提要 文章在簡(jiǎn)要介紹了伽利略生平后，介紹了他的《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》。撮要說(shuō)明這本書(shū)出版的困難，它的意義和簡(jiǎn)要內(nèi)容。并且摘取了書(shū)中關(guān)于批駁亞里士多德錯(cuò)誤的兩段精彩的對(duì)話。

　　關(guān)鍵詞 伽利略 關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話 力學(xué)史 物理史 科學(xué)史

　　1.引言

　　伽利略(Glileo Galilei,1564，2，15－1642，1，8)是最偉大的科學(xué)家之一，他出生于意大利的比薩，父親是一位音樂(lè)家。1581年，當(dāng)伽利略17歲時(shí)，來(lái)到比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)。在學(xué)校里，他以數(shù)學(xué)和物理見(jiàn)長(zhǎng)，而且因?yàn)樯朴谵q論而聞名全校。

　　伽利略的一生，大致可以分為三個(gè)時(shí)期：在比薩大學(xué)任教三年（1589－1591），在帕多瓦（Padua）大學(xué)任教18年（1592－1610），之后他回到佛羅倫薩任托斯康大公爵的首席哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家（1610－1642）。

　　 伽利略一生以對(duì)話體寫(xiě)了兩本不朽的著作，即：《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》與《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》。這兩本書(shū)，都是以三個(gè)人：薩爾維亞蒂、沙格里多和辛普利修進(jìn)行4天對(duì)話的形式寫(xiě)成。前2人分別代表伽利略的化身和他的朋友，第3人則代表受舊學(xué)說(shuō)影響較深而又有探求興趣的發(fā)問(wèn)者。

　　2.伽利略《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》

　　為了說(shuō)明伽利略《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》的出版的艱巨，我們需要簡(jiǎn)略介紹一下他的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》。

　　1624－1630年，伽利略花了很大的精力寫(xiě)出了巨著《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》，并于1632年出版。這本書(shū)全面而系統(tǒng)地討論了哥白尼日心體系和托勒密地心體系的各種分歧，并以作者的許多新研究成果和新闡釋的慣性原理揭示了哥白尼體系的正確和托勒密體系的謬誤。

　　該書(shū)的出版激怒了教會(huì)，1633年2月宗教法庭把伽利略傳到羅馬，并于1633年3月12日審判。宗教法庭強(qiáng)迫年近古稀的伽利略認(rèn)錯(cuò)，責(zé)令他居住在被指定的佛羅倫薩郊區(qū)，不得離開(kāi)，并且不許他寫(xiě)的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》流傳。在這樣的條件下，伽利略要出版任何新的著作所遇到的困難是可想而知的。

　　宗教法庭對(duì)伽利略的審判與迫害，是整個(gè)人類歷史上黑暗勢(shì)力迫害科學(xué)發(fā)展的典型。隨著科學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越證明這種迫害的荒唐。在判決伽利略359年后，梵蒂岡終于認(rèn)識(shí)到1633年判決的錯(cuò)誤，一個(gè)教皇的委員會(huì)在1979年組成了。1983年，羅馬教廷才宣布“給伽利略定罪的法官犯了錯(cuò)誤”。經(jīng)過(guò)這個(gè)委員會(huì)13年的調(diào)查研究，羅馬教皇終于在1992年作出了對(duì)伽利略正式平反的決定。

　　《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》出版于1638年，是伽利略積數(shù)十年研究工作的總結(jié)，它是伽利略最重要的著作之一。

　　在經(jīng)過(guò)因《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》而受的審判后，伽利略對(duì)于這后一本《對(duì)話》表現(xiàn)得更為重視、謹(jǐn)慎，也更為機(jī)警。

　　從伽利略遺留的信件中，有早在1602年11月29日寫(xiě)給Guidobaldo del Monte的涉及重體沿圓弧與所對(duì)的弦下落的信，有1604年10月16日給Sarpi關(guān)于重體自由下落的信，還有在1609年2月11日寫(xiě)給Antonio de’ Medici的信說(shuō)他已經(jīng)“完成了屬于不同長(zhǎng)度、厚度和形狀的梁的受力和強(qiáng)度的所有的定理和實(shí)證�！边@說(shuō)明，從伽利略著手研究《兩門新學(xué)科的對(duì)話》的內(nèi)容直到這本書(shū)的出版，是經(jīng)過(guò)了近40年的歷程。

