跟现代读者谈伽利略的两门新科学论述和数学论证_[意]亚历山德罗·德·安杰利斯著_9787547861479

《关于两门新科学的对谈》是伽利略继《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》之后的另一部重要著作，在科学史上具有重要地位。这本书是伽利略长期对物理学研究的系统总结，也是现代物理的第一部伟大著作。本书写作风格是谈话的方式，语言生动，深入浅出，具有很强的可读性，适合中等文化程度以上的读者阅读。亚历山德罗·德·安杰利斯重写了本书，对于伽利略原著中的内容进行了修正和补充，使其更加准确、饱满。本书对《两门新学科》涉及的17世纪的一些概念和术语用现代物理学中大致对应的概念和术语来表达!适合现代读者。译者周滢用通俗、流畅的语言，对其进行了翻译，使读者阅读起来更能融入对话内容，更觉亲切。

在今时今日阅读伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,15641642年)的作品不是那么容易的，因为他在几何推理中对伟大的希腊几何学家引经据典，所闪耀的文化气息与以符号为主的现代数学截然不同，这对理解论证产生了难度。另一个困难与讲现代语言的读者有关：他的写作语言不易于直接理解，采用了大量的双重否定和多层次的插入句¹。但伽利略也是现代科学和文化之父，他机智且风趣，因此，每一位读者都可以从他的作品中感受到如此充沛的艺术、智慧和优美，用伽利略自己的话来说，就是能够感受到如此多的神奇。
为了让想象中的现代读者能够读懂伽利略，我用现代语言和代数公式重新翻译了《关于力学和位置运动的两门新科学的对话和数学论证》(简称《关于两门新科学的对话》)。这不禁让我想到自己的孩子们：他们对科学充满热情和好奇，但令人遗憾的是，他们几乎没有时间去钻研词汇、历史和哲学典籍。苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡为牛顿的《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)完成过这样的工作。
除却《编者评述》中注明的特殊情况，我只选用伽利略时代已知的数学方法以及第一版的原始插图，因为它们是艺术之作，许多历史学家[其中就有该作品意大利国家版的编辑安东尼奥·法瓦罗(Antonio Favaro)]都认定这些图画是由绘画艺术天赋异禀的伽利略本人亲手绘制的。我的观点得到了佐证，在与保存在佛罗伦萨的伽利略手稿风格进行对比后发现，该书前三天的画作应该出自伽利略本人之手，而第四天和新增的一天的则不是。
1638年出版的《关于两门新科学的对话》是伽利略·伽利雷的最后一部著作，展示了他毕生开展的科学研究。该书的构思始于1602年，包括他与以保罗·萨尔皮(PaoloSarpi)为代表的众多笔友们，就空间、时间和运动的概念进行的长期的思考和探讨。1608年，伽利略开始撰写初稿，但在1609年他得知望远镜的发明之后，就把热忱投入了这种新仪器。他对望远镜进行了一番改进，并完全被天文观测所征服。1633年之后他再次把本书的撰写当成工作的重心。除了大量原有的话题，这本书还包含了1590年左右写成但从未出版的作品《论运动》(De motu)中的主题内容，以及之前也从未发表过的但可追溯到帕多瓦时期的讲义和实验笔记(伽利略曾说过，15921610年是我一生中最美好的十八年)。《关于两门新科学的对话》堪称伽利略的物理学思想之大全，正如《关于两个世界体系的对话》(1632年)是他的宇宙学思想之总结一样。
