[水煮物理]之：偷窺上帝的秘密

（上帝在天堂忙乎啥呢？）

　? ? 物理學家們對于上帝及其相關問題一向來都很敏感，地球上最聰明的人愛因斯坦說過：“有一種超越一切的力量，支持著全宇宙的科學法則和自然界的運行變化。如果我們將這種力量稱為上帝，那我就要向這位上帝低頭?！倍浀湮锢韺W里最偉大的牛頓同學的后半輩子的工作幾乎只集中于一個課題——用數學方法證明上帝的存在性。有此等二位巨人牽頭，上帝在物理學家的眼里，就顯得異常注目。至于政治家，更是煩擾上帝許多年，比如老薩與小布的世代恩仇。

（老薩與小布：上帝都被炸動了?。?/span>

　? ?不過，并非所有的物理學家都對上帝如此敬畏，對上帝發生的第一次偷窺，大概在四百年前就發生了，而偷窺上帝第一人，正是我們聰明無畏的伽利略同學！伽利略·伽利雷 (1564～1642) ，意大利文藝復興后期偉大的天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數學家。也是近代實驗物理學的開拓者，被譽為“近代科學之父”。 單純這幾個“家”就足以讓現代任何一個搞科學的人折服。也正是如此，我們在《水煮物理》當中要花幾期功夫來介紹他一生中諸多重大的發現和科學成就。而偷窺上帝的秘密，便是伽利略的得意之作！

（伽利略銅像：手持偷窺上帝的工具）

　　話說整整400年前（1608年），荷蘭的一位眼鏡店老板Hans Lippershey在自己的店里擺弄幾個鏡片。因為據說三年前有一群孩子在眼鏡制作車間發現了一個很好玩的事情：用兩個鏡片的組合可能看到一些不可思議的景象。這位眼鏡店老板大概也是生意清淡，就和同事在柜臺擺弄起眼鏡，希望發現那幫孩子看到的東西。奇跡出現了，當他們把老花鏡和近視鏡疊在一起，只要拉開合適的距離，就能看到的遠處的物體“仿佛就在眼前，伸手就能抓住似的?！焙髞?，他們把這項發現提交給了荷蘭政府申請專利。同時，我們的伽利略同學正在面臨一個困擾他許久的問題。因為1604年的冬天，南方的天空出現一顆詭異而明亮的星，而在第二年秋天又神秘地消失，人們對這位漫漫天空的不速之客感到好奇而又擔憂。伽利略也是其中之一，他意識到人類對自己所生活下的這片天空實在了解太少太少了。一晃五年到了1609年，伽利略得知荷蘭人發明了“千里眼”——一個能看見遠處肉眼看不到的東西的工具。聰明過人的伽利略立刻興奮異常，盡管荷蘭人的專利里面沒有寫清楚究竟怎么做的這東東（或許是當年科學成果發表并不嚴謹），但僅僅通過其中關于“鏡管”的一個提示，天才的伽利略就琢磨出了他想要的東西——望遠鏡。在望遠鏡發明的最初，伽利略只是努力做好宣傳工作，“一星期之后，就命我把望遠鏡呈獻給議長和議員們觀看，他們感到非常驚奇。紳士和議員們，雖然年紀很大了，但都按次序登上威尼斯的最高鐘樓，眺望遠在港外的船只，看得都很清楚；如果沒有我的望遠鏡，就是眺望兩個小時，也看不見。這儀器的效用可使50英里的以外的物體，看起來就像在5英里以內那樣?！盵伽利略給妹夫的信]。但伽利略與荷蘭人不同的是，他看的更遠更大膽。在把望遠鏡原物放大倍數提高到數十倍后，他把望遠鏡對準了深不可測的神秘天空，去窺視上帝的秘密。

（伽利略自制的兩個望遠鏡，試圖窺視上帝的秘密）

　　伽利略成功看到了許多令人驚訝的現象。比如月球的“豆豆”（隕石坑）、土星的“耳朵”（土環）、銀河中的“星團”（星系團）、木星的“伙伴”（衛星）還有太陽的“雀斑”（黑子）等等。一系列令人想都不敢想的發現，在神奇的望遠鏡里成了事實。1610年，伽利略在威尼斯出版《星際使者》一書，當即轟動世界。然而，偷窺太多上帝的秘密，必然要觸怒某些人。比如被伽利略擰疼鼻子的主教大人們，他們最終把伽利略送進了宗教監獄。伽利略人生最后的旅程便在囚禁和潦倒中度過，盡管他試圖安慰自己：“教會的任務并不是描繪天堂是什么樣子，而是應告訴人們如何升入天堂?！蓖瑫r代的布魯諾早被活活燒死，伽利略算是撿了條命，終老1642年。同年，另一個物理學偉人誕生了，他就是艾薩克*牛頓同學。

（伽利略月球觀測手稿：滿臉豆豆的月球）

　　人們常說：“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙?！?伽利略發明的望遠鏡，在后代成為人們認識自然的最重要工具之一?，F在的天文望遠鏡，看到了更多更為壯觀的宇宙圖像。如下圖的凱克望遠鏡和哈勃太空望遠鏡。他們能看到的是美麗的星系和星云圖。像“蛋云翳”和宇宙“涅槃的鳳凰”，是如此之美之壯觀，恐怕是伽利略未曾想到的。

（凱克望遠鏡和哈勃太空望遠鏡）

　　　　　　　　 （“蛋云翳”和宇宙“涅槃的鳳凰”（兩個星系碰撞））

　 ?現代與古代望遠鏡的最大區別在于，我們不僅僅是看肉眼能看見的光，更能“看”肉眼看不見的光。比如宇宙微波輻射和x射線輻射等。通過對這些不同頻率的光的測量，我們獲得了宇宙的許多認識。而望遠鏡，也不只是一兩個圓筒樣子了，它可以是一大堆雷達天線一樣的陣列，也可以如太空中宇宙飛船一樣。威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器在2006年給出了我們宇宙的微波背景輻射的全圖，通過它我們發現原來我們的宇宙有70%左右的組成是暗能量——一種神秘到我們至今無法了解的物質。從伽利略的第一次偷窺上帝，到現在我們認識到上帝的廣袤無垠，人類在一步一步走向真知。

　?。ˋLMA望遠鏡陣列與宇宙微波背景輻射各向異性圖）

　 ? 在2008紀念望遠鏡發明400周年之際，筆者非常幸運，有機會在人民大會堂和李政道等科學大師一起重溫望遠鏡的發明及其對認識世界過程中起到的重要作用。我想，李政道先生的演講題目非常恰當地描述了望遠鏡的作用——“以天之語、解物之道”。伽利略稱為“近代科學之父”當之無愧！遺憾的是，在整個望遠鏡發明和應用歷史中，很難看到中國人的身影。盡管中國神話傳說早有“千里眼”之天神和“嫦娥奔月”的傳說，盡管《易經》等已經對這個宇宙的運行規律做了探索，盡管我們有千年的觀天象的歷史，然而當我們面臨神秘莫測的天空時，還是膽怯了。沒有人敢觸怒天威，一窺玉皇大帝和王母娘娘之秘密，也就讓中國古代的科學更多地停留在了哲學思辨的層次。中國要想在科學崛起，或許就要像伽利略一樣，敢于偷窺上帝的秘密，追求真理，一生不悔。

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（“以天之語、解物之道”）

（中國古代神話里的千里眼）

（北京的古觀象臺）