蟬是如何發出如此巨大的噪音的？在過去的幾周裡，我們中的許多人都在問這個問題，當時數百萬只蟬在五月和六月在馬里蘭州、弗吉尼亞州和其他州發出震耳欲聾的嗡嗡聲。然而，大多數人沒有意識到的是，在提出這個問題時，我們正追隨著有史以來最偉大的科學家之一的腳步。這位科學家就是伽利略·伽利萊，他對蟬鳴聲的疑問在他的天主教會事務中，尤其是在他試圖贏得教皇好感方面，發揮了關鍵作用。更重要的是，這次關於蟬的事件的結果挑戰了人們普遍持有的關於科學和宗教的信念。
1623年，就在伽利略最重要的著作之一（The Assayer）出版之前，他的好朋友，馬費奧·巴貝里尼紅衣主教當選為教皇。伽利略立即停止了羅馬的印刷過程，以便將這本書獻給他，而不是美第奇家族，他之前的書是獻給美第奇家族的。巴貝里尼紅衣主教是藝術和科學的慷慨贊助人，作為教皇，他聚集了一批最優秀的藝術家和畫家。伽利略完全意識到這一點，因為他之前曾受到巴貝里尼紅衣主教的讚揚。現在，他也想從巴貝里尼晉升到教會等級制度的頂端中獲益。用伽利略的話說，這是一個“絕妙的巧合”，因為他可以讓他關於地球繞太陽運轉，而不是相反的信念得到教皇本人的批准。他是這麼想的。
在這本書中，伽利略寫下了科學史上最著名的引言之一：“自然之書是用數學語言寫成的。”然而，教皇最喜歡的摘錄不是關於數學，而是關於蟬。伽利略巧妙地展示了他的文學技巧，他精心策劃了這本書，最終以一個關於蟬的故事結尾，這個故事在梵蒂岡被稱為“聲音的寓言”。伽利略講述了一個“天生具有非凡好奇心”的人，他曾在晚上聽到屋外傳來“悅耳的歌聲”。他走出去，發現不同的鳥類和昆蟲是如何發出這些聲音的，直到他找到了一隻蟬。與其他動物不同，這個人找不到蟬“刺耳噪音”的明顯解釋。他用針解剖了昆蟲，但最終針扎得太深，殺死了蟬，而沒有找到答案。伽利略這個故事的寓意是，有些自然現象有我們尚未了解的解釋。
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圖片來源：Alamy
在我過去在約翰·霍普金斯大學教授的關於伽利略事件的課程中，這個關於蟬的故事通常是高潮。但最吸引我學生的是，教皇非常喜歡這個寓言，以至於他在用餐時讓人讀給他聽。學生們對教皇，這位天主教會最有權勢的人，竟然欽佩伽利略和他的科學這一事實感到著迷。那麼，他們問，為什麼這位教皇最終會因為伽利略關於地球繞太陽執行的理論而譴責他呢？
問題是教皇以不同的方式解讀了蟬的寓言。對於伽利略來說，這個比喻為他辯論地球運動打開了道路。但教皇將其解讀為表明不可能知道事物的真正原因。當伽利略後來公開嘲笑這個想法時，教皇被冒犯了。由於這個（和其他原因），教皇譴責了伽利略，製造了一場毫無根據的衝突，這場衝突一直持續到今天。
今天我們知道，蟬是用稱為鼓膜的內部膜唱歌的，而且正如伽利略所聲稱的那樣，地球確實繞太陽執行。但仍有一些我們不知道的事情。與最近結束出現的 X 世代蟬不同，伽利略描述的昆蟲每年都會出現。但是科學家們仍在爭論 為什麼這種特殊的北美蟬群每 17 年才出現一次，這非常有趣，這是一個素數。正如在伽利略時代一樣，蟬繼續幫助我們更多地思考現代科學的侷限性和可能性。
這是一篇觀點和分析文章；作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。