在美丽的地中海里,有一个长靴形的半岛。
这里海风宜人。气候温暖,常年沐浴着金黄柔和阳光的土地,盛产着红葡萄酒和玫瑰花。还有浪漫的传说,迷人的风情——这就是意大利。
这个神奇的国度,在文艺复兴时代曾经产生过许多巨人,如同银河中璀璨的群星,闪烁着不灭的光辉。诸如创作了不朽《神曲》的但丁,世界名著《+日谈》的作者薄伽丘。美术大师米开朗琪罗,拉斐尔、提香,还有那位既是大画家又是工程师、发明家的科学艺术全才达·芬奇,都是意大利的儿子。
比他们稍晚些时候,在这个半岛上诞生了一位伟大的科学巨匠,他就是本书的主人公利列奥·伽利略。
在意大利西部海滨的比萨城里,靠近菲奥伦蒂纳门,有一座古色古香的两层小楼。小楼的拱形门外有堵矮墙,墙上绿荫掩映。1564年2月15日,伽利略就诞生在这幢小楼里。
伽利略的父亲万齐奥·伽利略是位很有才华的绅士,他精通数学,爱好音乐,不但琴奏得很好,还能自己作曲。在音乐理论方面万齐奥有许多建树。据说他是第一个把数学运用于音乐研究上,在意大利颇有名望。
而且万齐奥还以思想活跃开放著称。他崇尚真理,从来不迷信权威,对那些保守僵化的学究派人物更是不屑一顾。这位音乐家还反对盲目接受前人的知识遗产,他曾无情地嘲笑说:“据我看,那些验证任何事情只是依赖学说权威的影响,而举不出任何证据的人,是非常愚蠢可笑的。”
父亲的才华和反叛精神,对少年伽利略产生了相当的影响。伽利略小时候就学会了弹琴,还经常练习创作歌曲,长大成人后具备的向陈腐的传统观念挑战的精神,都明显印有父亲思想影响的痕迹。
伽利略的祖上曾经是贵族,到了父亲这一辈家道中落。尽管万齐奥是一位有名的音乐家,可是音乐并不能当饭吃。他精通的数学,在那时也只算是雕虫小技,一般大学当时连数学教授的席位都没有。伽利略是家里的长子,下面还有两个弟弟、四个妹妹。万齐奥的才气养活不了一大家子人,于是只能放下绅士风度,搞些小生意谋生。他曾经开过经营羊毛的店铺。不过他一生都没有放弃对音乐的追求。
伽利略诞生的年代,正值文艺复兴的鼎盛时期。这时文艺复兴的两大浪潮人文主义、宗教改革已席卷欧洲,第三大浪潮实验科学刚刚在兴起之初。这是人类艺术和科学重新觉醒的年代。新思想的狂飙摧枯拉朽,势不可挡。而中世纪神学的桎梏却还没有被彻底摧毁。一方面人们渴望着新的知识、信息,渴望艺术的复苏和科学的新发现;另一方面反动的宗教势力仍然非常强大和黑暗。只不过,人们对中世纪的思想和权威,再也不是如从前那样轻信盲从了。
伽利略从小活泼好动,有强烈的求知欲。多才多艺的父亲充当了他童年的启蒙老师。小伽利略对周围的事物总爱提一个“为什么”,而且还特别喜欢和人辩论。这种善辩也许是他的天性,贯穿了伽利略的一生。它给伽利略带来了战斗的激情和喜悦,也给他招来许多麻烦。
父亲对大多数学校都抱着不信任的态度,于是他亲自给自己的长子讲课。伽利略的天赋很高,对知识的领会力强,而且喜欢动手制作灵巧的玩具。在课余时。小伽利略常常跑到比萨城里去玩耍。他独自在比萨斜塔下徜徉,或是爬进某个荒废的坑道去探险一番。有时他和邻家孩子结伴到郊外远足。托斯卡拉区绿色的田野,静谧的大自然,常常令伽利略流连忘返。
在比萨他度过了快乐的童年。
伽利略11岁时,全家迁到佛罗伦萨城。
佛罗伦萨在比萨东部不到100千米,是托斯卡拉省的首府。被诩为“中世纪最后一位诗人和新时代最初一位诗人”的但丁,就诞生在这座意大利名城。可以说,佛罗伦萨这个名字同文艺复兴,同不朽的名著《神曲》是紧紧联系在一起的。伽利略一家搬迁到这里时,佛罗伦萨已经成为欧洲的文化中心。在意大利的所有城市中,佛罗伦萨的学术空气是比较自由的。
为了节省学费,父亲把伽利略送进瓦隆布罗萨一所教会学校学习。少年伽利略翱翔在哲学和神学的天空里,感到莫大的乐趣。渐渐地,他对神学产生了浓厚的兴趣。伽利略的态度颇为虔诚,他的心底回荡着一种深沉的宗教情绪。这是一个十分奇特的矛盾。即使是伽利略日后在科学上有了重大发现时,他对神学仍然是恭敬的。只不过他顽强地主张神学只管信仰,不能干涉科学。
3年过后,伽利略有一天告诉老爸,他想自愿当一名见习修道士。忽然发觉儿子迷上了神学。父亲大吃一凉。伽利略是他寄予了厚望的长子,也是全家的希望。怎么能让他去当僧侣呢?
