對古代權威的顛覆，對觀察法和證據的支持
我們這個時代的確發生了許多新的事件，有了新的觀察結果，如果亞里士多德仍然活著，我相信他也會因此而改變自己的觀點的。
——伽利略·伽利雷（Galileo Galilei），
《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》（Dialogue concerning the Two Chief World Systems，1632年）
當21歲的威廉·哈維來到帕多瓦並就讀於醫學學校時，伽利略·伽利雷已經是那裡的數學教授了。
伽利略比哈維大14歲，是位廣受歡迎的老師；他的課必須要在學校最大的禮堂中進行，因為只有這個擁有2000個座席的禮堂才能容納來自大陸各地的專程來聽他講課的學生。但是我們沒有發現哈維的聽課記錄。「數學」是一個涵蓋面很廣的術語，人們期望伽利略的課程可以涵蓋算術、幾何學、天文學、物理學、軍事防禦學以及工程學。而這些學科與哈維的課程目標並沒有交集。當時同現在一樣，醫學教育是一門高度專業化且閉塞的學科。1
在比薩大學（University of Pisa）度過了三年不愉快的時光後，伽利略來到了帕多瓦。他對亞里士多德學派物理學的批判越來越強烈，由於觀點相左，比薩的傳統主義者並不歡迎他。一位大學贊助人發明了一種河道疏浚機，伽利略直言譏諷其「毫無用處」（還實際演示了該模型多麼糟糕），窘迫的設計者於是加入了伽利略的敵營。2
因此，1592年，當帕多瓦的那所大學向他伸出橄欖枝時，伽利略便立刻接受了。但他在比薩的時間並沒有虛度。其間他撰寫了一系列關於力和運動的文章，雖然沒有發表，卻廣為傳閱；其中，《論運動》（De motu）向解決哥白尼體系中最棘手問題邁出了第一步。
而此時，伽利略並沒有特別關注天體，他所關注的是靠近地表的事物。晚年，他寫道，當他看到大塊小塊的雹子同時砸向地面時，他便開始懷疑亞里士多德學派物理學了。據亞里士多德的理論，大物體比小物體墜落得更快，因此上述情況的發生只能是因為大雹子的墜落點更高。（落體之所以這樣是因為它們尋求自己的「自然位置」——對於由重物質組成的物體而言，「自然位置」就是宇宙的中心。大塊物體因為含有更密集的重物質，因而比小塊物質墜落得更快。）3
伽利略不相信所有的大雹子都是從更高的天空上墜落下來的。從《論運動》的文章中也可看出，還在比薩時，他就進行了一系列的實驗和演示，結論明顯與亞里士多德的運動物理學相牴觸。
大約70年後，意大利數學家、伽利略的學生、助理溫琴佐·維維亞尼（Vincenzo Viviani）撰寫了第一部伽利略傳記。該書堅稱，伽利略推翻了亞里士多德：他反覆地進行實驗，將重量不等的重物「從比薩斜塔的頂端」拋下，發現它們一定會同時落地。但維維亞尼的傳記在時間和地點上錯誤百出，因此，人們對他天花亂墜的表述也極為懷疑。但是，斯蒂爾曼·德雷克（Stillman Drake）在對伽利略思想的經典研究中指出，伽利略當眾演示，極有可能是為了能讓比薩的學生們親眼見到可以證明他的研究的證據。伽利略堅信真理一定是可以被證明的。「真理……並不像許多人認為的那樣被深深地掩藏起來，」伽利略在《論運動》第9章中寫道，「自然將（它）清清楚楚地公之於眾，沒有比這個再顯而易見的了。」4
圖10.1 伽利略的自由落體實驗
但是，在伽利略生活的那個時代，培根主義方法——通過反覆實驗來驗證真理——仍舊不及權威和傳統的地位。40年後，伽利略用尖銳的筆觸寫道：一位威尼斯哲學家觀摩了一次公開解剖實驗，實驗者是一位有名的解剖學家，他要推翻亞里士多德的觀點——所有神經都源於心臟：
解剖學家證明，粗大的神經干從大腦出發，經過頸部，延伸至脊柱，然後分支到全身，其中只有如線一般纖細的一支到達了心臟。為了（說服）哲學家，解剖學家極為細緻地進行展示和論證。解剖學家轉向（哲學家），問解剖結果是否令他滿意，他是否相信神經是源於大腦的……哲學家考慮了一會兒，回答道：「你把結果如此清楚地擺在我眼前，如果不是因為亞里士多德的著作觀點與你的結果相牴觸，如果不是因為他曾明確表示神經是源於心臟的，我一定會承認你的實驗結果是正確的。」5
親眼所見也不能相信。
