当天堂不再完美

我我手里拿着一本书名为星际使者(星座信使（原文为拉丁文），由意大利数学家和科学家伽利略·伽利略于1610年撰写。年第一次印刷时有550本书信息员还剩下150人。几年前，佳士得（Christie’s）对每本第一版的估价在60万至80万美元之间。我的平装本是1989年以大约12美元的价格印刷的。

虽然科学史没有获奖信息员和牛顿一样的荣誉普林西米亚或者达尔文的论物种起源，我认为这是有史以来最重要的科学著作之一。在这本小书中，伽利略报告了他将新望远镜对准天空后看到的景象：有力的证据表明，天体是由普通材料构成的，比如卢特岛的冬季冰。这一结果引发了一场关于天地分离思想的革命，物质世界疆域的惊人扩张，以及对绝对论的尖锐挑战。恒星的物质性，再加上能量守恒定律，决定了恒星注定要灭绝。天空中的星星，最引人注目的不朽和永恒的象征，总有一天会过期并消亡。

伽利略出生于比萨，在佛罗伦萨长大。从1592年起，他在帕多瓦大学教数学。由于无法独自支付学术工资，他不得不支付妹妹的嫁妆，并由一位情妇抚养他的三个孩子，他还收留寄宿生并出售科学仪器。在1580年代末，他进行了著名的运动和下落物体实验。1609年，45岁的他听说荷兰刚刚发明了一种新的放大装置。在没有看到这一奇迹的情况下，他自己很快设计并制造了一台望远镜，比荷兰型号的望远镜威力大几倍。他似乎是第一个把这样的东西指向夜空的人。（荷兰的望远镜被称为“望远镜”，这让人们猜测了它们的用途。）

伽利略打磨并抛光了自己的镜头。他的第一批仪器将物体放大了十几倍左右。他最终能够建造放大1000倍的望远镜，并使物体看起来比实际距离近30倍。在佛罗伦萨的伽利略博物馆，你可以看到伽利略幸存下来的望远镜。他的第一个眼镜长36.5英寸，宽1.5英寸，是一个由木头和皮革制成的管子，一端是凸面镜片，另一端是凹面目镜。我最近看到了一个复制品。首先，我惊讶地发现视野是如此之小，在一根长管子的末端，以一个一角的光圈的形式出现。还有暗淡。然而，我眯了一会儿眼睛，在那一角昏暗的光线下，我确实能辨认出微弱的图像。当我把原始望远镜对准一百码外的一栋建筑时，我可以看到肉眼看不到的砖块上的细节。

很难想象，当伽利略第一次抬起头来，用他的新仪器凝视着“天体”时，他一定会感到多么激动和惊讶。数百年来，“天体”被描述为月亮、太阳和行星的旋转球体。在它的另一边是旋转的水晶球，上面有星星，最后是最外层的球体，上帝的手指旋转的Primum Mobile。所有这些据说都是由亚里士多德的第五元素以太构成的，在物质和形式上完美无缺，正如弥尔顿在失乐园作为“天堂的精髓”，这一切都与上帝的神圣感觉融为一体。伽利略通过他的小管子实际看到的是月球上的陨石坑和太阳上的暗疮。

正是这种物质性，即所谓天体的谦卑，打击了恒星的绝对本性。

几个世纪前，圣托马斯·阿奎那成功地将亚里士多德的宇宙学与基督教教义结合在一起，包括天体的空灵本性和地球静止不动地站在宇宙中心的观念。（亚里士多德认为阿奎那是个例外：宇宙的生命，亚里士多认为是无限的，基督教认为是有限的。）伽利略对天体不完美的发现对教会提出了严峻挑战。但望远镜本身也是一个挑战。伽利略的3英尺长的管子是第一批放大人类感官的仪器之一，它展示了一个自然的眼睛和耳朵看不到的世界。以前从未见过这样的乐器。许多人持怀疑态度，质疑该装置的合法性，从而质疑其研究结果的有效性。一些人认为这个奇怪的管子很神奇，而不是这个世界，就好像手机在1800年被赠送给了某人一样。伽利略本人虽然是一位科学家，但并不确切地理解这件事是如何发生的。

我们应该记得，16世纪和17世纪，对魔法、巫术和巫术的信仰在欧洲很普遍。仅仅在这两个世纪里，就有40000名疑似女巫，其中大多数是女性，被烧死在木桩上，挂在绞刑架上，或者被迫把头放在砧板上。1597年，苏格兰国王詹姆斯六世（1603年成为英国的詹姆斯一世）抱怨说，“此时[和]在这个郡里，对这些可憎的迪维尔奴隶、女巫或侍从的恐惧比比皆是。”据信，巫师可以通过损坏一个有意受害者的一缕头发或一根指甲来施魔法。这位意大利数学家的装置有点魔法吗？

