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第九十六夜 规模法则（第2页）

早在400多年前现代科学刚刚开端时，伽利略便已经阐明了这一论断的科学依据。

它在本质上是简单的关于规模缩放的论断：

伽利略曾经发问，如果你尝试无限度地按比例扩大一只动物、一棵树或一栋建筑物，结果会怎么样？

他的回答是，他发现增长是有限度的。

他的论点确定了今天所有有关比例参数研究的基础模板。

伽利略的实验彻底改变了人们对运动和动力学的认知，并为牛顿提出著名的万有引力定律铺平了道路。

这些定律为理解地球乃至整个宇宙的所有运动提供了一个精确的定量化和预测性的数学框架，并由此用同样的自然规律将天空与大地统一在一起。

这不仅重新定义了人类在宇宙中的地位，而且为之后的所有科学提供了黄金标准，也为即将到来的启蒙时代及过去200年的技术革命奠定了基础。

伽利略还因改良了望远镜和发现木星的卫星而闻名于世，这使他坚信哥白尼的日心说。

由于继续坚持基于自己观察所得的日心说，伽利略最终付出了沉重的代价。

在69岁高龄时，拖着病体的伽利略被带到罗马宗教裁判所，并被裁定为异端。

他被迫放弃自己的观点，在经历短暂的关押之后，他在软禁中度过了余生（他又活了9年时间，其间还双目失明）。

他的作品被禁，并登上了罗马教廷的《禁书目录》（IndexLibrorumProhibitorum）。

直到200多年后的1835年，他的作品才从该目录中被撤下。

直到将近400年后的1992年，教皇约翰·保罗二世（JohnPaulII）才公开就伽利略的遭遇表达歉意。

我们应该清醒地认识到，人类在很久以前是使用希伯来文、希腊文、拉丁文等语言表达基于观念、直觉甚至偏见的文字的，这要远远重于基于科学观察的证据及数学逻辑。

但很不幸的是，我们今天依然无法摆脱这种被误导的思维方式。

尽管可怕的悲剧降临到了伽利略的头上，但人类从他的监禁中得到了好处。

幸运的是，正是在被软禁期间，他写出了可能是他一生中最好的作品，同时也是科学文献史上真正伟大的书籍之一，这就是《关于两种新科学的对话与数学证明》（DiscoursesandMathematicalDemonstrationsRelatingtoTwoNewSciences）。

这本书基本上是他40年来如何系统性地应对“以逻辑、理性的框架理解我们周遭自然世界”

这一挑战的研究成果。

就其本身而言，它奠定了牛顿所做出的同样伟大的贡献及之后许多科学成就的基础。

爱因斯坦在赞扬这本书时把伽利略称作“现代科学之父”

，这一点儿也不夸张。

这是一本伟大的书籍。

尽管被禁，且语言和体例有些老旧，但它出人意料地具备很强的可读性和趣味性。

你显然可以看到，不可能将艺术界或自然界中组织的规模扩大到巨大无比的尺寸；同样，也不可能建造巨大无比的轮船、宫殿或寺庙，让它们的船桨、院子、横梁、铁螺栓及其他所有部件组装在一起；自然界也不可能长出巨大无比的树木，因为树枝将会因其自身重量而断裂；同样，如果人、马或其他动物的身高无限度地增长，就无法构造出其骨骼框架并使其发挥正常的功能……

因为它们自身的重量也会无限度地增长，导致它们跌倒并被自身的重量碾碎。

我们有关巨型蚂蚁、甲虫、蜘蛛或者哥斯拉的不切实际的幻想早在近400年前就被伽利略猜测出来了。

他当时便极为聪明地证明，它们在物理学上是不可能存在的，尽管我们可以通过动画或电影工业手段形象地将它们展示出来。

因此，许多科幻形象真的就是虚构出来的。

伽利略的观点简单直接，其观点主要包括两个部分：

一个是基于几何的论据，它表明了一个物体的面积和体积随着其边长的增长而成比例增长。

另一个是基于结构的论据，它表明了支撑建筑物的柱梁、支撑动物的四肢或支撑树木的树干的强度与它们的横截面面积是成正比的。

如果一个物体的形状是固定的，当它按比例扩大时，它所有平面的面积都按照边长的平方扩大，而它们的体积将按照边长的立方扩大。

我们从最简单的几何物体开始考虑，比如一块正方形的地砖，想象一下把它按比例扩大到更大的尺寸，具体来说，让我们把它的边长确定为1英尺，它的面积，即相邻两边边长相乘为1英尺×1英尺=1平方英尺。