(5)钟摆和铁球
走出圣公墓,在斜塔前面的大教堂里,肃穆庄严的厅堂,我慢慢独步,想起另一位科学先
驱的故事。
1582年,就在这个大教堂里,一个18岁的青年人正在虔诚地作着礼拜。突然,教堂的大吊灯
摆动起来,引起了这个青年人的注意。原来是教堂的一个工友不小心碰到了大吊灯。他看
着大吊灯在高高的教堂中央来回摆动着,脑海里忽然闪现出一个念头:在相同的时间里,
吊灯摆动的次数是不是一样呢?于是,他用手按着脉搏数着吊灯摆动的次数。他发现吊灯
的摆动幅度变小了,速度也变慢了,但是在相同时间里的摆动次数却没有变,这说明吊灯
来回摆动一次需要的时间与摆动的幅度大小没有关系,无论摆动的幅度大小如何,摆动一
次需要的时间是相同的——吊灯的摆动具有等时性。 这个发现使他大吃一惊。为了证实这
个发现的真实性,回家后,他找来了许多丝线、细绳和大大小小的铁球、石块等。他分别
将这些不同的东西用绳子吊起来,有长有短,有重有轻,然后分别让这些东西摆动,计算
摆动的时间。经过反复的实验,他发现,只要摆长不变,所有的东西,不管轻重大小,来
回摆动一次所用的时间是相同的。
这位青年就是伽利略。一个富于思索,富于主见的伽利略。伽利略是伟大的意大利物理学
家和天文学家。他1564年2月15日生于比萨一个乐师和数学家之家。伽利略之前的科学是建
立在古希腊哲学基础上的理论为主的科学。斐波那契搞的就是理论,伽利略却是强调以实
验事实为基础。由此开创通过实验验证,具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学,
因此被誉为“近代科学之父”。
人们一定最熟悉伽利略在比萨斜塔搞的自由落体试验。
在伽利略之前, 1700多年前以来,人们一直把古希腊亚里士多德的学说当成不可怀疑的真
理。认为,物体下落的快慢是不一样的。它的下落速度和它的重量成正比,物体越重,下
落的速度越快。年轻的伽利略根据自己的经验推理,大胆地对亚里士多德的学说提出了疑
问。他决定亲自动手做一次实验。他选择了比萨斜塔作实验场。这一天,他带了两个大小
一样但重量不等的铁球,一个重100磅,是实心的;另一个重1磅,是空心的。伽利略站在比
萨斜塔上面,望着塔下。塔下面站满了前来观看的人,大家议论纷纷。有人讽刺说:“这个
小伙子的神经一定是有病了!亚里士多德的理论不会有错的!”实验开始了,伽利略两手各
拿一个铁球,大声喊道:“下面的人们,你们看清楚,铁球就要落下去了。”说完,他把两
手同时张开。人们看到,两个铁球平行下落,几乎同时落到了地面上。所有的人都目瞪口
呆了。伽伸利略的试验,揭开了落体运动的秘密,推翻了亚里士多德的学说。
后来我也爬上斜塔,沿着倾斜的塔,294级台阶到顶,还不算费力。从上往下看,56米,还
是满高的。伽利略在这里做试验,实际上很难看到结果,因为从塔顶看到塔的脚下不是一
件容易的事。或许可以听到球落地的声音,或许让他人来测量。在夕阳的映照下,我用心
体会着那改变物理理论基础的历史一幕。我站在这个地方,那凹陷下去的脚印,曾经有多
少像我这样的仰慕者光临。我不胜荣幸!(如今对于伽利略的实验有人提出质疑,据史料
记载,年青时代的伽利略在比萨大学任教时并没真正实施这一试验,只是后来当了教授才
在斜木板上做了铁球的滚动试验。然而,比萨斜塔试验的真相却是:“试验的那天早晨,组
织者站在斜塔上告诉围观的人们:‘昨天晚上,反对派已经认输了,今天试验不再进
行’”。所以,有关比萨斜塔“两个铁球同时落地”的传说,却是后人以讹传讹长达400多年。
不过,这是后话,我宁可相信原来的故事。)