伽利略並沒有公開出版《論運動》，很有可能是因為他仍有一些關鍵問題沒有得到滿意的答案。但是他仍在繼續「觀察」。來到帕多瓦大約15年後，他學會使用一種新的工具，這個工具延展了他的視力；在荷蘭從業的眼鏡商漢斯·利伯希（Hans Lippershey）將用來矯正遠視眼的凸透鏡和矯正近視眼的凹透鏡組裝起來，創造出了一種新工具。1608年10月2日，利伯希向荷蘭立法機關，即當局為「望遠鏡」申請專利保護。6
當局從利伯希那裡買走了一台望遠鏡，但是拒絕了他的申請。不到一年的時間，歐洲各處都在組裝望遠鏡了。1609年，伽利略來到威尼斯，這是他第一次見到望遠鏡。一回到家，他便立刻開始工作，他打磨自己的鏡片，試圖提高望遠鏡的折射力。
利伯希的望遠鏡只不過比肉眼觀察清晰一點點而已；伽利略試圖增加望遠鏡的放大倍數到大約20倍。從第一次見到望遠鏡之後，只用了一年的時間，伽利略便發表了一篇基於觀測的天體研究論文。「恆星（星際）使者為我們展示了一幅偉大壯麗的圖景。」他在扉頁如是寫道，「我們仰視月球的表面，無數固定的恆星、銀河以及模糊的恆星，但尤其是仰視與木星距離不等的四顆衛星，它們環繞木星以不同的週期疾速運轉。」7
圖10.2 伽利略與木星（現代人重新繪製的伽利略借助望遠鏡觀測勾畫出的木星圖）
借助望遠鏡，伽利略看到了月球上的山和谷，看到了許多肉眼不能看到的恆星，看到了星雲——由眾多恆星聚合而成的雲狀天體。伽利略說，但是繞木星旋轉的四顆衛星「是最重要的……」此前沒有人發現它們；起初，伽利略以為他們是一些最新發現的固定不動的恆星，但是第二天，當他再次觀察時，他發現它們移動了。
它們不斷運動，時而現身，時而隱匿，一會兒出現在木星左邊，一會兒又出現在木星右邊。觀測了一個星期後，伽利略大致勾畫出了它們的運行軌跡，並得出了一個必然的結論：「它們圍繞木星做圓周運動……且軌道不是正圓的。」伽利略的觀測明確地證實了並不是所有天體都圍繞地球旋轉。《星際使者》（The Sidereal Messenger）出版數月之後，伽利略借助望遠鏡觀測了金星不斷變化的相——這用托勒密地心說體系是解釋不通的，唯一說得通的解釋便是，事實上，金星是環繞太陽旋轉的。8
亞里士多德學派物理學，在已經經受了伽利略自由落體實驗的打擊之後，又挨了一記。老的理論儘管已經衰亡，卻仍有忠誠的信徒。帕多瓦最德高望重的哲學家愷撒·克裡蒙尼尼（Cesar Cremonini）屬於亞里士多德學派，他拒不肯通過伽利略的望遠鏡進行觀測。「你怎麼看待這裡最著名的哲學家？」伽利略在寫給天文學家約翰尼斯·開普勒（Johannes Kepler）的信中尖銳地寫道，「足有一千次，我主動向他展示自己的研究，但他像一條吃飽了的蟒蛇，固執、懶散，根本不肯看看那些行星，以及衛星……對於這種人……真理並不是在宇宙或自然中找到的，而是（我這裡引用他們的原話）通過與權威文獻進行比對找到的！」9
一場艱苦卓絕的戰役開始了：決戰雙方是古代權威與現實觀察，是亞里士多德學派思想與培根主義的方法，是權威文獻和親眼所見。伽利略本人並沒有正面駁斥亞里士多德學派的邏輯或哲學，但他絕不會將亞里士多德學派的物理學視作理所當然。後來，在《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》（Dialogue concerning the Two Chief World Systems）一書中，他讓傳統派角色辛普利修斯說出了反對者的意見。「如果要推翻亞里士多德，我們又該以誰作為引路人？」辛普利修斯問道。「當我們身處森林或陌生之地時，我們才需要引路人。」伽利略的發言人薩爾維亞蒂（Salviati）回答道，「在平坦開闊的地方，只有盲人才需要引路人。」哲學也許仍舊是一片未知的、樹叢密佈之地，但伽利略認為，物理學和天文學已經是平坦之地，任何擁有智慧和視力的人都能看到真相；地球已經被「從黑暗中舉起，並暴露在青天白日之中」，他辯駁道。亞里士多德本人也會認同新發現——也會願意對自己的物理學做出相應的調整。10
但亞里士多德的信徒們對此不以為然。其中不僅僅有哲學家和學者（他們除了提出異議之外別無所能），還有負責宗教裁判的神職人員，他們的確是大權在握。
