伽利略错在何处？
（开普勒在《世界的和谐》一书中的“天体音乐”）
这是一阕什么乐曲？是巴赫的《勃兰登堡协奏曲》？是舒伯特的《野玫瑰》？还是贝多芬的《命运》？也许你想问的问题还不少，其中还会有一个共同的疑问：这一节不是讲伽利略的失误吗？怎么开篇却是一段五线谱？是不是把话头扯得太远了一点？
好，下面我们将逐一给出回答。这段乐谱在音乐史上也许没有什么地位，但在物理学史以及人类认识宇宙的历史上，却起过重大的作用。它既不是巴赫、舒伯特的作品，也不是贝多芬以及任何一位作曲家的作品，它是德国天文学家开普勒在他的《世界的和谐》一书中的大作！
那么，这和伽利略的失误有关系吗？有的。伽利略的失误正是基于这阕乐曲的主题思想。
（一）
意大利物理学家伽利略
我们知道，科学的任务就是要致力于发现客观事物“为什么”是这样的，物理学更其如此。这就正如开普勒所说的那样：
“天体的数目、距离和运动这三者，引起我热诚的探索，我要弄清楚为什么它们是现在这样，而不是别的样子。”
为了要回答这个“为什么”，各个时代有着各不相同的框架。在牛顿以前，可追溯到古希腊时期，物理学家们的框架是“和谐”，这就是说可以用“和谐”来回答客观事物的“为什么”。例如，恒星为什么作圆周运动，那是因圆周运动最匀称、饱满、稳定，即最“和谐”。在这一框架下，这样的解释就非常标准了。到了牛顿以后，这个框架被认为是不完全、不精确的，物理学家用“力”的框架代替了“和谐”的框架。直到今天，天体物理学家的主要工作仍然是千万百计地寻找“力”，找到了“力”，也就能正确回答“为什么”。显然，这个框架比起和谐的框架的确有许多的优越性，它可以更精确地解释许多以前无法解决的难题，可以准确预见许多自然现象。
伽利略生活和工作的时代，正值旧理论的框架受到强烈冲击而处于风雨飘摇之际。16世纪，在意大利和英国相继在心脏、血管和血液循环方面有了重大发现，古希腊伟大名医盖伦（Galen，全名Claudius Galenus of Pergamum，129—199）的见解被证明是错误的。从此，人们对古希腊学术成就不可动摇的地位产生了怀疑。当时在运动学方面有一个问题是旧框架无法解决的，那就是物体运动的原因。亚里士多德（Aristoteles，前384-322）的理论将运动分为两类，一类是“天然运动”，一类是“受迫运动”（即非天然运动）。前者如星体的圆周运动、重物的下落运动；后者如上抛的石块、物体的水平运动。天然运动的原因，是每个物体都有它自己的“天然处所”，物体有寻求自己的“天然处所”的普遍本能。例如重物有趋向地心的本能，所以产生下落运动，物体愈重，其下落愈快。至于星体绕地球的运动，那是一种和谐的、无始无终的、永远不离开其天然圆轨道的天然运动。受迫运动则需要在别的物体的强迫作用下才能发生，即亚里士多德所说：“当推一个物体的力不再推它时，物体便归于静止。”
亚里士多德的这些由直觉推出的结论，人们早就觉得漏洞百出，但在伽利略以前，人们尽管总是为这些问题争论不休，但就是没有人愿意做一个实验来检验这些争论不休的理论。
伽利略则与他的前辈们大不相同，他崇尚科学实验，强调推理不能建立在直觉的基础上，而应该建立在实验的基础上。他曾耻笑那些不肯做实验的人说：
为了获得自然力的知识，不去研究船或驽弓或火炮，而钻进他们的书斋里去翻翻目录，查查索引，看看亚里士多德对这些问题有没有说过什么。并且，在弄明白了他的原话的真实含意后，就认为此外再没有什么知识可以追求的了。
