数学史 · 中文镜像

数学家传记

乔万尼·巴特斯达·里奇奥利Giovanni Battista Riccioli

出生
1598年4月17日 费拉拉(今意大利)
逝世
1671年6月25日 博洛尼亚(今意大利)

乔万尼·巴特斯达·里奇奥利是一位意大利天文学家和耶稣会神父。他以对摆和落体的实验而闻名。

完整传记

乔万尼·巴特斯达·里奇奥利的父亲是Giambattista Riccioli。Giambattista只是里奇奥利 里奇奥利的另一种版本,因此本传记的主人公里奇奥利与他的父亲同名。里奇奥利于1614年10月6日加入耶稣会,当时他16岁。他花了头两年作为初学生接受培训,然后在1616年开始学术研究,当时他开始在费拉拉学习人文学科。他在皮亚琴察继续学习人文学科,之后于1620年在帕尔马开始学习哲学和神学。耶稣会在帕尔马经营三所教育机构:大学、一所教育贵族子弟的学院,以及一所约建于1600年的耶稣会学院,里奇奥利就读于后者。除了哲学和神学的高级课程外,该学院还提供语法和修辞学的低级课程。

里奇奥利在帕尔马的耶稣会学院度过了八年。在这里,他师从朱塞佩·比安卡尼(1565-1624),后来里奇奥利向对他影响很大的朱塞佩·比安卡尼表示感谢。朱塞佩·比安卡尼对天文学感兴趣,并用望远镜观测太阳和月亮。他曾与另一位耶稣会科学家克里斯托夫·赛因那(1573-1650)合作观测太阳黑子。里奇奥利对天文学着迷,并将研究活动投入这一主题,尽管他也从事相关主题的工作。这更多是由于他的上级,因为在他完成学业并于1627-28年冬季被授予圣职后,他请求允许他作为耶稣会传教士前往中国。然而,他的请求被拒绝,他的余生都在耶稣会学院任教。1629年至1632年,他在帕尔马的耶稣会学院教授逻辑学、物理学和形而上学。在曼图亚的耶稣会学院度过1633-1634学年后,他于1635年回到帕尔马。他在帕尔马只再待了一年,便于1636年被派往博洛尼亚,在那里任教直至职业生涯结束。

Alfredo Dinis在[14]中总结了里奇奥利的贡献,他写道:-

里奇奥利在意大利和国外都享有很高的声望和强烈的反对,不仅作为一个拥有百科全书式知识的人,而且作为一个能够理解和讨论宇宙学、观测天文学和地理学中所有相关当代问题的人。

现在让我们看看他的科学贡献,以便理解他为何获得这样的声誉。他在被任命并开始在帕尔马任教后不久就开始进行实验。在1629年至1631年期间,他对落体进行了一系列实验,发现每秒下落的距离按照1、3、9、27的序列增加。他的耶稣会同事Niccolo Cabeo(1586-1650)对哲学、物理学和数学感兴趣,请他进行关于摆的等时性实验,并在Daniello Bartoli(1608-1685)的协助下,他用不同长度的摆进行了实验。里奇奥利在1633-34年搬到曼图亚,但他在1634年能够在费拉拉与Cabeo一起进一步研究摆和落体。

历史学家之间对于里奇奥利究竟相信什么有很多讨论,特别是他是否相信伽利略提出的理论,尽管他在著作中反对这些理论。不清楚的一个原因可能是,随着岁月流逝,里奇奥利的观点变得更强烈地反对伽利略的观点。如果我们看他1634年进行的落体工作,那么我们只有里奇奥利在1651年对此的记述,那时他的观点可能已经在某种程度上改变了。Cabeo对落体实验的解释由里奇奥利在1651年描述如下(见[2]):-

[Cabeo]根据他自己多次重复的实验,最强调地断言,如果两个球同时从同一高度落下,一个重一盎司,另一个重十磅或任何更大的重量,要么两者都是铅制的,要么一个是铅制的,另一个是石头或木头的;只要空气静止,且较轻的那个重量不是小到不足以克服空气的阻力……那么两者将同时到达地面……

里奇奥利对同样的1634年实验的解释相当不同[2]:-

……除了木球,我们从我们耶稣会教堂的塔上释放了不同重量的石头,有一次是一个青铜盆,另一次是一块木板,他让我放在下落点下面,这样从不同的声音中我能更好地区分哪一个更快到达地面。……我注意到较重的那个稍微更快到达地面。

