星際信使

向現代科學方法首要的實踐者致敬

徐遐生（清華大學校長、中央研究院院士）

《星際信使》中譯本的首次出現，呼應中國科學邁向未來的關鍵時刻。人們常問：「為什麼過去沒出現中國的牛頓？」我相信這是一個誤提的問題，而更適切的問題是：「為什麼過去沒出現中國的伽利略？」

在這兩類的天才人物之中，牛頓屬於遙不可及的那一類。牛頓的天賦絕世無雙，或許在人類史上不會再重現。這種偉大的智性才賦集中在一人身上，前無古人、後無來者。牛頓發明微積分；他賦予力學定律普遍公式，至今仍沿用他的名字來稱呼；他發現萬有引力定律，解答行星運動的動力學問題，發明反射望遠鏡，並且是首位有系統的探究光學與光譜學的人。

因此，或許我們能稱他是世上最偉大的數學家、最偉大的物理學家，和最偉大的天文學家。如果人類文明史上曾出現過這類崇高的天才，我們不能期望這種天才再現。於是問「為什麼牛頓不是中國人？」不會比問「為什麼牛頓不是法國人？」更增添什麼意義。

相較之下，特別是對現代人的感受而言，伽利略的思想與觀念可親多了。他的個性更加有跡可循，他的缺點是太直接以及太富同情心。伽利略的案例和本文最初的疑問背後的議題更為相關，因為該提出的真正問題是：「為什麼現代科學大體上是西方文明、而不是東方文明的產品？」

目前亞洲高科技製造能力正迎頭趕上，並在許多事例中超越美國與歐洲，可是，那些突破性的基本發現可以驅使科學進步，並產生未來的經濟與社會利益，雖然不再純屬西方，但大體上仍繼續來自西方。在這樣的時代下，前述問題變得特別切實。

對於「為什麼現代科學大體上是西方文明、而不是東方文明的產品？」答案相當清楚。若實驗與理論沒有達成適當比例，對實用與抽象知識沒有鑑賞力，現代科學不可能產生。古希臘時期，對理論與抽象能力的欣賞達到頂點，而重視經由實際應用試驗的成果導致的經濟利益，在古代中國達到最高點。可是這兩個文明中，沒有一個發展出物理科學，因為無一真正重視從事科學冒險所必需的兩個面相。

有理論而缺乏實驗，就像古希臘時期，雖能產生美妙的數學與哲學（以及政治管理的民主原理），可是卻無實際用途，也不能為物理的實現紮根；有實驗而無理論，好比在古代中國，雖可以生成有限的財富、稍微改善醫療，及增進一些軍事本領，可是卻缺乏對潛存關連的深刻理解，因而無助於基本原理的進步。

只有在文藝復興的歐洲，原本分流的地中海、回教與東方思想匯聚、結合，讓我們發現對理論與實驗間互補角色的理解，促進了人們對自然運作的領略。最值得注意的是，只有在義大利才出現像伽利略這種將心靈與巧手結合的個人，讓我們一睹理論家與實驗家的絕妙融合。因此，無庸置疑的是，絕大多數的歷史學家會認為現代科學始自伽利略。

然而，伽利略絕不僅是有史以來集實驗物理學家與理論物理學家和天文學家於一身的偉人（或許只有費米可與他相提並論）；使科學為高等教育增色方面，他也是最偉大的解說者之一。當然，在科學與宗教的衝突中，他也是最著名的受害者。譯自拉丁文版的《星際信使》英譯本，加上萊斯大學范龢惇教授的英文簡介、注釋與結論，展示了伽利略做為科學家與解說者的豐富才能，同時也讓我們一瞥導致他日後與天主教會之間產生災難性衝突的人格特質。

在這本書中，我們遇到的伽利略不僅是聰慧的科學家，他根據當時關於粗製望遠鏡極為貧乏的訊息，完成了倍率更大的（折射）望遠鏡。接著他讓這奇妙的新儀器使用範圍不再受限於地表，轉而朝向天際，進行前所未有的宇宙觀測。從那裡，伽利略發現一些奇觀，它們開啟了人類理解其所居處宇宙新的一章，預告了一個科學啟蒙的新時代。伽利略發現月球上有山峰與谷地，這些面貌顯示月球像地球一樣是自然的世界，而不是變化多端的女神，在一個月內不斷變換風貌。他發現銀河是由無數點狀星星組成的，而不像古人把令人不解的星雲比喻為銀白色的河。

