆形等几何图形。如果不借助这些工具,人类是无法理解其中含义的。”

换句话说,就像伽利略公开宣布的那个信念一样:“上帝是一个数学家。”很多听众直到今天还是很推崇这句话,以至于没人意识到伽利略在这句话中所表现出的自高自大。这句话用现在的话来说意思就是,在类似于小球和其他物体的自由落体这种物体运动中,有着可以用数学来理解的自然法则,而他伽利略则一直孜孜不倦地致力于对这一公理的研究,可惜没有成功。伽利略并没有为他上面所说的那句话提供任何强有力的证据支撑,直到17世纪末科学家才提出了相关的可信证据。

一句话,伽利略关于数学的论述很符合他一直以来的愿望,并且其大胆新奇的视角也为世人所称赞,但是这种视角却与彼时的科学成果脱了节。这种现实与期待之间的矛盾最终将我们的英雄置于与教堂的危险冲突中,因为那时的教堂仍然依靠直觉来认识这个世界。

伽利略与教堂的冲突开始于1614年。他在信件和谈话中提到,天文学家的使命不是去考证哥白尼体系是否和圣经里的某条教义相符。这个年代科学的任务,在更大程度上应该是注意到宇宙运行过程中反复出现的亚里士多德哲学原理,并以此来揭示整个宇宙的运行原则,从而勾画出新时代的草图。在这个时代中,由于望远镜的诞生,人们得以更近距离、更准确地观察宇宙。 wmIqtPWVbPP92JvUrP/WVF06FhxaTwyQKeR/Zd28iZumzRHX/ew9ooh0WvOVTaEt



02 科学发现与宗教想象

认识意味着将外在表观的感知

和内在的思想结合起来,

并判断其一致性。

用优美的语言来说,

就是从睡梦中“苏醒”的过程。

约翰尼斯·开普勒

(1571—1630年)

信仰先于知识,因此,最早的一批科学家对造物主有着坚定的信念,并在这个前提下对世界进行着探索。约翰尼斯·开普勒就是其中之一,他信奉新教,活到了30年战争 时期。对于开普勒而言,上帝的恩宠渗透到了其个人生活的方方面面。譬如说,造物主曾让这位病弱的天文学家活得足够长久,好给他充足的时间研究天地间全能的神所造之物的美好与完满。

终其一生,开普勒都坚信,“世上没有什么是上帝盲目创造的”,正如他在1619年的代表作《世界的和谐》一书中所写的那样。于是他看到了自己的使命,也就是探寻事物背后上帝的意图。开普勒为科研做出诸多努力,他观察到了光通过玻璃的路径(光学)和雪花的六角形结构(化学)。而他尝试探索宇宙所获得的天文学成就却被埋没了。

开普勒着手研究天文学的时候,基督教的思想认为世界以人所居住的地球为中心,其它的天体绕着这个中心转,它们的外部则是神的所在。而出生在符腾堡的天文学家开普勒所了解的的理论,则不仅仅是但丁《神曲》所代表的那种基督教粉饰下的古典宇宙模型;他还了解尼古拉·哥白尼(1473—1543年)的理论——后者在逝世那年发表了关于天体运动的观点,掀起了两场戏剧性的思想变革,这些观点在今天看来仍具有划时代的意义。哥白尼首先提出,地球不应是宇宙的中心,取而代之的应该是太阳。这位波兰牧师又提出假说,即地球有两种旋转方式,不仅有为期1年围绕太阳旋转的大圈,还有围绕自身的“轴”旋转的较小的圈——这就解释了昼夜交替的现象。

然而,17世纪初期还没有任何研究证据可以证明地球围绕太阳旋转。这个时代的许多天文学家都把这个反对地心宇宙论的日心说当成没有科学价值的玩笑,对它不屑一顾。只有约翰尼斯·开普勒一个人从一开始就坚信发光发热的太阳处于中心地位。

开普勒这一信念的理由直接源于上帝。出于信仰,开普勒领会到了哥白尼体系中的“宗教热情”。实际上,开普勒将宇宙中以太阳为中心的布局视作世间“三位一体”的“实体写照”。他看到圣父位于中心,圣子在地球表面,“圣灵则处于联系单个点与空间的平衡位置”。他的说法有些晦涩,对现代人来说也不太好理解。简言之:开普勒借助基督教中三位一体的概念,以日心说理论阐释了宇宙的构造。并且在此前提下,着手探寻真正的天体运动比例规律和造物之美的确切表达。

在他的余生中,开普勒发现了三条这样的著名法则,其中提到的数字不仅与基督教的思想和谐相称,而且给开普勒本人带来了一段特别的经历。实际上有两条天体运动的规律是他首次提出的,其中一条对于普遍科学思维的发展具有极为重大的意义。这条定律摆脱了宇宙中的圆形行星轨道理论,明确地指出地球在椭圆轨道上围绕太阳旋转。开普勒凭借长期对火星轨道的观察和各种计算,认识到了宇宙中这种几何图形的存在。

从这大量的精密计算中我们也可以看出,做这项研究的人不仅是一位宗教狂热者,也是一位具有现代实证研究精神的科学家。因此人们将开普勒看作是连接中世纪与现代世界的媒介。换言之,他处于新时代的开端,他的理论观点对世界有深远的影响。他的重大发现——“行星轨道是椭圆形的”并非研究的结束,反而带来了新的开始,原因如下:

只要认为行星在圆形轨道上沿天球 运行的话,就没有人会对行星运行所需作用力提出疑问。神早已用完美的方式安排好了一切,人们不必了解或企求更多。开普勒抛弃了圆形,以椭圆形取而代之,虽然在科学层面上,他离宇宙的真相又近了一步,但他不得不为此付出代价。因为他有义务回答,是谁或是什么导致了这种几何图形的出现,并且提供了其所需的作用力。开普勒看到了这个问题,却没能作出回答。为了这个答案,人们等待了将近一个世纪——直到英国的艾萨克·牛顿爵士登上科学史的舞台,并且提出重力的存在。他的力学使开普勒的定律得以拓展,现代物理学就此诞生。 fIxrAnDb6FUEv6A2iMkEVUOmAsPtDCTovuQQPxDlmYRlccZ+5j5HAceI4vvJ33kd

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