伽利略对于物理学的贡献当然是革命性的。但时至今日，他最出名的还是他与天主教会之间的纷争。矛盾源自他的主张。与亚里士多德 （以及托勒密）的观点相反，伽利略认为地球并不是宇宙的中心，而只 是一颗普通的行星，就和其他行星一样围绕着太阳旋转。这种以太阳为 宇宙中心的观点早在公元前3世纪就由阿利斯塔克提出，但它的现代版 本要归功于哥白尼（1473—1543）。哥白尼是一个充满矛盾的改革者，他的目标并不是挑战他那个时代 的宇宙哲学，他只是想修正古希腊天文学：让他烦恼的是，为了使地球 中心模型解释得通，人们不得不引入大量复杂的、专门的几何结构。而 另一方面，他的模型则更精致更简单，甚至带有艺术美感。本着文艺复 兴的时代精神，他欣赏的不只是它与科学的关系，还有它的美学形 式。“相较于假设出大量必须以地球为中心的天体从而将问题复杂化来 说，”他写道，“我认为人们更容易相信太阳是宇宙的中心。” 哥白尼于1514年第一次私下记述了他的模型，接着花费数十年进行 天文观测以支持他的观点。但和几个世纪之后的达尔文一样，由于担心 遭到大众以及教会的嘲笑，他只是谨慎地在他最信任的朋友间传播他的 观点。然而如果哥白尼感觉到了危险，他也同样清楚如果使用恰当的政 治手段，教会的反应将会是温和的。当哥白尼最终发表他的著作时，他 把这本书献给教皇，并附带了长长的解释，说明为什么他的观点不是异 端邪说。
最终，这个想法并没有什么实际意义，因为哥白尼直到1543年才出 版他的书，那时他已经在病床上奄奄一息了——有人说他直到死的那一天才看到自己著作的印刷品。讽刺的是，即使他的书出版了，也没有即 刻产生影响，直到后来被像伽利略这样的科学家采用并开始传播他的观点。
尽管地球并非宇宙中心这个观点不是伽利略发明的，但他贡献了同 样重要的东西——他使用望远镜（他临时所做，基于一个不久前刚刚被 发明出来的非常初级的版本）为这个观点找到了让人惊讶却又信服的证 据。
它始于一次偶然事件。在1597年，当时伽利略还在帕多瓦大学撰写 和讲授关于托勒密体系的内容，并没有显露出他对其正确性产生怀疑的 迹象。与此同时，大约在同一时期，发生在荷兰的一件事情提醒着 我们科学出现在正确的地点（欧洲）以及正确的时间（在这个例子中， 仅仅在哥白尼逝世后几十年）的重要性。这件事情将最终改变伽利略的 思想。当时有两个小孩在一个默默无闻的名叫汉斯·利伯希的眼镜制作 商的作坊里玩耍，他们把两个镜片叠在一起，透过它们去看远处镇上教 堂屋顶的风向标。风向标被放大了。根据伽利略日后对于此事的记载， 利伯希查看这些镜片，“一个是凸面的，另一个是凹面的……并且记下 了这个意外的结果；并因此（发明了）这个仪器”。他制造了一个小 型望远镜。
我们倾向于把科学的发展看成是一系列的发现，它们通过一些单独 的、拥有清晰和非凡视角的学术巨擘的努力一个引导着另一个出现。但 学术史上那些伟大发现的视角通常是含糊的，而不是清晰的，相较于传 奇故事，或者发现者自己经常希望去承认的那样，他们的成就更要归功 于他们的朋友和同事——以及运气。在这个例子中，利伯希的望远镜只 能把物体放大两到三倍，当伽利略在几年之后（1609年）第一次听说它 时，他并没有多深刻的印象。他对此开始产生兴趣只是因为他的朋友保 罗·萨尔皮看到了这个装置的潜力。历史学家J. L.海尔布伦把保罗·萨尔 皮描绘成一个“可怕的、反耶稣会的修道士”。萨尔皮想，如果把这项发明进行改进，它将在威尼斯获得重要的军事应用。作为一座没有城墙的 城市，威尼斯需要依靠提早侦察出任何迫近的敌人的袭击来获得生存。
