編譯 思羽

望遠鏡的出現(xiàn)戳破了人類對于夜空的完美想象。

我手上有一本名叫《星際信使》的小書（拉丁文的原書名叫作Sidereus Nuncius），由意大利數(shù)學家和科學家伽利略·伽利萊寫于1610年?！缎请H信使》首印了550本，其中有150本依然在世。數(shù)年前，佳士得拍賣行為每一本首版書的估價從60萬到80萬美元不等。我手上的平裝本印刷于1989年，大約值12美元。

盡管科學史尚未授予《星際信使》與牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》或達爾文的《物種起源》相同的榮譽，我還是認為，它是有史以來出版過的一本最具影響力的科學著作。在這本小書中，伽利略報告了他將新造的望遠鏡對準天空后所見到的東西：這些強有力的證據(jù)表明了天體由普通物質(zhì)構(gòu)成，就像魯特島上冬季結(jié)的冰一樣。結(jié)果就導(dǎo)致我們對于天與地分離的想法有了變革，物質(zhì)世界出現(xiàn)了讓人頭腦混亂的擴張，還對“絕對性”提出尖銳的挑戰(zhàn)。星星的物質(zhì)屬性，再加上能量守恒定律，這二者決定了星星注定會湮滅。天空中的星星是最惹人注目的、不朽與永恒的象征，卻總有一天會到達終點，宣告滅亡。

伽利略出生于比薩，成長于佛羅倫薩。從1592年起，他在帕多瓦大學教授數(shù)學。光靠學術(shù)工作的薪水，他無法履行自己的賺錢職責——他得要支付妹妹們的嫁妝，還要供養(yǎng)情婦為他生下的3個孩子——于是他接納寄宿生，出售科學儀器。在16世紀80年代的后半期，他完成了關(guān)于運動和墜落物體的著名實驗。1609年，伽利略45歲，他聽說在荷蘭剛剛發(fā)明出一種全新的放大裝置。他甚至都沒有見到實物，就迅速地親自設(shè)計和建造出一臺望遠鏡，放大倍率比荷蘭人的望遠鏡強大了好幾倍。他似乎是第一個將望遠鏡對準夜空的人類。（望遠鏡在荷蘭被稱為spyglasses，這使我們不禁猜測它們的用途。）

看見星星：伽利略在1610年用來觀察夜空的望遠鏡，這個望遠鏡目前收藏于佛羅倫薩的伽利略博物館

伽利略親自研磨和拋光出鏡片。他制造的第一臺望遠鏡將物體放大了大約十多倍。他最終能夠建造出放大倍率為1 000倍的望遠鏡，把目標物體拉近了30倍。你可以在訪客稀少的佛羅倫薩伽利略博物館里看見保存至今的伽利略望遠鏡。他制造的第一臺望遠鏡有36.5英寸長，直徑為1.5英寸，望遠鏡的管子由木頭和皮革制成，一端安裝了一片凸透鏡，另一端有一片凹透目鏡。我最近試用了一件復(fù)制品。首先，我驚訝于視野是如此之小，就像是在一根長管子的末端，隔著一條手臂那么遠的地方，有一個10美分硬幣大小的光圈。而且很昏暗。然而，在瞇眼看了一會兒后，我確實能辨認出那個10美分大小的昏暗光圈內(nèi)的模糊圖像。當我將這個原始的望遠鏡對準100碼之外的建筑物時，我能看見墻磚的細節(jié)，那是我用肉眼看不見的。

很難想象，當伽利略首次用他新設(shè)計的儀器抬頭望向天空，凝視“天體”——數(shù)世紀以來被描述為旋轉(zhuǎn)球體的月亮、太陽和行星時，他當時感到何等的興奮和驚奇。人們一直認為天體之外是多個旋轉(zhuǎn)中的、容納星星的水晶球體，最終是最外層的球體“第十層天”（Primum Mobile，也有譯為“宗動天”“原動天”的），由上帝的手指推動旋轉(zhuǎn)。據(jù)推測，所有這些都由亞里士多德的第五元素以太構(gòu)成，在物質(zhì)和形狀上完美無瑕，彌爾頓在《失樂園》形容為“天堂中輕巧的第五元素”，而且所有這些都與上帝神圣的感覺中樞一致。伽利略透過望遠鏡的管子實際看到的東西是月球上的坑洞和太陽上的“暗瘡”。

