伽利略的故事主角

风水大师 2023-08-17 07:37www.huluw.com风水师
       “快看!它们同时落地了哎!”随着一个好不容易挤过人群的小孩打破沉寂,人们开始纷纷议论起来,他们有的人或点头称赞,或摇头叹息,但更多的人依旧是瞠目结舌,不知所措。这一幕,就是400年前发生在比萨斜塔的经典画面。而致使这一幕发生的人,就是我们今日故事的主角——伽利略。
1.伽利略,1564年2月15日出生于比萨,是意大利著名的天文学家、物理学家,是一位为人类科学事业发展做出划时代贡献的巨人。
伽利略的父亲Vincenzo Galilei是一位音乐家,其热衷于新时代的音乐理念并希望将其发扬光大,但是却遭到了支持中世纪传统音乐理念的守旧派的排斥,因此郁郁而不得志。
虽然在职场上失利,但是Vincenzo Galilei依然努力尽到了父亲的职责。精通音乐及数学的他教会了伽利略许多知识,年幼的伽利略也因此掌握了对音乐的欣赏、对数学的理性思维以及亲身的实践。
当然,最主要的或许是连Vincenzo Galilei都没有注意到的、无意间对伽利略潜移默化的影响:那种不惧权威、敢于反抗的科学精神。
10岁那年,伽利略随父母一起搬迁到了佛罗伦萨,并在那里的一所修道院接受了教育。17岁时,他以优异的成绩考入了比萨大学,就读医学专业。
在彼时的欧洲,做礼拜是基督教徒必不可少的宗教活动,伽利略自然也不例外。1583年的一天,伽利略像以前一样,穿戴整齐,来到了比萨大教堂做例行公事。
也许是命运的安排,这次来的神父,只懂得枯燥地宣读讲义。不一会儿,坐在底下的伽利略就心不在焉了,于是他开始环顾四周,寻找着有趣的东西打发时间。
圆柱的个数早已数完,那些出自名家的壁画也已经打量了无数遍了,还有什么好玩的东西呢?他的目光渐渐停留在了屋顶的那只吊灯上,那只大吊灯因为风的作用,正在来回摆动着。
“这下可有好玩的东西了。”伽利略默念道,于是他开始观察这个吊灯,并在心里默数着吊灯的摆动次数,渐渐地,他感觉到吊灯的摆动似乎有着某种规律:无论摆动的弧线有多长,吊灯往返的时间似乎是一样的!
这一发现大大激发了伽利略的兴趣,这时的他已经完全听不进去神父的讲语了。利用自己所学的专业知识,他将右手指按到了左手腕上,利用自己的脉搏作为计时的手段,眼睛注视着吊灯,并在心里默数着。
这时的比萨大教堂上演了有趣的一幕,周围的人都在埋头祈祷,而只有这一位年轻人,仰头注视屋顶的吊灯。
经过反复的测量,伽利略确定了自己先前的感知,即:不管吊灯摆动的距离有多长,往返一次所需的时间是一样的!
为了进一步证实自己的发现,从大教堂出来后,伽利略就立即回到了宿舍,找来绳子、挂钩以及一些重量不同的物体制作了摆锤模型,并拿来了纸笔记录数据以便研究。
经过更加精细的测量,伽利略进一步确定了摆的周期与摆的距离无关,而这时伽利略陷入了沉思:摆的周期与什么因素有关呢?
伽利略开始利用不同重量的摆锤、不同长度的绳子等制作了许多不同的钟摆模型,并做了大量的实验。渐渐地,摆的运动规律也开始显现了出来:
首先,在绳子长度保持不变的情况下,改变摆锤的重量、体积、形状等,都没有导致摆的周期改变。然后,伽利略用两个相同的摆锤,但其绳长不同,结果摆的周期不同!这意味着绳长是一个关键的影响因素!
最终,伽利略通过分析得出了结论,即摆的周期只与绳长有关,绳子越长,摆的周期也就越长;反之,绳子越短,摆的周期也就越短。
而这,就是著名的摆的等时性原理。
或许那时的伽利略并没有意识到,他的这一做法居然开启了近代实验科学研究的先河。而根据这个原理,伽利略发明了“脉搏计”,惠更斯则制造了欧洲最早的摆钟。
2.大学的时光总是飞快而短暂的,转眼间伽利略就到了毕业的日子,但是由于家庭经济困难,伽利略没有拿到毕业证书就离开了学校。离开校园后,伽利略找了一份私人教师工作,在工作之余拜读了欧几里得和阿基米德的诸多文章,并根据自己的思考发表了一些论文,逐渐积累了名气。
1589年,25岁的伽利略又回到了他的母校比萨大学,这一次他不再是一个学生,而是这所大学的知名教授。那次家喻户晓的物理实验,就发生于他在比萨大学任教这一时期。
很久以前,古希腊思想家、哲学家亚里士多德曾经有过这样的断言:物体从高空下落的速度和物体的重量成正比,重的物体下落速度快,而轻的物体则速度慢。1800多年来,人们对这一论断深信不疑,并奉为圭臬。直到伽利略发现了其中的逻辑问题:如果我们将大石头与小石头捆绑起来,那么这块石头将以何种速度下降呢?
按照亚里士多德的观点,一方面,新石头的下降速度应该大于原来的大石头,因为绑上了一块小石头,新石头的重量大于原来的大石头。另一方面,新石头的下降速度又应该小于原来的大石头,因为小石头的下落速度慢,会拖累新石头的下落速度。
从不同角度分析,结果得到了相互矛盾的答案,这令伽利略陷入沉思:会不会物体的下落速度和重量没有关系呢?
带着这样的疑问,伽利略做了许多实验,实验的结果也令他大吃一惊:物体的下落速度和重量没有关系!这相当于推翻了亚里士多德的观点。
然而,彼时的意大利,从教会到大学教授再到普通民众,几乎都是支持亚里士多德的观点,这给伽利略带来了巨大的压力。或许是受到父亲的影响,那颗不惧权威、寻求真理的心没有让他屈服,他决心用一场实验证明给世人看。
1589年的一天,伽利略同他的辩论对手及许多围观的人一道来到了比萨斜塔。伽利略登上塔顶,将一个100磅的铁球和一个1磅的铁球同时抛了下去。在众目睽睽之下,两个铁球不出意外地几乎同时落在了地上。这不仅让那些反对伽利略的人们目瞪口呆,不知所措,更向大众宣判了亚里士多德观点的死刑。
       而这,就是被后人誉为“自由落体实验”的美谈佳话。伽利略用事实证明了物体下落的速度与其自身重量无关,从而完美推翻了亚里士多德的错误论断。也正是这一次实验,成就了伽利略的千古美名。然而,在当时的社会,伽利略的这一举动并没有为他带来赞许,因为这触怒了教会,也得罪了许多支持亚里士多德观点的教授。最终,1592年,伽利略和比萨大学合约期满后,比萨大学没有再开出续约合同,伽利略又一次失去了人生的落脚点。

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