40. 西方黎明

  插圖65：尤斯圖斯·蘇斯特曼斯，《伽利略·伽利雷》，1636年，佛羅倫斯，烏菲齊美術館

  第谷·布拉赫：庇護的幸福

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  《天體運行論》的序言為世界史上最重要的科學動盪之一提供了先決條件。哥白尼寫道，正是對古代天文學的研究激發了他的靈感。他閱讀古老而純粹的文獻資料，研究古代宇宙學並繼續思考。通過這種方式，他的模型中保留了均勻的宇宙和天體的循環運動。人們可以把他的計劃看成在亞里士多德物理學的基礎上藉助托勒密的數學來拯救托勒密，並通過上述二者拯救古代的宇宙觀的一次嘗試。這樣看來，哥白尼可能是文藝復興時期天文學家的典範。但如果僅僅將他看成是一個復興過時理論的人，並不能公正地評價他的貢獻。從數學角度來看，他改變的那些前提可能只是為「拯救現象」服務的一些小小伎倆，但從神學和哲學的角度來看，情況卻大相逕庭——它們意味著大規模的顛覆。對一個虔誠的天主教徒而言，如此顛覆世界絕對需要勇氣和激進的思想。所以人們可以明白，雖然哥白尼的先驅只有薩莫司的阿利斯塔克一人，但哥白尼卻從未援引他——因為據記載，這個希臘人在當時因為無神論的觀點被起訴。

  哥白尼的理論導致了可怕的後果：人——創造物中的王者，上帝按照自己的樣子創造出的生物，神聖救贖計劃的對象——突然發現自己被拋棄到太陽和土星之間的虛無之地。從這一點來說，這個把地球趕出中心的弗龍堡教士遺世而獨立，與除阿利斯塔克之外的所有天主教前輩、阿拉伯宇宙學和其他所有已知的世界觀都不一樣。在伊斯蘭世界中，地球的優越地位甚至繼續保持了幾個世紀。中世紀晚期的偉大天文學家在伊斯蘭世界沒有找到擁護者。哥白尼的太陽升起的地方不是東方的伊斯蘭世界，而是西方的拉丁歐洲地區。歐洲要完成範式轉換，還有艱難的路要走。「爭議」原則對新理論產生的重要意義在對哥白尼世界觀的討論中最明確地展現出來。哥白尼的門徒雷蒂庫斯將這場爭論比喻成希臘人和特洛伊人爭奪美麗的海倫。印刷術讓新行星理論的知識廣泛傳播，從而也讓越來越多的人加入討論。哥白尼的書在1616年被教會禁止，但這幾乎沒有阻礙歐洲天主教地區的辯論，在新教地區更是如此。在拉丁歐洲的每個角落都可以對這一理論進一步思考、進一步潤色。

  突破之前的一個關鍵人物是丹麥貴族第谷·布拉赫（Tycho Brahe，1546—1601）。他是16世紀哥白尼之後一代中最重要的天文學家之一，他信賴儀器，對天空進行有規律的細緻觀測。布拉赫曾在哥本哈根和德國的多所大學學習。他雲遊四方、博覽群書，與很多學者進行廣泛的通信並整理出版——這是科學史上的一個新奇事物。在奧格斯堡，鐘錶匠克里斯多福·席斯勒（Christoph Schi?ler）為他打造了銅質天球儀和其他設備。在卡塞爾，他得到了天文學愛好者黑森-卡塞爾的威廉四世（Wilhelm Ⅳ. von Hessen-Kassel）的支持，後者將他推薦給丹麥的弗雷德里克二世。國王給了布拉赫貴族待遇，把汶島賞給他作為封地，並撥款建造兩個天文台。除了許多封地帶來的收入，布拉赫作為羅斯基勒大教堂的教士會成員也領俸祿。他的庇護人甚至給他一艘王家艦隊中的船。如聖諭所說，它應該「像新的一樣，不能太舊」。

  在現代早期的歐洲，可能沒有哪個天文學家有布拉赫那麼多的研究設備可供調用。國王選了一個通過占星得出的好日子為天文台奠基，四年後一座異乎尋常的建築在烏拉尼堡竣工，又過了四年，建在地下的星堡天文台封頂。據第一批為布拉赫寫傳記的作家稱，他的隨從像王侯一樣多，只不過圍繞他的不是騎士和士兵，而是相當聰明的數學家、觀察員和儀器工人；他的武器不是矛和弓，而是儀器和印刷機。烏拉尼堡似乎實現了培根對大型研究機構的設想。布拉赫在這裡一直研究到1596年，他最重要的職責是每年為王室提供星座運勢。

  他想依靠強大裝置消除計算與夜空觀測之間的矛盾。他注意到木星和土星交會的日期要比預計提前一個月。所以他著手修改哥白尼的行星圖，並使用自己精心改進的儀器。他在《機械學重建的天文學》一書中繪製了赤道圈，書中附有布拉赫與哥白尼的肖像，這意味著他認可新天文學，並證明他對自己很有信心。布拉赫屬於第一批使用機械鐘為天文觀測精確計時的人。這樣，歐洲中世紀的另一個傳家寶為人類歷史上最偉大的科學革命之一提供了重要工具。

