16/10/2021
科學家傳記連載系列
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伽利略 (4)
作者：國立中正大學 李進榮 教授
伽利略 (Galileo Galilei)：近代科學之父
在大學唸書時，伽利略的綽號就是「好辯者」，他機智風趣，與同學相處良好，但是只要一討論到數學或物理，好爭辯的本性就毫不保留地顯露出來。後來他當老師時也還是一樣的個性，在比薩的教職三年間，他常嘲笑批判大學裡刻板的教條，還曾經因拒穿學術袍上課被罰錢，正如他所預料的，學校拒絕了他續約的請求。沒想到，吉人天相，那位有慧眼的貴族數學家蒙特，再度扶持了伽利略，幫他爭取到帕多瓦大學(University of Padua)數學教師的職位，而且年薪180金幣，是以前的三倍薪資，後來伽利略形容他在帕多瓦從1592年到1610年的18年，「是他人生最美好的時光。」
16世紀的義大利是由「邦國」組成的 (圖2)，統合在羅馬城邦之下，帕多瓦位於義大利的東北部，由威尼斯共和國所統轄，領導者是思想開明的貴族，其中有位好友名叫薩葛雷多 (Sagredo) 的貴族，名字就出現在《對話》書中，是伽利略的化身。以伽利略這麼一個激進派思想家而言，帕多瓦大學無異是天堂樂園。 有些學者認為伽利略成名後，離開帕多瓦大學，回到故鄉，回到曾經拒絕他的比薩大學，甘冒辜負朋友圈的挽留，把自己投身到不友善的環境，是伽利略犯過最大的錯誤。
對亞里斯多德知識體系來說，科學包括有觀察和理論架構，而伽利略看出了其中的不足之處，他加入新的科學內涵，那就是實驗，實驗當然可以用來確認理論的正確與否，而伽利略把實驗的功能發揮到極至，特別地，當實驗結果不合預期時，他會重新檢驗實驗過程，而且也會質疑原先的想法。除此之外，他的實驗基本上是定量的，作精密的量測，在當時是相當前衛的。
伽利略到帕多瓦大學後，大部分時間從事物理力學方面的研究，他那有名的斜面實驗，就是在這時期進行的。從斜面實驗得到啟發後，他更進一步闡明有關自由落體，拋物體運動以及慣性定律，從而奠定了物理力學的基礎。伽利略還運用所謂的「想像實驗」來研究物理，也就是在想像中看著情境發展，探索想法的合理結果，愛因斯坦在發展相對論時，其中多處的成果，就是應用想像實驗得到的。
伽利略也具發明創新的才華，譬如說他發明了空氣溫度計；改良了計算工具，設計出比例圓規；為軍方設計多功能的軍用羅盤。1609年時，當他聽聞荷蘭的眼鏡商人作出望遠鏡，能將遠處的物件放大3倍。他在短時間內便完成改良，製造出能放大十倍的望遠鏡。伽利略將這望遠鏡奉獻給威尼斯政府，政府回報他帕多瓦大學終身教授職位，調高年薪為1000金幣。年底時，當伽利略作出放大二十倍的望遠鏡後，他便把望遠鏡轉向天空，觀看月亮、木星、土星、太陽、銀河…，他有了驚人的發現，伽利略把這些發現寫進《星際信使》，此書為哥白尼的日心說提供了堅實的證據，這讓世人驚訝到不知所措，但也埋下了他多年後牢獄之災的種子。
(待續)
(C) 2021 李進榮
國立中正大學科學教育中心
編輯：胡維平
圖2 : 16世紀的義大利
佛羅倫斯,威尼斯及羅馬是伽利略主要活動地點，
佛羅倫斯接受羅馬教廷的統領，而威尼斯共和國
比較傾向新教。
