他创立了近代运动理论，也带来了人类的孤独

高小山说

在希腊和中国古代，物本身是有价值导向的。传统意义上的物本身，散发着诗意的感性光辉。同时物本身也提供一套伦理道德上的指南。

但今天，整个现代科学说白了，无非就是用数学的方式来处理我们见过的所有现象，包括物理现象、化学现象、生物现象，甚至是心理现象。

科学似乎给我们提供了世界的真相，但这真相中没有哪里适合容纳我们欢愉和悲苦，我们的道德诉求与艺术理想。这是现代科学世界观里一个最大的麻烦，把价值问题和事实问题割裂开来了。

这样的变革是如何发生的？伽利略在这场变革中扮演了怎样的角色？为什么会有人评价他“行伟大之道路，犯伟大之错误”？

高山大学科学复兴之路·意大利站的课程中，校董吴国盛教授为我们讲明白了事情的来龙去脉，也引发了同学们的极大深思。

*以下根据吴国盛2019年9月5日在高山大学“科学复兴之路”意大利站比萨的分享整理而成。（“科学复兴之路”意大利站课程共计7讲，本文为第6讲（2），其他内容将在高山大学公众号陆续推出，敬请期待。公众号后台发送关键词“吴国盛”即可查看“科学复兴之路”全部课程笔记）。

※本文3361字丨5分钟阅读

※作者丨吴国盛

※整理＆责编丨朱珍

授课老师：吴国盛，高山大学校董。教授，博士生导师。北京大学理学学士（1983）、哲学硕士（1986）、中国社会科学院哲学博士（1998）。现任高山大学校董，清华大学人文学院长聘教授、科学史系系主任。
吴国盛

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伴着教堂的钟声穿过比萨的大街小巷，我们来到了这个诗意盎然的小院，开始我们“科学复兴之路·意大利站”的第六讲：《伽利略与近代科学的起源》。

伽利略肖像

伽利略，是我们这次意大利之行的重中之重。因为在意大利的历史上，在科学史上达到这个级别的也就是他。

在佛罗伦萨，我们讲了伽利略与教会的纠葛，以及纠葛背后科学与宗教的关系（《伽利略受审并非宗教迫害科学》），今天我们主要讲讲“近代科学之父”伽利略在科学上有哪些贡献，为什么他那么重要？

哥白尼提出“日心说”理论后，由于“视差问题”和“地球运动问题”没有得到解决，再加上新教徒的狂热反对，这个理论看起来充满了争议。科学上很多时候都是这样，伟大的发现经常要等一段时间才能被接受。

当然，哥白尼革命也带来了一系列的逻辑后果。因为一旦认可了哥白尼革命，也就意味着承认了太阳是宇宙的中心，地球要围绕太阳转，还要自转。

自古以来都认为是天上的行星每天绕地球一圈，能一天转一圈就代表着天球不能无限大，无限大是无法转完的。但现在地球要自转，那天上的恒星就不用转了，不用转就说明它们可以散布在无限大的空间之中。

所以，哥白尼革命完成了从封闭世界走向无限宇宙的这么一个思想的启蒙（《从哥白尼到牛顿，最聪明的大脑们花150年要解决的是什么问题？》）。

从有限宇宙到无限宇宙：伽利略的贡献

我们知道近代科学的一个基本理念是宇宙是无限的，希腊科学的基本理念是宇宙是有限的。希腊科学认为有限宇宙的基本运动形式是圆周运动。现代科学认为在一个无限宇宙里，基本的运动形式是匀速直线运动。

从圆周运动到直线运动，就是一个有限宇宙走向无限宇宙的象征。那么，在这个过程中，伽利略的贡献是什么呢？

贡献一：制造望远镜

伽利略年轻的时候，学习的是托勒密体系，后来他了解了哥白尼体系之后，内心坚定的相信哥白尼体系，但由于教会的强大势力，伽利略并未明确表态。

革命性的转折是望远镜的发明。

据说，1608年，荷兰一个小镇的眼镜商利帕希（Hans Lippershey）拿着一个凹透镜一个凸透镜把玩的时候，无意间发现当两个镜片叠到一起，远处的东西被拉近了。于是便由此发明了望远镜。
伽利略听说了这个消息后，立刻自己动手，造了一台5倍的望远镜。

