伽利略和《星空報告》

06-20

果殼 / 學術八卦小組 / 稷下狂生/2016-11-09 ——伽利略和《星空報告》

對於人類而言，夜晚無疑是充滿著恐懼和不安的。而亘古以來，給漫長的黑夜帶來光明與希望的，則是你我頭頂上廣袤而深邃的浩瀚星空。我們無從得知是誰、在什麼時候、帶著怎麼的心情，第一個讓漫天繁星倒映在欣賞和觀察的瞳仁里。不過，1609年伽利略?伽利萊第一次把望遠鏡指向夜空時，他到底是懷著怎樣的心情、有怎樣的感悟、看到了怎樣的景象，我們仍有幸可以從他的報告中略窺一二。今天就來八一八伽利略和他的天體觀測記錄。

提起伽利略的著作，最重要的當屬《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》以及《論兩種新科學及其數學演化》這兩部晚期的對話集。然而論名氣，恐怕還數早年寫就的《星空報告》要略勝一籌。很多科學史的著作都將伽利略視為第一個將望遠鏡指向星空的人——或則退一步講，也是第一個留下用望遠鏡觀測星空的記錄的人——，然而這些科學史的作者，顯然低估了人類對星空的無盡好奇。在清貧的伽利略親手為自己磨製望遠鏡鏡片的時候，多金的神秘英國紳士托馬斯?哈利奧特(Thomas Harriot)就已經透過這個荷蘭人發明的新奇玩物[欣賞過夜空，並繪製出了非常精緻的月球觀測圖。不過2009年的時候，為了紀念伽利略用望遠鏡觀星400周年，這一年還是被定為了國際天文年。

2009年google的紀念logo

11區2009年發售的復刻版伽利略望遠鏡，價格喜人，仍然被搶購一空

手稿中對望遠鏡原理及製作方法的描述無論是否能享有「第一次」的榮冠，伽利略《星空報告》的重要意義與價值都毋庸置疑。在個人層面上，《星空報告》連同伽利略親手製作的望遠鏡，不但給他帶來了巨大的聲望，讓他獲得了加薪，還幫助他在翌年（1610年）被美第奇家族的第四代托斯卡納大公——科西莫二世——任命為首席數學家兼哲學家，從此傍上了人生中最粗的一條大腿。在學術影響上，這本初版足足發行了550本的「超級暢銷書」（在17世紀，這著實是個了不起的數字）早早被搶購一空，不但推動了天文觀測的發展，也引發了當時哲學界的大辯論。其一，是詳細記載瞭望遠鏡的製作方法，並解釋瞭望遠鏡的光學原理——因此，伽利略使用的這種直筒式的望遠鏡除了被稱為「荷蘭式」，也會被稱為「伽利略式」。其二，是為銀河、星團、星雲實際形態的爭論提供了強有力的證據。其三，是揭示了月球表面的真實樣貌，使得更多人開始質疑月球是否為「第五元素」以太所構成的。而最為卓越的，無疑是第一次發現了行星也有衛星，為哥白尼的日心說提供了強有力的支持。

這本書的初版的封面是這樣的：

字型大小最大的三個名詞分別是「星空報告」(SIDEREVS NVNCIVS)「伽利略伽利萊」和「美第奇星」(MEDICEA SIDERA)。於是簡單翻譯一下就是：

重要的，向您揭示令人嘆為觀止之景色，讓所有人耳目一新，訴說真相的星空報告

帕多瓦公立數學院哲學家兼天文學家，佛羅倫薩貴族伽利略伽利萊

書中記錄了作者通過其最近設計的望遠鏡觀察的，月球表面、無數的恆星、銀河、星雲，以及特別是具有不同間隔與周期，以驚人速度圍繞木星旋轉的四顆行星，即迄今為止無人知曉，由作者首先發現並命名的美第奇星

這種高調作風，完全跟今天書店裡擺的暢銷書一樣拉眼球。不過，今天書店中陳列的書籍花哨的封面是為了吸引一般讀者的注意，而當時在封面上對作品大肆宣傳的作家們，恐怕主要想吸引的，還是「恩主」的注意。

「美第奇星」

如果要問《星空報告》裡面，最重要的發現是什麼，那毫無疑問就是木星的四顆衛星。伽利略在書中詳盡記錄了兩個月間四顆衛星與木星相對位置的變化（因為木星的遮擋，很多日子只能看見3顆甚至2顆），推導出這幾顆星星並非恆星，而是四顆環繞木星運轉的衛星，並大張旗鼓地將其命名為「美第奇星」。

