2009年是国际天文年，目的是纪念伽利略发明天文望远镜400周年。

准确地讲，伽利略不是望远镜的发明人，不过他也许是第一个用望远镜进行天文观测的人。

在他的可读性极强的小册子“星际信使”（the sidereal messager）里，伽利略自己讲，最早有消息说一个荷兰人发明了望远镜，可以将远处的东西拉近，很快一个法国贵族在给他的信里向他证实了这个消息。这促使伽利略开始认真考虑如何自己动手打造一个望远镜。伽利略对光折射颇有研究，所以很快他就做出了自己的望远镜---就两个镜片，一个凹透镜，一个凸透镜。

一旦有了望远镜，伽利略便在极短的时间里作出了很多颠覆性的发现。

首先他将自己的望远镜对准了天空最明显的天体，月亮。他发现，月亮表面跟地球表面一样，其实也是高低起伏。如下图，他发现，在月亮处于一个月牙弯的形状时，月球表面的明暗部分之间的界限是不规则的。如果月亮如古人想象的那样是一个光滑完美的球，那么明暗界限应该是一条光滑的椭圆弧。所以伽利略以眼见之实粉粹了古希腊人天体完美无瑕的臆想。

接着伽利略又发现，凭借他的望远镜，他可以看到很多前人没能看到的恒星（fixed stars）。为此，他画出了天空某个区域内所有恒星的分布图。比如，下图中，所有*所标记的是肉眼所能见的恒星，而为+所标记的是通过望远镜所新发现的。后者数量远比前者多！

很自然地，伽利略发现，所谓银河无非就是大量恒星密集分布的结果。在书中，他以自豪地口吻说“all the disputes which have tormented philosophers through so many ages are exploded at once by the irrefragable evidence of our eyes, and we are freed from wordy disputes”。

不过，伽利略最重要的发现是木星的4个卫星。

1610年1月7号晚上，伽利略将望远镜对准了木星，他发现木星周围有三颗非常明亮的星。一开始，伽利略以为这不过是三颗恒星，不过让他略感奇怪的是，这三颗星与木星排成一条直线。这个构型还是比较罕见的。第二天晚上，伽利略再次观察，发现这三颗星相对木星移动位置了。前一晚上，两颗星在东，一颗在西，现在三颗全在西。相比之前，这三颗星更靠近木星了。

这一现象让伽利略警觉起来，“my surprise began to be excited”。木星作为一颗行星，相对恒星会发生移动，这不奇怪，奇怪的是木星移动的方向貌似跟期待的不一样。也许天文学家算错了？伽利略期待着下一晚上的观测。

很遗憾，9号晚上天气不好。

不过，10号晚上天气又好了。这次伽利略发现，只有两颗星还可见，另外一颗估计被木星挡了。这时，伽利略逐渐意识到了，木星与这三颗星之间位置的变化，应该不是来自木星的运动，而是由于这三颗星。伽利略讲到，“I thought therefore that they ought to be observed henceforward with more attention and precision”。

在接下来的2个月里，伽利略对木星及其周围的这几颗星进行了持续观测。他发现，其实不是三颗，是四颗。每过一个晚上，这四颗星相对木星的位置都会发生变化。下面是他连续若干天的观测记录：

几个月的观测下来，伽利略确信，这四颗星是绕着木星转的。他们甚至会跟着木星一起逆行！“It can be a matter of doubt to no one that they perform their revolutions about this planet, while at the same time they all accompanish together orbits of twelve years' length about the center of the world”。

木星的四颗卫星的发现，是对地心说的一次致命打击。眼见为实，足足有四颗星绕着木星转！而不是地球！这四颗卫星的发现，也扫清了部分对哥白尼宇宙模型半信半疑的人心头的疑虑，不光地球可以携带卫星，木星也可以，而且一下有四个！

伽利略很快将他的发现成书，这就是著名的小册子，星际信使。感兴趣的可以在这里下载英文译本：

https://archive.org/details/siderealmessenge80gali  

这本书风靡欧洲，给伽利略带来了巨大声誉。

在这本书之后，伽利略还有重要发现。在给开普勒的信中，他通过字谜的方式通告了他对金星的发现：

Venus imitates the phases of the Moon.

伽利略发现，类似我们熟悉的月亮，金星一样有盈仄，并且会有完整的从满月到新月的过程。这一方面无可争辩地证明了行星是因为反射太阳光而发亮，另一方面给了托勒密宇宙模型致命一击。在托勒密的宇宙模型中，金星永远在太阳轨道之内，因而不会出现满月相。

伽利略还隐约发现了土星环。不过，他的望远镜倍率不够，而且有些时候土星环会以完全侧面面对我们，所以他没有深入下去。

注1：今天随便用个望远镜就可以重复伽利略的发现。比如我为学生实践购买的这个就不错

https://item.jd.com/1811857537.html，才700块钱。

注2：以前不理解所谓的wordy dispute是什么，不理解为什么那么多欧洲学者迷信亚里士多德。这学期教物理学史，慢慢有点体会了。类似的现象在今天一样广泛存在。认为通过读书就能了解世界，讨论问题往往从概念到概念的人，绝非少见。