亚里士多德不是说物体越重就下落得越快吗？伽利略并不满足于从理论上驳倒这一错误理论，他干脆登上比萨斜塔，把重量不同的球从高五十多米的塔上丢下来，让那些嘁嘁喳喳争论得没完没了的人看一看。结果，伽利略胜利了，重量不同的球几乎同时落地！这两个球同时落地的声音，不仅宣告伽利略自由落体定律的胜利，而且宣告物理学进入了一个崭新的时代。
伽利略的落体定律告诉我们，重物下落并不是它要寻求什么天然处所，而是地球上每个物体均受到一个“重力”。物体在重力作用下作匀加速运动，其加速度为一个普适常数g，与物体轻重、构成无关。伽利略还用斜面实验加上理想实验得出了著名的惯性定律。这一定律指出，“力并非速度的原因，力是加速度的原因”。这样一来，伽利略就为动力学奠定了正确的基础。亚里士多德的运动理论从此无立足之地。
按理说，伽利略既然已经摧毁了地面上运动的旧框架的基础，也就不难继而动摇旧框架对天上星体运动的统治。可是不然。
（二）
当时，有一位科学家第一个认识到，哥白尼关于地球是一颗行星的学说，以及伽利略关于地面运动规则的许多发现，使人们有必要和有可能建立一种既适用于天体、又适用于地球的动力理论。这个人就是与伽利略常有信件来往的开普勒。1605年，他曾在一封信中写道：
我一心探讨它的物理原因。我的目标是想指明那天体的机器不宜比作神圣的有机体，而应该比作时钟……因为几乎所有这些多种多样的运动，只是借助于单一的，十分简单的磁力而形成的，就像时钟的各种运动只是由于一个重锤造成的一样。此外，我还可以证明，这个物理概念可以通过计算和几何学表示出来。
开普勒在1605年就试图用一种力学的框架一统一天上、地面的物理学，这实在令人吃惊！尤其是他在探索行星运动速度的各种比例关系时，还那么热衷于用和谐的规律；他还写下了本节开始引用的“行星运行主调”。这么一个极力追求和谐框架的人，却同时是热烈探求力学新框架的人，这就尤其令人难以想象了。但是，和谐这一框架对他的吸引力太强烈了，这使得他连地面上物体的运动都解决不了，又如何能扩展到天体？开普勒肯定达不到他的目标，因为他还没有正确的动力学概念。
但是，对伽利略情况就迥然不同了。伽利略发现了著名的惯性定律；在研究自由落体的加速度时又发现了重力；并且他还用自制的望远镜发现所有的行星都是球形，发现太阳上有黑子，月球表面凹凸不平，从而使亚里士多德关于天体是最完美的、永恒不变的神话从此破产；进而提出所有的星球都和地球是平权的，它们是由于物质的内聚力而成为球形等等。有了这些卓越的见解和犀利的武器，伽利略足以用来解决天体运动，而且应该说已经走到发现万有引力的边缘了，只要再向前迈进一步，那么这一历史的机会就会被他抓往。但是很可惜，他终于没有能够迈出这一步。尤其是开普勒还曾提出太阳放射出神秘的超距力，这种力可以推动地球及其他行星运动，还特别提到月球力可能是引起潮汐的原因。这些都是极有力的启示。可惜，开普勒这些杰出的见解不仅没有启发伽利略，反而引起他的厌恶。他曾说：
在所有思考过潮汐……的伟人中，开普勒比别人更使我惊奇。尽管他旷达而敏锐，精通地球运动，他还是听信和附和月亮管辖海洋这种玄妙的性质以及这一类儿戏。
伽利略之所以没有能够提出万有引力，用他所发现的犀利武器统一宇宙所有的物体运动，除了有一些历史原因（如不理解速度是一个矢量，没有向心加速度的概念等等）以外，还有一个很值得我们注意的原因，那就是他没有摆脱天体运动是一种与地球上物体运动截然不同的运动，它们属于天然的、无始无终的、最完美、最和谐的运动这一传统的观念。这样他就认为天体运动是匀速圆周运动，是一种惯性运动。既然天体运动是惯性运动，因而这种运动当然就不需要力的作用。伽利略的这一错误的结论，不仅使他自己失去了伟大发现的机会，而且在很长的一段时期里，使人们忽视了对万有引力的探索。
