惯性定律解开一个在伽利略以前哥白尼体系一直无法解释的哑谜。前面谈过,假如你从塔顶上丢落一块石头,石头落在塔脚下,并不落在塔脚略偏西的地方;然而,如果说地球在旋转着,那么在石头下落当中它本应该转过一段距离才是。所以不如此,理由就在于石头保持着在丢落以前和地面上其它一切东西共有的那个旋转速度。实际上,假使塔真够高,那就会出现与哥白尼的敌派所推想的恰相反的结果。塔顶因为比塔脚更远离地心,运动得快些,所以石头应该落在塔脚稍偏东的地方。不过这种效果太小,恐怕测量不到。
伽利略热心采纳太阳中心体系;他与开普勒通信,承认他的各种发现。伽利略听到有个荷兰人最近发明了一种望远镜,他自己也制了一架,很快就发现许多重要事情。他发现银河是千千万万颗单个的星集合成的。他观察到金星的周相,这种现象哥白尼原先知道是他的学说的必然推论,但是凭肉眼无法辩识。伽利略发现木星的各个卫星,为对他的雇主表示敬意,他给这些卫星取名“sideramedicea”(梅狄奇家之星)。据了解这些卫星遵守开普勒定律。可是有个难处。向来总是说有五大行星、太阳和月球七个天体;“七”乃是个神圣数字。安息日不就是第七天吗?过去不是有七枝灯台和亚细亚七教会吗?那么,还有什么比果然有七个天体会更得当呢?但是假若须添上木星的四个卫星,便凑成十一——一个不带神秘性质的数目。根据这理由,守旧派痛斥望远镜,死不肯通过它看东西,断言望远镜只让人看到幻象。伽利略写信给开普勒,愿他们对这些“群氓”的愚蠢能共同大笑一场;
从信的其余部分看来很明白,“群氓”就是用“强词诡辩的道理,仿佛是魔法咒语”,竭力要把木星的卫星咒跑的哲学教授们。
大家知道,伽利略先在1616年受到异端审判所秘密断罪,后来又在1633年被公开断罪;在这第二次断罪时,他声明悔过改念,答应决不再主张地球自转或公转。异端审判所如愿以偿结束了意大利的科学,科学在意大利经几个世纪未复活。但是异端审判所并没能阻止科学家采纳太阳中心说,还由于自己的愚昧给教会造成不少损害。幸亏存在有新教国家,那里的牧师不管多么急切要危害科学,却不能得到国家的支配权。
牛顿(1642—1727)沿哥白尼、开普勒和伽利略开拓的成功道路,到达最后的完满成功。牛顿从自己的运动三定律(前两条定律该归功于伽利略)出发,证明开普勒的三条定律相当于下述定理:一切行星在每个时刻有一个趋向太阳的加速度,这个加速度随它与太阳之间的距离平方反比。他指明,月球向地球和向太阳的加速度符合同一公式,能说明月球的运动;而地面上落体的加速度又按平方反比律和月球的加速度沟通连贯。牛顿把“力”定义成运动变化的起因,也就是加速度的起因。他于是得以提出他的万有引力定律:“一切物体吸引其它一切物体,这引力和两个物体的质量乘积成正比,和其距离平方成反比。”由这公式他能够把行星理论中的全部事情,如行星及其卫星的运动、彗星轨道、潮汐现象等都推断出来。后来又明白,甚至在行星方面,轨道与椭圆形的细微偏差也可以从牛顿定律推求。这成功实在完满,牛顿便不免有危险成为第二个亚里士多德,给进步设下难破的壁障。在英国,直到他死后一个世纪,人们方充分摆脱他的权威,在他研究过的问题上进行重要的创造工作。
十七世纪不仅在天文学和动力学上成绩卓着,在有关科学的其它许多方面也值得注目。
首先谈科学仪器问题。复式显微镜是十七世纪前不久,1590年左右发明的。
年有个叫李伯希(Lippershey)的荷兰人发明望远镜,不过在科学上首先正式利用望远镜的是伽利略。伽利略又发明温度计,至少说这件事看来极有可能。
他的弟子托里采利(Torricelli)发明气压计。盖里克(GuerA
icke,1602—86)发明抽气机。时钟虽然不是新东西,在十七世纪时主要靠伽利略的工作也大大改良。因为有这些发明,科学观测比已往任何时代都准确、广泛得不知多少。
其次,除天文学和动力学以外,在其它科学里面也有了重大成果。吉尔伯特(Gilbert,1540—1603)在1600年发表了论磁体的巨着。哈维(Harvey,1578—1657)发现血液循环,1628年公布了他的发现。雷文虎克(Leeuwenhoek,1632—1723)发现精细胞,不过另有一个叫史特芬?哈姆(StephenHamm)的人,好像早几个月前已经发现了。雷文虎克又发现原生动物,即单细胞有机体,甚至发现了细菌。罗伯特?波义尔(Robert,1627—91)是“化学之父,寇克伯爵之子”,在我年幼的时候,是这样教小孩子的;现在他为人们记忆,主要由于“波义尔定律”,这定律说:处在一定温度下的一定量气体,压力和体积成反比。
到此为止,我还没谈到纯数学的进展,但是这方面的进展确实非常大,而且对自然科学中许多工作来讲,是绝对必需的。奈皮耳(Napier)在1614年公布了对数发明。坐标几何是由十七世纪几位数学家的工作产生的成果,这些人当中笛卡尔作出了最大的贡献。微积分是牛顿和莱布尼兹各自独立发明的;它几乎是一切高等数学的工具。这些仅仅是纯数学中最卓着的成就,别的重大成就不计其数。
以上讲的科学事业带来的结果,就是使有学识的人的眼光见解彻底一变。在十七世纪初,托马斯?布劳恩爵士参与了女巫案审判;在世纪末,这种事就不会发生。在莎士比亚时代,彗星还是不祥朕兆;1687年牛顿的西盟全本小说网www.weiaijia.com《原理》(Principia)出版以后,大家知道他和哈雷(Halley)已经算出某些彗星的轨道,原来彗星和行星同样遵守万有引力定律。
第14章