伽利略還發現了慣性定律、合力定律、拋物體運動規律、相對性原理等等。
伽利略在比薩大學任教時就接受了哥白尼的學說,他在1597年寫給開普勒的信中,透露了他的這一觀點。但是伽利略一直不敢公開發表自己的觀點,他不願意遭到像哥白尼、布魯諾那樣的命運。為尋求真理,他在私下進行了許多觀察、實驗。
1609年,伽利略從一位朋友來信中得知,一個荷蘭商人利用鏡片組合可以看見遠處的東西。伽利略非常感興趣,經過反複研究,他製造出了由二組透鏡構成的第一架天文望遠鏡,放大倍數達到32倍。
當伽利略把這架望遠鏡指向天空時,所看到的景象使他驚喜若狂。他寫道:“我驚訝得忘乎所以,感謝上帝,它使我發現了如此壯觀和迄今還不知道的奇跡。”伽利略看到了許多過去從未有人看到過的新的天文現象。因此,人們稱哥倫布發現了新大陸,伽利略發現了新宇宙。
伽利略發現,月球表麵並不是光滑無瑕的,像地球一樣有高山有峽穀,他還發現太陽上有黑子,也就是說,天體並不像傳統的亞裏士多德學說所說的那樣,比地球更完善和優越。伽利略發現,金星與月亮一樣,不時從新月變成滿月,這就表明金星是一個黑暗的球體,它是被太陽照亮而發光的,是繞著太陽旋轉的。他還發現,木星有4個衛星,它們繞著木星旋轉,這也間接證明了地球並不是宇宙惟一的中心。伽利略還觀察了銀河,發現它是由無數恒星聚集在一起形成的星團。
所有這些發現都證明,哥白尼的學說是正確的,地球與其他行星一樣,也是一個普通的天體,在宇宙中並不占有特殊的位置。
伽利略欣喜地宣傳他的新發現,一再邀請那些經院哲學家和神學家用望遠鏡觀察天象。他們不但拒絕,而且罵伽利略是騙子,說望遠鏡是魔鬼的發明,是伽利略用符咒把新星星從天上咒出來的。
有人向羅馬法庭告發了伽利略,說他宣傳哥白尼的日心說,對聖經進行隨心所欲的解釋。1616年,宗教法庭傳訊伽利略並對他作出審判:禁止哥白尼的日心說,警告伽利略不得再宣傳日心說。
由於伽利略是一位著名科學家,而且在宗教界有有權勢的朋友,因此教庭對他還算是客氣的。
1623年,新的教皇烏爾班八世即位。這位教皇早年對科學感興趣,是伽利略的朋友。伽利略趕往羅馬,希望取消對哥白尼著作的禁令,雖然沒有達到目的,但教會同意他寫《關於托勒密和哥白尼兩大世界體係的對話》,前提是不能損害上帝創造世界的基本信條。
伽利略花了整整9年時間,寫成了這本關於天文學總清算的名著。他采用威尼斯市民沙格列陀、新科學家薩爾維阿蒂和亞裏士多德學派辛普利邱三人對話的形式,用新穎通俗的文體,無情地批駁和嘲弄了亞裏士多德——托勒密體係的各種陳詞濫調,有力地論證了地球的自轉和圍繞著太陽的公轉。
這部書出版後,人們爭相閱讀,在歐洲產生了巨大的影響。
羅馬教庭被激怒了,《兩種新科學的對話》被禁止銷售,並傳訊伽利略到羅馬受審。這時的伽利略已年近70,正在病中。教庭下令:“就是用鐵鏈鎖,也要把他押到羅馬來。”
拖著病弱身體的伽利略被押到羅馬宗教法庭,10名法官對他進行了審判,罪名是違反教庭的禁令,堅持宣傳哥白尼著作中的異端邪說,伽利略被判處有罪和下獄。
在教庭上,伽利略被迫當著眾人宣誓,放棄地球繞著太陽轉的異端邪說。一個人被迫否定自己多年來追求的真理,這是何等痛苦啊。據說,當伽利略精疲力盡地離開法庭時,還在喃喃自語:“可是,地球還是在運動的啊!”
