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请各位神学家注意，在你们企图把关于太阳不动或地球不动的命题看成是关系到信仰的问题时，就存在着一种危险，即总有一天你们会把那些声称地球不动而太阳在改变位置的人判为异端。但是，终究有一天会被物理学或逻辑学证明：地球在运动，而太阳是静止的。
伽利略
宗教裁判所焚烧禁书时的情景。
伽利略（Galileo Galilei,1564—1642年），意大利物理学家和天文学家。他开创了以观察和实验的事实为基础，并具有严密逻辑推理和数学表述形式的近代科学，因此被誉称为“近代科学之父”。
1564年2月15日，伽利略诞生于比萨一个布商的家里，他的父亲喜欢音乐，而他从小就酷爱机械、数学、诗画，喜欢做水磨、风车、船舶模型。然而他的父亲还是把他送到修道院学习哲学和宗教。
1581年，17岁的伽利略遵父命考入比萨大学学习医学，但他的兴趣还是在物理学和数学方面。他特别崇拜古希腊科学家阿基米德，阿基米德的物理实验和数学推理相结合的方法使他深受感染，他深情地说：“阿基米德是我的老师。”
伽利略善于观察客观世界，发现事物运动的规律。他认为“运动的问题非常古老，而有意义的研究竟如此可怜。”所以，当他在比萨大教堂做礼拜时，看到悬挂在教室顶端的大吊灯在摆动，有时摆弧大一些，有时摆弧小一些，他就思考摆动的大小与时间长短是否有关？在大吊灯有规律地摆动时，他利用自己脉搏的跳动，以及唱诗班音乐的节拍，计算不同摆弧摆动的时间，发现它们的时间是完全一样的。
伽利略并不满足于观察所得到的结论，他还要回到家里去做实验验证。
第一个实验：他用两根同样长的线绳各系一个铅球作自由摆动，他把两个摆拉到偏离铅垂线不同的角度，例如30°和10°，然后同时放手。他看到这两个摆在同一时间间隔内摆动次数准确相等。第二个实验：他用两根长度不同的线绳各系上一个铅球作自由摆动，他把两个摆拉到偏离铅垂线相同的角度，然后放开，发现在同一时间间隔里短摆摆动的次数比长摆摆动的次数多，而且在大角度和小角度的情况下，多出的次数都相同。
通过以上两个实验，伽利略得出单摆的周期只与摆长有关而与振幅无关的结论。这时是1583年，伽利略只有19。他还利用单摆绳长的调节和标度自己做了第一件实用仪器——脉搏计。
1585年，21岁的伽利略因家庭生活困难不得不退学回家。他在佛罗伦萨担任家庭教师并努力自学。他从学习阿基米德《论浮体》和杠杆定律以及称金冠的故事中受到启发，把纯金、银的重量与体积列表后刻在秤上，利用它们比重的不同，在合金制品的称量时以快速读出金银的成色。这种“浮力天平”用于金银交易十分方便。1586年他的第一篇论文《天平》记述了这一杰作，这在当时引起轰动，伽利略被誉称为“当代的阿基米德”，其时他年仅22岁。
1589年，25岁的伽利略又写了一篇论文《论固体的重心》，这使他获得了新的荣誉。他被母校比萨大学聘请为数学教授，在那里，他执教了3年。
比萨是意大利西部的古城，在阿尔诺河河口西岸，距利古里亚海仅10千米。比萨城有许多中世纪的古迹。著名的比萨斜塔始建于1174年，但直到1350年才最后完成。这是一座由白色大理石砌成、外观呈圆柱形的钟塔，直径约16米、高约55米，分为8层。因奠基不慎，致使塔身倾斜，成为斜塔。比萨斜塔和比萨主教堂及洗礼堂组成的建筑群，是意大利中世纪最重要的建筑群之一。比萨大学建于1343年，在伽利略时代，它同比萨斜塔一起已经经历了200多年的历史沧桑。
比萨斜塔的著名，不仅在于它的“斜”，而且还在于它建成240年后，身为比萨大学数学教授的伽利略，传说在它上面进行了一项亘古未有的自由落体实验。
事情源于年轻的伽利略对古希腊哲学家亚里士多德关于下落物体运动学说的怀疑。一向被奉为权威的亚里士多德认为，下落物体在下落过程中其速度保持不变，而且下落的速度同物体的重量成正比。
按照亚里士多德的学说，从同一高度上下落，重的物体将比轻的物体先落地。尽管这个结论看上去似乎合乎逻辑，并且上千年以来已经被人们所接受，但是如不进行实验，伽利略就不会接受亚里士多德的学说。伽利略说：“一个真理要成为真理，除非我们对可以测量的真理进行了测量，并使不能测量的真理能够测量。”