  1572年在仙后座發現了一顆「新星」——這一事件在整個歐洲，甚至在中國都引發劇烈反響——布拉赫認為，這顆行星一定是在月球上空，而根據亞里士多德的說法，在那片天體領域本應該一成不變。斯塔基拉的紀念碑上又有一塊石頭掉落。布拉赫最重要的貢獻是天體圖和行星運動模型，它們比之前所有天文學家的觀測結果都更精確。哥白尼的學說在許多方面都優於托勒密，但布拉赫認為，把地球從中心移除與造物主的智慧相矛盾。此外，土星與恆星之間「毫無意義的」巨大距離讓他心煩。因此，他設計了自己的世界模型，將地球留在中心位置。太陽和星星都要圍繞地球運行，但其他行星圍繞太陽轉動。觀測數據又讓他做出讓步，太陽可以成為行星軌道的中心，這樣土星另一側就不必存在浪費的空間。但這一模型有個缺點，太陽軌跡必須兩次交會火星軌道，水星和金星的軌道也會如此。布拉赫得出一個激進的結論：目前的行星分布不支持這樣的雙重交會，所以應該放棄這個觀點——關於行星如何產生、天空中的物質是否與地球類似等問題，依舊是眾說紛紜——相對應的，他提出天體懸浮在「以太」[67]中的觀點。布拉赫的妥協宇宙論仍然非常複雜，但是許多人願意接受，因為他們更願意與《聖經》的說法保持一致，厭惡哥白尼的模型，而且這種天體運行論是基於最精確的觀測，比托勒密的模型更有說服力。

  布拉赫是歐洲庇護人體系中最經典的受資助案例。1596年，他失去了丹麥國王的支持，此後輾轉多處，最終來到熱愛天文學的皇帝魯道夫二世身邊。他被允許在布拉格附近的貝納茨基設立一個天文台。但他沒有多少時間了，因為1601年就是他的大限之時。去世前，他曾請求他的同事約翰內斯·克卜勒完成他未竟的觀測工作。

  克卜勒戰勝火星

  1571年，克卜勒生在符騰堡的威爾德斯達特鎮。1600年他逃亡到布拉格時幾乎身無分文，布拉赫接納了他。在此之前，他曾是蒂賓根神學院的數學家，後來在施泰爾馬克擔任占星家並制定日曆。內奧地利大公斐迪南，未來的皇帝斐迪南二世（Ferdinand Ⅱ）肆無忌憚地反對宗教改革。例如，克卜勒以新教儀式把他的女兒安葬在鄰近一處地方，那裡甚至都不歸這個哈布斯堡的宗教狂管轄，但他還是不得不支付罰金。天主教徒斐迪南智力有限，統治相對嚴苛，與他相比，皇帝魯道夫在宗教事務上相對寬容，宮廷的氣氛也比較輕鬆，為克卜勒提供了大展身手的空間。

  克卜勒把布拉赫數不勝數的遺作進行排序。在接下來的200年裡，他制定的《魯道夫星表》一直為計算行星和月球軌道提供基礎。這個施瓦本人具備以往缺少的東西：數學天賦。但思考只是基礎之一。另一項則是艱苦的工作，並且還要經常對自我進行批判性的反思。

  克卜勒不僅是天文學的先驅，也是物理學的開創人。他發現光度學的基本定律——光強度的測量標準——並發展出一種視覺理論，首次超越了阿爾哈曾。例如，他認識到眼睛就像一個鏡頭。但他最大的妙招是確定了行星圍繞太陽運行的規律，他的出發點是火星那令人捉摸不透的環形軌道。克卜勒確定，布拉赫和他的同事們觀測到的這顆紅色星球的一些軌道位置與他本人假設的那些點偏離了8角分——約等於360度的軌道的1/2700。實際上，這是一個微小的差異，在古代天文學允許的範圍內。但是克卜勒不接受這一點，他認為這點微不足道是「上帝的禮物」。他後來指出，就是這預示不祥的8角分將會指引整個天文學走向變革。對造物主的精密的信賴戰勝了希臘的理性主義。

  這種重構開啟了知識「思潮」的時代，並帶來第一批以數學為基礎的自然法則。克卜勒自己曾說，歷經「極其複雜」的運算，以及一遍遍地與觀測數據對照，他終於通過一個蛋形模型確立了火星軌道的橢圓形狀。另外，與布拉赫和哥白尼不同，他的出發點是地球不斷移動，只有通過這兩個假設才能夠解釋火星明顯的旋轉軌跡，克卜勒把它比作椒鹽卷餅。以前假設的本輪和其他龐大的設想，比如行星可能存在的橫向運動（又稱「緯度」），現在都變得多餘。1609年6月4日，克卜勒驕傲地向皇帝魯道夫宣布他戰勝了火星，這也意味著戰勝了亞里士多德：「我向尊貴的陛下呈上一個狂妄的俘虜，我經過一場艱苦而漫長的戰爭將他俘獲，承蒙陛下庇佑……這就是那個可怕的戰神。」他為了解決這個運算任務耗費了10多年，嘗試了70多次，而一台現代計算機在幾分之一秒內就可以完成。

  闡明火星的橢圓軌跡以及後來其他行星的軌跡是與古代天文學及其教條的真正決裂，從前人們以為天上只有圓形軌道。通過確定火星軌道，克卜勒確立了他的三條法則，其中前兩條都出現在他1609年發表的《新天文學》（又名《論火星的運動》）中；10年後，他出版的《世界的和諧》中又提到了第三條。這三條法則是：所有行星分別是在大小不同的橢圓軌道上運行，太陽是它們的焦點；在同樣的時間裡行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等；行星公轉周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。

  克卜勒是第一個從物理學角度解決行星運動的人，並總結了行星運動的規律。其做法的全新之處在於，他不僅推導數學方程，還要確認運算結果是否與觀測到的現實一致。吉爾伯特的《論磁》讓他想到，天體運動背後有可預測的其他力量。克卜勒仍然用傳統說法來解釋這種規模巨大的力，它們來自移動的「靈魂」或智慧，但在其他方面他都使用了抽象的物理概念。在他看來，軌道的橢圓形狀是由吸引和排斥的對抗力引起的，還要考慮到太陽和行星的軸旋轉。距離中心星越近，運行越快，距離遠的行星運行更慢，如吉爾伯特所言，磁力隨著距離的增加而減弱。克卜勒還提到，太陽的軸旋轉會引發一個「旋渦」，將行星引向自己的軌道，其中可能包含著對引力概念的認識。

