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2 伽利略和牛頓的世界

相對性原理


我們的故事要從四百多年前開始講起。你可能會嘀咕,相對論不是一百年前的愛因斯坦發明的嗎,怎麼一下子要多倒回去三百多年?知足吧,我已經比美劇《宅男行不行》(The Big Bang Theory,又稱為「生活大爆炸」)中的謝耳朵(Sheldon)好多了,他一講起物理,總是從古希臘開始說起。是的,為了讓你能充分領略人類在通往相對論這條路上所經歷的蜿蜒曲折、峰迴路轉,我們必須回到這條路的起點。

現在請跟我一起回到16世紀末的義大利比薩,此時正值文藝復興的後期,國富民強。文學、藝術、科學的春風從義大利席捲整個歐洲,空氣中彌漫著新世紀即將到來的新鮮氣息(相當於中國的明朝萬曆年間)。在比薩大學的一間大教室裡,宮廷數學家奧斯提里歐.利奇(Ostilio Ricci, 1540-1603)正在講台上開講,台下坐無虛席。利奇是聞名全國的著名數學家,一向只在皇宮中講課,他要來比薩大學的消息在幾個月前就已經傳遍了整所學校。醫學系的一位名叫伽利略.伽利雷(Galileo Galilei)的學生起了個大早,終於搶到了最前排的好座位。

利奇開始講解數學的新進展──代數學,並且用簡潔流暢的手法向大家展示了什麼是一元二次方程式,並且給出了ax2 + bx + c = 0通用解法的證明,進而開始講解因式分解的概念以及現場演算了(a + b)n的分解過程。

利奇熟練的演算和生動的講解博得了陣陣掌聲,他注意到坐在第一排的一個年輕學生自始至終都聚精會神地聽講,臉上不時閃過興奮和滿足的表情。利奇一下子對這個學生產生了好感,講課的空檔利奇問道:「同學,你叫什麼名字?」

「伽利略。」

「什麼科系的?」

「我是醫學系的。」

「啊,真是了不起!」利奇讚歎道,「學醫學的也能對數學如此感興趣,你一定會成為一名偉大的醫生!」

伽利略的臉一下就紅了:「其實,先生,我不喜歡醫學,我更喜歡數學和物理。但是我的父親希望我成為一名醫生,我為此感到十分苦惱。」

利奇說:「別洩氣,年輕人。你可以自學,大學很短暫而人生很長,追隨自己的興趣,你一定能成功的。不管什麼時候,你都可以來找我,我願意成為你的良師益友。」

伽利略受到極大的鼓舞,從此更是瘋狂地喜歡數學和物理,並且經常向利奇請教問題。

我們應該感謝利奇對伽利略的幫助,這雖然使得世界上少了一名不錯的醫生,但是卻催生了一位偉大的物理學家、天文學家和哲學家。
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