带着这样的信念，伽利略勇敢地爬上比萨斜塔的塔顶。他把一个轻的木球和一个重得多的铁球，在塔顶同一高度水平处同时放手，发现它们几乎同时落地。他又把同样的木球和铁球用绳子拴在一起，同单个的木球和单个的铁球一起放手，发现三者也几乎同时落地。而按照亚里士多德的观点，它们应该是有明显的先后差别的——例如，5千克重的木球、10千克重的铁球和15千克重的木球和铁球，后者的速度分别是前者和中者的3倍和1. 5倍，但事实并非如此。
不过，科学史家认为，伽利略从未在比萨斜塔上做过这个实验，这个故事是后人为了提高比萨城的知名度而杜撰的。但伽利略的确多次做过落体实验，又用实验证明物体在下落的过程中，速度一直在增加并具有相同的加速度，从而建立了落体定律，成为经典力学和实验物理学的先驱。
伽利略在比萨大学进行著名的比萨斜塔自由落体实验，这使他声名大噪，但也因此得罪了保守的权贵们，使他最终在人身攻击和恶意中伤中不得不被迫辞职。
1592年，28岁的伽利略在帕多瓦大学谋到一个教授职位，再次登上讲坛。该校所在地属于威尼斯共和国管辖，学术空气比较浓厚，思想比较自由。伽利略在这里安心工作达18年之久，进入他在物理学特别是力学研究的黄金时代，同时在天文学研究方面也崭露头角。
伽利略不仅发现了摆振动的等时性、自由落体定律，还发现了物体的惯性定律、抛体运动规律，并确定了力学相对性原理，即一切力学定律在不同惯性参考系中具有相同的形式，这一力学的基本原理后来被称为“伽利略相对性原理”，它是更为普遍的“爱因斯坦相对性原理”的一个特例，反映了人们在认识时间、空间和物质运动性质上的一个阶段，具有里程碑意义。
1604年10月，当伽利略正在完善他的力学论著时，一颗超新星出现在傍晚的天空，这使40岁的伽利略对天文学发生了兴趣。
伽利略发现，天文学一直依赖于精心细致的测量，而此前的物理学常常只有定性的描述，缺乏实验测量和数学归纳。从此，他更加把观察、实验、测量、数学作为他从事科学研究的基础。
1608年，荷兰一位眼镜匠的儿子在玩耍时偶然发现，透过两块眼镜镜片可以使远处的物体显得很近。眼镜匠根据这一现象，将两块镜片装在一根长管的两头，制成了最初的望远镜。
1609年7月，伽利略访问威尼斯时才得知这个消息。他当即认识到，一架这样的望远镜对于威尼斯的重要性并不亚于一支海军，因为利用它监视海上的入侵船只可以比训练有素的瞭望员用肉眼观察要好。伽利略立即从眼镜铺里买来凸镜片和凹镜片，制成可以放大两三倍的望远镜。1个月后，他制作的第2架望远镜已经可以放大七八倍了。
伽利略把这架望远镜安置在威尼斯最大的教堂，邀请当时的专家学者和贵族前往参观，新奇的科学创造获得人们极大的赞赏，当然也使那些在没有关好窗户的房间里洗浴的贵妇们产生了极大的惊恐。
经过伽利略的继续改进，第3架望远镜可以放大到20倍；到了1609年年底，他完成的第4架望远镜已经可以放大30倍了。从此，人们获得探索星空世界的强有力工具，人类的视线得以深向宇宙。
伽利略首先将望远镜对准月亮。在晴朗的夜空，他发现光亮圆美的月亮上竟然有平原、山脉和火山口。他高兴得难以自持，激动地绘出第一幅月面图。
1610年1月7日，伽利略将望远镜对准木星，发现有4个光点伴随木星运动，他很快便意识到这是木星的卫星。他断言，木卫绕木星运转，而木星又绕太阳公转，就如同月亮绕地球运转，而地球带着月亮又绕太阳公转一样。这一发现震动了整个欧洲，它为哥白尼学说找到了有力的证据，是哥白尼学说胜利的开端。
当伽利略把望远镜对准金星时，观测到金星也有成娥眉月的形状，这使他感到十分惊讶。后来，他终于弄清这是金星位相的变化。内行星也存在位相变化这一观测事实，再次为哥白尼学说提供了令人信服的证据。
伽利略还观测到土星呈橄榄状，他开始认识到这说明土星有卫星，后来才知道它是土星的光环。
伽利略斗胆将望远镜对准太阳，竟然发现太阳黑子在太阳圆面上的位置朝着一个方向连续变化，这说明太阳本身也具有类似于地球自转的旋转运动。
