伽利略·伽利萊

伽利略·伽利萊是科學革命——16、17世紀歐洲思想家建立起理解自然新方法的那段時期——的核心人物之一。人們記得他有三項重大成就：他是最早、也是最重要地用望遠鏡觀測天空的人之一；他建立了一套數學化的運動科學，後世的物理學家，包括艾薩克·牛頓在內，都以此為基礎繼續發展；他還公開主張地球繞著太陽運行，這也導致了他那場著名的審判。

《史丹福哲學百科全書》指出，自17世紀以來，許多人都稱伽利略為現代科學的「創始者」。它也提醒讀者，伽利略曾被用來象徵許多不同的理念——實驗的英雄、數學的英雄，或是理性對抗宗教的英雄——而歷史學家則努力想在這些形象背後，找出真實的那個人。

他出身並不顯赫。他的父親文森佐·伽利萊是宮廷樂師，也是一位音樂理論方面的作家。伽利略離開比薩大學時，並未取得學位，然而到他去世時，他已是歐洲最著名的人物之一。

伽利略於1564年2月15日出生於比薩。1572年，他的家人搬到佛羅倫斯。少年時期，他曾在瓦隆布羅薩隨修士研習一段時間，甚至一度考慮成為修士。1580年，他的父親送他到比薩大學攻讀醫學，但伽利略卻迷上了數學，跟隨與托斯卡尼宮廷有淵源的教師奧斯蒂利奧·里奇學習。

離開大學後，他在佛羅倫斯與錫耶納擔任數學家教。1586年，他撰寫了一篇關於自己發明的一種水靜力天平的短文，這是他首次引起學者注意的作品。在耶穌會數學家克里斯多夫·克拉維烏斯與工程師圭多巴爾多·德爾蒙特的協助下，他於1589年成為比薩的數學講師。1592年，他轉往待遇更好的威尼斯共和國帕多瓦大學任教席，在那裡待了十八年。

在帕多瓦，他授課、招收私人學生，並經營一間工作坊，僱用工匠依他的設計製作儀器，例如一種名為「幾何與軍用羅盤」的計算儀器。他與瑪麗娜·甘巴維持了一段長久的關係，育有兩個女兒與一個兒子。兩個女兒後來都在阿爾切特里的一座修道院出家為修女；長女維吉尼亞，法號瑪利亞·切萊斯特，寫給他許多封書信。

1609年，伽利略聽說荷蘭最近發明了一種望遠鏡。他推敲出其運作原理，並自行製作了一支。荷蘭原本的儀器放大倍率只有兩、三倍，伽利略很快便造出一支放大約二十倍的望遠鏡。到1609年底，他已開始用它觀測天空——他並非第一個這麼做的人，因為英國人托馬斯·哈里奧特幾個月前就已觀測過月球，但伽利略是第一個把詳細的觀測成果發表出來的人。

1610年1月7日，他在木星附近看見排成一列的三顆小「星星」；接下來幾個晚上，他又發現了第四顆，這些星星還會來回移動。他因此推斷，這些是繞著木星運行的衛星。（德國天文學家西蒙·馬里烏斯幾乎在同一時間也獨立觀測到了它們，我們今天所用的名稱——埃歐、歐羅巴、蓋尼米德與卡利斯多——正是出自他的命名。）伽利略還發現，月球上有山脈與峽谷，而銀河則是由數不清的恆星組成的。

他趕忙將這些發現寫成一本簡短的拉丁文小書付印，書名為《星際信使》（Sidereus Nuncius），於1610年3月13日出版，內含七十多幅插圖。他把木星的衛星命名為「美第奇星」，以向托斯卡尼的統治家族美第奇家族致敬。這個舉動奏效了：那年稍後，他成為托斯卡尼大公的首席數學家與哲學家，並遷居佛羅倫斯。1611年，他在羅馬受到羅馬學院耶穌會天文學家的歡迎，他們證實了他的觀測結果，他也加入了早期科學社團之一的山貓學院。

早在望遠鏡問世之前，伽利略就已在研究運動。亞里斯多德傳統物理學認為，重物之所以下墜，是因為它們本性使然，要往下走；輕的東西，例如火，則天生會上升。伽利略則逐漸相信，只存在一種原理——重量——而物體之所以上升，只是因為更重的東西把它們往上推，就像在水中的情形一樣。

他利用斜面來減緩落體運動，使其可以被測量，並研究了單擺。約在1601年，他發現，固定長度的單擺，每次擺動所需的時間都相同。透過實驗，他找出了自由落體定律：一個從靜止開始下落的物體，所經過的距離與時間的平方成正比。經過兩秒後所落下的距離，是一秒後的四倍。

一個由他的學生文森佐·維維亞尼所講述的著名故事說，伽利略曾從比薩斜塔上丟下不同重量的球，藉此證明它們會同時落地。大多數歷史學家認為，這頂多是一個思想實驗，或者是一場未必真如描述般發生過的示範，不過也有少數學者，如斯蒂爾曼·德雷克，主張這件事確實發生過。可以確定的是，在《關於兩門新科學的對話》一書中，伽利略筆下的代言人明確指出：在沒有阻力的介質中，所有物體都會以相同的速度下落。