由以上这一段历史，我们可以想见，旧的框架和偏见常常会极其顽固地阻碍科学家进行正确的探索，哪怕是杰出的科学家也在所难免。写到这里，倒使我们想起了伽利略早期的一段小故事。
那还是伽利略在读大学时的事，学期一结束，伽利略决定回家度假。家在佛罗伦萨，乘马车得几天的时间。对于一个像伽利略这样精力充沛又勤思好学的年轻人来说，乘几天的马车可真够乏味的了。幸好马车上还装有许多大桶，于是伽利略就开始估算这些桶的容积，以此消遣，打发难捱的时光。在做了一番估算后伽利略对车夫说：
“你的每只桶里装有300公升的橄榄油吧？”
马车夫吓了一跳，用怀疑的眼光盯着伽利略：
“你怎么知道的？”
伽利略试着解释给马车夫听。
马车夫生气地说：“你这是巫术！你老实坐我的车吧，你那一套巫术我可不愿意听，留给你自己受用去！”
沉默，可怕的沉默！
伽利略伤感地摇了摇头，轻轻地叹了口气：
人们身上的偏见多么顽固啊！确立新的思想可真不是一件容易的事情……
正在这时，马车夫突然甩了一个响鞭，对着马怒气冲冲地吆喝了一声，马车突然加速。伽利略正陷入沉思没有预防，被他所发现的惯性定律的作用，重重地撞在车栏上。伽利略一面揉着撞疼的地方，一面喃喃地低语：
“真不是一件容易的事情……”
（三）
伽利略除了在研究中有上述失误以外，他还有一个重大的失误，它不仅严重影响了他晚年的研究，而且使他蒙受到身心上极大的伤害，最终还被罗马教廷审判、软禁起来，禁止传播他的研究成果。显然，这已经不是伽利略个人受到损害，人类的科学事业同样受到了严重损害。这一失误是与伽利略决定离开威尼斯的帕多瓦大学，回到佛罗伦萨有关。
当伽利略用他制造的望远镜发现关于月亮、木星的4颗卫星以后，他的名声已经震撼整个欧洲。这时，他的家乡佛罗伦萨宫廷传来了信息：请伟大的伽利略回到家乡来，为江东父老增光。佛罗伦萨宫廷答应给伽利略优厚的待遇：他既是比萨大学首建的数学教授，又同时是宫廷哲学及数学顾问。这两个职位都让伽利略感到高兴。比萨大学的职位使他可以报19年前的一箭之仇，19年前他几乎是被比萨大学不友好地“驱逐”出去，弄得他惨兮兮的几乎无法生活下去；如今能风光地返回，岂不快哉！
宫廷一位高级官员写信给伽利略说：
“您的主要工作是继续进行科学研究，以此增进宫廷和国家的光荣和利益。”
伽利略收到这封信后，高兴地对好友沙格列陀说：
“我的年薪已可以足够家庭的开销了，不再让我整年整月为它发愁。而且，这两样工作都不会损坏我的健康。我无需住在比萨，甚至不需要在比萨大学安排固定的课程。这样，我可以把大量的时间安排在我的实验室中。”
1610年9月7日天亮前，他在帕多瓦做了最后一次天文观察，观察的对象仍然是木星。
9月12日，他到佛罗伦萨宫廷报到。当他在远处见到佛罗伦萨城市的塔楼时，他虔诚地画着十字，然后低声说：
“我终于回到故乡来了！我想父亲在天之灵应该放心和满意了。感谢主赐给我智慧和力量，使伽利略分享您的荣光。”
伽利略踌躇满志，准备在佛罗伦萨继续用望远镜研究天空，并且写几部书献给佛罗伦萨的国王。但是，伽利略这一步走得真是大错特错了。一位叫罗杰斯（E.M.Rogers）的天文学家在《天文学理论的发展》一书中写道：