当伽利略把望远镜指向更遥远的星空时，发现天上星星的数目比肉眼看到的多得多；而从望远镜里看到的银河也不再是一条光带，是若干独立的小星。
伽利略把他在天文学上的这些发现，写成《星体通报》向社会上报道，并于1610年3月汇集成《星际使者》一书，在知识界引起极大反响。虽然当时大多数哲学家和天文学家声称那只是光学幻影并嘲笑他，甚至谴责他在作假，但像开普勒那样的天文学家，通过使用望远镜进行天文观测，最终证实了伽利略的发现，也肯定了伽利略在开辟近代天文学中的重要作用。
1610年，46岁的伽利略离开他任教达18年之久的帕多瓦大学，移居佛罗伦萨，任托斯康大公爵的首席数学家兼哲学家（即物理学家），一直到1642年他去世时为止，整整32年。
在这期间，伽利略的研究重点从物理学转向天文学。他进行天文观测、编制星表，研究太阳黑子现象和潮汐理论，还在各种场合对各种学术团体宣讲哥白尼的日心学说，反对亚里士多德和托勒密的地心学说。
1616年，宗教法庭把哥白尼的《天体运行论》列为禁书，并警告伽利略必须放弃哥白尼学说，不得为它辩护，否则将被监禁。但是，伽利略并没有被吓倒，他用很长时间思考、分析、研究，最终写成著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，于1632年正式出版发行。这是近代天文学文献三部最伟大的杰作之一。另外两部是此前哥白尼的《天体运行论》（公元1543年）和此后牛顿的《自然哲学之数学原理》（公元1687年）。
《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》采用对话体裁，由两位分别代表托勒密地心说和哥白尼日心说的学者去争取无偏见的第三种力量。对话分4天进行。第1天以讨论亚里士多德对天上物质和元素物质的分类，以及它们相关的运动拉开序幕，所讨论的新的天文发现——主要是月球表面的地貌以及山脉和火山口光照的连续变化。第2天主要证明地球自转的假说，伽利略以运动的相对性和守恒性为依据。第3天谈到地球绕太阳公转，伽利略在这里做了动力学解释。第4天讨论潮汐，如果没有地球运动，除祈求发生奇迹外，再也没有别的办法可以解释大海周而复始的潮汐运动。
《对话》于1632年3月出版，该年8月就被罗马宗教法庭下令停售，伽利略也被传受审。其实，这个结果伽利略早就预料到了，他在《对话》中说：
“请各位神学家注意，在你们企图把关于太阳不动或地球不动的命题看成是关系到信仰的问题时，就存在着一种危险，即总有一天你们会把那些声称地球不动而太阳在改变位置的人判为异端。但是，终究有一天会被物理学或逻辑学证明：地球在运动，而太阳是静止的。”
伽利略于1633年2月到达罗马，3月12日开始接受审判。
请看审判者是怎样驳斥伽利略的观点的，这是当时的记录：
伽利略：“太阳是宇宙的中心。”
驳：“大家一致认为，根据《圣经》经文和神父、神学博士的解释，这个命题在哲学上是愚蠢的和荒谬的，它与《圣经》所表达的意见相抵触，因此在形式上是异端。”
伽利略：“地球既不是宇宙的中心，也不是不动的，而是做整体和周日运动。”
驳：“大家一致认为，这个命题在哲学上也是愚蠢的和荒谬的，考虑到神学的真实性，它在信仰上是错误的。”
天文学的问题不是从科学上，而是从哲学、宗教和信仰上受到责难，真是奇怪！但也不奇怪，因为中世纪欧洲的神学统治，使科学成为神学的奴婢。1633年6月22日，年近7旬的伽利略在严刑审讯下被迫在“悔过书”上签字，他一边用颤抖的右手签字，一边喃喃地嘟囔道：“但是，地球仍然在转动。
伽利略被判终身监禁。后来他被软禁在指定的住所。他的精神受到了很大的打击，但他的女儿鼓励他，写信对他说：
“不要说你的名字已从世人中消失，因为事实并非如此。你的名字无论是在你的祖国，还是在世界其他各国都是不可磨灭的。而且在我看来，如果你的名誉和声望一时受到损害，那么不久你就会享有更高的声誉。”
这使伽利略受到很大鼓舞。他在软禁中又开始进行科学写作，这次不是天文学，而是回到他早年感兴趣的物理学领域。
1638年，伽利略出版了《关于两门新科学的对谈》，讨论了物质结构和运动定律这两个物理学的基本问题，并奠定了物质运动的数学基础。
