蝉是如何发出如此巨大的噪音的？在过去的几周里，我们中的许多人都在问这个问题，当时数百万只蝉在五月和六月在马里兰州、弗吉尼亚州和其他州发出震耳欲聋的嗡嗡声。然而，大多数人没有意识到的是，在提出这个问题时，我们正追随着有史以来最伟大的科学家之一的脚步。这位科学家就是伽利略·伽利莱，他对蝉鸣声的疑问在他的天主教会事务中，尤其是在他试图赢得教皇好感方面，发挥了关键作用。更重要的是，这次关于蝉的事件的结果挑战了人们普遍持有的关于科学和宗教的信念。
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，马费奥·巴贝里尼红衣主教当选为教皇。伽利略立即停止了罗马的印刷过程，以便将这本书献给他，而不是美第奇家族，他之前的书是献给美第奇家族的。巴贝里尼红衣主教是艺术和科学的慷慨赞助人，作为教皇，他聚集了一批最优秀的艺术家和画家。伽利略完全意识到这一点，因为他之前曾受到巴贝里尼红衣主教的赞扬。现在，他也想从巴贝里尼晋升到教会等级制度的顶端中获益。用伽利略的话说，这是一个“绝妙的巧合”，因为他可以让他关于地球绕太阳运转，而不是相反的信念得到教皇本人的批准。他是这么想的。
在这本书中，伽利略写下了科学史上最著名的引言之一：“自然之书是用数学语言写成的。”然而，教皇最喜欢的摘录不是关于数学，而是关于蝉。伽利略巧妙地展示了他的文学技巧，他精心策划了这本书，最终以一个关于蝉的故事结尾，这个故事在梵蒂冈被称为“声音的寓言”。伽利略讲述了一个“天生具有非凡好奇心”的人，他曾在晚上听到屋外传来“悦耳的歌声”。他走出去，发现不同的鸟类和昆虫是如何发出这些声音的，直到他找到了一只蝉。与其他动物不同，这个人找不到蝉“刺耳噪音”的明显解释。他用针解剖了昆虫，但最终针扎得太深，杀死了蝉，而没有找到答案。伽利略这个故事的寓意是，有些自然现象有我们尚未了解的解释。
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图片来源：Alamy
在我过去在约翰·霍普金斯大学教授的关于伽利略事件的课程中，这个关于蝉的故事通常是高潮。但最吸引我学生的是，教皇非常喜欢这个寓言，以至于他在用餐时让人读给他听。学生们对教皇，这位天主教会最有权势的人，竟然钦佩伽利略和他的科学这一事实感到着迷。那么，他们问，为什么这位教皇最终会因为伽利略关于地球绕太阳运行的理论而谴责他呢？
问题是教皇以不同的方式解读了蝉的寓言。对于伽利略来说，这个比喻为他辩论地球运动打开了道路。但教皇将其解读为表明不可能知道事物的真正原因。当伽利略后来公开嘲笑这个想法时，教皇被冒犯了。由于这个（和其他原因），教皇谴责了伽利略，制造了一场毫无根据的冲突，这场冲突一直持续到今天。
今天我们知道，蝉是用称为鼓膜的内部膜唱歌的，而且正如伽利略所声称的那样，地球确实绕太阳运行。但仍有一些我们不知道的事情。与最近结束出现的 X 世代蝉不同，伽利略描述的昆虫每年都会出现。但是科学家们仍在争论 为什么这种特殊的北美蝉群每 17 年才出现一次，这非常有趣，这是一个素数。正如在伽利略时代一样，蝉继续帮助我们更多地思考现代科学的局限性和可能性。
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