萨尔皮向伽利略求助，而伽利略在利用各种各样的尝试增加自己收 入的同时，也会兼职制作科学仪器。萨尔皮和伽利略都没有任何光学理 论的专业知识，但通过实验和犯错，伽利略在短短几个月的时间里就发 明出了放大效果是9倍的仪器。他将其作为礼物送给一位惊奇不已的威 尼斯元老，以换取他的终生执教资格，并使他当时的薪水翻倍，达到1 000斯库迭。伽利略经过改进最终将他望远镜的放大效果提高到了30 倍，这是那种设计的望远镜的实际极限（一个平凹的目镜和一个平凸的 物镜）。
到1609年12月左右，伽利略已经发明出一个放大效果达到20倍的望 远镜，他把它对准天空，观测夜空中最大的物体：月球。那次观测，以 及他将要做的其他观测，为哥白尼关于地球在宇宙中的位置的论断提供 了当时最有力的证据。
亚里士多德声称天空形成了一个独立的王国，它由不同的物质构 成，遵循不同的法则，这使得所有天体都围绕着地球做圆周运动。而伽 利略看到的月球却“凹凸不平，坑坑洼洼，到处都是洞穴和突起物，并 非不像地球的表面，只不过没有连绵的山脉和深谷而已”。 换句话 说，月球看起来并不像一个不同的“王国”。伽利略还看到木星拥有自己 的卫星。这些卫星围绕着木星而不是地球旋转的事实违反了亚里士多德 的宇宙哲学，但却支持了地球不是宇宙的中心，而仅仅是其中一颗行星 的观点。
在这里我应该注明的是，当我说伽利略“看到”某样东西时，我并不 是说他只需把望远镜拿到眼前，瞄向某个地方，然后尽情欣赏那一组革 命性的新景象，就仿佛在看一出天文大戏。恰恰相反，他的观测需要长 时间艰苦和乏味的工作，因为他不得不把眼睛眯上几个小时，通过他那不完美的，组装不佳的（以今天的标准）望远镜去观测，还要努力去理 解他看到的东西。比如当他凝视月球时，他需要花费数周的时间去艰难 地记录和理解山峰投下的阴影的运动才能“看到”它们。更要命的是，他 一次只能看到1%的表面，所以要想合成一幅完整的地图，他不得不进 行大量严谨的协调观测。
就望远镜而言，这样的困难表明伽利略的天才并非体现在他是如何 改进仪器的，而是体现在他是如何使用它的。比如，当他感觉某个东西 看起来像，例如，月球上的一座山时，他并不是简单地去相信表象；他 会研究光线和阴影，并利用毕达哥拉斯定理（勾股定理）去估测这座山 的高度。当他观测到木星的卫星时，他开始以为它们是恒星，但在经过 多次谨慎和一丝不苟的观测，并对已知行星的运动进行计算后，他才了 解到与木星相对应的这些“恒星”的位置在不断地改变，变化的方式表明 它们在做圆周运动。
在完成这些发现后，尽管伽利略不太情愿进入神学领域，但他渴望 因为这些发现而被世人认可。于是他开始投入大量精力去宣传他的观测 结果，并加入到以哥白尼的太阳中心论去取代公认的亚里士多德宇宙哲 学的运动中。1610年3月底，他发表了《星空信使》，这本小册子描绘 了他所看到的奇景。这本书立即变成了畅销书，尽管它只有（按现在的 版式）60页，却震动了整个学术界，因为它描绘了月球和行星神奇的、 从未被世人看到过的细节。伽利略的名声很快就传遍了欧洲，所有人都 想用望远镜来一窥究竟。
那年9月，伽利略搬到了佛罗伦萨，并接受了“比萨大学首席数学家 和大公爵的哲学家”的荣誉职位。他保有先前的工资，但不再有教学义 务，甚至也不在比萨居住。上面提到的大公爵是托斯卡纳大公科西莫二 世德·美第奇，伽利略的这项任命是一次讨好美第奇的活动的结果，它 起到的作用就和伽利略伟大成就起到的作用一样多。他甚至还把新发现 的木星卫星命名为“美第奇之星”。
在接受任命后不久，伽利略就得了严重的疾病，在床上躺了好几个 月。讽刺的是，他很有可能得了“法国病”，也就是梅毒，这是他迷恋威 尼斯妓女的结果。但即使在病中，伽利略也继续努力说服有影响力的思 想家认可他的发现。在接下来的一年，当他恢复了健康，他的声望高到 被邀请去罗马做关于他工作的讲座。