  克卜勒劃時代的《世界的和諧》是一本獨特的書，數學證據鏈與上帝和有靈魂的宇宙形成鮮明對比。作者這一次並沒有充分尊重觀察數據的權威，而是試圖挽救舊時論點，認為天體的安排完美和諧。他的宇宙依然迴響著超世俗——確實在地球的塵世之上——的天體之樂，人耳是聽不到的。既然現在證明了行星軌道的橢圓形狀，這個奇特的理由讓曾經推動星體的天使變得無所事事：誰讓他們堅信軌道必須是完美的圓形呢？行星智慧也逐漸從新的天文學中隱去。

  像培根一樣，克卜勒將自己與晦暗神秘的赫爾墨斯主義者和推崇帕拉塞爾蘇斯的人區分開來。在克卜勒看來，他們的行為有悖於數學清晰的光亮。在浮士德時代神奇的魔法猜想中，他將類比和因果關係之間、象徵和被象徵物之間的思維分開。「我實際上是與符號做遊戲，但我玩的時候永遠不會忘記自己是在玩。因為僅僅通過符號不能證明任何東西。」這樣，信仰和天文物理之間的界限也日趨明確。克卜勒曾經寫道，他想證明宇宙的機器不是像一個有神性的東西，而是像一個鍾。除此之外，他從古代汲取經驗。佩爾蓋的阿波羅尼烏斯在公元前3世紀下半葉已經開始研究圓錐曲線，為克卜勒計算行星軌道提供了不可或缺的基礎，而生活在公元前3世紀的亞歷山大的帕普斯（Pappos von Alexandria）留下了《數學寶典》，讓克卜勒獲得靈感並成為微積分的開拓者。

  數學家上帝

  作為科學革命的關鍵學科，數學在很長一段時間裡都是大學的影子學科。它的主要作用是作為音樂或天文學的技術輔助，幫助畫家確定透視結構，幫助水手確認方向，商人做買賣時要用到它，炮兵瞄準時需要它。直到15世紀下半葉，它才開始涉足科學領域。在接下來的世紀裡，大學裡設立了第一批數學教席。歐洲的算術藝術家現在能與印度和阿拉伯的大師平起平坐，這一切都始於新教德國。在天主教的歐洲地區，耶穌會士扮演了一個先鋒角色，其中就包括克里斯多福·克拉烏（Christopher Clavius，1538—1612）。他曾參與格里高利十三世的曆法改革，是耶穌會中的領軍人物。他為數學進入羅馬耶穌會大學的課程作出了重要貢獻。這所大學成為其他學校的標杆。大學應該著手研究經驗事實，這是很新穎的看法。歐幾里得的幾何學中就包含數學原理，用數學證明的方法堪比亞里士多德的三段論，兩者具有同樣的價值。自然科學和數學相輔相成。

  數學研究的興起得益於15世紀下半葉柏拉圖學說的復興。柏拉圖和畢達哥拉斯的傳統有一個出發點，即宇宙是按照衡量和數量建立的，而且神性就表現在宇宙的規律性和它的美麗之中。世界的建築大師上帝突變為數學家。自然科學，尤其是天文學，最終就像是在尋找等式，造物主就是根據這些等式構建了存在。這個想法讓當時最偉大的一群思想家靈感迸發。柏拉圖學園的門楣上雕刻的銘文被哥白尼借用改換，他的代表作的扉頁上寫著一句希臘文：「不識幾何者不得入內。」（Meteis ageometretos eisito.）克卜勒堅信自己被「神聖的憤怒」控制——柏拉圖認為這是一種上帝的啟示——他因而才認識到宇宙構建的原則。事實上，在所羅門的智慧中就曾提到，上帝把一切按照衡量、數量和重量排列。克卜勒和其他人埋首計算的最深動機就是希望在宇宙的顯現中破譯造物主的語言。托勒密這個異教徒沒能得到理解上帝偉大設計的鑰匙，在克卜勒看來，就是因為古代宇宙論與他的宇宙觀之間的區別。

  有時，對了解上帝幾何學的渴望會驅使克卜勒走上岔路。在當時已經眾所周知的六顆行星之間存在著五個中間地帶，這一發現讓克卜勒很激動：不是正好存在五個完美的柏拉圖體，即正四面體、立方體、正八面體、正十二面體和正二十面體？克卜勒當時是一個25歲的初學者，他試圖證明每個行星軌道可以準確地歸為某一個柏拉圖體，彼此間都可以和諧相處。他在《宇宙的奧秘》中認為宇宙和諧、優雅又美麗。這種天文美學與阿爾貝蒂的標準不謀而合，雖然阿爾貝蒂的美學觀是應用於一個完全不同的領域。人們無法在不醜化的前提下對一個美麗的建築進行添加或刪減，宇宙也是一樣，在構建宇宙時不應該出現任何沒有意義的東西。世界建築顯然與文藝復興時期的建築相似，它的經濟學有美學原因，而美學又是基於宗教信仰。自然界中任何事物都不應該是無所事事的或多餘的。意義無處不在，純粹理性生效。

  然而，數學的鐵律甚至限制了神聖的創造力，上帝無法統治數學中的不可能。因此，宇宙結構在克卜勒眼中似乎也不是隨意的。「我差點要說，上帝創造他能創造的，」他寫道，「他不能創造的就不去管。」他的這句話觸及了一個引人入勝的謎團，當時義大利的人文主義者激烈探討，宇宙學也受它驅使：不管人們的觀察和實驗多麼先進，自然現象怎麼可能是根據數學定律運行呢？也許上帝不是數學家，但宇宙是數學？就像後來的愛因斯坦，克卜勒也確信「上帝」不會擲骰子。歸根結底是造物主給人類機會去了解真相併使其明白何為完美，因此允許人類理解他的作品，包括自然和《聖經》，這種信念在文藝復興時期仍然讓人深信不疑，他們把這個當成答案。

