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斜塔上的实验

◇ 亨利•托马斯 达纳•李•托马斯

斜塔上的实验

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比萨城一个年轻的医科大学生,正在大教堂里跪着祈祷。除了一条链条扰人的擦碰声,大厅里一片寂静。一个教堂司事,刚注满一盏从教堂顶上悬挂下来的油灯,漫不经心地让它在空中来回摆动。摆动着的挂灯链条的前喀声惊扰了这个学生,引起他一连串的思考。

突然,他跳起身来,这一举动使其他礼拜者大为惊讶。在摆动着的油灯的节奏中,他仿佛遭到了闪光的突然袭击。他觉得链条的节奏似乎是有规律的,那盏前喀作响的挂灯每往返摆一次用的时间似乎一样长,尽管往返的距离越来越小。

他的感觉正确吗?如果正确,那他就是发现了奇迹。他决定立刻回家,马上去弄明白究竟是看花了眼,还是发现了大自然的一个伟大真理。

他一到家,就找来两根同样长的绳索,各坠上一块重量相同的铅块,将两条绳索分别系在不同的厅柱上,准备做他的实验。他请他的教父穆契柯·铁达迪帮助他进行这个实验:"你数这条绳索的摆动次数,我数那一条。"

老头子耸一耸肩。"又是伽利略一个发疯的念头。"他咕哝着,但是他同意帮忙。

伽利略手拿两个铅摆,将一个拉到距垂直线四手掌宽的位置,另一个拉到两手掌宽的位置,然后同时放开手。两个人分别数了两条绳索的来回次数,然后加以比较。总数是一样的,各为100次。两条绳索的起点虽大不相同,但在同样时间内到达同样的点上。

就这样,从教堂的油灯的摆动中,伽利略发现了自然的节奏原则。今天,这项原则已应用于时钟计时、计数脉搏。计算日食和推算星辰的运动等方面。

伽利略不停地搞实验。甚至当他还是一个孩子的时候,就不轻易相信权威。他将每一事物都放在自己的感官和思索的考察之下。他是一个音乐师的儿子,但从小就对"天空的音乐"有兴趣。他父亲提到他时说,他是一个心不在焉的小星象家,说他常常眼里看见奇象,耳朵里听见异音。在学校里,当老师试图解说拉丁文的介词或意大利文的动词的重要性时,小伽利略的心已经随着他父亲买给他作为生日礼物的那个小气球而飞到天外去了。在游戏时,他制作了各式各样粗糙的像车、船、风车之类的小玩意儿。这些也就是他在每天步行中以异常敏锐的感官观察到的各种东西。

他父亲有自己的主意,他要侧利略去做一个服装商人。可伽利略也有自己的打算,他决定以科学为终身事业。在那不讲科学的年代里,从事这一行,意味着一辈子的贫困和默默无闻。最后,父子两人妥协,伽利略进入了比萨大学学医。

背着别人,他仍一心一意地钻研他的数学,藏在他的希波克拉底和盖仑的医学教科书下面的,是欧几里德和阿基米德的著作。空闲时,他用自制的仪器进行实验。

他的教授们很快就风闻他的学习动向和实验活动了。他们很不赞成,认为一个学生要独立思考,这简直是不折不扣的异端。教授们宣布说,所有科学上的问题最后都被亚里士多德一劳永逸地解决了。无论何时,如果一个学生敢于对一条教条式的说法提出异议,教授只需引用亚里士多德的一句话就可以结束争论:导师已经指示过了。那就等因奉此,再没有什么可说的了。可是这儿却偏有一个青年学生,倔强到敢于用自己的实际观察来检验他的教授们的那些教条。这种狂妄行为必须加以制裁--为了大学的声名,也为了有益于他的灵魂。可是伽利略并不理会,他已经发现"数理科学是大自然的语言"。为了学好这种语言,他决意献出自己的一生。

咖利略的教授们拒绝发给他医生文凭,因此他就离开了比萨大学。这样,他成了一个人所共知的学医失败的人,一个"玩弄无用的数学的精神病患者"。可是,他玩弄数学的技巧,却在意大利一些知名的数学家,如基乌塞比·莫列提、克里土多浮若·克拉菲阿教父以及基乌杜巴多·德尔·蒙地等人中间,赢得了赫赫英名。伽利略曾经把自己的一些科学见解告诉他们,而他们也送给他一个"当代的亚里土多德"的光荣称号。

比萨大学的数学教授席位空出了,伽利略总算得到了这个位置--主要是由于别人不屑要它,因为年薪只有60土库提(约合65美元)。

教学之余,伽利略更忙于实验。他说,他的目的是重新检验亚里土多德有关科学的学说,而不是把这些学说当做福音真理来接受。他发现真理的道路,不是靠背诵亚里士多德的著作,而是通过学习"大自然这本宝书"

学生们听了他的讲课,不客气地嘲笑他。有些教授也骂得他狗血喷头。这个不知天高地厚的后生小子想要干什么?他居然把亚里土多德的神圣的卷帙从书架上搬走,而代之以绳索、锡块、杠杆,圆形的、多角形的、平面的这样那样滑稽的玩意儿。不是吗,这些都是小孩子的玩具,是不可以作为严肃地研究宇宙秘密的工具的。"制止这种胡闹!"他们威胁说,否则,他们就将给他一顿教训,叫他永不会忘记。

伽利略拒绝停止他的实验,因此他们就决定将威胁付诸行动。与亚里土多德的教导相反,伽利略认为,如果两个不同重量的物体同时从同一高度落下,就会同时落地。这帮教授认为,这完全是胡说八道。"除了傻瓜,没有人会相信一根羽毛同一颗炮弹能以同样速度通过空间下降。"现在正是揭穿伽利略的荒唐,叫他永世不得翻身的时候了。他们要让他在大学的全体教授和学生面前当场出丑,使他愚笨的学说当场被揭穿。

伽利略很乐于接受这个挑战。为这次"表演"选定的地点是比萨斜塔。指定的日期到了,教授们穿着他们的紫色丝绒长袍,整队走到塔前。学生们和镇上的很多人则走在这些人的前面。大家吵吵嚷嚷,兴高采烈,准备看伽利略出洋相,对他的人品宣判死刑。

当伽利略一步一步爬上斜塔时,大家都嘘他。他一只手拿着一个10磅重的铅球,另一只手拿着一个1磅重的铅球。时间到了,伽利略让两个铅球从塔顶同时落下。大家先是一阵嘲弄的哄笑--然后随之是大吃一惊的窃窃私语。难以相信的事情真的发生了!两个重量不同的铅球,同时从塔顶下落,同时越过空中,同时落到地上。

伽利略用实验证明了他的理论。

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