一个人理论上的物理寿命,最多不过一百之数。

但精神寿命就不尽然,只要你努力,通过阅读,可以毫无阻碍地继承过去数十亿年的记忆,成为一个真正博古通今的智者。

但一口吃成个胖子终究不是好事儿,所以今天,我们就先给自己微微续个400年的命吧!

阿信要说的这本重磅新书,叫——《伽利略的望远镜:一件天文仪器引发的变革》

伽利略望远镜

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对于不爱理科类题材的读者来说,光看书名心里就已经打起了退堂鼓。

但这正是《伽利略的望远镜》的书斋趣味之所在。

因为,只要聊到我们每天感知到的这个现实世界的一切,背后的底层原理都建立在一个人身上——伽利略。

爱因斯坦就对此有着一锤定音的概括:“他是现代物理学之父,实际上,他是整个现代科学之父。

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伽利略

现代科学以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的方法论,由伽利略一手确立。每个中国孩子在成长过程中,都读到过的伽利略在比萨斜塔上做的“两个铁球同时落地”的实验,就是这一事实的最佳力证。

但你肯定不会想到,这个中国孩子最为熟悉的欧洲老头,在中国却几乎找不出什么关于他的一手图书,大多数不过是转手过无数次的翻译资料而已,看似丰富,但内容高度同质。

迄今为止既得到国际伽利略研究学界肯定,又获得全球大众读者认可的经典在国内翻译出版的堪称寥若晨星,俄罗斯科学史巨匠亚历山大·柯瓦雷1939年出版的《伽利略研究》便是其中之一。

中信出版今年推出的这本《伽利略的望远镜》是进入21世纪为全球公认的研究伽利略的佳作之一,英文首版由哈佛大学出版社于2015年出版。

本书三位作者的文化和学术背景尤其值得关注:

马西莫·布钱蒂尼,意大利锡耶纳大学科学史和意大利当代文学史教授。研究方向为伽利略在意法两国的神话和科学。另出版作品《伽利略和开普勒》等。

米凯莱·卡梅罗塔,意大利卡利亚里大学科学史教授。主要研究方向为文艺复兴和近代早期的科学,曾编辑出版《伽利略·伽利雷文集》。

弗兰科·朱迪切,意大利贝加莫大学科学史教授。曾出版《牛顿的光谱》阐释牛顿关于光和颜色的理论。

《伽利略的望远镜》的三位作者搜集了海量的日记、笔记、信件、档案、年表等文献,再现了400多年前伽利略对星空的观察、《星空报告》的发表与传播,以及颠覆性观点引发的一系列戏剧性故事,还原了一段完整而传奇的历史。

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在目前翻译出版的中文伽利略传记中,能像《伽利略的望远镜》的三位作者这样,真正深入伽利略所处的历史文化背景,对伽利略的原始手稿进行精读的,应该还没有第二本。

读这本《伽利略的望远镜》在这样一个呼唤科技创新,突破基础科学“卡脖子”困境的今天,或许还有另外一重现实作用——“祛魅”。

从伽利略望远镜中镜片,再到EUV光刻机中的镜片,西方从基础科学到科技应用都全面领先世界,背后靠的不是不可战胜的圣人神迹。

是像伽利略这样的科学家,一代一个脚步,每代人都盯在一个简单却极度耗人的重大课题上,数代人延绵不停地积累,逐渐垒起的科学高塔。

《伽利略的望远镜》带我们回到西方科学革命的原点,让我们重新审视这样一个根本课题——让伽利略这样看起来没有什么瑰伟之姿的学者发挥出应有作用,究竟需要哪些条件?

从“玩具”望远镜到天文望远镜

1608年,一位荷兰的眼镜制造商汉斯·李普希 在商店前看到两个小孩正通过前后两块透镜看远处教堂上的风标,便也开始尝试。

他发现用两片透镜观察时,远处的风标被放大了许多,于是进一步将两个镜片组装在一起,用一根管子作为骨架,经过多次实验,最终成功组装出了历史上第一架望远镜。

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汉斯·李普希

汉斯·李普希的这一发明被广泛认为是现代望远镜的起源,并申请了专利,标志着望远镜开始被广泛应用。

李普希也就被认为是望远镜的发明者。

将两块不同的透镜组合起来,内置于一根管子的两端就可以达到放大远处物体的效果,这一点众人皆知,而李普希的成功之处在于:在镜片上装了一个小孔径的纸质光圈,解决了因镜片边缘打磨不充分而导致的光学失真问题。