在罗马，伽利略见到了枢机主教马费奥·巴尔贝里尼，并被授予去 梵蒂冈谒见教皇保罗五世的资格。不管从哪方面看，这都是一次成功的 旅行，伽利略似乎也以巧妙的方式处理了他与教会官方教义之间的分 歧，从而没有使教会觉得被冒犯——或许是因为他讲座的大部分内容都 集中在他利用望远镜所做的观测上，而不是去探讨它们隐含的意义吧。
然而，伽利略随后的活动却不可避免地与梵蒂冈产生了冲突，因为 教会认可的是经由圣托马斯·阿奎那创造的亚里士多德版本的宇宙哲学 观，而它与伽利略的观测和解释相矛盾；此外，和他谨慎的前辈哥白尼 不同的是，伽利略的傲慢让人无法忍受，即使当他向神学家咨询教会教 义时也是如此。于是伽利略在1616年被召回罗马，在许多教会高级官员 的面前为自己辩护。
这次辩护似乎以平局收场——伽利略并没有遭到责难，他的书也没 有被禁，他甚至又一次谒见了教皇保罗；但教会权威禁止他再讲授太阳 而不是地球是宇宙的中心，以及地球围绕着太阳转动，而不是恰好相 反。最终，这个小插曲还是被证明给伽利略制造了巨大的麻烦，因为 当他在17年后接受宗教审判时，大部分对他不利的证据都来自他与教会 官员的会面，教会官员在会面时曾明确禁止他再讲授哥白尼学说。
然而，有一段时间，这种紧张气氛得到了缓解，特别是当伽利略的 朋友枢机主教巴尔贝里尼在1623年成为教皇乌尔班八世之后。和教皇保 罗不同的是，乌尔班对科学大体上还是持肯定的态度，在他统治的最初 几年他很欢迎伽利略的谒见。
随着乌尔班的升职，伽利略在友善氛围的鼓励下开始准备写一本新 书，这本书完成于1632年，那时他68岁。他把这个劳动成果命名为《美 元托斯密和哥白尼两大世界体系的对话》（ Dialogo Sopra i due Massimi Sistemi del Mondo ）。但这场“对话”实际上只是单方面的，教会做出了 反应——理由很充分——就好像这本书的名字是《为什么教会的教义是 错的以及为什么教皇乌尔班是个笨蛋》。
伽利略的《对话》以朋友之间的谈话形式展开：辛普利西奥是亚里 士多德的忠实追随者，萨格雷多是一名睿智的中立方，而萨尔维亚蒂则 为哥白尼的观点进行具有说服力的辩护。伽利略在写这本书的时候心里 很踏实，因为他已经告诉了乌尔班，而乌尔班似乎也同意了。但伽利略 曾向教皇保证，他写此书的目的是为了保护教会和意大利科学免受梵蒂 冈因无知而禁止讲授太阳中心论的指控——乌尔班的首肯有一个条件， 那就是伽利略仅仅展示双方的学术辩论而不做评判。如果伽利略确实努 力展示学术辩论而不做评判了，那他可不幸地失败了。按照他的传记作 者J. L.海尔布伦的说法，伽利略的《对话》“把固守地心说的哲学家视为 不配为人、荒谬、思想狭隘、愚蠢、白痴的人，而把哥白尼学说的信奉 者赞誉为高等知识分子”。 还有另一个侮辱。乌尔班原本还想让伽利略在书中加入一段否认声 明，并确认教会教义的权威；但伽利略并没有像乌尔班要求的那样用他 自己的话来发布这个声明，而是通过他书中辛普利西奥这个人物来表达 对宗教的认可，但辛普利西奥却被海尔布伦描绘成一个“笨蛋”。教皇乌 尔班可不是笨蛋，他感觉自己受到了深深的冒犯。
当尘埃落定后，伽利略因违反教会1616年的法令讲授哥白尼学说而 遭到指控，并被迫发布声明放弃他的信仰。他的罪行与其说是因为他世 界观里的具体细节，不如说是争夺权力和控制，或者真理“所有权”的结 果。因为构成教会精英知识分子的绝大多数人都承认哥白尼的观点 有可能是正确的，他们反对的是传播这种言论并挑战教会教义权威的叛徒。1633年6月22日，伽利略穿着象征忏悔的白色衬衣，跪在审判他的 法官席前面，被命令承认《圣经》的权威，并宣布说：“我，伽利略， 已故的温琴佐·伽利雷之子，佛罗伦萨人，年龄70岁……发誓我一直相 信，现在同样相信，在上帝的帮助下将来也会相信所有神圣天主教和使 徒罗马教会所信奉、宣扬和教授的内容。” 然而，除了宣告一直信奉教会教义之外，伽利略继续供认说甚至在 教会已经“公正地告知一项禁令”的情况下，他还继续鼓吹已被定罪的哥 白尼理论，因此他必须，按照教会的说法，“放弃太阳是宇宙中心，不 会移动，以及地球不是宇宙中心，并且移动……的错误主张”。
