关于两门新科学的对话（彩图珍藏版） 入选中小学生阅读指导目录 科学元典

序　　言

伽
利略在给他忠实的朋友迪奥达蒂（Elia Diodati）写信时说，《关于两门新科学的对话》在他心目中一直是他以往的出版物中的“上乘之作”；在另一处他又说：“在我看来，它包含了我所有研究中的*重要的结果。”他表示的有关他的著作的这些看法已经被后人证实了：《关于两门新科学的对话》确实是伽利略的不朽之作。当他做出以上评注的时候，伽利略已经为它耗费了30多年的劳动。
如果追踪这一不同寻常的工作历史，我们将会发现这位大哲人是在威尼斯的帕多瓦度过他一生中*好的18载年华，正是在此期间他为其工作奠定了基础。如同我们从他的*后一位学生维维亚尼（Vincenzio Viviani，1622—1703）那里所知，伽利略正是在这座城市取得大量的研究成果而引起他的朋友们的热烈赞赏，这些朋友曾经目睹伽利略为研究物理中的有趣问题而常做的一些实验。萨尔皮叹服地说：“上帝和大自然联手创造了伽利略的才智，从而给了我们运动的科学。”当《关于两门新科学的对话》刚出版，他以前教过的一位学生阿普罗伊诺（Paolo Aproino）写道，书中包含了许多他在帕多瓦当学生时“曾经从伽利略口中亲自听到的”内容。
现在把我们的注意力仅限于一些更为重要的文献，用它们可以证实我们的陈述。我们只要提及以下几封信件就足够了：1602年11月29日写给莫恩泰的涉及重体沿圆弧及所对的弦下落的信；1604年10月16日写给萨尔皮的关于重体自由下落的信；1609年2月11日写给安托利奥·德·美第奇的信，说他已经“完成了关于具有不同长度、厚度和形状的梁的受力与强度的所有定理与实证，证明了它们在中部比起近端部要弱，当载荷沿梁的长度分布时比起载荷集中于一点时可以承受更大的载荷，还论证了当梁具有怎样的形状时它在每一点都具有相同的抗弯曲强度”，信中还说他正从事“关于抛体运动问题”的研究；*后在1610年5月7日给文塔（Belisario Vinta）的信中他提到从帕多瓦返回佛罗伦萨的事，列举了各种各样还需完成的工作，明确提到他的三本书，这三本书是关于运动理论这门崭新的科学。
尽管在他返回故乡后的各个时期他都专注于上述工作，甚至在那个时期，这些工作仍出现在他的脑海里，就像他一生不同时期的某些时间里一样，它们首先发表在国家版本中；尽管这些研究总是在他的思想中占主要地位，但直至他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》发表并且在被称为正义的“世纪耻辱的审判” 结束前，他一直是严肃地对待它而没有出版。事实上，迟至1630年10月，他才略微向阿吉翁蒂（Aggiunti）提到他在运动理论方面的发现，并且仅仅两年之后，在给马尔西利（Marsili）的一封关于抛体运动的信中，他暗示在即将提交出版的一本著作中将探讨这一论题。仅在一年后，他在写给阿里格黑蒂（Arrighetti）的信中说他手边有一本关于固体强度的教材。
当伽利略被强令居住在锡耶纳（Siena）时，他的成果有了明确的形式：在他与大主教平静地度过的5个月期间，他自己写道，他已经完成了“一篇充满趣味和有用思想的关于一个力学新分支的论文”；几个月后他写信给弥迦恩泽（Micanzio）说：“工作已经完成。”他的朋友们得知此事后，立即催促他赶快出版。
可是要发表已经被宗教法庭宣告有罪的人的著作谈何容易：由于伽利略*初试图在佛罗伦萨或在罗马出版无望，他转而求忠实的朋友弥迦恩泽打听在威尼斯有没有可能出版，这是因为他出版《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》遇到困难的消息刚传至弥迦恩泽时他就曾承诺过出版此书。*初，一切都进行得顺利，所以伽利略即把部分手稿送给弥迦恩泽并附有一封热情的信——很少有人受到大哲人如信中那样热烈的赞美。但是当弥迦恩泽向检察官咨询时，得到的回答却是一道明确的指令，即在威尼斯或任何别的地方都禁止出版或重版伽利略的任何著作，绝无例外（nullo excepto）。