听到儿子的话,万齐奥当机立断,让伽利略离开瓦隆布罗萨教会学校。回到佛罗伦萨另外接受教育。于是伽利略第一所学校没有读完,就“拜拜”了。在佛罗伦萨伽利略续读的是什么学校。没有留下记录,不过肯定不会是教会学堂了。
到17岁时,伽利略面临着考大学。这是人生的一个重要关口。按伽利略自己的意愿,他想报考人文科学。因为他既能绘画,又擅长写作,还弹得一手好琴。可是父亲却坚持要他学医。这是父子俩的意愿发生的第一次分歧。
应该说万齐奥的考虑是现实的。生活无情。父亲受够了“有才无贝(钱)”的窘困,期望伽利略选择一条能够致富的职业。在他看来,医生显然是最佳的选择。无论是平民百姓还是达官贵族都可能生病,医生永远会受到重视。这个行业不仅受人尊敬,而且职业稳定,报酬丰厚。
伽利略虽然对医生行当毫无兴趣,但是他是长子,不得不考虑家里的意见。经过几天的沉思冥想,他做出了子从父命的选择,最后考入了比萨大学医科专业。
父亲和全家皆大欢喜。伽利略却不知道自己将来能否成为一个赚钱的医生。他怀着几分兴奋几分彷徨的心情,走进了比萨大学的圆拱形校门。P6-9
仰望物理学的星空,群星璀璨,光彩夺目。其中最亮的明星有三颗:他们就是伽利略、牛顿、爱因斯坦。
这是举世公认的三位科学巨人,他们的伟大发现和杰出贡献,标志着物理学发展的重要里程碑,也是人类科学史上的三座巍峨高峰。
伽利略是近代科学之父,被公认为实验自然科学的创始人。伽利略是第一个用望远镜观测天体的人,为人类揭开了宇宙的神秘面纱。他证明和宣传哥白尼的日心说,从根本上动摇了教会维护的托勒密体系,导致了天文学的革命。人们称他为“天空的哥伦布”。伽利略还开辟了经典力学和实验物理学的先河,他颠覆了物理学上统治数百年的亚里士多德的偏见,确立了自由落体定律,发现了物体的惯性定律、合力定律、抛物运动等规律。所有这些,对后来牛顿力学的建立,起到了重要的奠基作用。伽利略因此被誉为“近代物理学之父”。
伽利略的科研成果为后世科学许多分支的发展奠定了基础。一位法国科学家曾说:“在科学领域里我们都是伽利略的学生。”
牛顿是经典物理学的缔造者,他的辉煌巨著《自然哲学的数学原理》从天上行星运行,到地上的潮汐涨落,宇宙万物,无所不包。牛顿的伟大贡献,在于把地上的运动规律和天体的运动规律纳入一个完美的统一理论中,完成了人类知识的第一次大综合。牛顿为后世留下的科学遗产,是不可估量的。他所创立的牛顿经典力学体系影响世界达300多年,至今仍在造福人类。自然的规律和人类的大部分生产活动,都受牛顿三大定律的支配。它对近代文明的进步起了不可估量的作用。
大数学家拉普拉斯盛赞道:“《自然哲学的数学原理》将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑,它向我们揭示了最伟大的宇宙定律,这部著作是高于人类一切其他思想产物之上的杰作,这个简单而普遍的定律的发现,因为它囊括对象之巨大和多样性,给予人类智慧以光荣。”
爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家,举世闻名的科学泰斗。他1905年创立的“狭义相对论”,首次提出了时间、空间与物质三者之间的崭新观念,牛顿引力理论成了爱因斯坦相对论在低速时的一个特例。1915年,爱因斯坦在“广义相对论”中,又用“弯曲空间”代替了牛顿的“重力”,让宇宙的真面目显露出来。相对论开创了物理学的新纪元,改变了整个人类对宇宙的认识。科学史家称他“将牛顿物理学整个翻了过来”。
诺贝尔物理学奖获得者、著名华人科学家杨振宁在谈到爱因斯坦的影响时,曾高度评价说:“在20世纪初,发生了三次概念上的革命,它们深刻地改变了人们对物理世界的了解,这就是:狭义相对论(1905年)、广义相对论(1915年)和量子力学(1925年)。前两次革命是爱因斯坦本人发起的,他并且影响和帮助了第三次革命的形成。”