數(shù)世紀以前，圣托馬斯·阿奎那成功地將亞里士多德的宇宙學理論與基督教教義結(jié)合，包括天體的以太性質(zhì)和地球紋絲不動地處在宇宙中心的觀念。（阿奎那只對亞里士多德學派的一個觀點表示異議：宇宙的存在期，根據(jù)亞里士多德的說法是無限的，而根據(jù)基督教的說法是有限的。）伽利略在天體中發(fā)現(xiàn)了不完美之處，這嚴重地挑戰(zhàn)了教會的理論。但望遠鏡本身也是一種挑戰(zhàn)。伽利略的3英尺長的望遠鏡是第一批放大人類感官的儀器中的一種，那些儀器顯示出自然情況下的眼睛和耳朵所無法明明白白看見或聽見的世界。大家以前從未見過這類儀器。許多人充滿懷疑，質(zhì)疑設(shè)備的可靠性，從而質(zhì)疑發(fā)現(xiàn)的有效性。有些人認為這個古怪的管狀望遠鏡具有魔力，并非來自這個世界，就像一臺手機被交給1800年的某個人。伽利略本身盡管是個科學家，但他不理解望遠鏡的具體工作原理。

我們應(yīng)該回憶起，在16世紀和17世紀的歐洲，對法術(shù)、魔法、巫術(shù)的信仰仍然廣泛存在。僅僅在那兩個世紀，就有4萬人被懷疑是巫師——大多數(shù)是女性——并被燒死在火刑柱上，被吊死在絞刑架下，或者被迫將他們的腦袋放到砧板上等待屠刀的落下。1597年，蘇格蘭的詹姆斯六世（他在1603年成為英格蘭的詹姆斯一世）抱怨說，“在這個時代和這個國家里，對于這些惹人憎惡的魔鬼走狗、巫師或術(shù)士的恐懼大量存在。”據(jù)信，巫師能夠通過毀損意圖中的受害者的一縷頭發(fā)或一片指甲的方式來施咒。這位意大利數(shù)學家制造出的裝置是不是巫術(shù)？

其他人帶著猜疑看待伽利略的望遠鏡的發(fā)現(xiàn)，不是因為這些發(fā)現(xiàn)散發(fā)出黑魔法的味道或者違背神學教義，而是因為它們挑戰(zhàn)了個人的世界觀和哲學承諾。切薩雷·克雷莫尼尼（Cesare Cremonini）是帕多瓦大學的亞里士多德學派哲學教授，也是伽利略的同事，他譴責伽利略聲稱月球上有坑洞和太陽上有斑點的做法，但拒絕用望遠鏡向外看?？死啄崮岷髞碚f的一句話被人引用：“我不希望去贊成一些別人聲稱的東西，我對那些東西一無所知，我從未見過那些東西……而且，透過那些鏡片觀察世界令我頭痛。夠了！我不想再聽到任何有關(guān)的話?！辟だ缘牧硪晃煌酥炖麏W·利布里（Giulio Libri）是比薩大學的亞里士多德學派哲學教授，也拒絕使用望遠鏡。伽利略在他寫給同輩科學家約翰內(nèi)斯·開普勒（Johannes Kepler）的一封信中回應(yīng)了這些抵制：

親愛的開普勒，我希望我們可以對這些普通人的惹人注目的愚蠢一笑置之。這所學校內(nèi)重要的哲學家們腦袋內(nèi)卻充滿頑固不化的狗屁想法，不想看一眼行星、月亮或望遠鏡，即使我已經(jīng)有千來次免費且特意地向他們提供機會。你有什么話要說呢？說真的，就像笨蛋捂上了耳朵，這些哲學家同樣對真相之光閉上了眼睛。

伽利略的這本小書獻給了最尊貴的美第奇家屬的科西莫二世、第四任托斯卡納大公。標題頁上如此寫道：“星星的信使，展露偉大且奇妙的景象，呈現(xiàn)給所有人的注視，但尤其是哲學家和天文學家，這些景象由佛羅倫薩貴族、帕多瓦大學的知名數(shù)學家伽利略·伽利萊觀測，借助了他近期發(fā)明的望遠鏡的幫助……”在他的書中，伽利略展示了他通過望遠鏡觀察月球后畫下的鋼筆畫，顯示出月球的明暗區(qū)域、谷地、山丘、坑洞、山嶺和山脈。他甚至通過陰影的長度估計了月球上的山脈的高度。

當他凝視著月球上明與暗的分隔線，也就是所謂的晨昏線時，它不是一條光滑曲線（對于神學理論所相信的完美球體，會有這樣的預(yù)計），而是一條參差不齊的不規(guī)則曲線?！叭魏我粋€人那時都會明白，”伽利略寫道，“以理智確鑿地判斷，月球絕不可能擁有光滑的表面，而是粗糙不平的，而且就像地球表面一樣，到處都有著高聳的山脈、深不可測的溝壑以及懸崖峭壁?！彼€報告說看見木星周圍的衛(wèi)星，使得其他星球與地球相似這種觀念更加可信。換言之，地球不再特別。所有這些都支持了哥白尼在67年前提出的想法，即行星系的中心是太陽而非地球。伽利略在這本小書中塞入了為數(shù)不少的新穎想法，而且沒有對亞里士多德或教會表示道歉。