伽利略早在1597年，就曾私下向約翰內斯·克卜勒表示自己相信哥白尼體系，但他直到1613年出版《關於太陽黑子的信》，才公開表明立場。他用望遠鏡所做的發現，動搖了那個認為天界完美、永恆不變的舊觀念。月球看起來就像地球一樣，木星也像地球一樣擁有衛星，太陽黑子顯示太陽本身既會變化也會自轉，而1610年稍晚，他又觀測到金星呈現出如月亮般完整的相位變化——這意味著金星是繞著太陽運行的，這在托勒密的體系中是不可能發生的。

這些觀測結果，嚴格來說並不能證明地球在運動：第谷·布拉赫的體系——行星繞著太陽運行，而太陽又繞著地球運行——同樣能解釋金星的相位變化。因此，伽利略最重要的貢獻其實在於物理學。反對者主張，如果地球在運動，那麼從高塔上丟下的石頭應該會落在塔的後方，鳥類與雲朵也應該被拋在後頭。伽利略以我們今天所稱的慣性與運動相對性作為回應：地球上的物體與地球共享其運動，並保持這個運動，就像在平穩航行的船上，物體會跟著船一起移動一樣，因此地球上的實驗，無法揭示地球本身的運動。

伽利略還提出了一項他自認是正面的證據：潮汐。他把潮汐解釋為地球的自轉與公轉相結合所引起的一種晃動。這個論證是錯的。它預測一天只會有一次固定時刻的主要潮汐，而伽利略還駁斥了月球在其中的作用——這一點克卜勒等人其實早已懷疑。《史丹福哲學百科全書》指出，這項「證據」的薄弱，對他的處境並沒有幫助。

1613年12月，托斯卡尼的克里斯蒂娜大公夫人，向伽利略的學生貝內代托·卡斯特利提出了地球運動與《聖經》相牴觸的質疑。伽利略以一封《致卡斯特利的信》回應，並於1615年將其擴充成《致克里斯蒂娜大公夫人的信》。他主張，《聖經》與自然都出自上帝，因此二者不可能真正相互矛盾；《聖經》使用的是一般人能理解的語言，教導的是信仰與道德，所以當一項自然真理獲得證明時，詮釋者就應該調整對《聖經》的解讀方式。

羅馬宗教裁判所的主要神學家貝拉明樞機，則抱持不同的看法。他承認，如果地球的運動真能獲得證明，《聖經》確實可以重新詮釋，但他不認為天文模型能提供這樣的證明，並認為這些模型只是計算工具，而非對現實的描述。1615年，他寫道，若沒有「真正的物理證明」，哥白尼體系是站不住腳的。

1616年2月，一批為宗教裁判所提供諮詢的神學家判定，日心說觀點違背《聖經》。1616年3月，禁書目錄聖部宣布，哥白尼的著作在「修正之前」暫停流通。伽利略被召見貝拉明，並受到告誡，要求他不得持有或為此學說辯護。至於他是否也收到一份措辭更嚴厲的書面禁令，要求他「無論以何種方式都不得持有、教授或為之辯護」，則是整起事件中爭議最大的問題之一，因為正是這份文件，在1633年被用來對付他。

1623年，伽利略出版了《試金者》，一篇關於彗星的論戰性著作，其中包含他那句名言：自然這本書「是用數學的語言寫成的」。同一年，他的朋友兼仰慕者馬費奧·巴爾貝里尼樞機，成為教宗烏爾巴諾八世。受到鼓舞，伽利略開始撰寫一部比較托勒密體系與哥白尼體系的著作。教宗要求他必須同時呈現雙方的論點，而不得公開提倡日心說。

《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》於1632年在佛羅倫斯付印。全書以生動的義大利文寫成，是為期四天的對話，參與者包括為哥白尼觀點發言的薩爾維亞蒂、聰慧的門外漢薩格雷多，以及為亞里斯多德辯護的辛普利丘——這個名字本身也暗示著「傻瓜」之意。儘管書中聲稱立場中立，內容卻明顯偏向哥白尼，有些讀者甚至認為，辛普利丘這個角色，是在嘲弄教宗自己所提出的論點。宗教裁判所很快便禁止此書出售，並傳喚伽利略前往羅馬。

自1633年4月起經過多次聽證後，6月22日，伽利略被迫在密涅瓦聖母堂跪下，聆聽判決宣讀。他被判定「強烈懷疑異端」，因為他持有太陽居中、地球運動的觀點，並被迫公開放棄——正式否定並詛咒——這些觀點。他原本的監禁刑罰，被改判為軟禁：起初交由錫耶納大主教看管，1633年12月起則移至他位於阿爾切特里的別墅。至於他曾喃喃說出「Eppur si muove」（「即便如此，它仍在轉動」）的傳說，並沒有當時的證據支持。