伽利略接受佛罗伦萨的新职位……为他提供了较有利的机会。伽利略走了这一步也失去了一些朋友。尽管这时他享有他工作所需要的闲暇，但结果证明是不明智的，因为他不是回到了朋友中间，而是回到了仇人们中间。
伽利略一生行事还是十分谨慎的，但这次毅然返回佛罗伦萨却并非明智之举。首先，他在帕多瓦大学的聘期还没有满，就接受了佛罗伦萨的新职位，这使得他不得不辞去帕多瓦大学的职务。这一辞职使他失去了一些朋友，因为这些朋友认为他的这一行动有点不够光明正大，让大家都感到意外和不愉快。而且伽利略虽然为“光荣”重返比萨大学而暗自得意，他却忘了当年在比萨大学时树了多敌人，那时年轻气盛，他曾经很不留情地攻击过那些被他称为“纸上谈兵的哲学家们”，因此人们称他伽利略为“气势汹汹的争论者”。现在他以更大的名望回到比萨大学，会受到这些人的欢迎吗？他也忘了，在教会势力强大的地方，那些亚里士多德学派的教授们，因循讨好的伪善者们，以及宗教界和科学界的一些对手们，他们必然会结成联盟来反对那以知识威胁他们的任何学者。
当沙格列陀得知伽利略已经决心接受佛罗伦萨的任职后，立即坚决反对他的这一不明智之举。他严肃地对伽利略说：
朋友，我看见你已经走上了一条可怕的道路。你看见了真理，还信赖人类的理智，但你不知道你正走向毁灭！你难道不明白，那些有权有势的人怎么可能让一个知道真理的人，自由自在地到处活动呢？即使这真理只是无比遥远的星体的真理！你以为你说教皇错了，他会不知道？你以为他反而会信服你的真理吗？你以为他会像你一样在日记上写上：“1610年1月10日，天被废除了”吗？你离开威尼斯共和国，自己钻进陷阱里去！你在科学上怀疑能力那么强，但你对佛罗伦萨宫廷却又那么轻信；你怀疑亚里士多德，却完全不怀疑佛罗伦萨的大公！
伽利略，当你刚才用望远镜向天空观察时，我仿佛看见你站在烈焰熊熊的柴堆上；当你说你相信真理不可战胜时，我似乎已经闻到烧焦的人肉味啦！我爱科学，但我更爱你。伽利略，我的朋友，请你三思而后行，不要去佛罗伦萨吧！
但伽利略只钟情于天空的奥秘，似乎失去了对形势判断的智慧。他回答朋友的劝告仍然是固执己见：
“如果佛罗伦萨接受我，我还是决定回去。”
还有一位朋友知道伽利略打算离开威尼斯共和国回佛罗伦萨，专程到他家劝说：
“你为什么想到要回佛罗伦萨？”
“我会有更多时间在实验室里工作，而不必忙于授课。”
“你的意思是说，你主要的目的是在佛罗伦萨继续观察天空和写书，是吧？”
“正是。”
这位朋友用不解的眼光盯了伽利略一阵子后，摇了摇头说：
“朋友，我们许多人都承认你是我们这个时代最伟大的智者。但是在许多方面，你却又纯真得像一个小孩一样。你难道不知道，现在已经有某些教会有权势的人在攻击你在《星辰信使》一书中的发现，说你在变着魔术蛊惑人心，说你对《圣经》不敬……在帕多瓦你享受了18年的完全自由，这是因为威尼斯共和国的统治者对罗马教皇的权势无所畏惧，而且在必要时可以挺身而出，为你抵制、抗拒由于‘冒犯上帝’而进行的宗教审判。”
伽利略微微震动了一下，唉，为什么想做一点探索宇宙奥秘的事业，竟有这么多人为的困难呢？探索本身就充满艰辛、险阻，却还要时时提防教会、朝廷带来的更可怕的阴谋、迫害！回佛罗伦萨的顾忌，伽利略也不是没有，他曾几度压下了自己的思乡之情，但每想到父亲对达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452—1519）客死他乡的诅咒时，他就有一种不顾一切返回故乡的决心，使他不愿考虑未来种种可能的下场。更何况，国王科西默大公如此仁慈和信任他，而且如此迫切地希望他回到佛罗伦萨为故乡争光；那敬贤之情让他感动。他如果只考虑自己得失，岂不枉对江东父老？