他对天文观测的兴趣是在帕尔马学生时代由朱塞佩·比安卡尼激发的,并且在1635年回到帕尔马后,他对月球进行了观测。他写道[14]:-

一旦对天文学的热情在我心中燃起,我就再也无法将它熄灭。

在帕尔马的这一年里,里奇奥利讲授弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪,1636年两人迁往博洛尼亚后,他们合作完成了大量工作。弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪比里奇奥利年轻20岁,在他们合作期间,出版物均以里奇奥利的名义发表,但他将全部功劳归于弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪,作为较年轻者,弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪承担了实验工作中最艰难的部分。他认定,为了进行精确的实验,他需要一种精确测量时间的方法,而他采用的方法是利用摆。首先,弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪和里奇奥利通过让摆摆动24小时(以恒星大角星穿过子午线来计量)来校准一个摆。他们用这个3英尺长的摆来校准一个较短的摆用于计时。随后,他们从阿西内利塔的不同高度丢下木球和铅球。为提高精度,他们还让一群懂音乐的修士随着摆的摆动吟唱来辅助计时,这是一个很好的补充。实验并未证实伽利略的结果,因为正如人们可能预料的那样,在塔上不同高度进行的所有实验中,铅球都比木球先落地。他声称,实验得出不同结果的原因是,伽利略以及其他提出相同主张的人只从50或100英尺的高度丢下重物,而他的实验使用了312英尺高的阿西内利塔。

为了进行精确的天文观测,里奇奥利在弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪的协助下,在博洛尼亚的圣卢西亚学院建立了一座天文台,[14]:

……收藏了许多用于天文观测的仪器——包括望远镜、象限仪、六分仪及其他相关仪器——并偶尔有外国研究者来访。

里奇奥利的哲学是相信感官的证据[14]:

感官本身,如果运用得当,几乎总能如实地呈现对象。

当然,这正是他需要的信念,用来支持地球静止不动——它看起来似乎没有在运动。然而,他仍然进行了实验,试图看看能否找到任何运动的证据。在Almagestum novum (1651)中,他提出了126个论点,其中49个支持地球绕太阳运动,77个支持地球静止不动。对于其中一些,他引用了自己的实验,对于另一些,他引用了别人的实验。例如,以下是77个论点中的5个[21]:-

如果地球旋转,那么向西发射的炮弹的撞击力会比向东发射的小。但这与我们的实验相反。

在天平点之间应该能探测到天狼星的视差。

如果地球有周日旋转,在赤道附近落下的重物与在相同条件下在极点附近落下的相同物体将具有根本不同的运动。

重物自然地沿着一条直线垂直落向地面。如果垂直向上发射,它们会落回发射的位置。如果地球有周日和周年运动,这些物体将遵循曲线轨迹。

如果地球运动,那么空中的云和鸟会被看到向西飞,因为它们被地球落在了后面。

里奇奥利对约翰内斯·开普勒认识到行星以椭圆轨道绕太阳运动印象深刻。然而,由于这与他自己静止地球体系相矛盾,他采用了一种相当巧妙的方式来解释约翰内斯·开普勒的结果。他声称,上帝让行星以规则的方式运动,以适应人类的理解。因此,他让它们看起来以椭圆轨道绕太阳运动,使计算它们的位置成为人类的一项美好任务,而实际上它们以复杂的方式绕静止的地球运动。

我们引用了Almagestum novum (1651)中的内容,但尚未解释里奇奥利这部巨著的性质。这篇论著实际上是一部天文学百科全书,两卷共近1500页。该著作分为十卷:
I 球面天文学;
II 地球元素;
III 太阳;
IV 月球;
V 食;
VI 恒星;
VII 行星;
VIII 彗星和新星;
IX 世界体系;
X 一般问题。
此外还有前言部分,包含天文学家的年表,随后是简短传记及其主要贡献的描述。第四卷关于月球,包含许多来自弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪在里奇奥利指导下进行的观测材料。给出了月球表面地图,其中包含表面主要特征的名称,以著名科学家(特别是天文学家)命名。里奇奥利的命名方案今天已被采用,Janet Vertesi [32]试图理解为什么他的命名方案被采用:-

里奇奥利的图版呈现了一幅高度风格化的图像,简洁而卡通化。他描绘物体之间的相似之处,形成一种标准化的视觉语言来表示类似现象:不同大小的陨石坑以完全相同的方式表示,仿佛是从同一块刻版印刷出来的,向观看者表明它们是‘同一类东西’。……[它]是一幅汇编图片,是不同个体多次 successive 观看的结果,被掩盖并归入一个没有可见历史的图版中。……里奇奥利不仅能描绘月球特征之间的感知关系,还能通过‘它不是什么’来告诉我们‘月球是什么’:它是月球的,不是地球的。

这些书中最长的是《世界体系》,约有350页。正是在这本书中,给出了上文提到的支持和反对哥白尼体系的126条论据。这些是科学论据,但里奇奥利还加入了圣经论据。也许在最能说明问题的一段中,他写道(见[4]):-

如果容忍哥白尼主义者随意解释圣经文本并规避教会法令,那么人们就不得不担心,这种自由不会仅限于天文学和自然哲学,而可能扩展到最神圣的教义;因此,坚持按字面意义解释所有神圣文本的规则十分重要。

