§1.3　捍卫真理，宣传日心说，挑战权威和教会

在帕多瓦大学后期（自1604年到1610年他离开帕多瓦大学期间），以及他离开帕多瓦大学直到临终，他主要开展了天文学的研究，为捍卫和支持哥白尼日心说，挑战权威和教会而奋斗终身。

一、第一个用望远镜打开通向天文学大门的人

历史上用望远镜对准天体，打开通向天文学大门的第一人就是伽利略。

1604年的10月发生了一起不寻常的天文学事件——天空中出现了一颗从未见过的“新星”，它异常明亮，在整个11月份一直非常耀眼。根据《圣经》上所说，上帝创造了这个宇宙之后，将永恒不变，星辰数量既不会增多，也不会减少。所以这颗“新星”向《圣经》提出了挑战。而这个永恒规律也正是亚里士多德所珍视的信条。根据古希腊哲学，尘世间的物质由土、水、空气和火4种基本要素组成。而按亚里士多德的观点，天空完全由第五种要素——以太构成，而以太是始终不变的，即天空将永恒不变。于是，亚里士多德学派的信徒们宣称：这一天文现象只是发生在地球与月亮之间大气层内的气象事件，不是天上的星辰。但伽利略对此“不速之客”作了详细观察，发现这颗星不仅远在月亮之外，且远在各个行星之外，是一颗亮度在发生变化的真正的恒星。（^[1]，p58）事实证明，伽利略是对的。

这件事情大大地激发了伽利略研究天文学的兴趣，使他把研究重心逐渐转向天文学。实际上，早在青年时代，伽利略在比萨大学时就了解了哥白尼的学说，并表示赞赏。并且，伽利略与坚信哥白尼学说是正确的德国天文学家开普勒之间也有通信来往，相互支持和鼓励，表示要共同捍卫日心说。

图1-4　伽利略1609年制造的望远镜（现保存在佛罗伦萨博物馆）

但是要进一步研究，单凭肉眼来观测天体运动是极其有限的，所以如何能看清已知星球的真面目，如何能看清更遥远天空中天体的运动，这是伽利略梦想实现的情景。1608年，荷兰一位制造眼镜的工匠，他在翻找各种不同品种的玻璃片时，偶然通过两片玻璃（一片凸的，一片凹的）居然看到了远处用肉眼看不清的物体，就这样这个荷兰人发明了望远镜。第二年伽利略就知道了这个信息，他非常高兴，马上着手研究此望远镜的基本原理，很快了解到这是依据光通过透镜的折射理论。掌握了要点后，他便自行设计和打磨出凸凹一对透镜，装到一个金属圆筒里，很快就制成了可使物体放大近3倍、放大约10倍的望远镜。此后，伽利略不断改进，使望远镜的放大倍数不断提高。当消息传到威尼斯后，伽利略就受命将望远镜运到了威尼斯。那些议员和绅士们都饶有兴趣地进行观看，个个表示出惊奇。在伽利略给其妹夫的信中描绘道：“我制成望远镜的消息传到了威尼斯，一周后，就命我把望远镜呈献给议长和议员们观看，他们都感到非常之惊奇。绅士和议员们，虽都年纪很大了，但都一个个按次序登上了威尼斯的最高钟楼，眺望远在海上的船只，看得都很清楚。如果没我的望远镜，就是眺望两个小时，也看不见。望远镜使50英里外的物体，看起来像在5英里以内一样。”（^[4]，导读，p7）

很快，伽利略首次将望远镜用到了对天体及其运动的观测，实现了要对天体看得更清楚的梦想，从而揭开了天文学史上崭新的一页，对探索和认识宇宙起到了巨大的推进作用。

二、用观测的事实支持日心说，挑战亚里士多德

1609年11月，伽利略首先用他的望远镜对准了离地球最近的星球——月球，结果使他非常震惊。因为他看到的月球，其表面与地球一样高低不平，丘陵和山岭到处可见，并不像亚里士多德学派所宣称的月亮表面是平坦、光滑、呈球形。在对银河的仔细观测后，他发现“银河”也并不像人们普遍认为的是一条云带，实际是由一大群、多得数不清的星星所组成的。

1610年1月，伽利略又将望远镜对准了木星，他发现了木星有4颗卫星，正像月亮是地球的卫星一样。托勒密地心说的支持者曾提出过质疑：“如果地球、金星、木星、土星等都围绕太阳转，而月亮又是地球的卫星，那么为什么其他星球没卫星？”他们企图以此来说明地球之所以有卫星正是因为地球不同于其他星球，是静止在宇宙中心的缘故。伽利略的结论是木星不仅有卫星，而且有4颗！这是驳斥地心说支持者的重要依据。

1610年3月，伽利略出版了一本新书——《星际使者》，报道了上述他所观测到的一系列真实而惊人的星空景象，向亚里士多德和托勒密错误的天文学观点进行公开挑战，并且首次公开表示支持哥白尼学说。

《星际使者》出版后，不到一周便销售一空。由于书中精彩绝伦的内容，很快传遍欧洲各国，并引起了全世界的关注，获得了极大的赞誉——“伽利略发现了新宇宙”。天文学家开普勒（1571—1630）尽管没有一架能证实书中内容的望远镜，但读了此书后，考虑到伽利略严谨的科学作风，他写信给伽利略，表示完全相信他的观察。后来还写了“关于〈星际使者〉的评论”，对伽利略的思想作了有力支持和补充。（^[1]，p41；^[2]，p95）