在伽利略得到这个令人丧气的消息之后不久，他开始去另外寻找曾经到过他那里的德国朋友的支持，也可能还有他的学生彼埃罗尼（Giovanni Battista Pieroni），此人当时任军事工程师，服务于神圣罗马帝国皇帝。后来伽利略把《关于两门新科学的对话》的前两部分交给动身去德国的马蒂阿·德·美第奇（Mattia de’Medici），要他带给彼埃罗尼。当彼埃罗尼还没有决定是在维也纳或者布拉格、抑或是在摩拉维亚（Moravia）的某个地方出版时，伽利略已经同时得到在维也纳和奥尔米茨（Olmütz）出版的允诺。但是伽利略认为在罗马法庭力量所及的任何地方都是危险的。所以，利用埃尔泽菲尔于1636年来到意大利的机会，并且考虑到埃尔泽菲尔与弥迦恩泽的友谊，更顾及他要到阿切特里（Arcetri）进行访问，伽利略决定撤销全部其他的计划而委托荷兰的出版商去出版他的新著作，他托埃尔泽菲尔在回国时带上了尚未完成的手稿。
1637年，他的著作已完成了印刷，至次年，缺的只是索引、书名页和献词。献词通过迪奥达蒂协助呈交给了诺阿耶伯爵。诺阿耶伯爵是伽利略以前在帕多瓦的学生，从1634年起任法国驻罗马的大使，为了减轻审判给伽利略带来的痛苦，他做了很多工作，他欣然接受了献词。该献词的措辞值得予以简短评述。伽利略由于一方面被告知禁止出版他的著作，另一方面他又不愿激怒罗马法庭，并希望从其手中获得完全的自由，因此在献词字面上（可能是由于过分谨慎，他只给出了出版经过的要点）伽利略装出对出版这些书他什么也没有做，声称他将永远不出版他的任何研究成果，*多是把他的手稿分发到各处。他甚至对他的《关于两门新科学的对话》落入埃尔泽菲尔的手中并很快就出版表现出大为惊诧，以至于当被要求写一篇献词时他也许认为，在当时的情况下，在“对付敌人和保护自己”方面，没有人能比得上他。
说到书名，应当读作《关于力和局部运动的两门新科学的谈话和数学论证》，人们仅知道该书名不是伽利略本人想出并建议的；事实上，他断然反对出版商拥有改变该书名的自由，并反对“用一个低级的和庸俗的书名取代高尚的和有品位的书名放在封面上”。
在重印国家版这本著作的过程中，因为我想利用大量已在我们手中的手稿材料，以订正**版中数量可观的错误，并且由于作者本人渴望加入某些补充材料，因而我忠于但不拘于1638年莱顿（Leyden）版的原文。在莱顿版中，四天的“对话”后面附有一个“由该作者早先写的、涉及刚体重心的一些定理及其证明的附录”，它们与《关于两门新科学的对话》中论述的主题没有直接的联系；正如伽利略所告诉我们的，这些定理是伽利略“在22岁并且在研习几何两年后”发现的，这里录入仅为避免遗忘。
但是伽利略关于《关于两门新科学的对话》的计划并不仅限于构成莱顿版的四天“对话”和上面提到的附录。那时，一方面由于埃尔泽菲尔催促赶快印刷并力争尽早出版，另一方面伽利略保留了在四天之外的另一天的“对话”，这样一来，印刷者就处于尴尬和混乱的局面。作者和出版商之间进行的通信表明，这第五天讨论了“冲击力与悬链线的应用”。但是当排字工作接近完成时，印刷商迫不及待地要把该著作毫不延误地按时出版发行，所以1638年出版的这本《关于两门新科学的对话》仅包含有四天“对话”和附录，尽管在1638年4月，伽利略已较以前更深入地“进入了意义深远的冲击问题的研究”并且“已经达到几乎彻底解决”。
经*仔细和投入地研究之后，我决定以国家版的原文为准，才有了《关于两门新科学的对话》的新版本。更为重要的是，其中用了我希望看到的语言。该译本是这位大哲人*后和*成熟的著作在“新世界”**次出版：如果说我在某种程度上对这一重要成果做出了贡献的话，我将感到这是对于我为这一研究领域付出了我生命中*好年华的丰厚酬劳。