《关于两门新科学的对话》一书提到的两门新科学是第一天和第二天讨论的材料科学(特别是与建筑科学相关的)以及在第三天和第四天讨论的力学。在本书中，我选择增加一天的对话来讨论冲击的力量，也就是运动传递给物体的方式。这也是伽利略在第一版中希望囊括的内容，他曾在正文以及给编辑的一封信中两次提及此事。在第一版筹备之际，伽利略迫于出版商催促他尽快完稿的压力，且认为这部分内容尚不成熟，而决定将相关章节推迟出版，该部分内容直到他死后才得以面世。而我放弃了第一版《关于两门新科学的对话》附录中关于固体重心的部分，这部分实为伽利略青年时期创作，但迟迟不曾公开的内容，因为伽利略说过：它与卢卡·瓦莱里奥(LucaValerio)的《固体重心》(De centro gravitatis solidorum)相比，黯然失色。
《关于两门新科学的对话》是科学史上最重要的作品之一：它为半个世纪后出版的牛顿的《原理》(牛顿不仅承认伽利略是牛顿第一运动定律，即俗称的惯性定律的原创者，而且肯定了他对牛顿第二运动定律的贡献，即力与加速度之间比例关系的确立)2],以及一般的实验科学奠定了基础。此外，该书还包含了不少重要发现，仅举几个主要的例子：惯性原理、对物体运动的解释、不同重量的物体在真空中以相同的加速度下落的观察、钟摆振动(后修正为摆角小于5的小幅摆动)的等时性证明、抛体的抛物线运动轨迹证明以及声学方面的创新思考。这本书史无前例地通过数学来解读物理学这门亚里士多德口中的自然之科学。用设计、展开实验的方法验证假设也开创了实验科学的先河。伽利略有感于他所留下的这份重要遗产，经常在文章中提及。斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)将这本书列为物理学和天文学历史上的五部奠基之作之一，而数学家阿尔弗雷德·雷尼(Alfréd Rényi)说，它是过去两千年内最重要的数学成果。
本书的写作风格与伽利略原版相同，同样是三个人物辛普利西奥(Simplicio)、萨格雷多(Sagredo)和萨尔维亚蒂(Salviati)在讨论。其中两个角色以真实人物，也是伽利略的朋友为原型：佛罗伦萨人菲利波·萨尔维亚蒂(Filippo Salviati),他和伽利略一样也是猞猁学院学者；另一位是威尼斯人詹弗朗切斯科·萨格雷多(GianfrancescoSagredo),他曾是伽利略在帕多瓦大学任教时的学生。第三个角色辛普利西奥则是一个虚构的人物，他的名字取自古代亚里士多德评论家(公元6世纪),带有某种把科学过分简单化的寓意(通常辛普利西奥承担着亚里士多德教授的角色，或者以亚里士多德学派名义的观点，即亚里士多德学派的信奉者，不过分批判)[。辛普利西奥的论点代表了伽利略早期的观点，萨格雷多代表中期，而萨尔维亚蒂则代表着成熟时期的作者观点。
在他们的讨论中，这三位朋友经常评论一位在帕多瓦大学任教的院士写的拉丁语论文，显然这位院士就是虚构的伽利略本人，他也经常被简称为作者院士,有时甚至是我们的朋友。该论文原文为拉丁语，在本书中已译成现代意大利语，但将其转为斜体。在《新增的一天》里介绍冲击力时，话题围绕运动与物体的互动方式展开，当天辛普利西奥缺席，取代他的是来自特雷维索市(Treviso)的保罗·阿普罗伊诺(PaoloAproino)。他曾是伽利略在帕多瓦大学的学生，在那里和来自乌迪内(Udine)的丹尼尔·安东尼尼(Daniele Antonini)一起协助伽利略进行了一些关于运动的实验。