当《关于两门新科学的对谈》在荷兰出版时，伽利略已完全失明。对他而言，丧失视力是一种特殊的折磨，因为他不仅再也不能读书或写作，而且再也不能观察宇宙和世界。他感伤地自述道：
“我再也看不到光明了，以致这天空、这大地、这由于我的惊人发现和清晰证明之后比以前智者所相信的世界扩大了千百倍的宇宙，对我来说，这时已变得如此狭小，只能留在我的感觉中了。”
1642年1月8日，78岁的伽利略因热病逝世。
几天以后，当年曾拒绝在伽利略判决书上签字的红衣主教巴贝里尼的管家霍尔斯特，在一封写给朋友的信中说：
“今天传来了伽利略去世的噩耗，这噩耗不仅会传遍佛罗伦萨，而且会传遍全世界。这位天才人物给我们这个世纪增添了光彩，这是几乎所有平凡的哲学家都无法比拟的。现在，嫉妒平息了，这位智者的伟大开始为人们所知，他的精神将引导子孙后代去追求真理。”
300多年后的1979年，罗马教皇约翰·保罗二世提出为伽利略恢复名誉，1980年由他任命的一个委员会承认当时宗教裁判对伽利略的判决是错误的。今天，为伽利略“平反”似乎是荒唐之举，但它表明了人类对于自身的反省。人们会从伽利略的命运中得到有益的启示。
（王渝生）
伽利略于1632年出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》,1636年写成了另一部著作《关于两门新科学的对谈》。由于罗马教廷那时候已经给他判了罪，这部书在意大利出版有困难，伽利略于是请朋友把手稿带出去，并于1638年、即他逝世前六年在荷兰莱顿首次出版。这也是他最后和最重要的一部著作，《关于两门新科学的对谈》仍采用三人对话的形式写成，三位对话者与《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》相同，即萨耳维亚蒂（作为伽利略本人的代言人）、辛普里修（一位亚里士多德学说的诠释者）和萨格利多（一位开明的受教育的普通人），全书共分4个部分，即“四天”。在书中，伽利略改进了他以前对运动以及力学原理的研究，集中讨论了两门科学，即材料强度的研究和运动的研究。
伽利略这部著作的“第一天”里，包括了许多个内容。他一开始谈的是材料的强度，这个论题在“第二天”里有详细的论述，实际上是“材料力学”这门学科的先声。然后是关于真空的讨论，他在这里记载了用水泵抽水只能够抽到一个极限高度的经验事实，表示了对于亚里士多德“自然拒斥真空”信条的怀疑。接着，在关于物体是无限可分还是有限可分的讨论之后，他又叙述了他自己设计并且实行过的一种测定光的传播速度是无限还是有限的实验。
在“第一天”里，伽利略着重讨论了亚里士多德关于重的物体下落得比轻的物体快得多的说法。他说自己曾经做过实验，观察到从高处下落的一个100磅的炮弹和一颗半磅的子弹是差不多同时落地的，不过他没有讲是不是像传说那样在比萨斜塔上扔下来的。伽利略还用一个重的物体可以看作是由两个较轻的物体组合而成的例子，成功地在逻辑上反驳了亚里士多德。然而，他也没有简单地完全否定亚氏的说法，而是试图解释为那是在稠密介质中落下的规律。
在“第一天”的最后，伽利略还从观察教堂里的吊灯摆动的等时性开始，进一步讨论共振现象，并且由他自己设计的一个在不同的激发条件下，从容器里的水面（或者铜板上）纹波疏密比例与先后发出的声音对比的实验，判定描写音高的物理量应当是频率。这真是一项了不起的成就。其实，我国在伽利略之前几百年，早就制造出如今在许多旅游景点都不难见到其踪影的“鱼洗”，它实际上是与伽利略的实验器具性质类似的一种声学仪器。我曾经亲自观察到一具仿古鱼洗，当其振动模式频率变化的比例为2∶3时，先后发出的嗡声音高差一个五度音程。那么，假如我们的祖先具有伽利略的头脑，本来也是可以发现这一规律的。
爱因斯坦在为伽利略的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》英译本写的序言里特别指出：“常听人说，伽利略之所以成为近代科学之父，是由于他以经验的、实验的方法来代替思辨的、演绎的方法。但我认为，这种理解是经不起严格审查的。任何一种经验方法都有其思辨概念和思辨体系……把经验的态度同演绎的态度截然对立起来，那是错误的，而且也不代表伽利略的思想。”