到17世紀初期，核心位於羅馬的教會神學已經完全亞里士多德學派化了。托馬斯·阿奎那（Thomas Aquinas）於13世紀將基督教的啟示與亞里士多德學派的形而上學相結合，這一偉大的舉動影響了羅馬基督教。這一結合的核心要素是進行了一個嚴格的區分，即區分了通過理性和感覺發現的事物（比如關於自然界的真理）與那些只能通過神的啟示才能理解的現實（比如說上帝的本質）。這一區分看似可以與伽利略的觀點極好地切合，實際上卻包含了一個致命的矛盾：《聖經》作為上帝的神諭因此應該屬於第二種真理——一種無法通過感覺或思考來理解的真理。《聖經》必須被接受，而不是被分析——這一點與亞里士多德的作品極為相似。[1]
伽利略的發現是雙重反叛：不僅與亞里士多德相牴觸，也與《聖經》幾個篇章的字面意義相齟齬。多虧了望遠鏡，星球的運動不再被隨意解釋為「拯救現象」的數學伎倆。
1615年，羅馬教皇保羅五世（Pope Paul V）任命主教羅伯特·貝拉明（Robert Bellarmine）對伽利略的研究及其蘊含的意義展開一次正式的調查。儘管《星際使者》中，伽利略的觀察就表明了他接受了日心說，但伽利略本人並未撰寫任何文章去明確地為這一觀點進行辯護。因此，在調查了一年後，貝拉明提出，不應把伽利略的研究，而應該把哥白尼的《天體運行論》列為異端的、應受譴責的文本〔《禁書目錄》（Index Librorum Prohibitorum）〕。但他在一次私人的正式會面中警告伽利略，不要再公開支持哥白尼了。
卡莫雷特（Carmelite）僧人保羅·安東尼奧·福斯卡裡尼（Paolo Antonio Foscarini）曾為哥白尼體系辯駁，認為其與《聖經》毫無衝突，為此，貝拉明致信給他，建議他把日心說模型只作數學研究之用。貝拉明寫道：
在我看來，（你）和伽利略先生要謹慎行事，你們只要控制自己的語氣，要推測性的，不要過於絕對就可以了……因為，單單只是猜測地球運動而太陽不動是沒有危險的，這一猜測的確比偏心圓和本輪的假設更貼合實際……但是，想要證明太陽位於宇宙中心……並且地球……繞著太陽快速旋轉卻是另一回事；這非常危險，不僅僅會激怒所有哲學家和神學家，還會因為指出了《聖經》的錯誤而傷害了人們神聖的信仰。11
「推測性的」言論既可以保護《聖經》，又可以保護亞里士多德：一舉兩得。
貝拉明並沒有明說通過望遠鏡觀測到的證據可以被忽視。他的數學不夠好，因而理解不了伽利略的結論。在他看來，日心說是沒有根據的（而且，公正地說，伽利略也並未解決地球為何看起來明顯恆居不動的問題）。事實上，如果有證據的話，貝拉明還是希望能重新考察的：
如果真的有實驗能證明太陽位於宇宙中心……且太陽並不是繞著地球運動，而是地球繞著太陽運動，那麼，當人們試圖解釋與這一結果明顯牴觸的《聖經》時就要非常小心了，他們最好要說，我們無法理解《聖經》，而不要說，經證明《聖經》是錯的。但是，如非親眼所見，我是不會相信會存在這樣的實驗的。12
在伽利略聽來，這一宣言無疑是一個挑戰。1616年，伽利略開始傳閱自己的手稿《論潮汐》（「On the Tides」），此文章認為，只有承認地球一邊繞自身軌道自轉，一邊繞日旋轉，才能對海水的運動進行合理解釋。他一貫的支持者約翰尼斯·開普勒——當時擔任神聖羅馬帝國皇帝的御用數學家——此時正在研究行星的新軌道，這些新軌道極大地提高了哥白尼模型的準確性。
接下來的16年，伽利略一一解決了日心說模型遺留的問題。他可以合理地解釋為何地球看上去明顯是恆居不動的，借助一個類比：將物體從船的桅桿上扔下，即使船在移動，物體每次也總能墜落在桅桿底部。
他不斷研究潮汐問題以及金星的相。最終，於1632年，他將所有的結論彙編成為一部主要作品：《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。
此時，貝拉明已經辭世約12年了。但考慮到宗教裁判所仍舊存在並活躍著，《對話》一書就被設定為一個假設性的討論——在三位朋友之間的一場爭論，爭論的主題是地心說或地球運動模型在理論上是否可以稱為對宇宙最精準的描述。哥白尼模型的捍衛者是思維縝密而機智聰慧的薩爾維亞蒂和薩格萊多（Sagredo）；而宗教裁判所的所有意見則由那個最冷漠、最無知、最無能的辛普利修斯來傳達，他愚忠於亞里士多德，願意為其而拒絕理性。