此一發現激勵某些人，也嚇到一些人（譬如刻卜勒），因為這導引人們想到可能存在無窮多的世界，蘊含的弦外之音，暗示地球與其居民可能不在上帝關注的中心位置。最後，為了達到戲劇性的效果，伽利略宣布，「行星之首」的木星有四顆環繞它運轉的衛星。為了政治的獲益，他將它們命名為「麥第奇之星」。

伽利略將其發現歸類的方式，幾乎像發現本身一樣具有教育價值。譬如，在書的開始，他使用地球表面現象做類比，來描述陽光落在黎明的月球表面上，先照亮山頂而後才是山谷的情形。因而，伽利略以引人入勝的方式引導讀者理解，出現在暗區內的孤立亮點，為什麼暗示有崎嶇的地形，而先前的研究者認為那只是光滑球面上的一個雜色斑點。

伽利略停下來解說一個許多人注意到、但鮮少有人瞭解的現象：為什麼未被太陽照到的弦月部分卻為奇異的光所照耀。他要求我們想像，如果自己身處在未受陽光照耀的月球表面，看到的地球像什麼樣，他引導我們去理解，此時地球面向月球的部分幾乎沐浴在陽光下。

接著，他說明縱使已看不到陽光，「〔陽光〕滿〔照的〕地〔球〕」將使月球沈浸在「地〔球反照的〕光」之中，就像日落後，滿月會使地球籠罩在柔和的月光中一樣。因此，地球本身像是一個天體，不必位於托勒密（與但丁）圖示最中心的位置，在那兒，地球是「宇宙的殘渣與垃圾堆」。

稍後在《星際信使》的書末，伽利略以偵探故事的方式揭露，最初自己如何誤以為木星會與一組只有通過他的望遠鏡才能看到的「恆星」偶然的排成一列。接下來的觀測顯示，這些星體與木星之間的相對位置相對會產生變化，這種改變的方式讓他導出另一個單純的假設：在天球的背景下，木星〔與這些星體〕完成的奇行之舞，不知怎樣的避開了先前的天文學家的注意。

接著，在一系列的觀測中，他用心、詳細的舉證，而且可說是非常的艱難，終於證明了它們的確是麥第奇之星。它們與木星之間相對位置的改變，無疑顯示它們實際上是四顆環繞木星的大衛星。（相對我們而言，由於它們的圓周運動所發生的平面近乎水平，所以看起來不明顯。）伽利略指出，這個結果克服了當時對於哥白尼理論的一項主要難題，那就是主張所有行星都繞著太陽運轉，只有繞著地球轉的月球是唯一的例外。靠著伽利略對木星衛星的發現，使得地球在宇宙中不再有獨一無二的地位。

在這樣的每一章節，以及書中其他部分，伽利略顯示出的洞見，不僅是自然世界的微妙運作，也透露了科學背後的人類心靈：細心的工匠（世界上最精細的望遠鏡的製造者）、一絲不茍的理論家（對綜合概括或思索更基本的原因，非常小心）、令人敬畏的觀測者與實驗家（對於可以採用新儀器來解決的急切問題具有靈敏的嗅覺，並對重大發現的重要性提出周到的詮釋）、非常會說故事的人（以一種聲調來說服讀者相信他的觀點，並且以另一說法試圖預先回答哲學與宗教上可能遭遇的反對見解），以及政治投機份子（如那時的常例，所有人都十分願意向可能促進自身利益的權貴卑躬屈膝）。

然而，在看似浮華與唯利是圖的表象之後，是一個具有鋼鐵意志和自尊自重的個性，不容許伽利略對自己視為科學真理的問題妥協讓步。在他與天主教會關於究竟地球是否繞著靜止太陽運轉的衝突中，這些人格特質利弊互見。此一衝突使他成為科學行為的烈士與模範，也使他名列愛好真理與自由的傳奇人物。雖然衝突的發生不在此書所含括的時段內，不過在《星際信使》出版時已立下了衝突的肇因。