这是一个极为简单的计策,而这种方法也迅速被他人发现和掌握,其中就包括我们的主角伽利略。

当时,有一位不知名记述者预测到:望远镜不仅能够在日常和军事上大有用途,这一成果也可扩展至天文学的观测范围,借助这个新仪器,人们就能看见“一些通常情况下肉眼看不见的星星,因为它们太小,而我们的视力有限”。

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伽利略

如何将望远镜的性能进一步加强,以应用在更深远的领域呢?看准了望远镜强大潜力的伽利略,开始埋首研究。

他把信封当作便条使用,有时在上面记录意想不到的观测结果,有时在信封上写下购物清单,他计划采购的不仅有衣食,还有高质量玻璃以及其他一切制造工作需要的物品。

他频繁往返于威尼斯街头探访制镜工匠和玻璃工人的作坊,到后来甚至亲手制作镜片。

最终,伽利略将基础的光学知识同工匠们制镜时高效的生产过程结合起来,制造出了更为先进的望远镜,他也成了一名熟练的工匠。

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伽利略的望远镜

1609年8月底,伽利略的“望远管” 已经比欧洲市场上任何的“管子”都要强大至少5倍。

但是,他远不只是优化了其性能:当时几乎所有人都认为这一装置将应用于军事或航海领域,而伽利略却在短短3个月的时间里,将这个基础的光学装置改造成了精密巧妙的天文仪器。

这是一个新纪元的开始:天体新发现将永久改变人们对宇宙的印象和认知。

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用望远镜探秘天空

一台可以观察月球的望远镜诞生了,月球上那些当时无人知晓的细节就此揭开面纱。

1609年9月至10月,伽利略开始尝试用望远镜观测月球。在11月末,他启动了系统的观测计划。

当时,他成功地设计了一个能够放大20倍的仪器,并在短短几天内就做出了成品。

原来月球表面并不是像众多人相信的那样,一马平川、光滑洁净。一眼看去,它是陡峭嶙峋、高低错落的,总而言之,月球的沟壑同地球表面散布的山川河谷类似,但要比地球上的大得多。

这一“最新发现”表明,月球表面起伏不规整,沟壑纵横,这无疑是一个具有划时代意义的转折。

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但与教会的观点相矛盾,教会宣称天堂是自然原始、恒久不变的,不像堕落无常的地球。人们不得不重新思考传统观点对于宇宙空间的等级划分,推翻根深蒂固的认知,即地球和其他天体之间有本质上的区别。

然而,伽利略没有停止脚步。

1610年1月,又有一颗星球吸引了伽利略的注意,那就是木星。与其他星体不同的是,木星的身边还有另外三个天体。

1月15日对伽利略来说是意义非凡的一晚。在观察木星至深夜后,伽利略得出结论:这些星星“并不完全在一条直线上运动”,而是有自己独特的排列方式。

伽利略连续追踪了7个晚上,终于茅塞顿开:那些运动轨迹怪异的星星正是围绕木星旋转的卫星。

接着,伽利略又把他的望远镜对准了金星。伽利略的望远镜中,金星不再是一个圆点,而是一个月牙状的形状,并且会出现盈亏变化。

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金星相位

在当时,主流的地心说模型无法解释金星的盈亏现象,而哥白尼的日心说模型却能很好地解释。金星的盈亏变化很好地证明了日心说。

伽利略望远镜引发的世界性变革

伽利略将他的发现一一收录进了他的著作——《星空报告》中。这份改变西方文明史的报告于1610年3月13日周六晚间正式问世。

《星空报告》的影响力之盛是当时任何解读方式都削弱不了的。书中讲述了伽利略制造天文望远镜的过程,以及他的观测成果。

书里描绘了月球上的山脉山谷,描绘了英仙座和猎户座星云周围小星环绕的清晰轮廓,还详述了围绕木星的四颗卫星的发现,将日复一日对其运动轨迹和确切位置的观测呈现给读者,故此书在当时的同类书籍中可谓独树一帜。

这本书不仅提供了看待地球的别样视角,还让人以不同的方式看待人与世界、与自然的关系。纵观现代思想史,其传播范围之广、速度之快,没有任何其他作品可以匹敌。

实际上,“阅读”它并不重要,因为只要翻开这本书,浏览5张月球插图、4张银河插图和按时间顺序排列的木星卫星“绘画”,就能体会到这本书与其他描述天体和测量行星间距的书的不同之处。