真正有意思的是伽利略忏悔的措辞。“我撰写和出版了一本书，”他 说道，“在这本书里我论述了这个已被定罪的新学说，并为了支持它引 用了极具说服力的论据。”所以即使在他宣誓效忠教会版本的真理时， 他依然在捍卫他书中的内容。
最终，伽利略屈服了，他说：“教会针对我的设想的强烈怀疑是有 理由的，我渴望把教义从主教大人，以及所有虔诚的基督徒的脑海中抹 去，我带着诚挚的心和真实的信仰宣布放弃，诅咒并痛恨上述错误和异 端邪说……我发誓未来我将永不谈论或者宣称，无论口头还是书面，有 可能引发针对我的类似猜疑的任何言论。” 伽利略没有受到像宗教审判法庭施加给乔尔丹诺·布鲁诺那样的残 酷惩罚。布鲁诺也曾宣称地球围绕太阳旋转，因为他的异端邪说，他于 1600年在罗马被绑在火刑柱上活活烧死。但对伽利略的审判已经很清楚 地表明了教会的立场。
两天后，伽利略被移交给佛罗伦萨大使进行监禁。在生命中的最后 几年，他被软禁在他位于佛罗伦萨附近阿尔切特里的乡间庄园里。伽利略还在帕多瓦生活的时候育有三个私生子女。他们当中，伽利略最亲近 的女儿在德国死于瘟疫，另一个女儿和他很疏远；但他的儿子温琴佐住 在附近并很好地照料着他。尽管伽利略是一个囚犯，却被允许接待访 客，甚至异教徒——只要他们不是数学家。他们其中一个是年轻的英国 诗人约翰·弥尔顿（后来他在《失乐园》中提到了伽利略和他的望远 镜）。
讽刺的是，正是在阿尔切特里的那段时间里，伽利略把他关于运动 物理学最成熟的观点记录在了一本书里，他认为这是他最伟大的作品： 《关于两门新科学的对话》。这本书无法在意大利出版，因为教皇禁止 他的作品出版，所以它被私运至莱顿并于1638年出版。
此时伽利略的健康状况已经下滑。他在1637年双目失明，第二年他 开始遭受让人虚弱的消化问题。“我发现所有东西都让我恶心，”他写 道，“葡萄酒对我的大脑和眼睛尤其不好，水让我身体侧面疼痛……我 没有胃口，没有什么东西能吸引我，如果有东西吸引我，（医生）会禁 止我接触。” 尽管如此，他的思维依然活跃，一个在他临死之前曾短 暂探视过他的访客评论说——尽管有针对那种职业的访客禁令——他最 近很喜欢聆听两个数学家的辩论。他于1642年去世，享年77岁。那一年 牛顿出生。他临死时他的儿子温琴佐陪伴在身边——是的，还有少数几 个数学家。
伽利略的遗愿是被埋葬在佛罗伦萨圣十字大教堂他父亲的旁边。科 西莫大公的继任者，费迪南多甚至计划在那里为他建造一座宏大的陵 墓，就在米开朗琪罗陵寝的对面。然而，教皇乌尔班却说“为（这种 人）修建陵墓不好……因为好人或许会对神圣权威产生愤慨和偏见”。
于是伽利略的亲属只好将他 的遗体安放在了一座教堂钟楼下面的壁橱大小的墓室里，并举行了一场 只有少数朋友、亲属和追随者参加的小型葬礼。尽管如此，很多人，甚 至包括教会里的人，都怅然若失。关于伽利略的死，在罗马的枢机主教巴尔贝里尼教廷的图书管理员勇敢地写道：“不仅照亮了佛罗伦萨，也 照亮了全世界和整个世纪。从这个非凡的人物身上，我们获得的辉煌要 比从几乎所有其他普通哲学家身上获得的辉煌还要多。” 《世界之战：科学与灵性如何决定未来》简体中文版已于2012年9月由中信出版社出 版。——编者注 中世纪从公元500年持续到公元1500年（或者在其他定义中，公元1600年）。不管持续 到哪一年，它都跨越了（部分重叠）在罗马帝国文化成就与文艺复兴时期科学与艺术繁荣发展 之间的时代。19世纪的人们把这一时期轻蔑地称为“没有洗澡的1 000年”。