  克卜勒的新宇宙確實比較清晰。本輪和均輪變得多餘，行星運動的均勻性和圓形軌道也被拋棄。然而，他的宇宙比托勒密的宇宙擴大了2000倍。哥白尼的宇宙延伸到2470億千米。1245年前後，梅茨的高蘇昂（Gossuin von Metz）在書中寫道，第一個男人亞當以每天25英里的速度，用713年的時間到達了恆星，也就是說天空的直徑約650萬英里。伽利略計算出的從地球到恆星的距離是49,832,416千米，克卜勒認為是142,746,428千米。布魯諾認為宇宙無限的觀點被克卜勒否決，布魯諾一直援引的庫薩的尼古拉也不受克卜勒待見。不僅是因為無限宇宙是不可見的、無法衡量的，也因為它是無法被證明的。更重要的是，無限因而無形的宇宙設想與克卜勒的美學相矛盾。

  他的《夢月》更加輕鬆歡快。這是有史以來第一部科幻小說，是新世界觀的彰顯。書中已經預想到後來可能出現的崇高一刻，1968年聖誕節，人們第一次從環繞月球的太空艙觀察哥白尼的宇宙。克卜勒還描寫了虛構的太空人經歷的最盛大的奇觀，地球從月亮後面升起。母星的形狀不斷變換，有時像一把鐮刀，有時像一個球，「因為同一個原因，太陽能照到的和不能照到的地方」。

  望遠鏡的發明

  1609年7月的一個晚上，人類第一次接近月球，這個日期非常精確。當時在帕多瓦擔任數學教授的伽利略·伽利雷將望遠鏡轉向我們的夜月。大約在同一時間，英國人托馬斯·哈里奧特（Thomas Harriot，約1562—1621）也在剛剛發明的望遠鏡的幫助下勾勒出一個令人震驚的精確的月球地形，但他從未公布過這一發現以及其他的發現。伽利略則不然。「我的這個小論文將展現一些偉大的事情，供各位進行研究調查和觀察。」他1610年的《星際使者》這樣開場，「我說是偉大的事情，首先是因為事物本身的重要性，其次是因為聞所未聞的新奇，最後是因為這個設備，在它的幫助下我才感知到這些事情。」這本書獻給了托斯卡納大公科西莫二世·德·美第奇，伽利略在他的宮廷任職。

  伽利略所說的「偉大的事情」，是發現了無數顆以前從未見過的恆星，並且是迄今已知的「十幾倍的數量」；是看到了月亮粗糙和不平整的表面，就像「地球的外表，有巨大的凸起、深深的凹陷和彎曲」；也是新的「行星」——木星的衛星，伽利略為致敬他的資助人稱之為「美第奇星」。更多壓倒性的發現接踵而來：土星環（最初伽利略以為它是衛星），還有金星變幻的形狀。伽利略計算了金星和木星的直徑，其精確度在很長時間裡無人能及。望遠鏡讓這個「宇宙的哥倫布」意識到，天空的物理學並不像古人所說的那樣與地球的完全不同。他看到了月球表面的裂縫，他和同時代的哈里奧特及巴伐利亞耶穌會神父克里斯多福·沙因納（Christoph Scheiner）都觀察到太陽上的黑點。月亮上的斑點即便肉眼也很難忽視，這讓中世紀又回歸曾經的觀點，即月亮是天空與地球之間的衛星。13世紀的英格蘭的羅伯特[68]說，月球兼具兩者的屬性，所以同時展現出純潔和黑暗。太陽黑子其實是最純潔的精髓——伍斯特的約翰在1128年就觀察並記載了下來，可惜被遺忘了——這一發現摧毀了古代自然哲學的另一個公理。「你讓我們睜開眼睛，向我們展示了一個新的天空和新的地球！」康帕內拉從那不勒斯的地牢里這樣讚美伽利略。畢竟在《星際使者》開頭幾頁，伽利略就描述了一種可以讓自己在天空「翱翔」的新儀器。

  這是共生的標誌，沒有它們就沒有科學革命：高度發達的工藝與學識相互作用。很多「細流」交匯起來，最終導致望遠鏡的發明。望遠鏡的史前史可以追溯到很久遠的過去，包括眼鏡的漫長誕生過程，沒有對光學原理的認識就不會出現望遠鏡。最早是眼鏡工匠學會了打磨向內向外彎曲的鏡片，並致力於改善玻璃質量。人們注意到，在某些技術前提下可以放大遠處的物體。第一個考慮伸縮系統的人可能是弗拉卡斯托羅，而決定性的想法可能來自米德爾堡的鏡片製造商漢斯·利伯希（Hans Lipperhey，約1570—1619）。他得出的結論是，要想得到清晰的圖片，遮光物不可或缺。同樣重要的是屈光力——至少兩到三個屈光度——以及玻璃的質量。實驗表明，在可追溯到16世紀的57個鏡片中，只有5個適合製作望遠鏡。難怪最後達到突破的是一個工匠，畢竟他的工坊擁有相當不錯的鏡片庫存。

  像之前的印刷術一樣，歐洲對望遠鏡投入極大的熱情。它的用途——如航海或戰爭——太顯而易見了。伽利略本人繼續致力於這項發明。他改進後的望遠鏡可以放大20倍，而前代模型只有3倍。當「施瓦本的西西弗斯」克卜勒一遍又一遍地演算時，伽利略已經能夠憑藉望遠鏡「奇襲舊觀點」。

