恩師的鼓勵(lì)

1564年2月15日，伽利略出生在意大利西海岸比薩城一個(gè)破落的貴族之家。17歲那年，伽利略進(jìn)了著名的比薩大學(xué)，按照父親的意愿，他當(dāng)了醫(yī)科學(xué)生。比薩大學(xué)是所古老的大學(xué)，學(xué)校圖書館藏書豐富，這很合伽利略的心意，但是伽利略對(duì)醫(yī)學(xué)并沒有多大興趣，他很少上課，一上課就對(duì)教授們教課的內(nèi)容提出這樣那樣的疑問，使教授們難于回答，在教授們的眼里，伽利略是個(gè)很不招人喜歡的壞學(xué)生。不過，伽利略只是興趣不在醫(yī)學(xué)，他孜孜不倦地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理學(xué)等自然科學(xué)，并且以懷疑的眼光看待那些自古以來(lái)被人們奉為經(jīng)典的學(xué)說(shuō)。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，伽利略聽了宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇的講課。這位青年數(shù)學(xué)家淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)密的邏輯性，特別是他在證明數(shù)學(xué)難題時(shí)的求證方法，使伽利略深深著迷。伽利略找到宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇，向他提出了許多百思不解的問題。

“你努力自學(xué)吧，有什么困難，任何時(shí)候我都是你忠誠(chéng)的朋友。”聽了瑪竇·利奇的鼓勵(lì)，伽利略越發(fā)刻苦鉆研數(shù)學(xué)和物理學(xué)，他把從宮廷數(shù)學(xué)家那里借來(lái)的每一本書，都用心地閱讀，像海綿吸水一樣地吸收進(jìn)來(lái)。但是，他并不是那種迷信書本的人，那些人們認(rèn)為是真理的權(quán)威結(jié)論，在伽利略的腦子里常常帶來(lái)意想不到的疑問，他常常為此而感到苦惱，陷入深深的思索之中。

1589年夏天，在佛羅倫薩的店鋪里度過了4年自學(xué)生活的伽利略，由于得到宮廷數(shù)學(xué)家瑪竇·利奇的鼓勵(lì)，特別是貴族蓋特保圖侯爵的推薦，他終于獲得了比薩大學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)教授的職位。1592年，28歲的伽利略被任命為帕多瓦大學(xué)的數(shù)學(xué)、科學(xué)和天文學(xué)教授。在他離開人世的前夕，他還重復(fù)著這樣一句話：“追求科學(xué)需要特殊的勇氣。”

擺鐘的雛形

比薩是意大利的名城，伽利略喜歡到比薩大教堂去，因?yàn)槟抢锏沫h(huán)境十分安靜，十分有利于他思考問題。教堂里有一盞長(zhǎng)明燈，掛在從高高的屋頂上垂下的一根長(zhǎng)繩的末端，教堂里的點(diǎn)燈人定時(shí)來(lái)加油、剪燈芯。

這一天，伽利略又來(lái)到了比薩大教堂，他坐在一張長(zhǎng)凳上，目光凝視著那雕刻精美的祭壇和拱形的廊柱。正巧點(diǎn)燈人在給燈加油。他干完活后順手將燈一推，那燈就晃動(dòng)起來(lái)。掛在繩子上的燈來(lái)回?cái)[動(dòng)，這是司空見慣的事情，可是，伽利略卻看得出神。

經(jīng)過仔細(xì)地觀察，他不禁心里嘀咕起來(lái)：“真奇怪！為什么燈每次擺動(dòng)一個(gè)來(lái)回的時(shí)間都差不多？”于是，好奇的伽利略又去推了一下燈，再仔細(xì)觀察。開始，燈的擺動(dòng)幅度很大，后來(lái)逐漸變小，然而，不論擺動(dòng)幅度大小，所需時(shí)間都相同。為了肯定這個(gè)論斷，伽利略決定要測(cè)定長(zhǎng)明燈每次擺動(dòng)所需的精確時(shí)間。但是教堂里沒有鐘，伽利略的身上也沒有任何可以計(jì)時(shí)的東西。他撓著頭皮想了一會(huì)兒，忽然眼前一亮：“對(duì)了，可以用脈搏跳動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí)！”

對(duì)于學(xué)過醫(yī)的伽利略來(lái)說(shuō)，他當(dāng)然知道人的脈搏的跳動(dòng)，比當(dāng)時(shí)的鐘計(jì)時(shí)還要準(zhǔn)確。于是伽利略一面摸著自己的脈搏，一面注視著燈的擺動(dòng)。千真萬(wàn)確，每次擺動(dòng)所需時(shí)間完全相同！這一發(fā)現(xiàn)著實(shí)使他興奮不已。

回到家里，伽利略找了一根繩子和一塊大鐵片。他把鐵片綁在繩子的末端，再把繩子的上端掛在屋子的橫梁上，讓它擺動(dòng)。然后，他計(jì)數(shù)著鐵片擺動(dòng)的次數(shù)，發(fā)現(xiàn)它的擺動(dòng)比自己脈搏的跳動(dòng)慢。他自言自語(yǔ)道：“我的脈搏每分鐘跳72次，怎樣才能使鐵片的擺動(dòng)也達(dá)到這個(gè)數(shù)目呢？也許繩子短一些，它就會(huì)擺動(dòng)得快一些。”于是他縮短了繩子的長(zhǎng)度。果然，鐵片擺動(dòng)得快起來(lái)了。他反反復(fù)復(fù)做了好多回實(shí)驗(yàn)，終于使鐵片每分鐘也剛好擺動(dòng)72次，不多也不少。于是，伽利略就想到利用這個(gè)發(fā)現(xiàn)制作一架測(cè)脈搏的儀器。他反復(fù)地實(shí)驗(yàn)，不斷地改進(jìn)。幾天之后，測(cè)脈搏的小儀器便做成了。伽利略拿著這個(gè)小儀器去給醫(yī)學(xué)院的老師看。