然而，伽利略的确对经德国天文学家（同时也是占星家）约翰尼斯·开普勒发展过的那 一版本的哥白尼观点抱有某些同感，主要是因为它支持他自己宠爱的潮汐理论（他把潮汐归因 于太阳的运动，这是错误的）。尽管如此，当开普勒呼吁伽利略发表声明以示支持时，伽利略 拒绝了。
尽管伽利略被禁止讲授哥白尼学说，但在他被软禁在家的日子里，他的确被允许使用望 远镜继续他的工作。
7. 力学宇宙 当伽利略发表他的《关于两门新科学的对话》时，他只是将人类文 化带到了新世界的边缘。是艾萨克·牛顿完成了最后的一大步，在这个 过程中他为一种全新的思维方式绘制了蓝图。在牛顿之后，科学摈弃了 亚里士多德受目的驱动的自然观，转而拥抱了毕达哥拉斯受数字驱动的 宇宙观。在牛顿之后，爱奥尼亚人关于世界可通过观察和推理而被认知 的主张被转变成了一个宏大的比喻：世界就像一块钟表，它的运行机制 受到数字定律的控制，这种定律让自然世界的方方面面都可被精确地预 测，也包括——许多人相信——人的互动。
在遥远的美国，它的开国元勋们在信奉神学的同时也接受了牛顿思 想，并在《独立宣言》中宣称“自然法则和自然之神赋予”人类政治自治 权。在法国，当大革命及其对科学的仇视结束后，皮埃尔–西蒙·拉普 拉斯把牛顿物理学带上了一个更精密、复杂的新高度，并宣称运用牛顿 理论，一个智慧超群的人可以“在相同的公式中囊括宇宙中最大的天体 以及最小的原子的运动；对牛顿理论来说没有什么东西是不确定的，未 来，就像过去一样，将会展现在它的眼前”。
今天我们都会像牛顿主义者一样去推理。我们会谈论一个人性格的 力量，以及疾病传播的加速度。我们也会谈论身体甚至思维惯性，以及 一支体育队伍的动力。在牛顿之前按照这些术语来思考问题是骇人听闻 的；而在今天，不按照这些术语去思考问题也同样是骇人听闻的。即使 那些对牛顿定律一无所知的人，内心深处也渗透着牛顿的观点。所以研 究牛顿的著作就是在研究我们自己的根。
因为牛顿的世界观现在是我们的第二天性，要想理解他那才华横溢 的创造还是需要花费些精力的。实际上，当我在高中第一次接触到“牛 顿定律”时，它们看起来是如此简单，以至于我很惊讶为什么人们这么 小题大做。我感到很奇怪，这个耗费了科学史上最聪明的人之一许多年 时间才完成的定律，而我，一个15岁的小男孩，只上了几节课就学会 了。为什么对我来说这么容易接受的概念在几百年前却如此难以掌握 呢？ 我父亲似乎能够理解。我给我的孩子讲的都是像发明便利贴那样的 故事，而他通常讲的都是先前的乡间传说。他对我说几百年前的人在观 察世界时，他们看到的现实和我们今天看到的很不一样。他告诉我当他 还是一个生活在波兰的少年时，有一次他和一些小伙伴把床单盖在山羊 身上，接着山羊就飞快地跑到他家里。大人们都以为他们看见鬼了。好 吧，那天晚上是犹太节日普林节，大人们差不多都喝醉了，但我父亲并 没有用他们的酩酊大醉来解释他们的反应——他说他们仅仅只是按照他 们的信仰背景来解释他们看到的东西，鬼魂是一个他们习惯使用并且感 觉自在的概念。你可能会认为那很无知，我父亲说，但牛顿在向世人讲 述宇宙的数学定律时所说的话在那个时代的人听来就像我父亲的长辈们 所说的鬼魂在我听来一样奇怪。这是实话：今天，就算你从来没有上过 一堂物理课，你的体内也居住着一小部分牛顿的灵魂。但假如我们没有 生长在一个牛顿学说的文化里，那些现在看起来显而易见的定律对我们 大部分人来说将会无法理解。