  望遠鏡是一項突破性的發明。幾千年後，天文學終於進入歷史的新階段，至今尚未完結。望遠鏡帶來的圖景對人們接受日心觀至關重要。它讓迄今為 止只能用數字解釋的東西變得清晰可見。直到1603年，伽利略一直以托勒密為基礎開展天文學講座。而望遠鏡的質量很快就有了突飛猛進的提高，哥白尼的觀察和運算得到了證實。木星及其衛星就像是太陽系的縮影，金星也加入了繞太陽運行的軌道運動。伽利略的觀察被人質疑，他反駁說：如果太陽上能看到不純淨的斑點，那人們也只能實事求是地說明。不是事物的本質要符合名稱，而是名稱要符合本質。伽利略驕傲地說——他從不缺乏自信——自己的發現不啻對亞里士多德的「偽科學」的埋葬，或者說末日審判。克卜勒在第一次通過望遠鏡觀測後歡呼道：「哦，望遠鏡，多種知識的工具，比權杖更有價值！把你握在手中的人難道不就是上帝作品的國王和主人？」

  儘管有著字面意義上的新視角，哥白尼的世界觀不乏反對者。切薩雷·克雷莫尼尼（Cesare Cremonini）是堅定的亞里士多德派，他甚至拒絕透過望遠鏡看一眼。克拉烏說，如果能證實本輪和偏心圓存在的方法現在被質疑，那麼整個自然哲學都將衰亡。事實也確實如此。

  我們曾經提到的一些圈子正在逐漸關閉。隨著伽利略到美第奇宮廷任職，1610年又拿到比薩教席——他早期就曾在這裡教授數學——托斯卡納，這個古老宏大的理性和新事物的風景區，又一次成為改變世界的各類發現的舞台。

  伽利略的新物理學

  伽利略於1564年出生於比薩，科學很早就向他敞開了大門。他的父親文森佐是個布商，祖上出身高貴，對音樂、科學和數學都有濃厚的興趣。伽利略後來能夠引發物理世界的革命，可能是文森佐的老師吉奧塞弗·查利諾（Gioseffo Zarlino，1517—1590）給他播下了第一顆種子。查利諾在自己領域從事的工作與伽利略在物理方面的類似：把理論和實踐結合起來，又讓兩者互相校準。和諧音樂的數學之美並不能讓查利諾滿足，他想知道計算出來的東西是否也會聽起來很美，而事實經常不如他所願。因此，即使畢達哥拉斯的體系有高度一致性，還是被他拋棄，他開發出另一種替代品。

  相反，伽利略一開始汲取知識時就研究亞歷山大的數學。他在佛羅倫斯求學時的老師是奧西蒂利奧·利奇（Ositilio Ricci），而利奇則師從偉大的數學家尼科洛·塔爾塔利亞（Niccolò Tartaglia，1499/1500—1557），塔爾塔利亞編輯出版了阿基米德的著作，而阿基米德的物理學又對伽利略研究有重要意義。阿基米德已經制定了一套方法：分析自然過程並從中推導出規則。他通過實驗推導出一個後來以他為名的定理：將物體浸入靜止流體，如水中的物體受到一個浮力，其大小等於該物體所排開的流體重量。伽利略在此基礎上繼續深入，用來處理比重的問題。

  伽利略將數學家橫溢的才華、觀察者的才幹與實踐者的技能結合起來。實用價值從未離開過他的視線。他自己設計了指南針，每個叫賣35里拉，賣出了100多件。除瞭望遠鏡，他還開發了靜力天平、溫度計和泵。即使在晚年，他也致力於擺鐘的製作。他早年在比薩時就曾探究鐘擺定律，為擺鐘提供了第一個先決條件。

  伽利略的視野遠遠超出物理學家和發明家的界限，他對詩歌、繪畫和雕塑都感興趣。他為佛羅倫斯人舉辦關於《神曲》中地貌的講座，用幾何方法重建場景——現代科學與中世紀宇宙學於此交會。作為學者，伽利略是一名專家，因而絕不是雜而不精之人。他對阿里奧斯托倍加推崇，曾用一個比喻來抬高阿里奧斯托，貶損托爾夸托·塔索，從中也能看出他作為科學家的自我理解。他諷刺塔索的詩歌是「任何一個好奇的小男人」的珍奇室，收藏的都是大雜燴：螃蟹的化石、風乾的變色龍、琥珀中的蚊子和蒼蠅、埃及陶俑、巴喬·班迪內利和帕爾米賈尼諾（Parmigianino）的素描。相反，阿里奧斯托的博物館則是一個皇家藝廊，有古代雕像、繪畫和珍藏。與之對應，伽利略自己理性的科學風格就像是經典的文藝復興全盛時期，遠離一切神秘主義和矯飾主義。

  這個比薩人令人驚訝的成就與同時代的克卜勒一樣，他們二人都摧毀了屹立兩千年的範式。與克拉烏那些人不同，他們並不是一開始就明確地知道，自己生活和研究的世界是如何被創造的，他們必須去發現。他們就像是蘇格拉底之前的人、雅典人和亞歷山大人，入侵了一片未知領域。科學革命的兩位英雄甫一現身，就預示著新的局面，最廣闊的發展空間需要「偉大的個人」，他們能實現發展：二者都是激進的思想家，把「思潮」匯合起來並從中得出深遠的結論。幾個世紀以來，人們一直在思考行動所遵循的規則，但伽利略是第一個進行系統實驗的人，並且儘可能地讓實驗接近理想的數學層面。例如，他儘量減少運動過程中的干擾力，以此驗證觀察與數學闡明的原理是否一致。他單純想知道，當人們扔下一塊石頭或一根羽毛時發生了什麼，為什麼石頭比羽毛更快落地。如他認識到的那樣，這僅僅是因為空氣阻力。1971年，太空人大衛·斯科特（David Scott）在幾乎完美的條件下，在月球上重新演示了伽利略的實驗：他讓一根獵鷹羽毛和一個錘子掉落。在真空中，兩者毫不受阻地同時落在他腳邊的灰塵中。「伽利略先生的發現是正確的」，斯科特從太空中總結道。同時，這也驚人地證明了伽利略的假設，天上的物理學與地上的世界遵循同樣法則。

