伽利略(15)_应天故事汇

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一五

伽利略对数学在物理学中的地位的看法既不同于柏拉图的观点，也不同于亚里士多德的见解。柏拉图认为，纯数学观念的领域值得单独研究；如果物理客体与纯数学观念不相符合，那是物理客体太糟糕了，因为无论如何物理客体并不是完美无瑕的。亚里士多德认为，数学运算与物理学是不相容的，因为数学完全不考虑物质。两位哲学家都对数学的抽象特征与具体物质世界的巨大差异感到震惊。相反地，伽利略却为数学可以作为研究物理学的有效工具而感到兴奋。　　即使计算与观察不能精确一致，也没有理由褒一个贬一个。不甚符合可能说明人们还有些东西没有考虑到，并不意味着人们应该无视数学或无视观察。　　这个观点一经掌握，正如17世纪的情形一样，物理学家的需要就会极大地刺激数学的进步。伽利略、笛卡儿和牛顿每个人都提出了某些对物理学有用的数学运算，从而大大丰富了数学家们所掌握的数学。无需说，作为回报，物理学家又从数学家那里得到了新的数学工具。柏拉图和亚里士多德设置的旧的哲学障碍已经让位于对物理学和数学的新理解。　　伽利略的理论除了与当时流行的哲学观点相冲突外，与历史的天文学观点和现实的天文学家、神学家也发生了冲突。与神学家的冲突尤其尖锐。　　正当伽利略著书论述水中浮力问题时，德国耶稣会会士沙伊纳用笔名写了一本论述太阳黑子的书，他的上司怕危害其修道会的名誉而禁止此书出版。沙伊纳只好将书以信的形式写给奥格斯堡的韦尔塞，韦尔塞先前曾把德国人攻击月球山的事告诉了伽利略。韦尔塞是一位支持耶稣会的银行家，不久又成为林赛学会的会员。他用阿佩尔斯的笔名发表了沙伊纳的信，并送给伽利略评阅。韦尔塞评论说，他认为太阳黑子对意大利来说并不是什么新东西。　　伽利略在把自己的新书送佛罗伦萨交付印刷时，收到了这份材料。他以前的一个学生卡斯特利当时是基督会的修道院院长，前来帮助伽利略，伽利略要他监督书的印刷，并每天尽可能仔细地观察太阳黑子。　　卡斯特利的记录非常精确，以致可以测量黑子每天的运动，这使伽利略能够证明黑子必定是在太阳表面上，太阳大致每月自转一周。沙伊纳推断说，所谓太阳黑子实际上是绕地球或太阳旋转而挡住了人们视线的微小行星。他又另外写了几封信，韦尔塞把这些信也付印出来了；伽利略同样作了答复，其中三封《关于太阳黑子的信》在林赛学会的赞助下于1613年在罗马发表。林赛学会坚持要加上一个伽利略不喜欢的前言，其中申明伽利略对这一发现有优先权。　　1611年，伽利略还向当时在罗马的其他一些人证实了太阳黑子，后来耶稣会数学家古尔丁说，他那时已经把有关太阳黑子的论述写信告诉了沙伊纳。　　甚至在沙伊纳的书出版以前，另外一个名叫J．法布里修斯的人也论述过太阳黑子。沙伊纳对林赛学会在前言中作的优先权申明感到气愤，其他许多耶稣会会士也有同感。从此，他们与伽利略结下了不解之仇，终于给伽利略带来严重后果。　　沙伊纳和伽利略两人争端的问题不只限于太阳黑子，还涉及到天文学和其他一些问题。伽利略认为解释天上的现象应该采用与解释地上的现象相类似的方法，他反对亚里士多德天地之间有本质区别的基本假想，他还断言事物的本质是无法弄清楚的，科学所关心的仅仅是事物的特性和可见事件，这等于是科学应摆脱哲学的独立宣言。　　这是伽利略第一次，也是唯一一次在出版的作品中明确表示支持哥白尼天文学。他在《星际使者》一书中回避了这个问题，甚至在他发现了金星的盈亏以后，他也没有从天文学上反对第谷体系。他只是在《太阳黑子通信集》的附录中，才提到对他来说什么才是无可争辩的事实。这一事实就是木星卫星蚀的发现及其预测的简单方法，其重要性就在于它是简洁说明哥白尼体系的合理性的一个科学证据。但伽利略却很少提到这一点。　　为了预测木星卫星的位置，必须要考虑地球的运动，在旧天文学中是考虑太阳的运动，而带来了误差。　　这一步骤在哥白尼体系中的意义是显而易见的，因为忽视了这一点就等于把观察者移到太阳上去了。当时1612年伽利略第一次意识到会有木星卫星蚀发生时，就是在考虑了地球运动之后才立即抓住了预言木卫蚀的关键。现在从纯数学角度看，第谷体系与哥白尼体系是等价的。然而在1614年，当梅尔首先声明发现了木星卫星，并发表了木星卫星运动图表——比伽利略在1612年所使用的表稍微精确一些——时，他却承认从未见过木卫蚀，也无法提供预测它们的方法。虽然他在图表中对太阳运动引起的误差进行了修正，但对这位第谷学派的天文学家来说，这一修正只不过是把“太阳的运动”在经验上作了一些调整。梅尔简直不能想象自己也在绕太阳运动，也不会去想一想人们从太阳上会看到什么。天文学家们若不把地球的运动看作真实的运动，就很难理解他们所观察到的现象，而不论“数学等价性”如何。　　伽利略除了在《太阳黑子通信集》的附录里谈到过木卫蚀以外，再没有发表过这方面的文章。这有两个原因，第一，他希望卖出一些他为确定经度而制作的图表，因而他对自己的计算方法保密。第二，由于下文将详细叙述的一些事件，不允许伽利略再把地球的运动作为真实的来论述；并且像卫星蚀这样极其深奥的问题是不可能向《对话》的一般读者解释清楚的。

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