这三位巨人的伟大发现和杰出贡献,深刻地改变了人类对宇宙的认识,也改变了世界文明史的面貌和进程,代表了人类智力的最高成就。读一读他们富有传奇色彩的生平故事,会发现这三位巨人的科学探索是一脉相承的。他们的事业前赴后继,一浪推着一浪,一浪高过一浪,奏响了整个物理学发展的主旋律。
三位巨人成功的道路各不相同。但他们身上有许多共同点。
伽利略从小活泼好动,是个淘气包,还特别喜欢和人辩论。爱因斯坦儿时却是一只典型的“笨鸟”,三岁才学会说话。但他们有一个共同的地方,就是有强烈的求知欲,勤学好问。这引导他们走上了探索科学奥秘之路。再有,不墨守成规,也是一个重要的因素。像少年牛顿那样在大风暴中跳来跳去测量风速的故事,可以让人产生许多联想。除此之外,他们还有一个共同点,就是尊重前人的成果,但又从不迷信权威。牛顿有句名言:“如果说我比笛卡尔看得远一点,那是因为我站在巨人的肩上。”这是对前辈的继承,也是超越。爱因斯坦也有句名言:“牛顿啊,请原谅我!”那是一个青年后生敢于向权威挑战的豪言壮语。
青少年朋友从本书中,不仅能够分享三位巨人科学发现的喜悦,还能从他们奋斗的成功里得到有益的启迪。
伽利略为了追求科学理想,违背父亲的意志,毅然从医科跳槽到数学系。牛顿为了到剑桥大学求学,宁愿做一名“减费生”,给贵族学生或教师当仆人。爱因斯坦也是这样,他研究相对论的岁月不是在大学,也不是在研究所,而是在伯尔尼的专利局里当小职员。用他的话说,就是只要有自由的科研时间,自己宁愿做一个“鞋匠”。
这三位大师人格的魅力,也可敬可亲,令人难以忘怀。伽利略不畏罗马教廷的迫害坚持哥白尼学说的可贵精神,牛顿一生为寻求永恒真理的执着,爱因斯坦的大智若愚(盛名不在牛顿之下,却显得很超脱),等等,为后世留下许多佳话。他们对大自然的热爱,对探索科学真理的孜孜不倦,还有那种为公众服务身体力行的高尚行为,也让人感佩。
法拉第在为少年儿童举办的科普讲座《蜡烛的故事》中,曾说:“希望你们年轻的一代,也能像蜡烛为人照明那样,有一分热,发一分光,忠实而踏实地为人类伟大的事业贡献自己的力量。”
燃烧自己。把光明献给人类——这种蜡烛精神正是三位巨人一生的写照。风烛残年的伽利略,在孤独的幽禁生活中潜心整理自己毕生的实验科学研究,完成了一生最重要的著作《关于两门新科学的对话》。牛顿一生探索真理。为人类留下200多万字手稿的科学遗产。爱因斯坦把献身科学、为人类造福看作一个科学家的良心和职责。当获知希特勒正在研制原子弹的危险信号时,他毅然签署了给美国总统罗斯福的信,建议抢在德国之前采取应对措施。正是这封信促使罗斯福下决心研制原子弹,这就是著名的“曼哈顿计划”。但后来,当爱因斯坦听到美国在广岛投下的原子弹夺走了20万无辜居民性命时,不禁从肺腑深处发出痛苦和绝望的呼叫:“唉。咳!”
法国著名作家罗曼·罗兰写过一部《巨人三传》,讴歌的是三位艺术俊杰:贝多芬、米开朗琪罗、托尔斯泰。
罗曼·罗兰把这三位伟大的天才称作“英雄”。
伽利略、牛顿、爱因斯坦这三位科学泰斗,称他们为全人类的英雄,也是当之无愧的。三位巨人追求真理的苦恋历程,他们身上焕发出来的光彩,以及他们对世界文明产生的巨大影响,丝毫也不比罗曼·罗兰笔下的贝多芬们逊色!
松鹰
2007年3月21日千成都兀岭书房
仰望物理学的星空,群星璀璨,光彩夺目。其中最亮的明星有三颗:他们就是伽利略、牛顿、爱因斯坦。这是举世公认的三位科学巨人,他们的伟大发现和杰出贡献,标志着物理学发展的重要里程碑,也是人类科学史上的三座巍峨高峰。本书是他们的传记,记录了他们的成长经历和走上科学研究道路的过程。松鹰编著的这本《经典物理三巨匠》史料齐全、文笔流畅,有很多精美图片,既可以作为青少年的入门读物,也可以作为科学研究的史料读物。
在这些先驱者中,有三位大师最具有代表性,他们就是松鹰编著的这本《经典物理三巨匠》的主人公——卢瑟福、玻尔、费米。卢瑟福发现了射线和原子核,揭开了原子的奥秘;玻尔提出的玻尔原子模型、互补原理,至今影响着人类对世纪和宇宙的看法;费米实现了第一次受控原子核链式反应,为人类发现了原子能。读者从他们的探索历程、辉煌战果,以及人格魅力中,可以充分领略到这场原子风云的壮丽多彩。