  伽利略先生沒有問為什麼實驗對象總是落下，什麼力量把它向下牽引。他一直未能解答。伽利略記錄、演算並重複他的實驗，直到達到滿意的結果。他的新物理的宣言是《試金者》，1623年出版的一本論戰小書，內容是關於五年前的一顆彗星。伽利略攻擊耶穌會的天文學家的觀點，他們以奧拉齊奧·格拉西（Orazio Grassi）為代表。伽利略認為彗星是地球大氣層陰霾的映射，而格拉西的看法更接近真理，這只是一個諷刺的註腳，而這場爭論則是歐洲偉大對話的一個亮點。伽利略和克卜勒及哥白尼一樣都認為宇宙是按照數學原理構建的。他寫道，科學（filosofia）不像《伊利亞特》或《瘋狂的羅蘭》那樣是人類的幻想。為了讀懂這本名叫宇宙的書，人們要學習它的語言。「它是用數學語言寫的，字母是三角形、圓形和其他幾何形狀。不學會這些，人們可能一個字也讀不懂。沒有這些，人們只能在黑暗的迷宮裡徒勞打轉。」這些句子讓人聯想到哥白尼，他曾禁止那些不懂幾何學的人進入他的天文學。

  數學定律絕不是伽利略心中那個可感知世界的理想構成。對他來說，它們更像是事物的本質。伽利略和克卜勒的開創性成就在於，他們讓數學在現實世界的構造中獲得了中心地位〔弗洛里斯·科恩（Floris Cohen）語〕。精於運算的知識分子可以發現那些通過感知無法獲得的信息，並糾正感知的錯誤。這就是為什麼伽利略對哥白尼的成就欽佩不已。「我的崇拜之情滔滔不絕，」他評判道，「就像理性為阿利斯塔克和哥白尼帶來源源不斷的力量，它對感官造成極大的衝擊並取而代之，成為觀點的統治者。」在伽利略的宇宙中，喚起磁性並讓行星吸附在夜空的智慧變得多餘。與克卜勒不同，伽利略的宇宙不再是人類中心主義，但他的模型仍然是根據數學定律設計的並且同樣優雅。

  亞里士多德的理論湮滅於塵土，天空的物理規則和地面上的世界現在沒有什麼不同。在這個明確的基礎上，伽利略研究下落和運動規則，並最終建立一個新的世界模型。熱或冷不再存在於物質中。在伽利略看來，它們和味道、氣味或顏色一樣都只是人類賦予事物的名稱。恆星從他的宇宙中被驅逐，因為它們與觀測和計算結果不相容。宇宙對他來說是一個獨特、真正和實際的存在，它就是顯現出的這樣。至於是否無限，伽利略也認為無法判斷。

  深入了解現實——對伽利略來說，這意味著追問且繼續追問，意味著質疑、確定概率、探索可能性。如果你想知道什麼是雲，並得出蒸汽組成雲的結論，那麼就必須知道什麼是蒸汽。事實證明蒸汽是通過加熱水而產生的，那麼什麼是水呢？通過提問和觀察，遙遠的物體如行星和最微小的組織單位（corpicelli minimi）的特性都能夠為人所知。《試金者》以此為基礎提出了一個令人注目的假設：作者認為「可以相信」，我們感受到的「溫暖」只是移動的小火苗。他在論文的最後一章提出，「真正不可分割的原子」是物質的最小組成部分。伽利略以這一定論結束了他的文章，他不再試圖理解物理現象的最後核心。儘管如此，他也承認自己按捺不住對答案的好奇。現代粒子物理學仍在為此付出巨大的努力。

  伽利略對古代物理學的正面攻擊絕不是沒有威懾力。對於當時的人來說，他關於原子的論述聽起來像是無神論的盧克萊修在發言。布魯諾的火刑架的焦味還瀰漫在羅馬的鮮花廣場上；1619年，蓬波納齊哲學的追隨者朱利奧·切薩雷·瓦尼尼（Giulio Cesare Vanini）在土魯斯被處決。劊子手一刀割下他的舌頭，這樣他永遠也不能再大放異端厥詞，當時他咆哮大叫，就像一頭屠宰架上的公牛。據說瓦尼尼異想天開，大不敬地回答了讓人們痛苦不已的問題，為什麼有「苦難與不幸」——「我為什麼要受苦？」——因為根本沒有上帝。

  審判

  當時的局勢差點讓伽利略也成了異教徒，儘管不會把他送上斷頭台。羅馬一直對他關注有加。1616年，第一次審判主要是討論他的做法，試圖讓釋經與對自然的認識達到一致。切薩雷·巴羅尼奧曾經提出，聖靈是要教導人們「怎麼去天堂」——而不是「天堂裡面什麼樣」，這種區別現在也變得模糊。伽利略大膽的一致性讓特倫托宗教會議上剛剛確立的釋經專家的壟斷地位受到威脅。難道數學家或天文學家有權根據他們的發現解釋《聖經》？這次審判有驚無險地結束。根據1277年設定的傳統，伽利略被允許假設太陽位於中心，涉及數學模型也沒問題。但如果認為這種思想遊戲是物理現實，那就是異端學說。這場審判能夠完結，主要歸功於樞機主教聖羅伯托·貝拉明（Roberto Bellarmin，1542—1621），他同時也是那個時代最有爭議的神學家之一，以對托馬斯·阿奎那的評述而著稱，並且參與編寫了耶穌會的教義。

  直到1632年，宗教裁判所才開始嚴肅看待伽利略。可能是眼見德國宗教戰爭不斷升級，且當時優勢逐漸倒向新教徒一方，羅馬教廷的態度越來越強硬。此外，多明我會和耶穌會之間的競爭也為伽利略帶來不利的影響，這兩個修會在涉及宗教熱情時僵持不下。觸發新一輪審判的，正是我們這本書開頭提到的《關於兩大世界體系的對話》，它也許是有史以來最重要的科普著作。書中的傻瓜辛普利西奧很容易就被認出是以教皇烏爾班八世為原型，他原本是伽利略的資助人，伽利略這樣寫並沒有多少惡意。