在伽利略这本书获得广泛认可和荣誉的同时，也为他引来了教会和亚里士多德信徒们的反对，他们恶意中伤：“木星的那些卫星十有八九是错觉，说不定就是伽利略的透镜把它们弄到天上去的。”（^[1]，p45）但是，这一切不能让伽利略停下对天文学的研究，动摇他支持哥白尼日心说的决心。

1610年9月，伽利略接到佛罗伦萨科西莫二世大公殿下（托斯卡纳公国君主）的正式邀请，被任命为“比萨大学首席数学家和宫廷哲学家兼数学家”的职位，到宫廷里就任新职。为什么他愿意离开已工作了18年之久的帕多瓦大学，离开威尼斯这个思想开明，对他的一些挑战教会的思想并没引来多大风波的地方呢？他在给佛罗伦萨的好友的信中道出了原因：因新的工作任务少，在摆脱了大学较多的教学工作后，可集中精力从事科学研究。同时薪水很高，足以让他养家，并能更好地照顾好他的弟妹。

伽利略与科西莫二世大公之间还有一段深厚的师生情谊。那是他在帕多瓦大学任教时，自1605年开始每年暑假回到佛罗伦萨时，他都会应当时托斯卡纳公国的老君主费尔迪南多大公及其夫人的邀请，担任王子（即现在的科西莫二世大公）的私人导师，伽利略很喜欢这个王子学生，这位王子也被伽利略的学识所吸引。1609年1月，费尔迪南多大公病故，不满19岁的科西莫王子登上了宝座，成为尊贵的科西莫二世大公。不久就授予伽利略这个宫廷职位。实际上这位年轻的大公以其权势成了后来伽利略受迫害时的保护人。

回到佛罗伦萨后，他立即投入天文观测，很快发现在土星两侧似乎有“两颗伴星”。实际上当时由于观测条件限制，伽利略不足以看清。直到1656年荷兰科学家惠更斯用了更大更好的望远镜，才断定不是两颗伴星而是在土星周围存在着光环。⁽²⁾

1610年12月他又有了一个不同寻常的发现——他观察到金星也有位相，即同月亮的盈亏一样，有“满月”到“残月”的变化。但是不同的是：金星在“满月”时，它的大小看上去最小，从“满月”到“残月”变化时，它的大小看上去会渐渐变大。而对月亮而言，从满月到残月变化时，其大小没什么变化。伽利略认为这一新发现更是哥白尼太阳中心说的有力论据，它直接证明了托勒密的地心说是错误的。因为如果金星像月亮一样绕地球作圆周运动的话，其看上去的大小不会随“满月”到“残月”的变化而变化。如果假定金星和地球都绕太阳转动，且金星转动的半径比地球的小，另外它和地球一样自己不发光，只能反射太阳光的情况，则从地球上看到金星“满月”时，它是在离地球最远的一侧，所以它的大小最小；而当金星逐步接近地球时，我们只能看到它的部分反射光，即“残月”情况，则大小会逐渐变大，与实际观测完全相符。

当伽利略用望远镜对准太阳时，又有了新的重大发现，他看到在太阳表面上竟然有暗处，像黑斑，现在天文学上称之为“黑子”。他报告说：“在天空应被认为最纯洁、最宁静的那个地方——我是说在太阳的表面上，这些数不清的一群群密集的、模糊不清的物质在被发现的短暂时间里不断地产生和消失。”他根据黑子移动现象的分析和研究又进一步指出，正是由于太阳的转动使黑子随之发生位置的变化。这对亚里士多德关于“天体是完美无缺的”以及“天是永恒不变的”等错误论断又是一次致命的打击。此时，亚里士多德和教会的一些忠实信徒又跳出来，凭主观臆想说，这些黑子必定是许多环绕太阳移动的一群小星，以此来维护太阳的完美形象。但是伽利略在给他好友韦尔泽的信中，明确指出：“太阳黑子在太阳的表面产生和消失，并紧贴太阳的表面，而太阳在大约每月一次绕轴自转时带着它们，可能把其中一些寿命超过一个月的黑子又带了回来，但由于形状和样式变了，我们不容易把它们认出来。”（^[1]，p62）1613年，伽利略在仔细观察的基础上，出版了著作《关于太阳黑子的通信》。

由于伽利略及其支持者的不断努力，哥白尼学说逐步被广泛传播，并且得到越来越多人的承认，其中也包括一些教会人士。对此，教会越来越感到恐慌，害怕统治地位的动摇。伽利略的名字也随之被列入罗马宗教裁判所的黑名单。1616年2月的一天，宗教法庭传唤了伽利略，要他放弃对哥白尼学说的宣传，否则将对他起诉。伽利略被迫默然同意放弃对哥白尼思想的宣传。1616年3月5日罗马教廷又下了一道教令，查禁了哥白尼的《天体运行论》及其他一些被称为“与《圣经》相抵触”的“异端邪说”，这些书被列入了“教廷禁书目录”。但幸运的是伽利略躲过了教廷对他个人的指责，他本人的著作没被列入禁书。

三、坚持捍卫真理，发表惊世巨著《对话》

伽利略虽然在罗马被迫表示放弃宣传哥白尼学说，但他内心是坚信得到大量观测事实所支持的哥白尼的日心说是完全正确的，而地心说则十分荒谬。探索真理、坚持真理的决心使他不能在科学研究的道路上停下来，尽管前面征途险恶，他仍要为捍卫真理而斗争。在这里也应该告诉读者，在伽利略的通信集中，有很多地方都提到了由于病痛使他不能及时给人回信，或不得不匆匆忙忙把信结束。此时，已50多岁的他，健康不佳，痛风、肾结石常带来阵痛，还有胸痛以及失眠和各种眼疾带来的苦恼等等。使人敬佩的是，他常常一离开病榻，就立即投入科研工作。