14 宗教与科学 球就绕着太阳做周转圆运动。)虽然希腊人非常了解椭圆，并曾仔 细研究过它们的数学特性，但他们从来没有想到过这种可能性，即 天体能做圆周或者复杂化的圆周运动以外的任何方式的运动，因 为他们的审美观支配着他们的思辨，使他们只接受最匀称的假设 而拒不接受其他一切。经院哲学家们继承了希腊人的偏见，而开 普勒是第一个敢于在这方面反对他们的人。由于审美的原因而产 生的偏见就像那些道德上或神学上的偏见一样使人误入歧途，光 根据这条理由，开普勒也该是第一流的革新家。然而，开普勒的三 条定律在科学史上具有另一种更重要的地位，因为它们为牛顿的 万有引力定律提供了证据。 开普勒的定律与万有引力定律不同，它们纯粹是描述性的。 它们没有提出行星运动的任何总的原因，但阐述了用以总结观察 结果的最简单的准则。描述的简明性，到那时为止，一直是主张行 星不是围着地球而是围着太阳转，表面上的天空周日运行其实是 30由于地球自转的那种理论的唯一优点。对十七世纪的天文学家来 说，看来这种理论的优点不仅仅是简明性，地球确实在自转，行星 确实围着太阳运行，而牛顿的工作又支持了这一观点。但是我们 实际上不可能区分地球绕太阳运行的假设和太阳绕地球运行的假 设，因为一切运动都是相对的。这两种假设只是对同一件事情的 不同描述，就像说A和B结婚或B和A结婚一样。但当我们计 算具体细节时，哥白尼学说描述得比较简明这一点是如此重要，以 致每一个神志清醒的人都不会自找烦恼，去认为地球是静止不动 的，而自陷于复杂的情况之中。我们通常说火车开往爱丁堡，而不 说爱丁堡开往火车。我们可以说后一句话而不犯智力上的错误
第二章哥白尼学说的革命 15 但我们得设想沿线所有的城镇和田野都突然向南奔去，而且除这 列火车以外世界上的一切都如此，这在逻辑上是可能的，但却造成31 不必要的复杂性。托勒密假设认为的星辰周日运行也是同样武断 的，没有意思的，但是这在智力上同样没错。然而，因为开普勒、伽 利略和他们的论敌都不知道运动的相对性，所以在他们看来，所争 论的问题似乎不是关于描述方便的问题，而是关于客观真理的问 题。看来这个误会对当时天文科学的进步是一种必要的刺激，因 为，要不是哥白尼假设引入了那些简化，就不会发现支配着天体状 况的各种规律。 伽利略(1564一1642年)是他所处的时代的最著名的科学家， 这既是由于他的各种发现，也是由于他同宗教法庭斗争的缘故。 伽利略的父亲是一位贫穷的数学家，他竭力使儿子朝着他希望会 是比较有利可图的学科的方向努力。他甚至成功地不让伽利略知 道有数学这门学科，直到伽利略十九岁那年，作为一个窃听者偶然 听了一堂几何课为止。伽利略如饥似渴地钻研这门学科，在他看 来这门学科完全具有禁果的魅力。使人遗憾的是，教师们一直没32 有吸取这件事的教训。 伽利略的主要功绩是把实验的和力学的技能同用数学公式来 表示自己的结论的能力结合起来。关于动力学，也就是说关于支 配物体运动的各种规律的研究，实际上是由他开始的。从前希腊 人曾研究过静力学，即各种平衡规律。但是，他们和十六世纪的人 们对各种运动规律，尤其是变速运动规律的理解则完全是错误的。 首先，人们认为运动着的物体若听其自然，就会停止运动，而伽利 略却证实了：运动着的物体如果排除一切外部影响，就会沿着直线
16 宗教与科学 按均匀速度继续运动下去。换一说法，为了解释物体的运动变化， 无论是方向变化还是速度变化，或者两者兼而有之，而不是为了解 释物体运动，就得探索周围的情况。运动的速度或方向的变化叫 做加速度。因此，说明物体为什么像实际那样运动时，表明外部作 3用力的是加速度，而不是速度。这一原理的发现是动力学必不可 少的第一步。 伽利略用这个原理解释他的落体实验的结论。亚里士多德曾 教导说，落体的速度同它的重量成正比；那就是说，要是一个物体 重（比如说）十磅，另一个物体重（比如说）一磅，把它们同时从同样 的高度丢落，那么那个一磅重的物体的落地时间就会比那个十磅 重的物体长十倍。伽利略当时在比萨当教授，可是他不顾其他教 授们的反感，常常当他的那些亚里士多德学派的同事去讲课路经 斜塔时，从斜塔上丢铅块。