穿越歷史，拜訪伽利略

卡特林·帕西格　亞歷克斯·朔爾茨

《時空漫游指南：回到過去的旅行和生存建議》

[ 德] 卡特林·帕西格 [ 德] 亞歷克斯·朔爾茨 著

張亦琦 譯

人民文學出版社

2023 年9 月

科學研究的過程通常不為人知。物理學家、化學家、地質學家、生物學家的工作都不會處在聚光燈下，當某位科學家鉆研幾十年后終于獲得諾貝爾獎時，大多數人都是第一次聽到這個名字。

我們聽說的只有順利的實驗、成功的故事，卻不了解取得科學發現之前那些有關失敗、掙扎、懷疑和挫折的故事。時間旅行者有機會在科學家們變得出名且無趣之前拜訪他們，親眼看著他們寫公式、收集動物的尸體、建立檔案、混合液體或者進行思想實驗。與諾貝爾獎頒獎典禮的照片相比，此時的他們往往看起來會年輕、漂亮得多。

制作出望遠鏡

有些人將伽利略·伽利雷視為“現代科學之父”。然而世界的運行規則并沒有那么簡單，不是每個抽象的事物都有著自己的父親和母親。

伽利略之所以聞名于世，原因之一是他在1609/1610 年冬天用望遠鏡進行了首次天文觀測。伽利略工作的地點位于陽光明媚的帕多瓦，這是個風景怡人的旅行目的地。在17 世紀初，帕多瓦是威尼斯共和國的一部分。從當地乘坐馬車和貢多拉小船抵達國際大都市威尼斯只需要幾個小時，這段行程伽利略十分熟悉。

在那里，伽利略第一次從荷蘭商人口中聽說了望遠鏡的發明，于是他決定自己造一架望遠鏡。此時威尼斯共和國最繁榮的時期已經過去，威尼斯陷入了與土耳其人的爭端中，似乎看不到盡頭。盡管如此，這座城市仍然是一座大都市，并且向全世界開放。時間旅行者的裝扮雖然奇怪，卻會與許多古怪的外來者混雜在一起。當時的戰爭都在別處發生，自1576 年以來，瘟疫在當地也已經平息。

據伽利略本人的說法，在帕多瓦的那些年，也就是1592年至1610 年，是他一生中最快樂的時光。總體來說當時的他仍然不為公眾所知，與天主教會之間的不愉快的爭端也尚未發生。伽利略與幾名學生共同生活在一座寬敞的房子里，靠在當地大學教數學和天文學來謀生。業余時間里，他與一個住在離他家幾條街外的女人共同育有三個孩子。撫養孩子的花銷不小，因此伽利略想找一份更好的工作，或許他也想在瘟疫再次暴發之前出人頭地。

伽利略自制的望遠鏡性能并不優越。手工制作的折射望遠鏡放大率可達到3 至30 倍。這個倍數并不算高。可以預見的是，如果你通過伽利略的望遠鏡觀察星星，星星周圍會有模糊的光暈，月球也會明顯地扭曲變形。不過只要能用它看到前所未見的東西就夠了，換言之這也是伽利略的預期。1609 年8 月，他首次向世人展示他的望遠鏡是在一個白天。不久的將來望遠鏡將征服世界，出現在船上、堡壘中和將軍們的手里。

撼動世界的發現

拜訪伽利略的最佳時間是1610 年1 月。他在兩個月后出版的那部日后聞名于世的著作《星際信使》中記錄道，他發現了四個與木星同在夜空中移動的小光點，在幾周的時間內，它們沿著一條線來回移動，這就是木星著名的“伽利略衛星”，如今人們分別稱之為歐羅巴（木衛二）、加尼美得（木衛三）、艾奧（木衛一）和卡里斯托（木衛四）。

人類無法用肉眼觀測到這四顆衛星。此外，伽利略還繪制了月球的表面，并辨識出了與地球上相似的立體結構、山嶺與山谷。透過望遠鏡觀察到天空中布滿了星星，由于鏡片不夠完美，這些星星看上去固然很丑，但是遠比沒有輔助工具的情況下看到的東西多得多。

在這個時期，伽利略并不是唯一用望遠鏡觀察天空的天文學家。1609 年夏天，英國人托馬斯·哈里奧特先于伽利略觀察到了月球環形山，而在伽利略發現后不久，德國弗蘭肯地區的西蒙·馬里烏斯在1610 年1 月也觀測到了木星的衛星。在羅馬，耶穌會的修士也在用自己的望遠鏡觀察天空。

望遠鏡自1608 年被發明出來以后，迅速出現在歐洲的各個角落。將這樣一種裝置對準木星或月球的想法算不上別出心裁，也談不上有開創性。這種做法顯而易見，第一批科學發現的成果就像低懸在枝頭的果實。誰第一個抓住它，第一個將自己的發現公之于眾，誰就是贏家。

伽利略很清楚這一點，因此他抓緊時間出版了《星際信使》。在17 世紀的自然科學界，“不出版就滅亡”的道理已經適用。他以曾經的學生、托斯卡納大公科西莫二世·德·美第奇的名字來命名自己的發現，幾個月后，科西莫二世在佛羅倫薩的美第奇宮廷為他提供了一個待遇極優渥的新職位：沒有教學任務，終身雇傭，永遠有穩定的收入。伽利略實現了所有科學家的夢想。木星衛星的發現不僅是天文學上驚人的進步，也向人們展示了科學家為了保障自己的生計做出了哪些努力。

1610 年在天文學史上可謂是個激動人心的年代。當時的大多數天文學家仍然相信行星和太陽都圍繞著地球旋轉。只有約翰內斯·開普勒、伽利略等少數天文學家分別支持著只有六十年歷史的一項理論的幾種不同版本，這一理論就是所有的行星都圍繞著太陽旋轉。還有一些人傾向于中立—太陽和月亮圍繞著地球旋轉，其他行星則圍繞著太陽旋轉。科學家們針對不同理論體系的優缺點進行了深入辯論。

發現木星的衛星并沒有為不同宇宙觀之間的辯論帶來多大改變。木星擁有衛星這一事實，并不能證明太陽是否圍繞著地球運行。要想證明這一點，首先必須讓另一顆行星發揮作用，那就是金星。人們從地球觀測金星，當它位于太陽的左側或右側時，它看起來就像一彎小月牙兒，這是因為金星只能從一側被照亮。在環繞太陽運行的過程中，金星會顯示出與月球相同的相位。

如果相反地，金星是在太陽運行軌跡的內側繞著地球運轉，那么這顆行星應該只能呈現出月牙似的相位。伽利略、哈里奧特、馬里烏斯和其他天文學家通過望遠鏡跟蹤觀察金星的運行，大約在1610 年底，金星呈現出了與人們預期完全相符的相位，也就是圍繞著太陽旋轉形成的相位。

這個發現切實撼動了古老的地心說。這至少可以證明金星不是在圍繞著地球運行。但此時的伽利略已經身在佛羅倫薩，舉世聞名，想要拜訪他已經很困難了。

（本文獲出版社授權，標題為編者所加）

責任編輯董可馨 dkx@nfcmag.com