1609年8月，他还在威尼斯钟楼顶上向元老院的元老们展示了他做的9倍望远镜。

伽利略向元老们展示望远镜

后来，伽利略将他发明的望远镜看向了月亮，这一看可了不得，他发现月亮表面并不是人们所想象的平坦光滑、白璧无瑕，而是坑坑洼洼，高低不平。

凹凸不平的月球表面

这打破了亚里士多德认为天上更完美的理论，让大家知道天地是统一的。

更重要的是，伽利略还发现了木星有绕着它转动的卫星，而金星绕着太阳转产生位相变化等现象，说明了地球并非是宇宙的中心。

这些发现为哥白尼体系提供了直接证据，伽利略成为了哥白尼革命的得力干将。他用自己发明的仪器，为世人揭示了一个崭新的天空，为哥白尼革命的最后成功开辟了道路。

哥白尼革命的最后成功是随着开普勒的行星椭圆轨道的提出而到来的。椭圆模型的提出，完全就可以去掉之前“本轮-均轮”的理论，让行星的运动简洁而美丽。

贡献二：创立了近代的运动理论

什么叫运动？怎么运动？

我们现在对运动的理解很简单，就是位置的变化。

但希腊人认为有就是有，无就是无，不可能相互转变，可运动恰恰是个从有变无、从无变有的过程，是很奇怪的事情，不正常，需要研究，需要给出一个解释。

也正是这种寻找解释、刨根问底的精神，推动了整个西方科学的诞生。

如果运动是天然的，就没有必要研究，中国人就这样，认为一切运动都是顺其自然的。因此，中国人发展出了一整套针对变化的理论，比如阴阳中庸等等。

希腊人一开始就强调运动是一个问题，所以从泰勒斯开始，一直到亚里士多德，都在寻找运动的解释。

前苏格拉底自然哲学家们的基本方案是还原法，让表面的变化还原到不变化的东西的组合，比如种子论、原子论，都是这个思路。

亚里士多德的运动观比较独特，不是走还原论的老路。他认为物都有“潜能”和“现实”两种状态，从“潜能”到“现实”，就是运动的过程。

什么是潜能呢？就是事物尚未实现自己的本性，但是任何事物都有一种本能的冲动去实现自己的本性，这就是所谓的自然运动。

比如一个孩子离开了母亲，那就是一个潜在的孩子，所有他有回到母亲身边的倾向，一旦他回到母亲身边，它就变成了一个真正的孩子。一个重物要落地，是它的本性使然，它需要从潜在的石头变成现实的石头。

亚里士多德认为运动只有两类，一类运动是自然运动，不需要外力作用，本性使然；一类运动是受迫运动，需要外力作用。所以力是维持运动的原因。

今天我们知道力是改变运动的原因，但并不是维持运动的原因，主要是因为我们今天原运动观念完全不一样了。牛顿的伟大的工作就是确立了这样一个思想，而这个思想跟亚里士多德的是完全不一样的。

亚里士多的那一套运动理论经历许多伟大的人长达150年的努力，才最终变成了今天牛顿所代表的的新物理学理论。

在当时而言，伽利略的运动理论主要就是反对亚里士多德。怎么反对？那就需要创造一套全新的理论来取代他。

亚里士多德的理论有一个最大的软肋，那就是无法很好地解释抛物体运动。

从亚里士多德的理论来看，当物体从手中抛出之后，便不再有力作用在物体上，按照理论，物体不应该再继续运动，但这与实际情况并不相符。

可以说，近代物理学的突破口就是在这个地方。伽利略也是从这里开始的，研究自由落体和抛物体的运动。

亚里士多德认为，越重的物体速度越快，越轻的物体越慢。

伽利略对此抱有怀疑，他根据亚里士多德的理论来推断，如果将一轻一重两个物体绑到一起，质量更大，那应该速度是最快的，可是逻辑上讲，一个快的物体和一个慢的物体绑在一起，合起来的速度应该是折中。这就引起了矛盾。所以他倾向于认为，无论轻重下落的速度都是一样的，只有这样，才能避免刚才的逻辑矛盾。