这部著作还包括里奇奥利支持宗教裁判所针对伽利略所作裁决的论据。这一部分很有用,因为它包含了与伽利略审判有关的原始文件,否则这些文件可能无法获得。

里奇奥利在弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪协助下进行的另一个项目是一项使用三角测量法进行的勘测,旨在确定博洛尼亚的子午线。除弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪外,他还得到Ovidio Montalbini(1601-1672)的协助,此人是博洛尼亚大学教授及其科学博物馆的管理员,以及乔凡尼·多美尼科·卡西尼的协助,后者在博纳文图拉·卡瓦列里去世后于1650年被任命为博洛尼亚大学数学教授。该项目于1655年完成,结果由里奇奥利发表在Geographiae Hydrographiae Reformatae(1661年)中。尽管是一位神学家,里奇奥利一直觉得他的主要工作和出版物应该是关于天文学的。他年轻时曾辩称,有许多耶稣会士出版神学著作,但很少有人出版天文学著作,因此他应该专注于天文学出版物。然而,到1662年,他完成了一部神学著作,即关于圣母玛利亚无染原罪的著作。他认为这是自己最重要的著作,但宗教裁判所拒绝允许该著作出版。这让里奇奥利非常愤怒,人们可能会认为这会使他重新考虑自己对宗教裁判所在伽利略问题上所持立场的全力支持。事实上恰恰相反,在此之后,里奇奥利在谴责伽利略方面比宗教裁判所走得更远——他的观点似乎变得越来越顽固地反对伽利略。一个可能的原因或许并非出于科学理由,而是试图站在宗教裁判所一边,以便他们可能同意出版他关于圣母玛利亚的著作。

里奇奥利的书为马利亚无染原罪教义辩护,反驳了一位否认该教义的多明我会士。他还写了另一部神学著作,为教皇在支持该教义方面的无误性辩护[25]:-

禁书目录部[宗教裁判所]内部意见分歧,一些人主张第二本书不应付印,因为它以可疑的论据为教皇无误性辩护,而且攻击多明我会士毫无意义。然而,里奇奥利还是继续出版了那本关于教皇无误性的书,并附有一份经过改动的印刷许可,从而激怒了博洛尼亚的多明我会审判官。随后,圣职部命令将该书列入禁书目录,并没收了大部分副本。

里奇奥利出版了另一部天文学著作Astronomia reformata(1665年),献给巴伐利亚公爵斐迪南。这部著作与Almagestum novum有相当多的重叠,但也包含许多新信息,特别是关于土星和木星外观变化的内容。他详细介绍了弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪和他本人对木星条带外观变化的观测,也报告了其他人对木星条带的观测。尽管他没有意识到土星有一个环系统,但他确实在Astronomia reformata中发表了许多土星外观的图画,其中一些描绘了这颗行星位于一个环内。

在里奇奥利做出的许多我们尚未提及的发现中,有一项是他首次记录到对双星的观测,即大熊座中的开阳星。尽管他是第一个记录观测到双星的人,但人们认为贝内代托·卡斯泰利在1617年已经发现了这对双星。我们也没有提到里奇奥利的早期出版物Prododia Bononiensis。这部两卷本论著(第1卷,1639;第2卷,1640)展示了里奇奥利的专业范围,因为这部书涉及格律学和拉丁散文风格。

里奇奥利一生中与许多一流科学家通信,例如:约翰·赫维留,这位波兰天文学家住在但泽,即今格但斯克;克里斯蒂安·惠更斯乔凡尼·多美尼科·卡西尼,他在博洛尼亚期间从里奇奥利那里学到很多;以及阿塔纳修斯·基歇尔,这位德国耶稣会神父和学者自1634年起住在罗马,其通信方式与马兰·梅森类似,与众多学者通信。当里奇奥利的想法受到挑战时,他变得相当情绪化,例如当斯特凡诺‧德力‧安杰利质疑他关于地球静止的“证明”时,他非常不安。然而,斯特凡诺‧德力‧安杰利攻击的不只是他的科学,还攻击他作为科学家和哲学家的地位。里奇奥利的同时代人将他的性格描述为多血质、易怒、胆汁质、忧郁和黏液质。他的健康不佳,我们已经指出他如何乐于让弗朗西斯科·马里亚·格里马尔迪做更繁重的体力工作。即使在1639年,他的健康也被描述为虚弱,十年后,据说他身体孱弱。事实上到1651年,当Almagestum novum出版时,他被描述为跛足。

最后,让我们记下,路易十四授予他一项奖,以表彰他全部活动的总体成就及其与当时文化的相关性。

参考文献

正文里的方括号编号指向这里,悬停即可直接看到条目。书目保留原文——译了书名反而查不到文献。

延伸资源

原站列出的延伸阅读与外部数据库,照原样保留,目标多为英文页面。

相关专题

原站的交叉引用。指向本站已镜像专题的留在站内,其余仍指回原站。