所以，真正重要的不在于伽利略做了什么实验，而在于他为什么想到要做这些实验。因为，伽利略既然是近代科学的开创者，他手上就不可能有什么近代的科学仪器。唯一的例外是伽利略听到荷兰人发明了望远镜之后，自己动手制作的天文望远镜。不过在他的望远镜提供了《两大世界体系》的不少论据之时，同《关于两门新科学的对谈》却没有多少关系。上面提到的落体实验、声学实验、对摆动的观察，以及在“第三天”里谈到的斜面实验等等，需要的器材是那么简单，任何一个同时代的、甚至是早得多的文明古国都可以办得到，问题是有没有人想得到而已。
伽利略关于测量光速的实验原理上完全正确，只是由于当时不掌握高精度的测量手段而没有得到确定的结论。还有一个类似的例子，两百年前数学家和测量师高斯为了验证我们所处的空间是否为欧几里得空间，曾经测量过以三座山峰为顶点的一个三角形的内角和是否等于180度，也是因为仪器的精确度不够而没有得到确定的结论。他们为什么要做这种事，正是受到探究自然界奥秘的科学精神的驱使。如果仅仅把科学定位成用来制造产品的生产力，那是不可能想到要做这一类实验的。我以为，这应该是我们从《关于两门新科学的对谈》里得到的最重要的思想上的启迪。
《关于两门新科学的对谈》的“第三天”的标题是“位置的变化地上的运动”。按照伽利略自己的介绍，这里依次谈了“定常的或匀速的”运动，“在自然界发现的加速运动”即匀加速运动，以及“抛射运动”。其中最后一部分即“抛体的运动”，实际上是在“第四天”里讨论的课题。
法瓦罗写的《序言》里把伽利略这方面的论述仅仅称为“运动理论”或者“运动的科学”，但在《英译者前言》里却说是“动力学”，而《中译者的话》里更是说“伽利略是开创动力学的第一人”和“这本书的大部分是他关于落体、抛体和动力学基本规律方面研究的总结”。
我以为，法瓦罗的说法更接近于伽利略的原意。例如，上面已经提到，伽利略没有把匀加速运动称为“在重力作用下的加速运动”，而仅仅说是“在自然界发现的加速运动”，就不像是一种动力学的表述，因为“动力学”的现代意义不仅仅是关于运动的描写，而是研究“物体受到相互作用时的运动变化”。而且，伽利略还在书中明确地宣称“现在看来还不是研究自然运动加速原因的合适时机……当前本书作者的目的，仅在于研究和证实加速运动的某些性质（而不管这一加速度的原因是什么）。”
伽利略这样小心翼翼地尽量避免谈论加速的原因，显然是为了与亚里士多德的“四因说”划清界限。不过，伽利略关于几种运动形式的研究，已经把读者带到了真正的动力学的大门。他们走到这里，只需要再迈出一步，就可以进入动力学的领域。所以，与其把伽利略称为动力学的创始人，不如说他是铺平了通向动力学的道路的先驱。
还有一个有趣的问题。在伽利略寻求“自然加速运动”的规律时，做出了从静止出发的这种运动的速度不可能与经过的路程成比例的逻辑论证。可是，这种论证是不对的，因为路程与时间的指数成比例的运动就具有这种性质。不过这也不能怪伽利略，因为那时候还没有发明在后一种推导里需要用到的微积分，所以他在论证中未能区别平均速度和瞬时速度这两个概念。除此之外，伽利略在这部著作里关于几种运动形式的讨论还是比较清楚的，读者们不难自行阅读和领会。而且，伽利略也没有把上述逻辑论证作为唯一的依据，最后还是用自己设计的斜面实验来验证他关于在“自然加速运动”里速度与时间成比例的假定的。
（关洪）
本书所选的英文文本均译自业已出版的原始文献。我们无意把作者本人的独特用法、拼写或标点强行现代化，也不会使各文本在这方面保持统一。
伽利略·伽利莱的《关于两门新科学的对谈》（ Dialogues Concerning Two New Sciences ）1638年由荷兰出版商Louis Elzevi版，出版时的标题为 Discorsi e Dimostrazioni Matematiche,intorno due nuoue scienze 。这里选的是Henry Crew和Alfonso de Salvio的译本。
原编者