伽利略的這一計謀讓《對話》成功通過了來自多明我會神學家尼科羅·裡卡爾蒂（Niccolo Riccardi）的第一次審查，但是裡卡爾蒂要求在書的前言部分必須明確地表態：教會反對日心說是完全合理的。此外，他還要求在書的結尾部分加上一個免責聲明，以提醒讀者，要理解潮汐現象並非一定要借助於地球轉動。伽利略很快便寫了一篇極具諷刺意味的前言。（「幾年前，為了根本消除我們目前面臨的危險，羅馬曾頒布了一條有益的法令，強制推行適時的禁言政策……關於地球運動的觀點不要再出現。」）伽利略還通過辛普利修斯之口道出了最終的斷言，即上帝「擁有無限的力量和智慧」，也許就是上帝導致了潮汐，「儘管這憑我們凡人的智力來看是難以置信的」。13
裡卡爾蒂似乎對這篇前言很滿意，看樣子他並不怎麼讀書，1632年2月，在佛羅倫薩就印刷了1000本《對話》。這些書很快就賣光了。第二年早春的時候，一位比裡卡爾蒂耳尖的牧師聽出了諷刺之意，他指責伽利略公然違背了貝拉明當初的警告。
伽利略反駁說，《對話》明顯是假設性的，他既不支持也沒有捍衛日心說——只不過就此展開討論罷了（而這得到了貝拉明明確的允許）。但當時宗教裁判所的負責人，紅衣主教文生·馬古拉諾（Vincenzo Maculano），對此不以為然。1633年春天，伽利略被迫來到羅馬為自己辯護。聽了伽利略的辯解，馬古拉諾卻始終不為所動，4月28日，馬古拉諾威脅這位老人說，若他仍不肯坦白自己違背了貝拉明的戒律，他就要遭受「更嚴苛的程序」。
更嚴苛的程序：這是酷刑的代稱，於是伽利略——時年已經七旬有餘，且有病在身——不得不屈服了。6月22日，伽利略跪倒在一群牧師面前，他順從了，說道：「我放棄自己的謬見，即認為太陽位於宇宙中心且固定不動。」伽利略認罪後，便被馬古拉諾判以軟禁，馬古拉諾命令他三年內每週都要背誦一次《聖經》中的七首悔罪詩，並永遠將《對話》列為禁書。14
軟禁期間，伽利略又開始研究運動；1638年，對非亞里士多德學派物理學的探索——《兩種新科學的對話》（Two New Sciences）一書在萊頓（Leiden）出版。因為在萊頓，出版不需要經過教會的審查批准。1642年，伽利略辭世，但此時對他的裁判仍舊有效，《對話》仍舊被列在《禁書目錄》。
但是在宗教裁判所勢力範圍之外的地方，《對話》一直在為人傳閱：整個歐洲都在重印它，閱讀它，並於1661年被翻譯成了英文。伽利略去世後不到25年的時間，地心說模型就終結了，亞里士多德學派物理學幾乎被一種新的思想完全取代。
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伽利略·伽利雷
《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》
（1632年）
該書最好的、可讀性最強的英文譯本由斯蒂爾曼·德雷克（Stillman Drake）執筆。該譯本最初於1953年出版。另外，讀者可以買到現代科學叢書系列的譯本，該譯本經過了嚴謹的修訂和評注。
Galileo Galilei, Dialogue concerning the Two Chief World Systems, Ptolemaic and Copernican, trans.and with revised notes by Stillman Drake, Modern Library (paperback, 2001, ISBN 978-0375757662).
伽利略·伽利雷，《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，斯蒂爾曼·德雷克翻譯並修訂註釋，現代圖書館（平裝，2001年，ISBN 978-0375757662）。
[1] 關於亞里士多德哲學與基督教神學之間關係的更為細緻的分析超出了本書的討論範圍。威廉·C.普蘭契爾（William C.Placher）在《基督教神學史概論》（A History of Christian Theology: An Introduction，約翰·諾克斯出版社，1983年）一書的第十章「脆弱的合成」（「The Fragile Synthesis」）中給出了可資借鑒的結論。