不！他应该回去。于是他转身对朋友说：“在佛罗伦萨我可以在科西默大公保护之下研究天空。他极切盼我归去。”
“但据我所知，佛罗伦萨是直接受罗马教廷控制的。”
“我想在必要时，我将亲自去罗马解释我的新发现。那儿有我不少朋友，我看没有必要认为教会有审判我的敌意吧？”
朋友换一个角度问：“难道你在帕多瓦度过的18年使你不愉快吗？”
“不，不，在帕多瓦度过的18年是我生平最快乐的18年。在这儿我享有真正的自由，没有这种自由探索的风气，我不会有今日的成功。但我忘不了我父亲提起达·芬奇客死他乡时的憎恶情感。朋友，谁又不爱自己的故乡呢？不管它是偏僻穷困的山村，还是亚得里亚海的天堂威尼斯。对我来说，佛罗伦萨是我生身之地，是最亲爱的地方，我应该回到它的怀抱里去。”
朋友沉思了半晌，然后对伽利略说：“现在没什么可多说的了，我和许多朋友已经警告过你了，但你不为所动。好吧，让我祝福你回佛罗伦萨之后继续成功和幸福！不论怎么说，帕多瓦大学因为有过你这样伟大的学者应该感到骄傲满足了。”
伽利略送走朋友后，不由黯然神伤，落下几滴眼泪。是啊，今后在佛罗伦萨能有如此忠实的朋友吗？
伽利略终于在1610年金秋季节，离开了生活过18年的帕多瓦，离了婚的妻子甘芭留在威尼斯，儿子文森佐暂时由甘芭抚养。
别了，自由自在的帕多瓦！
别了，曾给他带来爱情和成功的威尼斯！
别了，忠实的朋友们！
但是，这一别终于铸成大错。当后来伽利略的研究成果与《圣经》的内容有冲突时，教皇乌尔班八世（Pope Urban Ⅷ，1568—1644）受到伽利略敌人的教唆和挑拨，震怒了，并于1632年9月30日由宗教裁判所下了一纸命令：
“教皇陛下责成佛罗伦萨宗教裁判官以教廷的名义通知伽利略，他务必于10月以内迅速赶到罗马来，听候教廷首席特别代理的审讯。”
伽利略朋友们的预言终于不幸而言中！佛罗伦萨宫廷历来比较驯服于罗马教皇的统治，不像威尼斯那样敢于违抗教皇的指令，于是，一场惨绝人寰的悲剧发生了！一幕宗教对科学可怕的迫害剧上演了！这场迫害与反迫害的斗争几乎延续至今，从未停止。
1633年6月22日，伽利略在教廷淫威之下，不得不低下他那高贵的头，孤身一人在阴森的审判厅里，在一群红衣主教、主教、教士和修士面前，颤抖地念着事先写好的“忏悔书”：
我，伽利莱·伽利略，已放弃自己的主张，并已发誓、许诺和约束自己，有如上述；口说无凭，谨在这份悔改书上亲笔签字……
我们不难想象，伽利略在这种巨大的侮辱中承受着多大的痛苦！正像一位为伽利略作传的作者所说：
“如果羞辱真能杀人，伽利略在那天晚上就会死去。”
他不仅自己虚伪地宣誓放弃哥白尼的学说，而且宣誓成为教皇的“密探”、“内奸”、举报“任何异端邪说和异端嫌疑分子”！他内心痛苦地呼喊：我不但违背了良心，放弃了真理，居然还在帮助恶势力去铲除热爱真理的人！多么可怕的梦啊！这一切难道都是真的？……可怕的是，这一切都是真的！
这种可怕的梦残酷地折磨着衰老的伽利略，使他从此再没有终止对自己的灵魂的拷问：我是个懦夫，害怕可怖的刑具，害怕夺走自己的财产而让儿子受穷，害怕由于自己而使儿子永无出头之日，害怕自己背上一个异教徒的名声死去……
“唉，真不如死去才好！”
如果伽利略在1610年不回到佛罗伦萨，听信朋友们的建议留在威尼斯，这场悲剧本可避免，那伽利略对科学的贡献肯定会更大，人类的受益也会更多。可惜……