在阿爾切特里，伽利略遭受了沉重的打擊：他的女兒瑪利亞·切萊斯特，於1634年4月2日去世。儘管如此，他仍完成了他人生最後、也被許多科學家視為最重要的一部著作：《關於兩門新科學的對話與數學證明》。這兩門科學分別是材料的強度，以及局部運動的科學——包括等加速運動與拋體的拋物線軌跡。這份手稿必須被偷運出義大利，最終於1638年，由荷蘭共和國萊頓的埃爾澤維爾出版社出版。

1638年，他徹底失明。即使如此，他仍設計出一種擒縱裝置，用於擺鐘，儘管第一座真正運作的擺鐘，要到1650年代才由克里斯蒂安·惠更斯製成。他年輕的助手兼學生文森佐·維維亞尼一直陪伴在他身邊，後來也負責整理他的文稿。1642年1月8日，他在阿爾切特里去世。

由於他曾遭到定罪，托斯卡尼大公原本打算在佛羅倫斯的聖十字聖殿為他修建一座宏偉的陵墓，卻因羅馬方面的抗議而作罷。他的遺骸，一直要到1737年，才被移入教堂主體內的一座紀念碑中。1741年，教宗本篤十四世終於允許出版他的全集，其中的《對話》經過輕微刪改；而《對話》一書本身，則一直到1835年才從禁書目錄中除名。

伽利略事件，常被講述成科學與宗教之間那場典型「戰爭」的範例。然而，今日的歷史學家看待這件事，認為情況要複雜得多。伽利略是一位虔誠的天主教徒，也是教宗的朋友；許多神職人員，包括耶穌會的天文學家在內，都曾欽佩他的研究成果；而他的反對者，除了神學家之外，也包括大學裡的哲學家。當時的政治情勢也很重要：反宗教改革、三十年戰爭，以及烏爾巴諾八世宮廷內部的緊張關係，還有伽利略對美第奇家族的依賴，都是不可忽視的因素。馬里奧·比亞焦利研究了宮廷贊助制度，是如何形塑伽利略的職業生涯與行事風格的。

法律層面的問題同樣存在爭議。1616年，一個內部委員會曾宣布哥白尼學說為異端，但這項判定並未公開宣布；教會首次公開宣稱哥白尼學說為異端，其實出現在伽利略本人的判決書中。1633年，人們在檔案中發現一份記載嚴厲禁令的備忘錄，這使伽利略看起來像是一名再犯者，學者們對於這份文件是否真實反映了當年發生的事，至今仍有分歧。彼得羅·雷東迪在1983年提出，指控伽利略支持哥白尼學說，其實是為了掩蓋一項涉及聖體聖事、更為危險的原子論指控，這個論點目前並未獲得多少學者支持。

教會後來的重新評估，是一個漸進的過程。1758年，教會全面解除了對日心說書籍的禁令；1835年，哥白尼與伽利略的著作都從禁書目錄中除名。1979年，教宗若望保祿二世呼籲重新研究這樁公案；一個委員會自1981年起展開工作，並於1992年10月31日，教宗承認當年審判伽利略的法官犯了錯誤，表示那些神學家未能區分《聖經》本身與對它的詮釋。一些歷史學家則認為，1992年的這項聲明含糊且不夠完整。

究竟是什麼讓伽利略的科學顯得如此新穎，這本身就是一場長久的爭論。亞歷山大·柯瓦雷等學者，把他解讀為一位數學式的柏拉圖主義者，依靠理想化的幾何學與思想實驗來推理。湯瑪斯·塞特爾等歷史學家則強調，真正的實驗與測量對他而言同樣重要，斯蒂爾曼·德雷克的《伽利略的研究工作》至今仍是描述他科學實踐方式的經典之作。另有學者把他與阿基米德式簡單機械的傳統、工程師與工匠的實用知識，或是晚期經院哲學關於「證明」的觀念聯繫起來。哲學家保羅·費耶阿本德則挑釁地主張，伽利略根本沒有遵循任何固定的方法，還有一些學者則把他的修辭技巧，視為理解他成功的關鍵。

《史丹福哲學百科全書》強調，貫穿他整個職業生涯的，是一種一致的努力：試圖以一種可用數學描述其運動的單一物質，取代亞里斯多德所區分的天界元素與地上元素。他早期對天平、浮體與斜面的研究，他那證明天界與地球其實相似的望遠鏡發現，以及《關於兩門新科學的對話》，全都屬於這項計畫的一部分。值得注意的是，他的慣性原理，還不是牛頓意義上的慣性：伽利略往往把不受干擾的運動，設想成繞著地球的圓周運動，這也是為什麼學者會稱之為「圓周慣性」。

有關伽利略的史料異常豐富：他出版的著作、手稿，以及大量的書信往來，包括瑪利亞·切萊斯特的信件，都保存了下來，其中許多是他去世後由維維亞尼所保存的。審判文件也已出版並被詳細研究，其中以莫里斯·菲諾基亞羅的研究最為著名。維維亞尼所寫的早期傳記雖然珍貴，卻帶有理想化的色彩，而一些最廣為人知的軼事——比薩主教座堂裡晃動的吊燈、比薩斜塔，以及「Eppur si muove」——其實都出自後世的傳說，而非當時的證據。