　　對(duì)于經(jīng)受由于《兩個(gè)世界體系對(duì)話》遭受審判的打擊的伽利略來(lái)說(shuō)，如何使《兩門新科學(xué)的對(duì)話》能夠順利出版，的確需要有相當(dāng)?shù)闹腔邸?/p>

　　伽利略最初探討在羅馬或威尼斯出版，結(jié)果都沒(méi)有可能。最后他不得不托好友把書(shū)稿帶到宗教勢(shì)力所達(dá)不到的境外出版。該書(shū)的正文前面的一封伽利略給Noailles伯爵的簡(jiǎn)短的獻(xiàn)詞充分表現(xiàn)出他的睿智。字面上他假裝對(duì)印刷這本書(shū)什么也沒(méi)有做，聲稱將永不出版他的任何著作，最多是把他的手稿分發(fā)到這兒或那兒。他甚至對(duì)他的新《對(duì)話》落入埃爾塞弗（16到17世紀(jì)歐洲之大印刷家，譯者注）的手中而且很快就出版表示大為驚詫，由此被要求寫(xiě)一個(gè)獻(xiàn)詞。

　　伽利略《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》以對(duì)話體討論了他對(duì)兩門新科學(xué)――材料力學(xué)與動(dòng)力學(xué)――的研究結(jié)果。全書(shū)分四天談話，第一、二天是關(guān)于材料強(qiáng)度和物體受力的問(wèn)題，第三、四天是關(guān)于動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

　　伽利略是一位偉大的科學(xué)家和思想家。人們說(shuō)他是現(xiàn)代科學(xué)之父，是很有道理的。他是繼古希臘之后，經(jīng)過(guò)一千多年歐洲黑暗時(shí)期，公開(kāi)向宗教的權(quán)威、向亞里斯多德關(guān)于動(dòng)力學(xué)的錯(cuò)誤、向舊知識(shí)及其方法體系公然宣戰(zhàn)的第一人。

　　人們說(shuō)伽利略是科學(xué)實(shí)驗(yàn)之父，在這本書(shū)中，他系統(tǒng)描述了如何通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)為新科學(xué)（材料力學(xué)和動(dòng)力學(xué)）奠定了基礎(chǔ)。人們說(shuō)伽利略是最早把物理與嚴(yán)格的數(shù)學(xué)結(jié)合的第一人，在這本書(shū)中，他正是系統(tǒng)利用到他那個(gè)時(shí)代的數(shù)學(xué)去解決物理問(wèn)題和論證新的物理定律，從而打開(kāi)通向現(xiàn)代精密科學(xué)的大門。人們說(shuō)伽利略是開(kāi)創(chuàng)動(dòng)力學(xué)的第一人，這本書(shū)的大部分內(nèi)容正是他關(guān)于落體、拋體和動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律方面研究的總結(jié)。

　　伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》中提出了固體的強(qiáng)度問(wèn)題、介紹了他最早進(jìn)行的梁的強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)、提出了等強(qiáng)度梁的概念、討論了在重力下物體尺寸對(duì)強(qiáng)度的影響、提出了落體最速下落曲線問(wèn)題、給出了重力場(chǎng)下能量守恒的早期敘述、給出了簡(jiǎn)單情形下的虛功原理、討論了大氣壓力問(wèn)題、敘述了擺的等時(shí)性現(xiàn)象、第一次將音樂(lè)的聲調(diào)與物體的振動(dòng)聯(lián)系起來(lái)、提出了光傳播速度的概念并且給出了一種測(cè)量光速的設(shè)想，等等。書(shū)中提出的新概念和新思想，無(wú)不對(duì)后來(lái)的科學(xué)發(fā)展以深刻的影響。

　　3. 《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》的精彩片斷

　　牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》在不多的幾個(gè)定義之后，接著就是著名的“三大定律”。似乎這些原理是牛頓悟出來(lái)的，也無(wú)需什么解釋。

　　其實(shí)，在探求運(yùn)動(dòng)規(guī)律的問(wèn)題上，人類走過(guò)了漫長(zhǎng)的路。而關(guān)鍵的一步，是伽利略的研究。正如伽利略在書(shū)中所說(shuō)：“在自然界，沒(méi)有比運(yùn)動(dòng)更古老的了，關(guān)于它哲學(xué)家們寫(xiě)了不少的書(shū)；
不過(guò)我借助于實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了它的某些性質(zhì)，這些性質(zhì)是值得知道的，并且是迄今為止還沒(méi)有被觀察和論證的。”