安托尼奥·法沃罗（Antonio Favaro）
1913年10月27日于帕多瓦大学

　　《关于两门新科学的对话》是运动力学和材料力学的奠基之作，也是伽利略的代表作之一，是科学史上不朽的名著。译者武际可教授是北京大学物理学院知名学者，中文版系他根据1914年美国学者亨利·克鲁和萨尔维奥的英译本译出。该译本的特点是将伽利略在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，这样做的好处是可以很快拉近本书与现代读者的距离，便于现代读者理解。
　　另外，译者为本书撰写导读，多角度、全方位地带领读者领略名著之美。编辑为相关内容配了丰富的彩色插图，许多图片都具有很珍贵的收藏价值，不但展现了科学大师的人生经历和精神特质，而且展现了科学发展的主要历程和当时广阔的社会文化背景以及探究过程。

　　《关于两门新科学的对话》是运动力学和材料力学的奠基之作，也是伽利略的代表作之一，是科学史上不朽的名著。译者武际可教授是北京大学物理学院知名学者，中文版系他根据1914年美国学者亨利·克鲁和萨尔维奥的英译本译出。该译本的特点是将伽利略在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，这样做的好处是可以很快拉近本书与现代读者的距离，便于现代读者理解。
　　另外，译者为本书撰写导读，多角度、全方位地带领读者领略名著之美。编辑为相关内容配了丰富的彩色插图，许多图片都具有很珍贵的收藏价值，不但展现了科学大师的人生经历和精神特质，而且展现了科学发展的主要历程和当时广阔的社会文化背景以及探究过程。

　　伽利略（1564—1642），意大利数学家 、物理学家、天文学家，近代实验科学的奠基人。他开创了数学与实验相结合的研究方法，对近代科学的发展起到了关键作用。代表作有《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》《关于两门新科学的对话》
　　译者：武际可（1934 — ）：北京大学物理学教授，曾任中国力学学会副理事长、计算力学专业委员会副主任、《力学与实践》期刊主编、《固体力学学报》编委、吉林大学兼职教授，出版有论著、译著、教材多部。

导　读 / 1
英译者前言 / 1
序　言 / 1
出版人致读者 / 1
伽利略致*杰出的诺阿耶伯爵的献词 / 1
**天 / 1
第二天 / 65
第三天 / 95
第四天 / 153
附　录 / 187

　　《关于两门新科学的对话》是运动力学和材料力学的奠基之作，也是伽利略的代表作之一，是科学史上不朽的名著。译者武际可教授是北京大学物理学院知名学者，中文版系他根据1914年美国学者亨利·克鲁和萨尔维奥的英译本译出。该译本的特点是将伽利略在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，这样做的好处是可以很快拉近本书与现代读者的距离，便于现代读者理解。
　　另外，译者为本书撰写导读，多角度、全方位地带领读者领略名著之美。编辑为相关内容配了丰富的彩色插图，许多图片都具有很珍贵的收藏价值，不但展现了科学大师的人生经历和精神特质，而且展现了科学发展的主要历程和当时广阔的社会文化背景以及探究过程。

　　伽利略（1564—1642），意大利数学家 、物理学家、天文学家，近代实验科学的奠基人。他开创了数学与实验相结合的研究方法，对近代科学的发展起到了关键作用。代表作有《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》《关于两门新科学的对话》
　　译者：武际可（1934 — ）：北京大学物理学教授，曾任中国力学学会副理事长、计算力学专业委员会副主任、《力学与实践》期刊主编、《固体力学学报》编委、吉林大学兼职教授，出版有论著、译著、教材多部。

导　　读
伽利略从比萨大学毕业以后，大致经历了三个时期：在比萨大学任教三年（1589—1591），在帕多瓦大学任教18年（1592—1610），之后他回到佛罗伦萨任托斯卡纳大公爵的首席哲学家和数学家（1610—1642）。这三个城市都保留有伽利略的印迹。
伽利略一生以对话体写了两本不朽的著作，即：《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的对话》。

伽
利略（1564—1642）是*伟大的科学家之一。他出生于意大利的比萨，父亲是一位音乐家。1581年，17岁的伽利略来到比萨大学学医。在学校里，他以数学和物理学见长，而且因为善于辩论而闻名全校。
伽利略从比萨大学毕业后，大致经历了三个时期：在比萨大学任教三年（15891591），在帕多瓦大学任教18年（15921610），之后他回到佛罗伦萨任托斯卡纳大公爵的首席哲学家和数学家（16101642）。
伽利略一生以对话体写了两本不朽的著作，即：《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的对话》。这两本书，都是以三个人：萨耳维亚蒂（简称萨耳）、萨格利多（简称萨格）和辛普里修（简称辛普）进行四天对话的形式写成。前两人分别代表伽利略的化身和他的朋友，第三人则代表受旧学说影响较深而又有探求兴趣的发问者。
一、这是一本什么样的书