“這是什么？”老師問道。

“這是一架幫您測(cè)定病人脈搏的儀器。”伽利略一邊回答一邊做示范，“你把這根繩繞在儀器的頂端，把鐵片固定在繩的下端，把它拉過來(lái)，然后放手讓它擺動(dòng)。繩子上有個(gè)標(biāo)記，當(dāng)它時(shí)針貼在儀器刻盤上的某個(gè)數(shù)字時(shí)，就表示繩子每分鐘擺動(dòng)的次數(shù)。比如，當(dāng)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)數(shù)字72時(shí)，繩子就每分鐘擺動(dòng)72次；如果想讓繩子擺動(dòng)得快一些，就讓它縮短些，這只要把繩子在頂端多繞幾圈就行了；相反，你想讓繩子擺動(dòng)得慢一些，就把它放長(zhǎng)些，這只要把繞在頂端的繩子放出幾圈就行了。不過，繩子不碰到它背后那個(gè)刻盤以及其他東西，否則就不準(zhǔn)了。”

聽了伽利略的一番介紹，老師感到很驚喜，利用這種儀器，醫(yī)生就能迅速、準(zhǔn)確地測(cè)定病人的脈搏。當(dāng)然，這架儀器雖然能測(cè)脈搏卻不能計(jì)時(shí)，盡管如此，伽利略發(fā)明的這架儀器還是有重大的科學(xué)意義的，因?yàn)樵诘厍蛞ψ饔孟拢瑪[的這種來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，是制造精密的擺鐘的基礎(chǔ)。

比薩斜塔實(shí)驗(yàn)

古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，重的物體比輕的物體下落的速度快。這個(gè)觀點(diǎn)很符合人們的生活常識(shí)，因此被很多人接受。然而，伽利略對(duì)此卻持有不同的觀點(diǎn)：設(shè)想一個(gè)重物，比如鐵球，與一個(gè)輕物，比如木球進(jìn)行比較，兩者同時(shí)下落。按照亞里士多德的理論，應(yīng)該是鐵球落得快，木球落得慢。如果把鐵球和木球綁在一起，同時(shí)拋出，會(huì)發(fā)生什么樣的事情呢？一方面，鐵球和木球組成了一個(gè)比鐵球更重的物體，應(yīng)當(dāng)下落的比鐵球還要快；而另一方面，鐵球下落的速度被木球拖住，其速度應(yīng)該介于鐵球和木球之間。這樣，我們就從同一個(gè)理論中推出了互相矛盾的兩個(gè)結(jié)論。因此，伽利略認(rèn)為正確的結(jié)論應(yīng)該是：物體下落的速度與重量無(wú)關(guān)。而亞里士多德的理論是錯(cuò)誤的。

為了證明自己推理的正確性，伽利略來(lái)到比薩斜塔上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這次實(shí)驗(yàn)引來(lái)了很多人的圍觀，他們堅(jiān)信亞里士多德的觀點(diǎn)是正確的，不容置疑的，對(duì)伽利略的想法充滿冷嘲熱諷，都等著看他出丑的樣子。伽利略站在比薩斜塔上，一只手里拿著4.5千克重的鐵球，另一只手里拿著0.45千克重的鐵球，兩只手伸出斜塔窗外，做好了松手的準(zhǔn)備。就在大家都緊張萬(wàn)分的時(shí)刻，伽利略終于松手了，兩個(gè)鐵球筆直地墜入地面，結(jié)果，奇跡發(fā)生了，兩個(gè)球竟然同時(shí)落地。眾人驚住了，這樣的結(jié)果是大家萬(wàn)萬(wàn)都沒想到的。

為了增強(qiáng)自己的設(shè)想的可信度，伽利略在比薩斜塔上繼續(xù)選用不同材料的物體進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各種物體都幾乎是同時(shí)落地。伽利略以雄辯的事實(shí)證明了“物體下落的速度與物體的重量無(wú)關(guān)”，從而擊敗了亞里士多德的信徒們。正是這次聞名史冊(cè)的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)，第一次動(dòng)搖了亞里士多德在物理學(xué)中長(zhǎng)期占統(tǒng)治地位的現(xiàn)象，打破了亞里士多德的神話。后來(lái)，伽利略通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為如果不計(jì)空氣阻力，輕重物體的自由下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的，并最終得出了自由落體定律。

朋友們，從伽利略的故事和事跡中，我們不難知道，其實(shí)，科學(xué)并不只是創(chuàng)造新的事物，更有對(duì)本來(lái)已存在的自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。這些規(guī)律已經(jīng)存在了幾千年，有些已經(jīng)被探索出來(lái)，還有一些正等待著我們用聰慧的頭腦和敏銳的雙眼去發(fā)現(xiàn)。