　　動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，所面對(duì)的最為嚴(yán)重困難就是亞里士多德統(tǒng)治了一千多年的錯(cuò)誤結(jié)論。這些錯(cuò)誤結(jié)論歸結(jié)起來(lái)無(wú)非是兩條：一是物體下落速度與其重量成比例，二是物體在介質(zhì)中所受的阻力與介質(zhì)的密度成比例。

　　關(guān)于第一個(gè)問(wèn)題，根據(jù)亞里士多德的學(xué)說(shuō)，物體在同一介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，由它們的重量決定了它們具有不同的本性速度。我們來(lái)看伽利略批駁這個(gè)結(jié)論的對(duì)話：

　　“薩爾維亞蒂：那么，如果我們?nèi)�兩個(gè)本性上速度不同的物體，顯然當(dāng)把二者合起來(lái)時(shí)，較慢的物體將使較快的物體有些減速，而較快的物體將使較快的物體有些加速。難道你不同意我的這一意見(jiàn)嗎？

　　辛普利修：你無(wú)疑是對(duì)的。

　　薩爾：但是如果這是真實(shí)的，并且如果一塊大石頭具有速度8，而一塊較小的石頭具有速度4，那么當(dāng)它們合在一起時(shí)，系統(tǒng)將以比8為低的速度運(yùn)動(dòng)；
而當(dāng)把它們綁在一起時(shí)就變成一塊比以前以8的速度運(yùn)動(dòng)的石頭還要大的石頭。所以重的物體比較輕的物體以較低速度運(yùn)動(dòng)；
結(jié)果是與你的推測(cè)相矛盾的。由此你可以看到，我如何從你假設(shè)較重的物體比較輕的物體運(yùn)動(dòng)得更快中推出較重的物體運(yùn)動(dòng)較慢。

　　辛普：我像墜入大海一樣，因?yàn)樵谖铱磥?lái)，較小的石頭被加在較大石頭上時(shí)增加了它的重量，但我看不出為什么增加重量不提高它的速度，或者至少不降低速度。

　　薩爾：辛普里修，這里你又犯了一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)檎f(shuō)較小的石頭給較大石頭加了重量是不對(duì)的。

　　辛普：這的確是在我理解能力之外。

　　薩爾：一旦告訴你使你苦惱的錯(cuò)誤，這就不在你理解能力之外了。注意，必須區(qū)分運(yùn)動(dòng)中的重物與處于靜止的同一物體。一塊處于平衡的大石頭不僅具有另一塊置于其上的石頭附加的重量，而且還要附加一束亞麻，其重量依亞麻的量增加了6 10盎士。但是如果你把亞麻綁在石頭上并且讓它們從某一高度自由下落，你相信亞麻將向下壓石頭使其運(yùn)動(dòng)加速呢，還是認(rèn)為運(yùn)動(dòng)將被部分向上的壓力減緩？當(dāng)一個(gè)人阻止停在他身上的一個(gè)重?fù)?dān)運(yùn)動(dòng)時(shí)總是感到在他肩膀上的壓力；
但是如果他以恰如下落重?fù)?dān)的速度下降，重?fù)?dān)是向下加對(duì)他加重還是向上壓他呢？正如當(dāng)你打算用一根長(zhǎng)矛刺一個(gè)人，而他正在以一個(gè)等于甚至大于你追他的速度遠(yuǎn)離你，難道你沒(méi)有注意到與剛才的情形是相同的嗎？由此你必然得出結(jié)論，在自由地和自然地下落過(guò)程中，小石頭不會(huì)對(duì)大石頭施壓，結(jié)果不會(huì)像靜止時(shí)那樣增加后者的重量。

　　辛普：但是如果我們把大石頭放在小石頭之上將會(huì)怎樣呢？

　　薩爾：如果較大石頭運(yùn)動(dòng)更快，其重量會(huì)增加；
但是我們已經(jīng)得出結(jié)論說(shuō)，當(dāng)小石頭運(yùn)動(dòng)較慢時(shí)，它就在一定程度上阻止速度更快的物體，以至于兩者合成一塊比兩塊石頭中的較大石頭還重的石頭，它將以較慢的速度運(yùn)動(dòng)，這個(gè)結(jié)論是與你的假設(shè)相反的。于是我們推論，倘若它們受同一比重，大的和小的物體是以相同的速度運(yùn)動(dòng)的�！�

　　關(guān)于亞里士多德的第二個(gè)錯(cuò)誤，《對(duì)話》在引進(jìn)許多實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反駁后，借薩爾維亞蒂的口作結(jié)論說(shuō)：

　　“薩爾：……我們已經(jīng)看到不同比重的物體速度之差在那些阻力最大的介質(zhì)中是十分顯著的：例如，在水銀介質(zhì)中，黃金不僅比起鉛來(lái)沉底更快，而且它根本是僅有的下沉的物質(zhì)；
所有其他的金屬和巖石都漂浮在表面。另一方面，在空氣中黃金、鉛、銅和巖石以及其他重材料的球之間速度的變化是如此的微小，從100庫(kù)比特高（一種長(zhǎng)度單位）下落的黃金球保險(xiǎn)不會(huì)超前于黃銅球四指寬。觀察到這一點(diǎn)，我得出結(jié)論是：在完全沒(méi)有阻力的介質(zhì)中所有的物體以相同的速度下落。”

　　伽利略《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》的精彩內(nèi)容，表現(xiàn)在所涉及兩門新科學(xué)的許多課題上。要深入領(lǐng)略這些人類思想的閃光點(diǎn)，只有通讀原書(shū)。

　　4. 《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》現(xiàn)實(shí)意義

　　伽利略《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》出版到現(xiàn)在雖然已經(jīng)經(jīng)過(guò)了三百六十多年的歷史，但是現(xiàn)在讀起來(lái)，仍然收獲很多。

　　在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，人們所從事研究的分工越來(lái)越細(xì)，所掌握的知識(shí)領(lǐng)域越來(lái)越狹窄。在這種條件下，當(dāng)我們重新研讀古代大師們的著作時(shí)，大師們的思想閃光常常會(huì)啟發(fā)我們今天的研究，使我們跳出分工的狹小圈子，從更廣的角度思考問(wèn)題，推動(dòng)我們的研究。

　　為了追尋力學(xué)的早期發(fā)展，作為對(duì)力學(xué)史有興趣的學(xué)者，特別是高等學(xué)校講授理論力學(xué)和材料力學(xué)課程的教師們，如果他們要了解這兩門學(xué)科的最早歷史、以人類探求真理的艱辛歷程去感染學(xué)生的話，伽利略的這本書(shū)是不可不讀的。它可以使我們理解伽利略對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)以及伽利略時(shí)代人們對(duì)力學(xué)問(wèn)題的理解。

　　近代精密科學(xué)是從力學(xué)開(kāi)始的，而經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)力學(xué)又是從伽利略的這本書(shū)開(kāi)始的。所以凡是有興趣尋找現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展軌跡的人，這本書(shū)也是不可不讀的。

　　從現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展水平來(lái)看，伽利略所處時(shí)代的那些研究工作，凡是具有高中文化水平的讀者都是能夠看懂并且從閱讀中獲益的。伽利略這本書(shū)體現(xiàn)的伽利略研究的科學(xué)方法也是近代科學(xué)方法的精髓。作為現(xiàn)代社會(huì)的人，不可不熟悉現(xiàn)代科學(xué)，不可不了解現(xiàn)代科學(xué)的方法論。而閱讀伽利略的這本書(shū)，可以了解現(xiàn)代科學(xué)方法論的源頭。所以把它作為一本物理學(xué)、力學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)方法論的啟蒙讀物，也是非常合適的。

　　我是抱著學(xué)習(xí)的態(tài)度翻譯伽利略的《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話》的。伽利略的原書(shū)是用意大利文寫(xiě)作的，我不懂意大利文，只好從英文翻譯本譯出。譯本是從1914年美國(guó)學(xué)者亨利等（Henry Crew 和Alfonso de Salvio）的英譯本譯出的�，F(xiàn)在這本書(shū)的中譯本已經(jīng)由北京大學(xué)出版社出版（定價(jià)18圓）。希望讀者在閱讀之余，對(duì)譯稿提出寶貴意見(jiàn)。

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　　刊登于《力學(xué)與實(shí)踐》MECHANICS IN ENGINEERING2006 Vol.28 No.5 P.89-9，作者授權(quán)天益發(fā)布。

　　英文標(biāo)題：Dialogue of Openning the Door of Modern Mciences

　　 ――Introdoction to Galileo”s Book《Dialogue Concerning Two New Sciences》

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