  即使是現在，這個物理學家的對手也不是一隊暈頭轉向的傻瓜，而是一群博學多識的人。他的法官根本不願放棄現有的科學風格，它已經在共識中被接受，而且與普遍被人認可的宗教教條和諧共存。所以，伽利略的粒子理論令人厭惡，因為這與聖餐禮的天主教觀點不兼容。假如所有的事物都是由不變的微粒組成，那麼麵包就是麵包粒子的組合，葡萄酒就是葡萄酒粒子的組合，怎麼變成基督的血肉呢？這樣的物理學使得神聖的轉變成為不可能，如果不把它看成是奇蹟，這就中了新教徒的計了。

  然而，這次審判也安然結束，至關重要的是伽利略對哥白尼的看法。法庭認為他對異端學說的態度很可疑，因為他把一個與《聖經》相矛盾的虛假學說看作有效的，「太陽才是世界的中心而且不會從東向西移動，而地球要自己轉動並且不再是世界的中心」。判決書不僅僅是針對伽利略，這是對現代化的時代精神的示警信號。羅馬利用他的學說來規範羅馬的知識界，對哥白尼的追隨在這裡已經成為一種態度；更糟糕的是，他們的斧頭已經砍向亞里士多德體系，從而危及以亞氏為基礎的經院哲學。最重要的代表人物托馬斯·阿奎那——特倫托反抗精神的代表——於1567年正式被宣布為教會導師。

  1633年6月，伽利略的判決在托馬斯·阿奎那的注視下生效，在羅馬的多明我會修道院和密涅瓦聖母堂舉行。教堂一個側邊禮拜堂里是菲利普·利皮的系列壁畫，歌頌上帝戰勝一切異教徒的榮耀。在這些「反對所有異教」的壁畫中，上帝手中掌握著最有力的武器，這是中世紀為了反對猶太人、穆斯林和其他「無信仰者」鍛造的。十幾年後的另一幅畫則正好相反，拉斐爾在《雅典學院》中畫上了阿威羅伊，在此之前他只能匍匐在托馬斯·阿奎那腳下被塵埃淹沒，而此時的《雅典學院》讓異教徒和天主教徒和平地聚集到一起。那時，文藝復興全盛時期溫暖的風正吹拂過梵蒂岡的大廳。伽利略被審判時正值這個不容撼動的世紀的嚴寒之期，神學再次戰勝了現代科學——不僅在利皮的畫中。伽利略不得不宣誓放棄自己的「異端邪說」，跪倒在地，頭顱低垂，劊子手的繩索套在他脖子上。在這個陰沉的儀式後，他一邊站起身一邊嘴裡嘀咕著，「但它確實在動啊」（eppur si move），後來這件事成為這位科學悲劇英雄的傳說。有據可考的是他在《對話》的某一版中自豪地寫道：「論如何介紹新知。有沒有人嚴肅地考慮過，讓上帝自由創造的精神被其他人的意志所奴役，這種願望簡直是最糟糕的煩人事？同樣，怎麼能讓人否認自己感官所感知到的東西，而被別的獨裁者統治？還有，人們可以對自己一無所知的科學進行評判嗎？」

  密涅瓦聖母堂的悔改行為意味著這個朝臣的墜落，他本已經上升為一顆智慧明星。這個比薩人曾在宮廷任職，他舉止親切又很有幽默感，曾經如魚得水。現在，他想逃脫死亡的厄運。聖公會將他逮捕並禁止他進行「公開或秘密的談話」，流亡的地點是佛羅倫斯附近的阿切特里。學生圍繞著他，訪客也接踵而來——包括托馬斯·霍布斯（Thomas Hobbes，1588—1679）和約翰·彌爾頓。他的女兒維吉尼亞在附近的修道院找到出路。在生命中剩下的十餘年裡，他寫出了物理學的扛鼎之作——《關於力學和位置運動的兩門新科學的對話》。

  1630年，克卜勒在雷根斯堡逗留期間——他想向皇帝斐迪南二世申請豐厚薪俸——去世。他最重要的追隨者伽利略從來沒有對他做出過公正的評價。伽利略自己在《關於兩大世界體系的對話》中捍衛的錯誤論點，認為地球的運動可以通過潮汐變化證實，但他把克卜勒的精確猜測貶低為「幼稚的童言」，其實克卜勒認為的月球引力是潮汐起源才是正確的。儘管對克卜勒的行星橢圓軌道學說還不甚了解，但伽利略拒絕接受這種觀點。魯道夫二世去世後，克卜勒輾轉來到天主教的林茨。1626年，皇帝斐迪南的將軍阿爾布雷希特·馮·華倫斯坦（Albrecht von Wallenstein）成為他的庇護人。克卜勒為自己寫的墓志銘是：「我曾測量天空，現在測量幽冥。靈魂飛向天國，肉體安息土中。」

  他和伽利略一起推動世界從「或多或少」的世界發展成為「精確宇宙」。越來越多的畫中出現了鍾，這就是證據。伽利略比以往所有的天文學家都看得更遠，晚年卻遭遇厄運，不幸失明。他於1642年1月9日去世，自始至終被懷疑是異端分子。教會禁止任何形式的公開致敬，所以他被悄悄安葬在聖十字教堂，很久以後才為他豎碑。他的遺體現在安息在那裡：這是佛羅倫斯的先賢祠，也是文藝復興的紀念堂，我們歷史中的一些大人物都長眠於此。李奧納多·布魯尼在旁邊等待重生，馬基雅維利的屍骨在對面腐爛成灰，米開朗琪羅就在幾步之遙。

