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伽利略誕辰|科學史上的今天:2/15

 26歲的伽利略站在比薩斜塔頂樓,雙手各握著一重一輕的球伸出塔外。千餘年前亞里斯多德主張:自由落體的速度與其重量成正比,今天伽利略要在群眾面前測試其真偽。他同時放開雙手,三秒後,出乎眾人意料之外,兩顆球竟同時落地!

伽利略.伽利萊。圖片來源:wikimedia

這個著名的比薩斜塔實驗推翻了人們一直以來的錯誤觀念,證明自由落體的落下速度與重量無關。其實伽利略可能沒做過這個實驗,因為他已經用思想實驗證明了亞里斯多德肯定是錯的:把輕物與重物繫在一起,一方面因為輕物的拖累,整體落下速度會比單獨重物還慢;另一方面整體重量變更重了,落下速度應該比單獨重物還快。兩者互相矛盾,可見物體越重、落下速度越快的假設是錯的。

不過,伽利略倒是真的做過斜面運動的實驗,而提出慣性定律,以及加速運動的行進距離與時間平方成正比,不但為牛頓的運動定律奠下根基,他將運動拆解為水平運動與垂直運動的創見,更是為往後的物理研究提供一個有效的方法學。

伽利略打破千年迷思的,還包括源自亞里斯多德,再被聖經大力鞏固的宇宙觀。1609年起,他不斷改良荷蘭人的望遠鏡,成為窺見天體面貌的第一人。他發現月球表面崎嶇不平、太陽散布著「黑麻子」,足見天體並非如教廷所宣稱的完美無瑕;又發現木星有四顆衛星,證明並非所有天體都以地球為中心環繞,駁斥了地心說。而他也觀測到哥白尼一百年前預測的金星盈虧,證實金星是繞著太陽轉,進一步支持了哥白尼的日心說。

伽利略將他的觀察與論點出版發表後,教廷馬上重申哥白尼的學說是異端,不得公開談論,伽利略只好暫不作聲,直到他的好友烏爾班八世繼任新一任教皇後,他才又於1632年出版《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,宣揚日心說。結果他還是被押到宗教法庭接受審判,迫於壓力,他不得不撤回主張;據說他退下時仍喃喃道:「可是地球依然在轉啊!」

伽利略從此遭軟禁在家,度過十年餘生。他在這段期間總結過去四十年來的研究,撰寫成《兩門新科學的對話》,成為啟發後世研究科學的經典著作。1992年,教宗若望·保祿二世才正式發表聲明承認教廷的錯誤,然而他的歷史地位早已獲得世人肯定,牛頓、愛因斯坦與霍金這些一代巨擘都尊崇他為「現代科學之父」。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

 

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。