近代科学之父——伽利略

浮遂

伽利略是谁

相传在16世纪，有一位科学家曾带着两个铁球登上比萨斜塔的塔顶，将它们抛下，推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”这一持续了千年之久的错误学说。这位做了“两个铁球同时落地”的著名实验的科学家就是伽利略。虽然在比萨斜塔上做铁球实验的说法现在被认为是虚构的，但“重量与物体下落的速度无关”这一结论已深入人心。

伽利略，全名伽利略·伽利雷。他于1564年2月15日在意大利的比萨出生，于1642年1月8日在意大利佛罗伦萨附近的阿尔切特里逝世。伽利略是意大利物理学家、天文学家和数学家。他是近代实验物理学的开拓者，是近代实验科学的奠基者之一，被誉为“近代科学之父”。他还有两项重要的发明——温度计和天文望远镜。他与德国天文学家开普勒几乎是同一时期的伟大人物。巧合的是，在他去世一年后，英国科学家牛顿出生了。

了不起的影响力

我们周围的很多事物都在运动，都在发生着相对位置的变化，但是你有没有想过，物体运动的基本规律是什么？早在几千年前，就已经有一些哲学家提出了自己的观点。最有名的是古希腊的哲学家亚里士多德，他认为地面上各种事物的运动都是因为这个世界存在“不完美”，当物体不在其“固有位置”的时候，就会自发朝这个固有位置运动。任何有质量的物体，其固有位置都在世界的底端。而天上的秩序是完美的，所以天上的东西会一直做着“完美的匀速圆周运动”。这种说辞，在现代人看来可能过于可笑，但在当时也的确是基于某些规律而总结出来的。

这种依靠直观的观察，得出看似正确的结论的现象，在人类科学探索的历史上普遍存在。相比于亚里士多德，伽利略更加关注科学实验的重要性。只有通过反复进行物理实验，不断分析比较实验结果，才能对世界上各类物理现象起到实证作用。他的实验精神和开普勒的数据推测，对后世的牛顿等人构建物理科学理论大厦起到了至关重要的作用。

人生超级剧场

观察单摆

在比萨大学的医学课堂上，我又走神儿了，虽然我的父亲非常希望我学好医学，毕业后找个得体的工作，但我实在对学医提不起兴趣。我的眼睛瞟向窗外，正好能看到高耸的比萨斜塔。比萨斜塔，是我家乡的地标性建筑物，所有人都知道这个地方。

不过，这座斜塔其实只是一个钟楼而已，它是比萨大教堂的钟楼。钟楼每天报送时间，让全镇的人知道到底流逝了多少光阴。我们每个人也都依靠时间来判断周围事物的运动变化。每个日子的消逝仿佛都以教堂发出的钟声为准。

可是，物体的运动规律到底是怎样的呢？这真是一个令人费解的问题。自从我于1564年在这里出生以来，总对周围的事物充满着强烈的好奇。

不过，此时的我还是听从父亲的安排，学了医学。我的祖辈是佛罗伦萨很有名望的医生，只不过到了我父亲这一代家境逐渐衰落。我的父亲非常有音乐天赋，也对音乐中的一些发声现象进行过研究，还专门出版过一本名为《音乐对话》的书。但他并没有因为这个天赋谋到什么职、赚到什么钱。

到了我这一代，父亲就打心里希望我不要像他一样过得穷困潦倒，让我专心学医，为人解除病痛，挣到钱。我可能要让他失望了，因为在大学里，我经常逃课泡在图书馆，我醉心于数学、物理学等自然科学，这些学科知识是如此令我着迷。

今天，我来到了比萨教堂，坐在长凳上凝视着精美雕刻的廊柱。突然，我猛地发现头顶的吊灯正在晃动，而且每晃动一次的时间几乎都是相同的。我兴奋极了，目不转睛地盯着摆动的吊灯，一边摸着自己的脉搏，一边用脉搏跳动的次数来估算吊灯每次摆动的时间长短。我发现，随着时间的推移，吊灯摆动的距离越来越小，但无论摆动距离如何，每次摆动的时间都不会发生变化。我迫不及待地飞奔回大学宿舍，立马找来铁球、木块等不同材质的物件和绳子连接，制作了几个摆锤。通过多次试验观察，我终于发现了单摆的等时性，即不管绳子下面挂着什么材质的东西，只要绳子的长度不变，摆动一次的时间几乎是相同的。

斜面实验

1585年，我刚刚在比萨大学念了几年书，但是家里没能力继续支持我读下去了，我只好辍学回家。可我没有放弃对科学的热爱、对自然界的观察，因此我走上了自学的道路。数学、文学、艺术，这些内容我都在自学的时候先后掌握了。我尤其喜欢诗人但丁写的《神曲》，还为它作了插图。

同时，我也写了许多论文。功夫不负有心人，25岁那年，我被比萨大学聘为教授。

然而，比萨大学信奉古希腊哲學家亚里士多德的思想。这位古代的哲学家，虽然也根据一些现象观察总结了一些物体运动的规律，但是这些教条的结论，有些因为观察不仔细，有些因为缺乏逻辑推理，往往漏洞百出。

最典型的莫过于“自然界中，重的物体自由降落速度比轻的物体更快”，而我偏偏对他的理论有许多怀疑，希望大家认识到自然界物体运动的真相。

于是，我经常会带着小球等物体到高塔上做实验。经过无数次的实验，我确信，亚里士多德的理论是错误的，我得出了新的结论——在空气阻力忽略不计的情况下，物体自由落体的速度是一样的，与物体的重量无关。

除了登上高塔，我还设计了一个实验来验证物体下落的奥秘。我想到了一个和自由落体有些相似的物理场景——物体在斜面上自由向下滑落到坡底的场景。为此，我让金属球从斜面顶端滑到底端，然后在斜面的旁侧观察在相同时间内小球所走过的距离。我发现，小球所走过的距离按照1，3，5，7这样的奇数比例不断增大。为了方便观察，我按照1，3，5，7的比例的距离位置在斜面上安装铃铛，小球一经过就会碰到这些铃铛，发出悦耳的金属碰撞声，提醒我小球经过了这些特殊的位置。我惊奇地发现，这些铃铛鸣响的时间间隔，竟然几乎是一致的。这说明，这些小球的确在相同时间内陆续走过了比例为1，3，5，7等奇数的距离。后来我发现，改变小球的质量和斜面的斜率，这样的“相同时间陆续通过奇数比例距离”的规律并没有变化。我根据数学公式，最终推导出来，这样的实验现象说明小球下落距离和时间的平方成正比。我还发现，如果坡底这条轨道完全变成直线，小球会朝着前方一直滚过去。这就是我认为的“物体只要不受到外力的作用，就会保持静止状态或匀速状态”。

通过反复进行这些细致的实验，我终于用实际行动证明了自己猜想的正确。这种精神最终影响了我在日后反抗罗马教会的顽固不化，以及对于哥白尼的“日心说”这一真理的坚持和传播。