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近代科学之父伽利略
伽利略是谁
相传在十六世纪
有一位科学家曾带着两个铁球登上比萨斜塔的塔顶
将他们抛下
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
他于一五六四年二月十五日在意大利的比萨出生
于一六四二年一月八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
他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
就会自发朝着这个固有位置运动
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
可在当时也的确是基于某种规律而总结出来的
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
我的眼飘向窗外
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
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
自从我于一五六四年在这里出生以来
我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
他对音乐中的一些发生现象进行过研究
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
我猛的发现头顶的吊灯正在晃动
而且每晃动一次的时间几乎是相同的
我兴奋极了
目不转睛的盯着摆动的吊灯
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
嗯
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
我迫不及待的飞奔回大学宿舍
立马找来铁球
木块等不同物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记
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
一五八五年
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
还为他做了插图
同时
我也写了许多论文
功夫不负有心人
二十五岁那年
我被比萨大学聘为教授
然而
比萨大学信奉古希腊哲学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试验
经过无数次的试验
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一三五
七这样的基数比例不断增大
为了方便观察
我按照一三五七的比例的距离位置
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
我惊奇的发现
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一
三五
七等基数的距离
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基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
而且我还发现
如果坡底这条轨道完全变成直线时
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试验
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
关于伽利略
你还要知道
在后来的人生道路中
伽利略能取得相关的实验成果
还离不开一种非常特殊的化学物质
玻璃
一五九三年
他用玻璃管和带颜色的水制作了世界上第一只温度计
一六零九年秋天
他根据荷兰人发明的幻境并究制作了世界上第一台放大倍数为三十二倍的真正意义上的天文望远镜
并用这种工具观察天体
获得大量的成果
名人说
伽利略毕生坚持真理
同时注意用实验事实说明真理
然而
在过去的时代
他被教会集团针对
甚至晚年被软禁
为此 他曾说
你无法教别人任何东西
你只能帮助别人发现一些东西