大铅块和小铅块总是几乎同时着地，这 一事实向伽利略表明亚里士多德是错误的，但对于其他教授们来 说，却表明伽利略是心怀叵测的。由于种种恶意行为（从斜塔上丢 铅块是其中典型的一例)，他招致了那些认为真理是从书本中求得 的，而不是从实验中求得的人们的永久仇恨。 伽利略发现，把空气阻力除外，物体自由下落时带有一种匀加 速度，不论物体的体积大小或由什么材料所组成，它们的这种匀加 34速度在真空中都是同样的。在真空中，自由落体的速度每秒钟大 约增加32英尺。他还证明，水平发射出去的物体，如同子弹那样， 作抛物线运动，而从前则认为它暂时沿水平方向运动，然后垂直下 落。这些成果现在看来也许不是非常了不起的事情，但它们却是 关于物体如何运动的准确的数学知识的开端。在伽利略以前，有
第二章哥白尼学说的革命 17 一种纯数学，它是演绎的，不依赖于观察；当时人们完全根据经验 进行某些实验，这尤其表现在炼金术方面。但是，为了获得数学定 律，做了极其大量的工作以开创实验实践，从而使数学能应用于没 有先验知识的素材的，是伽利略。而且他还竭力明确无误地不可 否认地指示，一代接一代地重复某一断言是何等容易，尽管稍微对 它检验一下就会暴露其谬误性。从亚里士多德到伽利略整整两千 年，没有一个人想到过要考查落体定律是否就像亚里士多德所说35 的那样。在我们看来，考查这种说法也许很平常，但是在伽利略时 代，这是需要有天才的。 尽管关于落体的那些实验也许使学究们感到恼火，但宗教法 庭则无由谴责它们。把伽利略引到更加危险的境地的，是望远镜。 听说有个荷兰人发明了这样一种仪器，他也制作了一架，很快就发 现了许多新的天文事实，在他看来其中最重要的是木星有卫星。 根据哥白尼的理论，这些卫星作为太阳系的一个小型复制品是很 重要的，然而，它们很难适合于托勒密体系。此外，当时有各种各 样的理由来解释为什么除恒星外恰好有七个天体（太阳、月亮和五 大行星)，因而另外再发现四个天体是非常令人难堪的。过去不是 有亚细亚七教会和《启示录》中所说的七枝金烛台吗？亚里士多德 学派的人们死也不肯通过望远镜看东西，并且固执地认为木星的 各个卫星是幻象。①但是伽利略深谋远虑地以托斯卡纳大公之名 36 把它们取名为“Sidera Medicea”(梅狄奇家之星)，而这样做对使政 ①例如，克拉弗斯神甫曾说过：“要看到木星的卫星，就得制造一种能创造它们的 仪器。”怀特：《科学与神学的斗争》(Warfare of Science with Theology),第一卷，第 132页
18 宗教与科学 府相信它们是确实存在的起了很大作用。要是它们不为哥白尼体 系提供了一个论据的话，那么，那些否认它们存在的人们也许就不 会一直坚持他们的立场了。 除了木星的卫星外，望远镜还揭示了其他使神学家感到恐惧 的事情。它显示金星像月球一样也有盈亏；哥白尼曾认为根据他 的理论事实就该如此，因此伽利略的仪器把反对哥白尼的论据变 成了对他有利的论据。通过望远镜发现了月球上有山脉，由于某 种原因这被认为是令人震惊的。而更可怕的是发现太阳有黑子！ 人们认为这倾向于表明上帝的作品也有瑕疵，因此在各教会大学 中禁止教师们谈论太阳的黑子，在其中某些大学里这个禁令持续 3?了好几百年。有个多明我会的修道土曾因作了一次以带双关语的 经句：“加利利人啊，你们为什么老是仰望着天空”为题的布道，而 受到提拔。他在这次布道中强调说几何学乃是魔鬼的学问，应当 把数学家当作一切异端的发起人加以驱逐。神学家们也赶紧指 出，这个新学说会使耶稣下凡的教义难以置信。此外，因为上帝绝 不做徒劳的事情，我们得设想其他行星上住有居民，但这些行星上 的居民是诺亚的后裔呢，还是由耶稣基督拯救出来的呢？上述仅 仅是可怕的疑问中的少数几个，据红衣主教和大主教们说，这些疑 问很可能是邪恶好奇的伽利略提出来的。 所有这一切的结果是宗教法庭着手处理天文学，并且根据圣 经中某些经句的推论，得到两条重要的真理： “第一个命题，即太阳是中心并且不绕地球旋转，在神学上是 愚味的、荒唐的、虚妄的，而且是异端的，因为很清楚这同圣经说的 正好相反…第二个命题，即地球不是中心而是绕太阳旋转，在哲