为了说明伽利略《关于两门新科学的对话》出版的艰巨，我们需要简略介绍一下他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。
16241630年，伽利略花了很大的精力写出了巨著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，并于1632年出版。这本书全面而系统地讨论了哥白尼日心体系和托勒密地心体系的各种分歧，并以作者的许多新研究成果和新阐释的惯性原理揭示了哥白尼体系的正确和托勒密体系的谬误。
该书的出版激怒了教会，1633年2月宗教法庭把伽利略传到罗马，并于1633年3月12日审判。宗教法庭强迫年近古稀的伽利略认错，责令他居住在佛罗伦萨郊区，不得离开，并且不许传播《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。在这样的条件下，伽利略要出版任何新的著作所遇到的困难是可想而知的。
宗教法庭对伽利略的审判与迫害，是整个人类历史上黑暗势力迫害科学发展的典型。随着科学的发展，这种迫害显得越来越荒唐。在判决伽利略359年后，梵蒂冈终于认识到1633年判决的错误，于是一个调查委员会在1979年组成了。1983年，罗马教廷才宣布“给伽利略定罪的法官犯了错误”。经过这个委员会13年的调查研究，罗马教皇终于在1992年做出了对伽利略正式平反的决定。
《关于两门新科学的对话》出版于1638年，是伽利略积数十年研究工作的总结，它是伽利略*重要的著作之一。
在经过因《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》而受的审判后，伽利略对于这后一本《关于两门新科学的对话》表现得更为重视、谨慎，也更为机警。
从伽利略遗留的信件中，有早在1602年11月29日写给莫恩泰（）的涉及重体沿圆弧与所对的弦下落的信，有1604年10月16日给萨尔皮（）的关于重体自由下落的信，还有在1609年2月11日写给安托利奥·德·美第奇（）的信，信中说他已经“完成了关于具有不同长度、厚度和形状的梁的受力和强度的所有的定理和实证”。这说明，从伽利略着手研究《关于两门新科学的对话》的内容直到这本书的出版，是经过了近40年的历程。
对于因《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》遭受审判的打击的伽利略来说，如何使《关于两门新科学的对话》能够顺利出版，的确需要有相当的智慧。
伽利略*初试图在罗马或威尼斯出版，结果都没有可能。*后他不得不托好友把书稿带到宗教势力所达不到的境外出版。该书正文前面的一则伽利略给诺阿耶（）伯爵的简短的献词充分表现出他的睿智。字面上他假装对印刷这本书什么也没有做，声称将永不出版他的任何著作，*多是把他的手稿分发到这儿或那儿。他甚至对他的《关于两门新科学的对话》落入埃尔泽菲尔（）的手中而且很快就出版表示大为惊诧，由此被要求写一个献词。
伽利略《关于两门新科学的对话》以对话体讨论了他对两门新科学——材料力学与动力学——的研究结果。全书分四天谈话，**、第二天是关于材料强度和物体受力的问题，第三、第四天是关于动力学问题。
伽利略是一位伟大的科学家和思想家。人们说他是现代科学之父是很有道理的。他是古希腊之后，经过一千多年欧洲黑暗时期，公开向宗教的权威、向亚里士多德关于动力学的错误、向旧知识及其方法体系宣战的**人。
人们说伽利略是实验科学之父。在这本书中，他系统描述了如何通过大量实验为新科学（材料力学和动力学）奠定基础。人们说伽利略是*早把物理与严格的数学结合的**人，在这本书中，他正是系统地利用他那个时代的数学去解决物理问题和论证新的物理定律，从而打开通向现代精密科学的大门。人们说伽利略是开创动力学的**人，这本书的大部分内容正是他关于落体、抛体和动力学基本规律方面研究的总结。
伽利略在《关于两门新科学的对话》中提出了固体的强度问题，介绍了他*早进行的梁的强度实验，提出了等强度梁的概念，讨论了在重力下物体尺寸对强度的影响，提出了落体*速下落曲线问题，给出了重力场下能量守恒的早期叙述，给出了简单情形下的虚功原理，讨论了大气压力问题，叙述了摆的等时性现象，**次将音乐的声调与物体的振动联系起来，提出了光传播速度的概念并且给出了一种测量光速的设想，等等。书中提出的新概念和新思想，无不对后来的科学发展产生深刻的
影响。

