伽利略·伽利雷

在伽利略之前，关于世界如何运转的问题，答案要到亚里士多德的书里去找；在他之后，答案要到实验和观测里去找。这个转变，比他的任何一项具体发现都更重要。

音乐家的儿子

1564 年，伽利略生于比萨。父亲温琴佐是鲁特琴演奏家和音乐理论家，喜欢用实际的弦线实验去反驳权威的音乐教条——这种脾气原封不动地传给了儿子。伽利略本被送去学医，却半路迷上了数学和阿基米德。流传最广的故事说，他在比萨大教堂里盯着摇摆的吊灯，用自己的脉搏计时，发现摆幅渐渐变小、来回一次的时间却几乎不变——摆的等时性。这个场景出自他晚年弟子维维亚尼的追述，细节未必可靠；但伽利略确实深入研究过摆，等时性（在小摆幅下近似成立）日后成了摆钟的原理。

从斜塔传说到斜面实验

最著名的比萨斜塔实验——轻重两球同时落地——同样主要出自维维亚尼的记载，多数科学史家认为它更接近传说。真正的实证核心要朴素得多：伽利略让铜球滚下刻有光滑凹槽的斜面，用水钟计时，一遍遍改变角度重复测量。斜面把「下落」放慢到可以测量的程度，他由此得到干净的结论：下落距离与时间的平方成正比，且与物体轻重无关。用今天的写法，就是 $s = \frac{1}{2}gt^2$。把问题交给可重复的测量、让自然自己回答——现代实验物理的起点就在这条斜槽上。

把望远镜指向天空

1609 年，他听说荷兰眼镜匠造出了能把远物拉近的镜筒，没见过实物，靠自己磨制镜片做出了放大约二十倍的望远镜，然后做了一件前人没做过的事：把它指向夜空。月亮上有山脉与环形山，所谓「完美无瑕的天界」布满疤痕；木星旁边有四颗小星，夜复一夜绕着木星打转——天体可以绕地球以外的中心旋转！1610 年 3 月，他把这些写进《星际信使》，轰动全欧。同年年底，他又观测到金星像月亮一样有圆缺相位——这在地心说框架里无法解释，却是哥白尼体系的自然推论。

审判

伽利略从此公开为日心说辩护。1616 年，教会把哥白尼学说列为禁忌并对他发出警告；1632 年，他还是出版了《关于两大世界体系的对话》，用意大利语、借三人对谈把地心说驳得体无完肤。次年，年近七旬的伽利略被宗教裁判所传唤到罗马，被迫跪着当众宣誓放弃日心说，判处终身软禁。传说他起身时低声说了句「可它仍在转动」——这句话在同时代文献中找不到任何出处，几乎可以肯定是后人附会。但它之所以流传至今，是因为道出了一个事实：判决书管不住行星。

软禁中的巅峰

在阿切特里的家中，双目渐盲的伽利略完成了一生最重要的著作《两门新科学》，书稿被秘密送往新教的荷兰，1638 年在莱顿出版。书中系统总结了他对材料强度与物体运动的研究：匀加速运动、抛体的抛物线轨迹、惯性观念的雏形——牛顿力学的地基几乎都在这里。1642 年 1 月，伽利略去世。人们常说牛顿生于同一年，这在英国当时沿用的儒略历下成立（1642 年 12 月 25 日）；按今天的公历，牛顿其实生于 1643 年初——巧合动人，但历法要算清楚。1992 年，教廷正式为伽利略平反。这场道歉迟到了 350 年，而科学，早已按他的方式运转了三个世纪。