《星際信使》出版兩個月不到，伽利略就成為名聲響徹歐洲的著名人物——部分原因是望遠鏡除了科學價值外，還具備軍事和商業(yè)價值。（站在“威尼斯最高的鐘樓”，伽利略向一位好友寫道，你可以“觀察到遠方的海上船帆和船只，距離如此之遠，就算船只滿帆向港口駛?cè)?，也需要兩小時或者更多時間后，才能在不使用望遠鏡的情況下望見?！保┩ㄟ^信函和口耳相傳，伽利略的這個發(fā)明的消息被傳遍四方。

伽利略宣布太陽上有黑斑，這對天空的神圣完美造成更大的挑戰(zhàn)。我們?nèi)缃裰?，“太陽黑子”是由太陽外層磁能的暫時集中引起的。太陽黑子是暫時性的，會出現(xiàn)又會消失。1611年，施瓦本（位于德國西南地區(qū)）的一位耶穌會數(shù)學家克里斯多夫·沙伊納（Christoph Scheiner）親自做出一臺望遠鏡，證實了伽利略對太陽正面移動的黑斑的目擊報告。然而，沙伊納的探究是從不容爭辯的亞里士多德學派前提“太陽是完美無瑕的”出發(fā)，他進而提出各種各樣不牢靠的理由，要證明為什么這個現(xiàn)象不是由太陽本身引起的，而是由繞太陽周轉(zhuǎn)的行星或衛(wèi)星引起的。

正如他的書的標題頁上所表明的，伽利略是位數(shù)學家。數(shù)學通常被認為存在于抽象邏輯的世界。數(shù)學幫助學者計算和預(yù)測“真實世界”，但它與那個世界截然不同。尤其是，天體系統(tǒng)的反神學模型被僅僅當作計算手段，描述表象而非現(xiàn)實。因此，亞里士多德和托勒密以地球為中心的行星系，以及哥白尼以太陽為中心的行星系作為計算方法可以被置于平等的地位，因為對于行星的位置，它們都給出相當準確的解釋。但前者符合神學和哲學信仰，從而被認為反映了現(xiàn)實。

當伽利略的觀察為人所知后，教會人士的反應(yīng)是報以懷疑。1611年3月19日，羅馬學院的院長、紅衣主教羅貝托·貝拉爾米諾（Robert Bellarmine）寫信給耶穌會的數(shù)學家：

我知道諸位閣下已經(jīng)聽聞一位杰出數(shù)學家進行的最新天文觀測……我希望了解，因為我聽到不同意見，而且諸位尊敬的神父在數(shù)學科學上造詣精深，能輕易地告訴我，這些新發(fā)現(xiàn)是否有牢固的根據(jù)，是不是表象而已，是不是并非真實。

盡管教會的數(shù)學家爭論了伽利略的發(fā)現(xiàn)的細節(jié)情況，但他們也一致同意，觀測到的景象是真實的。然而，伽利略用望遠鏡做出的發(fā)現(xiàn)，以及他對哥白尼日心說模型的支持被認為是對神學信仰的攻擊，而這種行為不可原諒。他最終受到宗教裁判所的審判（伽利略是一位虔誠的天主教徒，曾經(jīng)嚴肅地考慮過擔任神職人員），被迫放棄他在天文學上的大部分主張，在軟禁中度過人生的最后歲月。

我現(xiàn)在不想聚焦于地球作為宇宙中心的位置遭到取代這件事，而想要聚焦于新近構(gòu)想出的天穹的物質(zhì)屬性。因為正是物質(zhì)屬性——所謂的天體的降格——在試圖毀掉星辰的絕對性。降格起始于月球上被觀察到的坑洞和凹槽。1610年之后，數(shù)十位思想家和作家開始將月亮和行星視為擁有泥土、空氣和水的地方，適合人類之類的生物（雖然顯得古怪）居住。1630年，約翰內(nèi)斯·開普勒（伽利略曾經(jīng)給他寫信抱怨過“普通人的愚蠢”）完成了一本極受歡迎的幻想作品《夢》（Somnium），講述一位少年與他的母親穿越太空去往月球（被稱為利瓦尼亞）。利瓦尼亞的一切都比在地球上更加極端。在利瓦尼亞上，山脈比地球上的山脈遠遠更高，山谷比地球上的山谷遠遠更深。利瓦尼亞的熱帶居住著生物，他們體型龐大，只活一天。這些生物能游泳、飛翔和爬行，但存活時間不夠建設(shè)起城鎮(zhèn)或政府，但他們能找到維生的養(yǎng)分。因為開普勒是一位卓越的科學家，他的小說被有識之士認真對待，在17世紀、18世紀，甚至到了19世紀，都有人讀這本書。