伽利略後來被幽禁在佛羅倫薩他郊外的別墅中,不許他和親友來往。伽利略的病越來越重,視力迅速衰退。他沒有退卻,傾注了自己全部精力,完成了《兩種新科學的對話》。這部不朽的名著總結了他一生的研究成就。當這部書出版時,伽利略已雙目失明,最後,伽利略死於幽禁中。
日心說的勝利
教會的殘酷鎮壓可以使人們一時沉默不語,但是它改變不了地球繞太陽旋轉的事實,也阻止不了人們對真理的追求與認識,日心說衝破了重重阻力,在鬥爭中不斷發展,日臻完善。
與伽利略同時代的德國著名天文學家、數學家開普勒,發現了行星運動三定律,進一步發展了哥白尼的日心說。
開普勒在蒂賓根大學讀書時,就開始研究哥白尼學說。由於反對新教,29歲的開普勒被迫離開家鄉來到布拉格,在這裏他結識了著名的天文學家第穀,這成為他一生命運的轉折點。
丹麥天文學家第穀被認為是近代天文學的始祖。他在弗恩島上建立了福堡天文觀測台,在這裏進行了20年的天體方位測量。
第穀有驚人的機械操作能力與技巧,設計製造了許多儀器。他對各個行星位置的測量,誤差不大於4角分,即0067度。他收集了豐富的有關恒星和行星方位的數據,編製的恒星表,相當準確,因此被人們譽為“星學之王”。
1599年第穀定居布拉格。1600年,他開始與開普勒合作,共同進行天文研究。可是不幸的是,第二年第穀就去世了。第穀臨死前,把畢生觀測所得的寶貴資料,全部送給了開普勒。
開普勒不僅是天文學家,還是有很高造詣的數學家。他善於思考,有豐富的想象力。他相信,宇宙是有秩序的,全部行星構成一個整體,並存在統一的定律,可以用數學關係表示出來。
他選擇火星為研究對象,因為在第穀的資料中,對火星的觀測占有最多篇幅,而且這個行星的運行與哥白尼理論出入很大。
開普勒按照哥白尼體係也即行星軌道是正圓作了多次計算,但結果總是與實際觀測數據差8角分。開普勒幼年患天花,損傷了視力,不能親自進行天文觀測,但他相信第穀的測量是非常準確的,自己的計算也沒有問題。於是他敏銳地感到行星的軌道為正圓是錯誤的。正是憑這8角分的差異,開普勒開始了天文學的革新。
經過無數次刻苦計算,嚐試了70多種軌道,最後,開普勒終於發現橢圓形軌道與觀測值十分吻合,而太陽恰好位於橢圓的一個焦點上,這樣,開普勒終於發現了火星的真實軌道。
經過分析歸納,開普勒得到了行星運動第一和第二定律,即每個行星分別在大小不同的橢圓軌道上運行,太陽位於一個焦點上;行星的運動不是勻速的,連結太陽和行星的直線在相等的時間內掃過的麵積相等。又經過十年苦戰,開普勒發現了行星運動第三定律:不同行星繞日運行周期的平方,與它們到太陽的平均距離的立方成正比。
開普勒因發現行星運行的規律,被人們稱為“天空立法者”。他大大地豐富和發展了哥白尼的學說,用定量的數學方程把太陽係體係表示出來,更確切地反映了行星運動的真實麵貌。
在開普勒之後,1687年,偉大的科學家牛頓發現了萬有引力定律,為行星繞太陽運動的原因找到了理論根據,那就是行星是受到太陽的引力,才圍繞著太陽不停旋轉的。
由於伽利略、開普勒、牛頓等人的工作,哥白尼的學說建立在了更加科學的基礎上,日漸深入人心,教會的種種阻礙對日心說已無濟於事了。
1757年,羅馬教庭不得不宣布解除早已名存實亡的對哥白尼《天體運行論》一書的禁令。1882年,羅馬教皇又無可奈何宣布承認日心說。
經曆了300多年的鬥爭,日心說終於得到了最後的勝利!
哥白尼的日心說翻開了自然科學發展史上新的一頁。正像革命導師恩格斯評價的那樣:“從此自然科學開始從神學中解放出來。”過去,自然科學隻不過是神學的奴婢,隻能用來解釋神學。而哥白尼的日心說使自然科學開始走上獨立之路。因此,人們把1543年《天體運行論》出版那一年做為近代自然科學史的開端。