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伽利略描绘的月球

《星空报告》的革新性和独创性就在于此:所有的文字都是为图像服务的,而不是图像为文字服务。

1610年3月19日,此书出版仅过了6天,印出的550册书就售罄了,而伽利略自己从印刷厂本应收到30册书,但只拿到了6册。伽利略计划不久后出版第二版,这版用俗语写作,增补新的观察结果,尤其是插入完整的月球图像。

伽利略的发现席卷欧洲大陆,他带着他的望远镜出发,开启了周游各国的旅途。

他先后获得了数位学者的肯定,在开普勒撰写的《与〈星空报告〉的对话》中,他表现出对伽利略及其发现的坚定支持:

我反对那些固执批评新发现的人,对他们来说,所有未知的事物都难以置信,所有超出亚里士多德学派惯有的狭隘眼界之物都是渎神和可耻的。

然而,反对的声音也掀起了浪潮。

伽利略望远镜及《星空报告》的问世严重冲击了神学、哲学、天文学等各个领域。

承认新天体不仅会破坏苍穹的秩序和美丽,如莎士比亚所言,“华丽的天穹中缀满金色火焰”,还会侵蚀世界的本质,威胁上帝构想并创造的人与自然间的和谐与尺度。

彼时的罗马教会坚定地推崇托勒密的地心说理论, 日心说与天主教义完全不符。无须多言,伽利略的发现中科学与信仰的冲突清晰可见,这样的冲突将伽利略和罗马教会明置于对立

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《宗教法庭对伽利略的审判》,法国,约瑟夫-尼古拉斯·罗伯特-弗勒里绘

伽利略毫不忌讳地四处宣传哥白尼的日心说,越来越多的人站到了哥白尼的阵营。罗马教廷终于坐不住了,如果任由事态继续发展下去,教会对人们的精神统治将发生动摇。

1616年3月5日,哥白尼学说受到审判,伽利略以此为基础揭示的宇宙论含义也遭到沉重打击。彼时《星空报告》问世已6年,同样争议不断的《关于太阳黑子的书信》也已出版3年。

望远镜的热潮席卷各地,然而这股热潮没有令伽利略和哥白尼的宇宙观成为普世守则。世人接受了望远镜,却不接受新的天空,要让人们接受全新的世界体系,任重道远。

来自星空的邀请

在伽利略赴罗马4年后,以“阳玛诺”之名为人熟知的葡萄牙耶稣会士曼努埃尔·迪亚士(Manuel Dias)在北京出版了一本名为《天问略》的小册子,首次用中文详述了最新的望远镜发现。伽利略和他的望远镜正式传向了世界。

人类对宇宙无尽的好奇心驱使我们观测更加遥远且暗弱的天体,因此,就需要造出更大口径的望远镜。伴随着工业技术的提升,人们展开了制造望远镜的竞赛,这场竞赛至今仍在继续,势头正盛。

自从1609年伽利略发明了第一台应用于天文观测的光学望远镜后,四百多年来,天文望远镜经历翻天覆地的发展变化,从折射式到反射式,从小到大,从单口径到多口径,从地面到空间,如今,望远镜家族也不仅仅只用于天文观测了。

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“詹姆斯·韦伯”空间望远镜

几百年的时间里,天文学家靠着越来越先进的望远镜获得了巨大的成果,使得我们对太阳系、银河系、河外星系乃至整个宇宙的认识,经历了一次次重大飞跃,极大地推动了现代天文学和物理学理论的发展。

2016年中科院率领建成的FAST 500米口径球面射电望远镜,成为所有国人的骄傲。它不仅带我们领略了遥远的外太空的阴晴雨雪,还探测到了那神秘的“地外文明”的微弱信号,它让几万光年外的世界将不再陌生。

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FAST射电望远镜

2023年9月,由中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台联合研制的墨子巡天望远镜正式投入观测。它拍摄了仙女座星系照片,为研究宇宙深处提供了宝贵资料。

望远镜还发现了两颗近地小行星2023 WX1和2023 WB2,对太阳系天体普查贡献显著。此外,它在黑洞潮汐撕裂恒星事件等领域也取得突破,展现了中国在时域天文研究的领先地位 ……

望远镜的发展史是人类探索宇宙的缩影。

从伽利略的时代开始,科学家们不断突破技术瓶颈,将宇宙的边界一步步拓宽。

与伽利略所处的时代不同,现代人类秉承探索真理的心,用开放的心态接受一个个迭代的全新理论,准备迎接未来的发展。

而这一切,都始于那些看似不起眼,实则隐藏着无穷奥秘的小小镜片。

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阿信又要搞新事情啦

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-End-

2024.6.15

编辑:楚旂 | 审核:Yoyo