二、伽利略是如何批驳亚里士多德的

牛顿的《自然哲学之数学原理》在不多的几个定义之后，接着就是著名的“三大定律”，似乎这些原理是牛顿悟出来的，也无须什么解释。
其实，在探求运动规律的问题上，人类走过了漫长的路。而关键的一步，是伽利略的研究。正如伽利略在书中所说，“在自然界，没有比运动更古老的了，关于它哲学家们写了不少的书；不过我借助于实验发现了它的某些性质，这些性质是值得知道的，并且是迄今为止还没有被观察和论证的”。
动力学的发展，所面对的**困难就是亚里士多德统治了一千多年的错误结论。这些错误结论归结起来无非是两条：一是物体下落速度与其重量成比例，二是物体在介质中所受的阻力与介质的密度成比例。
关于**个问题，根据亚里士多德的学说，物体在同一介质中运动，由它们的重量决定了它们具有不同的本性速度。我们来看伽利略批驳这个结论的对话：
关于亚里士多德的第二个错误，《关于两门新科学的对话》在引进许多实验进行反驳后，借萨耳维亚蒂的口作结论说：
伽利略《关于两门新科学的对话》的精彩内容，表现在所涉及两门新科学的许多课题上。要深入领略这些人类思想的闪光点，我们必须通读原书。

三、我们为什么要阅读《关于两门新科学的对话》

伽利略《关于两门新科学的对话》出版到现在虽然已经经过了三百多年的历史，但是现在读起来，仍然收获很多。
在科学技术高速发展的今天，人们所从事研究的分工越来越细，所掌握的知识领域越来越狭窄。在这种条件下，当我们重新研读古代大师们的著作时，大师们的思想常常会启发我们今天的研究，使我们跳出分工的狭小圈子，从更广的角度思考问题，推动我们的研究。
为了追寻力学的早期发展，对力学史有兴趣的读者，伽利略的这本书是不可不读的。它可以使我们理解伽利略对科学的贡献以及伽利略时代人们对力学问题的理解。
近代精密科学是从力学开始的，而经典力学的动力学又是从伽利略的这本书开始的。所以凡是有兴趣寻找现代科学发展轨迹的人，这本书也是不可不读的。
从现代科学发展水平来看，伽利略所处时代的那些研究工作，凡是具有高中文化水平的读者都是能够看懂并且从阅读中获益的。伽利略这本书体现的科学方法也是近代科学方法的精髓。作为现代社会的人，不可不熟悉现代科学，不可不了解现代科学的方法。而阅读伽利略这本书，可以了解现代科学方法的源头。所以把它作为一本物理学、力学和现代科学方法论的启蒙读物，也是非常合适的。
从近代科学的发展水平来看，不可否认，伽利略这本著作中还存在许多错误。例如在梁的截面内的应力分布问题上他没有考虑梁的纤维的变形，例如在*速下降的曲线问题上他误以为*速下降的曲线是圆弧，再例如他误以为绳索在自重下其形状是一条抛物线，还例如对光速测量上，他的设想又过于粗糙，等等。不过，和历史上的许多伟大的发现一样，在一开始总是在正确的认识中夹杂着许多错误的认识的，这大概是科学发展的一个一般规律。例如发现热力学机械效率的卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot），在热学问题上曾经是燃素说的积极支持者，发现行星运动规律三大定律的开普勒，曾经是一位占星术士。伽利略在这本书中所表现的错误，是他所处时代的局限性所带来的。关于梁的变形问题上，在他那个时候，弹性力学的胡克定律也还没有定型，何况处理这类问题需要和变量打交道，而处理变量的锐利武器——微积分还没有诞生。按伽利略所处的时代，我们可以说，在科学上他是一位在荒野中开辟道路的勇士，在探求前人没有开辟的新路上，走一些弯路，犯一些错误完全是不足为怪的和难以避免的，它一点也不会损害伽利略在科学史上的伟大形象。
我是抱着学习的态度翻译伽利略的《关于两门新科学的对话》的，伽利略的原书是用意大利文写作的，我不懂意大利文，此中译本是从1914年美国学者亨利·克鲁和阿方索·德·萨尔维奥的英译本译出的。希望读者在阅读之余，对译稿提出宝贵意见。

伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
——爱因斯坦

伽利略也许比任何一个人对近代科学的诞生做出的贡献都大。
——霍金