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第八章 开普勒、吉伯和伽利略
许多证据都可以证明伽利略在运动学领域进行了富有革命性的工作。而且,17世纪中叶那些物理学著作的编、撰者们——克里斯蒂安·惠更斯,约翰·沃利斯,罗伯特·胡克,伊萨克·牛顿——都承认并使用了伽利略的那些定律和原理。至少在两个世纪中,许多科学史家和科学哲学家都在为伽利略革命而欢呼。此外,长期以来,物理学家和其他领域的科学家们一直认为伽利略是位革命英雄,甚至夸大他的作用,以致于把他说成是现代科学和科学方法或实验方法的创始人,是牛顿前两个运动定律的发现者。简而言之,伽利略似乎轻而易举地通过了鉴别是否已经引起的一场科学革命的所有检验。

    伽利略首次公开展示他的富有革命性的科学是在161O年,当时,他发表了用望远镜探索天空所取得的最初一部分成果。在本书第1章中我曾谈到过伽利略对天空的看法的转变过程,即从个人的观察经验到得出理智的结论的转变过程。他用类推原理和物理光学说明,月球表面也像地球一样,峭壁林立,起伏不平。他发现,地球使月球生辉发亮。他看到木星系统有四个卫星,金星有位相变化。他的望远镜不仅展示了有关太阳、地球以及行星这些以前已为人知的天体的一些新的消息,而且在可视的范围内向人们展现出了用肉眼从未看到过的大量的恒星(和卫星)。

    伽利略的发现,以及其他人的发现,首次向所有人说明了天空是什么样。金星的位相,如果与行星的表现尺寸联系起来,就能证明金星轨道所环绕的是太阳而不是地球,并由此证明托勒密是错的。所有这些发现都是与哥白尼的这一命题相一致的:地球只不过是另一个行星;也就是说,所有的发现表明,地球更像是个行星而不像是与行星不同的东西。伽利略因此立即证明,他业已说明了哥白尼体系的正确性(尽管事实是,他的发现与第谷·布拉赫的体系也是十分相容的,而在第谷·布拉赫的体系中,地球仍被看作是位于中心,其他行星环绕着太阳,太阳则围绕着地球循环运动)。

    这些发现使观测天文学发生了革命性转变,并且从根本上使哥白尼天文学讨论的层次发生了变化。在1610年以前,哥白尼体系可能看起来是一种思想实验,一种假设的计算系统,对那些否认地球看上去像是一颗行星(即我们认为是闪耀着极为灿烂的光芒的星球)的人来讲,它是某种在哲学上荒诞不经的东西。在1610年革命发生并产生了成果后,科学家能够(并且确实)证明,地球与其他行星实在相似,而且理应有同样的运动。哥白尼非常正确地指出,地球只不过是quot;另一颗行星quot;。要想否认这种新的在经验上得到了修正的哥白尼学说,只有拒绝用望远镜去观察,或者断言,通过望远镜所看到的肯定是一种光学假象或是望远镜的透镜所产生的一种畸变,而不是行星的真面目。一些非常明智的哲学家都采取了这一态度,这一事实表明,在当时,以经验证据为基础来认识大自然是一种多么激进多么富有创新性之举。

    伽利略在其中引起革命性变化的第二个领域就是运动学。这一课题一直被认为是自然哲学的中心;所以,在其《两种新科学》(1638)第三天对话的开场白中,伽利略夸耀说,他正在引进quot;一门有关一个极为古老课题的崭新的学科quot;(伽利略1674,147)。也许,许多有关运动的新定律和新原理都应归功于伽利略。他发现了摆的等时性——当一个自由摆动的摆沿弧线运动所经过的弧的长度越来越短时,它的运动速度也会减慢,但它完成每次摆动的全程所需要的时间却(总是)保持不变。他通过激动人心的实验证明,在空气中,重量不同的物体下降的速度几乎是相同的,而并不(像以前亚里士多德以及今天未受过物理学教育的大部分人仍然认为的那样提与物体的重量成比例的。他发现,自由降落是
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