柏拉图曾经说过，众多修辞学课程也特别强调，对话的技巧应用除了比传统论文更具说服力之外，还可以规避某些论证的公式化困难，伽利略可能是受限于微积分发明之前数学工具的不充分，无法严格地开展某些公式化的论证。它与数学论文不同，数学论文往往受到严格的限制，也就是在进入下一个命题之前必须证明前一个命题(而这本书中用拉丁文写的部分恰恰是数学论文),对话却能绕过一些严格的证明而用可信的理由加以阐释。在这个意义上，拉丁语单词demonstratio的含糊其辞起了作用，西塞罗(Cicero)用这个词来表示展示、指示和揭露的行为，以及数学意义上的证明和形式论证。就像阿里斯托芬(Aristotle)喜剧向我们揭示不可言说的事物一样，伽利略采用的对话形式为描述数学中难以具象化的事物提供了可能。在每一个足够复杂的公理系统中都有不可判定的命题，甚至在每一个足够复杂的公理系统中都有不可判定的陈述这可能是人类历史上最伟大的发现之一。对话的形式可以让你超越那些悬而未决、不可判定的因素，并将合情合理、近乎真实的事物等同为可感知的事物。
由于伽利略的前一部著作《两个世界体系的对话》受到教会审判，并被列为禁书，他因此很难再找到出版商出版自己的作品。最后，他与在荷兰南部莱顿工作的出版家洛德韦克·埃尔泽维尔达成了合作，并获得了巨大的成功这很可能是诺阿耶伯爵促成的。而这部著作正是献给伯爵的，他是伽利略的在帕多瓦大学任教期间的一名特别的学生。
埃尔泽维尔为此书撰写了一篇优美且博学的序言。当时这本书约有500册在罗马发行，并迅速售罄。法国数学家马林·梅森(Marin Mersenne)收到了此书，立即发表书评并于次年出版了一本名为《伽利略的新思想》(The new ideas of Galileo)的翻译、评论和解读之作。还有一本流传到了笛卡尔(René Descartes)手中，他快速阅读并立即与马林·梅森通信，批判了其中《第四天》的某些证明。而伽利略本人在此书出版六个月后才收到属于自己的样书，他对此还颇有微词。
书名中的数学一词需要澄清。尽管这本书用数学语言谈论自然，但实际上伽利略也只是极其有限地使用了代数公式，他更偏向于使用几何：宇宙是用数学语言写就的5],字符就是三角形、圆形和其他几何图形，没有这些符号，人类就不可能理解宇宙的任何一个词；没有它们，人类就像在黑暗的迷宫中徒劳地徘徊。F=ma和E=mc²等公式是当今物理学的核心，但代数和分析方法是同一世纪的笛卡尔等人引入的，而同世纪的伽利略、牛顿专注于撰写基础性研究著作。就像牛顿在他的《原理》中一样，伽利略没有使用这种新语言比起代数，他更喜欢几何，他对希腊文化经典的赞誉甚至超越了与时俱进的分析方法。
最后，本书也可以作为高中物理教师的教学辅助工具，它符合理科高中改革的指导方针，该方针是希望在物理学科教学中广泛采用历史批判视角。
以下是致读者的温馨提示：为了不增加阅读困难，我使用了两种类型的注释：同页的脚注可能会给读者带来乐趣或惊喜；书后的尾注或评论在第一次阅读时可先跳过。我尽可能避免超出高中生知识范围的数学和逻辑符号，但大量使用了数学符号cc(表示等比关系)和逻辑符号(意味着);有时我用符号=表示定义相同;还有一个可能不甚清晰的惯例，我用符号|AB|表示线段AB的长度。对于专业读者来说，页边空白处标明了本释义中描述的主题与国家版页数之间的对应关系(见参考文献),这与该主题相关的其他著作所做的一致；当然，由于我的工作性质，这里的对应关系有时也不完全一致。
为了让伽利略的作品更加易于阅读，我受益于多方合作，并有所妥协。我不想让导言太过冗长，于是借书后的《编者评述》处理了释疑解惑这个问题，评述中也描述和解释了对一些文体和原始材料的选择情况，并加入前辈们对该作品注释的简要参考文献。在这些参考书目中，尤其要提到安东尼奥·法瓦罗编辑得精美绝伦的意大利国家版《伽利略全集》,该书承载了本该担心今天已不复存在的文化，幸运的是还有永恒的书面文字，让我们依然可以听到经典文化的回响。我想为一些读者指明方向，也许他们因为读了我编写的作品，会兴致勃勃地期待直接用作者的语言感悟作者本人的思想。
亚历山德罗·德·安杰利斯Alessandro De Angelis2021年2月，于帕多瓦

你还可能感兴趣

我要评论