范龢惇教授在英文版序文中提到，就科學的重要性而言，《星際信使》不如牛頓的《原理》，他的看法是正確的。畢竟除了達爾文的《物種原始》以外，還有哪本科學著作品能與牛頓的巨著匹配或爭鋒呢？我們或許可以同意此一感想，牛頓看得較遠是因為他站在像伽利略這樣的巨人肩上。畢竟在具有理論與實驗雙重實踐的現代科學崛起之前，人類文明在伽利略以前已經歷一段很長的時間。

在許多方面，比起（同時代的）刻卜勒或牛頓（除了發明微積分外，牛頓的最大成就在於解釋刻卜勒行星三大運動定律，以及它們在萬有引力定律上的蘊意），伽利略是更現代的思想家。刻卜勒或牛頓常為原始神祕的再現分心，而偏離我們今日認為最有效的科學實踐，伽利略則不然。中國沒有牛頓的說法或許有些誇大。對中國既有的技術革新與市場應用的悠久傳統而言，中國一直沒有自己的伽利略，可能是實用方面更大的損失，以及更能達成的目標。

從這種意義來看，伽利略的信息有諸多可供現代亞洲社會學習之處：為了實用或美感的價值而追求知識的優點；在實驗與理論、或者工程與文理的博雅知識之間採取適當平衡的必要性；為了短期利益而排除長期收穫的危險；以及世俗權力與政治影響的短暫性。

藉著獻上此書，以及將木星的四顆大衛星以麥第奇家族之名來命名，伽利略如願以償獲得歐洲最具權勢的一位統治者的贊助。然而，現代讀者仍未視此為伽利略最高尚的成就，我們也不指稱Io、Europa、Callisto、及Ganymede為麥第奇恆星、行星或衛星，或者把它們當成實際上歸屬於麥第奇家族的任何事物。使用麥第奇之名並沒有什麼不對，他們確實是開明的領導者。不過我們應該將凱撒的歸於凱撒。在天文學的領域中，我們指稱木星最大的四顆衛星為「伽利略衛星」。確切的說，木星四大衛星的宇宙之舞並非塵世的紀念物，而是在向現代科學方法首要的實踐者致敬。

伽利略 作者

義大利數學家、天文學家和物理學家，十七世紀科學革命的先驅，在接受亞里斯多德自然哲學的教育基礎上，進而質疑與創新。例如，將十四世紀中葉牛津大學墨頓學院在邏輯或數學脈絡中處理加速率的問題，轉而運用到落體運動與拋體運動上。 伽利略通過他改良的望遠鏡，在1609～1610年進行一系列天文觀測，他的新發現（詳見本書內容）不但將天文研究引入一個新時代，也改變了個人身分，由「錢少、事多、離家遠」的帕度亞大學數學教授，轉變成為「錢多、事少、離家近」的多斯加尼大公的宮廷自然哲學家與數學家。由於新的天文發現有利於哥白尼學說，伽利略約從1613年起積極推廣哥白尼學說，因而兩度受到宗教裁判庭審判。（第一次發生在1615年3月至1616年5月，伽利略遭受口頭警告。第二次受審發生在1632～1633年，因為出版《兩個主要世界體系的對話》，以涉及異端之嫌而遭判決終生在家監禁。）此事成為歷史上宗教與科學間爭議的最有名案例。伽利略的重要著作有《星際信使》（1610）、《兩個主要世界體系的對話》（1632）與《兩門新科學》（1638）等。

徐光台 譯者
美國奧克拉荷馬大學（University of Oklahoma）科學史博士。現為國立清華大學通識教育中心暨歷史研究所教授，研究興趣為十七世紀科學史、儒學與科學、氣的自然哲學、明清自然知識、科學革命、達爾文革命、中西科學史比較研究、科學史與通識教育等領域。曾擔任清華大學副總務長。著有《近代科學革命：從哥白尼到牛頓》（2003），詳見個人網站 http://kthsu.gec.nthu.edu.tw/。
范龢惇 譯者
英國倫敦大學（University of London）帝國學院（Imperial College）科學史博士。1970年起，在美國德克薩斯州萊斯大學（Rice University）歷史系任教至今，他也是芝加哥大學出版社發行的《測量宇宙：從阿里斯塔克斯到哈雷的宇宙規模》（Measuring the Universe: Cosmic Dimension from Aristarchus to Halley）一書的作者。建構了一個專門介紹伽利略的生涯與成就的網站「伽利略計畫」（The Galileo Project，網址http://galileo.rice.edu/）。