  歐洲之鳳

  克卜勒和伽利略的真正成就不僅在於他們將數學和可觀察的現實聯繫起來，事實上，先於他們的大師，包括托勒密，都曾有過嘗試。然而具有決定性意義的是，在1600年前後，這些嘗試成功了。直到今天，物理學還依賴於這些由他們奠定的基礎：經驗、實驗和計算。話語革命繼續升級。耶穌會士保魯斯·霍法厄斯（Paulus Hoffaeus）評論說：「這些問題和這些偉大思想家的天性就在於，他們不會別的，只會一直討論新的事物。」一個向另一個學習，第三個人又從這兩人身上找到靈感。人們互相通信，爭論一切事物，世紀末甚至在墨西哥也出現這種潮流。只有這樣，思想才成為工具，猜想成為方法。一些發現幾乎重複或者同時發生。人們在以撒·貝克曼（Isaac Beeckman）的日記中發現了筆記，可見他於1613年前後發展出和伽利略的理論非常相似的動力學，他是笛卡兒的好友和鼓動者。10世紀的波斯學者伊本·薩爾（Ibn Sahl）發現了光的折射定律，後來被笛卡兒、威里布里德·斯涅耳（Willebrord Snell）和托馬斯·哈里奧特三人同時重新發現。到底誰對一個新發現擁有「長子權」，爭議越來越多。德拉·波爾塔聲稱自己最先製造出望遠鏡，而荷蘭人扎哈里亞斯·揚森（Zacharias Janssen）毫不讓步。出版物要求擁有版權保護，表明人們意識到智慧財產權的重要性，但這種做法並沒有特別見效。維薩里就曾抱怨說，寫書的紙和書的內容沒有同樣的價值。

  數學也可以回應宗教衝突和哲學懷疑主義，且變得越來越重要。幾何形狀成為時尚，防禦工事、外立面或巴洛克公園都呈現出顯而易見的幾何美學，波瑪索公園的模糊和神秘、超現實的鏡子世界和蒼白的憂鬱都消失無蹤。大自然被切割成圓形和直線，幾何精神在仔細排列的舞蹈和繪畫中都留下痕跡。在卡拉瓦喬奏響羅馬巴洛克全盛時期的序曲後，英國建築師伊尼戈·瓊斯（Inigo Jones，1573—1652）和法國畫家尼古拉·普桑（Nicolas Poussin，1594—1664）也表達了他們對經典思潮的偏愛。普桑認為顏色可以與音色的情感價值進行比較，他引用了文森佐·伽利略的老師查利諾的「和諧說」。這樣，數學甚至與繪畫的色調聯繫起來。康帕內拉在《太陽城》中想像的圓形布局出現在義大利的理想城市和符騰堡的弗羅伊登施塔特中，這個正方形規劃的小城於1599年開始建造。神學家約翰·瓦倫丁·安德烈埃（Johann Valentin Andreae）的國家烏托邦「基督城」（Christianopolis）也借鑑了這種布局，而瓊斯的經典建築不僅受到帕拉第奧藝術的影響，也與勒內·笛卡兒（1596—1650）的幾何哲學相呼應。

  之前的思考主要是——主觀的、看重經驗和意義的——意識哲學，其中最傑出的先驅是蒙田，而現在出現了哲學思考的其他可能性。就算是徒勞，笛卡兒也希望他思想體系中的理性能夠終結神學家和哲學家之間道德敗壞的爭論。哲學的基礎應該是「明顯而有區別」的論據和確定的原則。在1637年出版的《談談方法》一書中，他把對所有確定性的系統質疑作為結論提出，帕爾馬的布拉休斯作為第一人早就提出這一觀點：人們思考時，就能確認自己的存在。思考證明存在，存在是一種可以感知的思考。笛卡兒體系把「廣延之物」（res extensa）和「思維之物」（res cogitans）區分開來，前者是需要空間的物質，後者是一種有思想和意願的精神實質。他剔除了物質所有的心理承載，即物質通過精神和超自然的能量獲得活力。空間和物質相同，可以無窮無盡地分割；空虛不存在。笛卡兒的世界就像一個機制般運作，人體就像一台機器。自然法則為所有事件定下基調。物質世界的最小組成部分是不同形式的粒子，它們被空間包圍，而空間被最精細的物質填滿。笛卡兒把天體的運動解釋為填充世界空間的「以太」中出現的旋渦。它們的產生是因為粒子位置的改變，因為在笛卡兒的自然哲學中沒有空虛，所以粒子會相互推擠並相互吸引。

  與克卜勒和伽利略一樣，笛卡兒的宇宙也是完美的幾何結構。他認為自然的第一推動者和立法者是造物主上帝，他相信用自己的方法可以證明上帝存在。上帝肯定不會撒謊，所以他以上帝為擔保，認為通過人類的理性，的確可以獲得真理。但上帝不再出現在他的被創造物中，最多只有天使降臨，他們是上帝的使者。

  笛卡兒的物理學總是提到相互碰撞的粒子和相互作用的旋渦，他的觀點從流派上來看與伊壁鳩魯的思想最為接近，相似度超過所有其他自然科學模型。只還差一步，它就可以讓這個完美構建的世界鍾自己運行，從而質疑上帝的存在。加爾文主義者和天主教的狂熱分子已經開始對此產生懷疑。真是世事多變！亞里士多德的學說在1277年被教會譴責，現在教會為了對抗笛卡兒這樣的「現代思想家」又把亞里士多德奉若神明。笛卡兒已經預知到這樣的情形。他費盡心機想證明，聖餐禮的奇蹟與他的物理並不違和。可惜笛卡兒最重要的幾部著作還是都被列入禁書目錄。當他聽說伽利略被審判時，他不敢再出版自己的《世界》一書，這本是他的哲學思想的集大成之作。因為加爾文宗的正統派一直與他激烈爭辯，1649年他遷居瑞典。一年後，他溘然長逝。