還有其他許多類似的幻想。在詩人塞繆爾·巴特勒（Samuel Butler）創(chuàng)作的《大象月亮》（The Elephant Moon，1670年）中，自視甚高的紳士科學家透過望遠鏡觀測月球時，目擊到一場進行中的大戰(zhàn)。戰(zhàn)事中，一頭月亮上的大象在僅僅幾秒內(nèi)就從一排士兵躍向另一排士兵（可能是因為月球上重力降低，才能這樣自由地飛躍）。1698年，荷蘭數(shù)學家及科學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）寫了一本書《被發(fā)現(xiàn)的天上世界，或者關(guān)于行星上世界的居住者、植物、生產(chǎn)的推測》（The Celestial Worlds Discovered,or Conjectures Concerning the Inhabitants, Plants, and Productions of the Worlds in the Planets）。這些著作和詩歌是為普羅大眾而寫的。它們令我們略微了解，17世紀時的人是如何逐漸將行星視為普通物質(zhì)。大象不會在以太元素構(gòu)成的神圣天體上狂暴地橫沖直撞。

但是，由于星辰的性質(zhì)，伽利略的發(fā)現(xiàn)才有了大概最為深遠的影響。星辰也許是一顆顆太陽，這個想法最早由意大利哲學家、作家焦爾達諾·布魯諾（Giordano Bruno）提出。在1584年出版的著作《論無限、宇宙和諸世界》（On the infinite universe and worlds）中，布魯諾寫道，“可能有無限數(shù)量的相似環(huán)境的其他世界（地球），無限數(shù)量的相似性質(zhì)的太陽或火球……”（因為他提出的天文學見解，也因為他對其他天主教信仰的否認，布魯諾于1600年被燒死在火刑柱上。）到17世紀早期，許多思想家考慮起“星辰也許是太陽”這種想法。因此，當伽利略報告太陽上的黑斑時，他的發(fā)現(xiàn)對于所有的星辰都有引人矚目的蘊涵。再也不能認為星辰是完美之物，由一些永恒不朽的物質(zhì)構(gòu)成，那些物質(zhì)與地球上的任何東西都截然不同。太陽和月亮從地球上看起來像其他物質(zhì)構(gòu)成的東西。在19世紀，天文學家開始分析星辰的化學成分，方法是將星光用棱鏡分解成不同波長。不同的顏色可以聯(lián)系到不同的能發(fā)射光線的化學元素。星辰被發(fā)現(xiàn)含有氫、氦、氧、硅和許多其他地球上常見的元素。星辰是簡單的物質(zhì)——原子而已。

一等伽利略和其他人宣布星辰只是尋常物質(zhì)而已，它們歲數(shù)有多少個千年也就確定了——因為所有物質(zhì)的東西都服從于能量守恒定律。這條定律是自然界所有定律的范例，既有廣泛的應(yīng)用范圍，又有定量和符合邏輯的表述?；旧?，這條定律說的是能量無法產(chǎn)生也無法毀滅。能量能從一種形式變化成另一種形式，就像一根火柴的化學能轉(zhuǎn)變成火苗的熱量與光亮。但是在一個閉合自容系統(tǒng)內(nèi)，總的能量保持不變。

一顆星星就像一根巨大的火柴。星球內(nèi)儲存了有限量的能量——在星星中，主要是核能，而非化學能。當原子融合在一起，形成更重的原子，核能被釋放出來。但是，一顆星星內(nèi)的核能供應(yīng)是有限的，就像一根火柴中的化學能供應(yīng)。隨著星星“燃燒”它的核燃料，能量被釋放進入太空，大多數(shù)是以光的形式。假如我們想象將星星放進一只巨大的盒子，那只盒子里的總能量仍舊恒定不變，但能量逐步轉(zhuǎn)移，從星星轉(zhuǎn)移到盒子中的光、所有吸收了光的東西增加的熱能和化學能。

當然，星星沒有被放置在巨大的盒子中，但原理依然有效。根據(jù)布魯諾、伽利略和隨后的科學家的見解，星星是自然物質(zhì)，擁有有限量的能量。星星輻射的能量進入太空，就這樣耗盡了有限的核能供應(yīng)。最終，這種珍貴的星辰商品會被花費一空，到了那時星星將會燃燒殆盡，變得黑暗。我們的太陽也會如此，大約是在50億年之內(nèi)。再過上大約1萬億年，天穹中的所有星星都將變得冷冰冰。

到了那時，夜空將會完全漆黑一片。在白天，天空也會完全漆黑。天空中的無數(shù)星辰曾經(jīng)被認為是已故法老們最終的安息之地，曾經(jīng)被認為是永恒、不朽以及“絕對”的其他特質(zhì)的化身，將會最終成為漂浮于太空的冰冷余燼。