伽利略在書籍的序言里就慷慨激昂地向他曾經的學生，美第奇家族的托斯卡納大公表示：卓越的人要用最般配其德行的方式向後世彰顯自己的存在。最普通的方式，是金屬鑄就的銅像，或是金字塔這樣大理石搭成的建築。高一檔的，是將自己的偉績寄託於眾口相傳詩歌。而最卓越的人，則應該超越人類的英智，凌駕於自然與歲月的消蝕，將自己的名字鐫刻在天空。如同朱庇特（木星）瑪爾斯（火星）或是海格力斯（希臘神話中是赫拉克勒斯，獵戶座）一樣永明夜空，躋身奧古斯都和凱撒的行列。而發現了木星四顆衛星的伽利略，則「非常榮幸」地將這四顆星星，命名為「美第奇星」。正如前面提及的，此書出版的翌年，伽利略就在托斯卡納大公手下謀得了一份好差事。至於任命的原因，是因為大公懷念起當年接受伽利略教導的時光，心醉伽利略蓋世的才華，還是感激「美第奇星」的命名，我就不得而知了。

然而，諸位想必大都沒聽說過「美第奇星」：因為天文學界一直對這個命名不怎麼感冒，沒有予以承認。通常，我們出於方便起見，仍然會將四顆星按照軌道順序，簡單地稱為木衛一木衛二木衛三木衛四（Jupiter Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ）。而同時代人西門馬里烏斯提議的命名系統，則在沉寂了300年後得到承認。眾所周知，木星朱庇特是羅馬神話中最至高無上的神，相當於希臘神話中的宙斯。於是，馬里烏斯用了四個與宙斯有過曖昧關係的神話人物，來命名這四顆圍繞眾神之王旋轉的衛星。除了木衛三以外，三位都是女性，分別是伊娥(Io)歐羅巴(Europa)和卡利斯托(Callisto)，而木衛三則是眾神之王喜愛的男孩子，蓋尼米德(Ganymede，伽倪墨得斯)。

月球觀察

伽利略對銀河星團星雲的觀察，並沒有什麼值得大書特書的地方。畢竟，只要使用了高倍率的望遠鏡，自然就可以觀察到，銀河並不是「霧」云云，而是無數的恆星。然而，伽利略對月球的觀察，則向讀者展示了他驚人的洞察力和嚴謹的邏輯推理能力。

其一，是月球陰暗部分的微弱亮光，是源於地球反射的太陽光這一論證。伽利略通過嚴謹的推理，駁斥了「月球發光說」，「月球透光說」，「金星光源說」等等當時流行的解釋，尖銳地指出，除了源於地球反射的太陽光，並無其他合理的解釋。

其二，則是通過幾何學的計算和分析，指出月球上的山峰不但相對尺度上非常之高，在絕對尺度上，月球表面上的高峰比起地球上的高峰也有過之而無不及。伽利略首先指出，在觀測月球的時候黑暗的半球有時也會出現一些亮點，而這些亮點應該是月球上山峰的山頂反射的太陽光。然後，根據亮點與月面晨昏線之間的距離，伽利略估算出他觀察到的一座山峰，高度應該超過月球半徑的千分之四（伽利略書中使用的是古義大利單位，地球直徑7000，月球直徑1000，於是山峰高度至少為4）。然後指出，在地球上，並沒有這樣高的山峰。

題外話：關於Sidereus Nuncius這本書的書名

這本書手稿時期的書名，與書籍正文部分的標題一樣，是「天文學報告（astronomius Nuncius）」。因為大部分英譯本（例如Sidereal Messenger / Starry Messenger）及法譯本（例如Le messager c?leste）都翻譯為了「信使」，所以以英文翻譯為底本譯出的中文版也將此書翻譯為《星際信使》。而義大利語譯本則更加忠誠於拉丁文原本，譯作「星空報告（Avisso sidereo）」。日本早期也將此書稱為「星界の使者」，然而以拉丁文為底本出版的正式翻譯中，譯者將此書改稱為「星界の報告」並沿用至今。日譯本譯者藪內清在譯本中詳細解釋了更變譯名的原因，本文也依據日譯本譯者的考證，將此書稱為《星空報告》。另外有資料記載，本書出版後僅僅5年，就被傳教士翻譯成了中文，然而我並沒有查到當時中譯本的名字，如果有發現我會補充進來。

[注] 其實早在16世紀甚至更早以前，就有不少文獻記錄暗示了將透鏡組合後可以拉近成像，因此追溯望遠鏡的真正發案者實非易事。不過1608年荷蘭米爾德堡的漢斯?利普西(Hans Lippershey)和阿爾克馬爾的雅各布?美提烏斯(Jacob Metius)先後分別向荷蘭當局申請瞭望遠鏡的專利，可以視為望遠鏡普及的標誌性事件。也正是在這一時期，望遠鏡因為其在軍事上的重大潛力得到各國的重視。1609年5月，在威尼斯教授數學的伽利略聽聞瞭望遠鏡的存在，並開始著手製作。