伽利略在比萨大学任教期间在比萨斜塔上做了铁球实验，其实也可以看作是思想实验和物理实验结合的开端。

但其实当时的铁球实验结果对他并不利，并非如他所预想的两个铁球同时着地。相反，重的铁球落地比轻的确实快了一点点。

但是这个事情依旧有很重大的意义。在伽利略之前，关于运动并没有一套系统的描述方法，只是从“潜能”到“现实”，甚至连你心情不好、小狗长大、大树开花都叫运动。

伽利略则是给出了关于位移的数学描述；创造了诸如“速度”、“匀速”、“匀加速”等各种概念；证明了斜面实验是一个匀加速的过程，建立了匀加速运动的一般规律。

伽利略的斜面实验

斜面实验其实也是对自由落体运动的一种检验，他认为当斜面足够大，就能慢慢接近自由落体。

他当时没有意识到滚动摩擦的问题，但也幸亏没有考虑到这一层，他才能放开手脚大胆做下去。
科学很多时候就是这样，并不是一开始就能够直接得到最正确的结果，真理总是在无数次的尝试和调整中慢慢显现的。

伽利略对抛物运动、斜面运动进行数据化处理，为近代科学做了第一个示范，就是怎么用数学的方式来处理地面上的运动问题，即自然数学化。

整个现代科学说白了，无非就是用数学的方式来处理我们见过的所有现象，包括物理现象、化学现象、生物现象，甚至是心理现象。

而这个结果就是，他把运动简化成某个质点在抽象的空间和时间坐标中的运动轨迹。因此一切运动从此就是时间和空间的函数。空间这个问题经过伽利略之手、牛顿之手、再经过康德之手，就变成了现代世界的一个基本的认知框架。现代人基本都是从时空的角度来认识事物的。

所以我们说，伽利略是自然数学化运动的伟大旗手。自然被数学化以后才逐渐有了现代科学。

现代人类的孤独

但是我们知道，自然的数学化存在很严重的后果，它最大的后果就是上次在“科学复兴之路·希腊站”讲过的，把我们这个世界丰富多彩的性质简化了，还原成一些很单调的事情（亚里士多德之后，再无“物理学”？）。

吴国盛教授在伽利略博物馆

所以现代科学世界观里有一个最大的麻烦，就是世界本身不提供价值，科学只研究事，不研究“应该”，这就把价值问题和事实问题割裂开来了。

在希腊和中国古代，物本身是有价值导向的。传统意义上的物本身，散发着诗意的感性光辉。同时物本身也提供一套伦理道德上的指南。

但今天，所有的道德、伦理、法律，都是人为的。我们已经很难理解希腊人那种“真善美”结合一体的思想境界，

现在人类该怎么办呢？该做什么，不该做什么？已经从宇宙本身中找不到根据了，过去靠上帝，但上帝又被我们“杀死”了。上帝死了，人类就必须要自我负责。这就是现代人征服世界的能力越来越强，但同时也越来越孤独，越来越无依无靠的原因。

伽利略开辟了现代科学世界图景，但是也造就了现代人类的孤独。我们说“行伟大之道路，犯伟大之错误”。伽利略就是典型的这样的人。

所以我们要想办法弥补。

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※文章内容仅为现场课程十分之一，点击文末阅读原文，了解更多。

关于“科学复兴之路”

高山大学校董、清华大学吴国盛教授亲自操刀精心授课，游走全球6大科学重镇，带领高山大学的同学们去希腊、意大利、英国、法国、德国和美国，探访科学故地，遍寻科学足迹，讴歌科学先贤，传播科学精神，践行“科学复兴”的使命，用科学真理探索人类发展的终极目标。

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