穿越历史，拜访伽利略

卡特林·帕西格　亚历克斯·朔尔茨

《时空漫游指南：回到过去的旅行和生存建议》

[ 德] 卡特林·帕西格 [ 德] 亚历克斯·朔尔茨 著

张亦琦 译

人民文学出版社

2023 年9 月

科学研究的过程通常不为人知。物理学家、化学家、地质学家、生物学家的工作都不会处在聚光灯下，当某位科学家钻研几十年后终于获得诺贝尔奖时，大多数人都是第一次听到这个名字。

我们听说的只有顺利的实验、成功的故事，却不了解取得科学发现之前那些有关失败、挣扎、怀疑和挫折的故事。时间旅行者有机会在科学家们变得出名且无趣之前拜访他们，亲眼看着他们写公式、收集动物的尸体、建立档案、混合液体或者进行思想实验。与诺贝尔奖颁奖典礼的照片相比，此时的他们往往看起来会年轻、漂亮得多。

制作出望远镜

有些人将伽利略·伽利雷视为“现代科学之父”。然而世界的运行规则并没有那么简单，不是每个抽象的事物都有着自己的父亲和母亲。

伽利略之所以闻名于世，原因之一是他在1609/1610 年冬天用望远镜进行了首次天文观测。伽利略工作的地点位于阳光明媚的帕多瓦，这是个风景怡人的旅行目的地。在17 世纪初，帕多瓦是威尼斯共和国的一部分。从当地乘坐马车和贡多拉小船抵达国际大都市威尼斯只需要几个小时，这段行程伽利略十分熟悉。

在那里，伽利略第一次从荷兰商人口中听说了望远镜的发明，于是他决定自己造一架望远镜。此时威尼斯共和国最繁荣的时期已经过去，威尼斯陷入了与土耳其人的争端中，似乎看不到尽头。尽管如此，这座城市仍然是一座大都市，并且向全世界开放。时间旅行者的装扮虽然奇怪，却会与许多古怪的外来者混杂在一起。当时的战争都在别处发生，自1576 年以来，瘟疫在当地也已经平息。

据伽利略本人的说法，在帕多瓦的那些年，也就是1592年至1610 年，是他一生中最快乐的时光。总体来说当时的他仍然不为公众所知，与天主教会之间的不愉快的争端也尚未发生。伽利略与几名学生共同生活在一座宽敞的房子里，靠在当地大学教数学和天文学来谋生。业余时间里，他与一个住在离他家几条街外的女人共同育有三个孩子。抚养孩子的花销不小，因此伽利略想找一份更好的工作，或许他也想在瘟疫再次暴发之前出人头地。

伽利略自制的望远镜性能并不优越。手工制作的折射望远镜放大率可达到3 至30 倍。这个倍数并不算高。可以预见的是，如果你通过伽利略的望远镜观察星星，星星周围会有模糊的光晕，月球也会明显地扭曲变形。不过只要能用它看到前所未见的东西就够了，换言之这也是伽利略的预期。1609 年8 月，他首次向世人展示他的望远镜是在一个白天。不久的将来望远镜将征服世界，出现在船上、堡垒中和将军们的手里。

撼动世界的发现

拜访伽利略的最佳时間是1610 年1 月。他在两个月后出版的那部日后闻名于世的著作《星际信使》中记录道，他发现了四个与木星同在夜空中移动的小光点，在几周的时间内，它们沿着一条线来回移动，这就是木星著名的“伽利略卫星”，如今人们分别称之为欧罗巴（木卫二）、加尼美得（木卫三）、艾奥（木卫一）和卡里斯托（木卫四）。

人类无法用肉眼观测到这四颗卫星。此外，伽利略还绘制了月球的表面，并辨识出了与地球上相似的立体结构、山岭与山谷。透过望远镜观察到天空中布满了星星，由于镜片不够完美，这些星星看上去固然很丑，但是远比没有辅助工具的情况下看到的东西多得多。

在这个时期，伽利略并不是唯一用望远镜观察天空的天文学家。1609 年夏天，英国人托马斯·哈里奥特先于伽利略观察到了月球环形山，而在伽利略发现后不久，德国弗兰肯地区的西蒙·马里乌斯在1610 年1 月也观测到了木星的卫星。在罗马，耶稣会的修士也在用自己的望远镜观察天空。

望远镜自1608 年被发明出来以后，迅速出现在欧洲的各个角落。将这样一种装置对准木星或月球的想法算不上别出心裁，也谈不上有开创性。这种做法显而易见，第一批科学发现的成果就像低悬在枝头的果实。谁第一个抓住它，第一个将自己的发现公之于众，谁就是赢家。

伽利略很清楚这一点，因此他抓紧时间出版了《星际信使》。在17 世纪的自然科学界，“不出版就灭亡”的道理已经适用。他以曾经的学生、托斯卡纳大公科西莫二世·德·美第奇的名字来命名自己的发现，几个月后，科西莫二世在佛罗伦萨的美第奇宫廷为他提供了一个待遇极优渥的新职位：没有教学任务，终身雇佣，永远有稳定的收入。伽利略实现了所有科学家的梦想。木星卫星的发现不仅是天文学上惊人的进步，也向人们展示了科学家为了保障自己的生计做出了哪些努力。

1610 年在天文学史上可谓是个激动人心的年代。当时的大多数天文学家仍然相信行星和太阳都围绕着地球旋转。只有约翰内斯·开普勒、伽利略等少数天文学家分别支持着只有六十年历史的一项理论的几种不同版本，这一理论就是所有的行星都围绕着太阳旋转。还有一些人倾向于中立—太阳和月亮围绕着地球旋转，其他行星则围绕着太阳旋转。科学家们针对不同理论体系的优缺点进行了深入辩论。

发现木星的卫星并没有为不同宇宙观之间的辩论带来多大改变。木星拥有卫星这一事实，并不能证明太阳是否围绕着地球运行。要想证明这一点，首先必须让另一颗行星发挥作用，那就是金星。人们从地球观测金星，当它位于太阳的左侧或右侧时，它看起来就像一弯小月牙儿，这是因为金星只能从一侧被照亮。在环绕太阳运行的过程中，金星会显示出与月球相同的相位。

如果相反地，金星是在太阳运行轨迹的内侧绕着地球运转，那么这颗行星应该只能呈现出月牙似的相位。伽利略、哈里奥特、马里乌斯和其他天文学家通过望远镜跟踪观察金星的运行，大约在1610 年底，金星呈现出了与人们预期完全相符的相位，也就是围绕着太阳旋转形成的相位。

这个发现切实撼动了古老的地心说。这至少可以证明金星不是在围绕着地球运行。但此时的伽利略已经身在佛罗伦萨，举世闻名，想要拜访他已经很困难了。

（本文获出版社授权，标题为编者所加）

责任编辑董可馨 dkx@nfcmag.com