其他人对伽利略的望远镜发现持怀疑态度，并不是因为它们散发着黑魔力的味道或与神学教义相矛盾，而是因为它们挑战了个人的世界观和哲学承诺。帕多瓦大学亚里士多德哲学教授塞萨尔·克雷莫尼尼（Cesare Cremonini）和伽利略（Galileo）的一位同事谴责了伽利略关于月球陨石坑和太阳黑点的说法，但拒绝向外看。后来有人引用克雷莫尼尼的话说，“我不想赞成那些我不知道的主张，也不想赞同那些我没有见过的东西……然后通过眼镜观察让我头痛。够了！我不想再听到更多关于这方面的消息。”伽利略的另一位同时代人朱利奥·利布里，比萨的亚里士多德哲学教授也拒绝透过管子窥视。伽利略在给同事约翰·开普勒的一封信中对这些拒绝做出了回应：

亲爱的开普勒，我希望我们能嘲笑普通人的愚蠢。你对这所学院的主要哲学家们有什么看法呢？他们充满了驴一样的固执，不想看行星、月亮或望远镜，尽管我已经给了他们一千次自由和刻意的机会？诚然，正如驴子会竖起耳朵一样，这些哲学家也会对真理之光视而不见。

伽利略的这本小书是写给托斯卡纳第四大公科西莫二世·德·美第奇的。标题页显示：“侧面使者，展现出伟大而奇妙的景象，向所有人，尤其是哲学家和天文学家，展示了巴多瓦大学佛罗伦萨贵族和公共数学家伽利略在他最近设计的望远镜的帮助下观察到的事物……”在他的书中，伽利略展示了他自己的通过望远镜看到的月球的笔墨画，显示了黑暗和光明的区域、山谷和丘陵、陨石坑、山脊和山脉。他甚至通过阴影的长度来估算月球山脉的高度。

当他凝视月球上的明暗分界线，即所谓的终结者时，这并不是一条在神学信仰的完美球体上所期望的平滑曲线，而是一条参差不齐的不规则线。伽利略写道：“任何人都会明白，月球表面决不是光滑光滑的，而是崎岖不平的，就像地球表面一样，到处都是巨大的日珥、深沟和褶曲。”据报道，还发现了木星周围的卫星，这为其他行星与地球相似的说法提供了可信度。换句话说，地球不再特别。所有这些都支持67年前哥白尼的提议，即太阳而不是地球是行星系的中心。这本小书包含了不少新思想。并没有向亚里士多德或教会道歉。

在出版的几个月内星座信使伽利略在整个欧洲都很有名，部分原因是该望远镜具有军事和商业价值以及科学价值。（从“威尼斯最高的钟楼”中，伽利略写信给一位朋友，你可以“观察到很远的海帆和船只，在没有我的望远镜的情况下，他们需要2个多小时才能到达港口。”）这项发明的消息是通过信和口传播的。

伽利略宣布太阳上有黑点，这对天国的神性完美提出了更大的挑战。我们现在知道，“太阳黑子”是由太阳外层磁场能量的暂时集中引起的。太阳黑子是暂时的，它来来往往。1611年，斯瓦比亚（德国西南部）的首席耶稣会数学家克里斯托夫·谢纳（Christoph Scheiner）亲自购买了其中一个新设备，并证实了伽利略看到太阳前面移动的黑点。然而，Scheiner从亚里士多德毫无疑问的前提开始，即太阳是完美无瑕的，他从那里提出了各种不确定的论点，解释为什么这种现象是由围绕太阳运行的其他行星或卫星而不是太阳本身引起的。

恒星再也不能被认为是完美的东西，它们是由一些永恒的、不可毁灭的物质组成的，与地球上的任何东西都不同。

正如他书的扉页所述，伽利略是一位数学家。人们普遍认为数学存在于一个抽象和逻辑的世界中。数学帮助学者计算和预测“现实世界”，但它与现实世界不同。特别是，天体系统的反流变模型仅被视为计算装置，描述了外观与…相反现实因此，亚里士多德和托勒密的以地球为中心的行星体系和哥白尼的以太阳为中心的体系可以作为计算方法同等重要，因为它们都对行星的位置给出了相当准确的说明。但前者符合神学和哲学信仰，因此被认为反映了现实。

当伽利略的观察结果为人所知时，教会人士对此表示怀疑。1611年3月19日，红衣主教罗伯特·贝拉明（Robert Bellarmine），罗马学院院长，写信给他的耶稣会数学家同伴：

我知道你们的牧师们听说过一位著名数学家的新天文观测……我之所以想知道这一点，是因为我听到了不同的意见，而你们这些精通数学科学的牧师们可以很容易地告诉我这些新发现是否有充分的根据，或者它们是否是明显的而非真实的。

尽管教会数学家对伽利略发现的细节争论不休，但他们一致认为这些目击事件是真实的。然而，伽利略的望远镜发现和他对哥白尼日心说模型的支持被认为是对神学信仰的不可原谅的攻击。伽利略是一位虔诚的罗马天主教徒，他曾认真考虑过担任牧师一职，为此，他最终受到了宗教法庭的审判，被迫放弃了大部分天文主张，并在软禁中度过了晚年。

我现在想关注的不是地球作为宇宙中心的位移，而是新构想的重要性在天堂里。因为正是这种物质性，即所谓天体的谦卑，打击了恒星的绝对本性。降级开始于观测到的月球上的陨石坑和车辙。1610年后，数十位思想家和作家开始将月球和行星视为土壤、空气和水的场所，适合人类居住，即使很奇怪。1630年，约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）完成了一个非常受欢迎的幻想作品，该作品名为索姆纽姆（梦），一个男孩和他的母亲穿越太空到达月球，名为莱瓦尼亚。莱瓦尼亚的一切都比地球上的更加极端。在列瓦尼亚，山脉的海拔远远高于地球，山谷的海拔也大大降低。在列瓦尼亚的热区居住着生物，它们体型巨大，只活一天。这些游动、飞翔和爬行的动物寿命不够长，无法建造城镇或政府，但它们能够找到生存的食物。因为开普勒是一位杰出的科学家，他的小说受到受过教育的世界的重视，并在17、18甚至19世纪被阅读。

还有很多其他类似的幻想。在诗人塞缪尔·巴特勒（Samuel Butler）的《大象的月亮》（1670）中，自鸣得意的绅士科学家们在用望远镜观察月球时，看到了一场正在进行的战争，在这场战争中，一头月象在几秒钟内从一排士兵跳到另一排士兵身上（可能是由于月球重力降低而解放的）。1698年，荷兰数学家和科学家克里斯蒂安·惠更斯写了一本书，书名为发现的天体世界，或关于行星上的居民、植物和世界生产的推测这些书和诗是为公众写的。它们让我们了解了17世纪人们是如何将行星视为普通物质的。大象不会横冲直撞空灵精髓的神圣领域。

但伽利略的发现可能对恒星的性质产生了最深远的影响。恒星可能是太阳的想法是由意大利哲学家兼作家佐丹诺·布鲁诺提出的。在他的论无限宇宙和世界布鲁诺在1584年发表的文章中写道，“可能有无数其他世界[地球]具有类似的条件，无限的太阳或具有类似性质的火焰……”（由于他的天文提议以及他对其他天主教信仰的否认，布鲁诺在1600年被烧死在木桩上。）到17世纪初，各种思想家都认为恒星可能是太阳。因此，当伽利略报告太阳上有瑕疵时，他的发现对所有恒星都有着戏剧性的影响。恒星再也不能被认为是完美的东西，它们是由一些永恒的、不可毁灭的物质组成的，与地球上的任何东西都不同。太阳和月亮看起来像地球上的其他物质。19世纪，天文学家开始用棱镜将恒星的光分裂成不同的波长，从而分析恒星的化学成分。不同的颜色可以与发射光的不同化学元素相关联。人们发现恒星中含有氢、氦、氧、硅和许多其他常见的地球元素。恒星只是物质原子。

一旦伽利略和其他人宣布恒星仅仅是物质，那么它们的千年历史就已经屈指可数了，因为所有物质都受能量守恒定律的约束。这一定律是所有自然定律的典范，无论是在其广泛的适用性方面，还是在其定量和逻辑公式方面。从本质上讲，法律规定能量不能被创造或毁灭。能量可以从一种形式变为另一种形式，就像火柴的化学能转化为火焰的热和光一样。但是全部的封闭自足系统中的能量保持不变。

明星就像一场巨大的比赛。它在恒星中储存了有限的能量，核能而非化学能。当原子融合在一起形成更重的原子时，就会释放出核能。但是恒星中的核能供应是有限的，就像比赛中的化学能供应一样。当恒星“燃烧”其核燃料时，能量释放到太空中，主要以光的形式存在。如果我们想象把我们的恒星放进一个巨大的盒子里，盒子里的总能量保持不变，但能量逐渐从恒星转移到盒子里的光，以及吸收这些光的所有事物增加的热能和化学能。

当然，恒星不包含在巨大的盒子里。但原则仍然存在。根据布鲁诺和伽利略以及后来的科学家的说法，恒星是物理物质，能量有限。恒星向太空辐射能量，从而耗尽其有限的核能供应。最终，宝贵的恒星商品将被消耗掉，届时恒星将燃烧殆尽并变暗。我们的太阳也将如此，大约50亿年。在大约1000亿年的时间里，天空中的所有恒星都会变冷。

那时，夜空将完全黑暗。白昼的天空也将彻底黑暗。天空中的无数星星，曾经被认为是已故法老最后的安息之地，曾经被视为永恒不朽的化身，以及绝对神的其他配置，最终将成为太空中冰冷的漂浮余烬。

物理学家兼小说家阿兰·莱特曼（Alan Lightman）是麻省理工学院的人文学科教授。他的书包括爱因斯坦的梦想，国际畅销书；偶然宇宙，被BrainPickings评选为2014年最佳科学书籍之一；和放映室，由华盛顿邮报成为2015年最佳书籍之一。

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