世界科技全景百卷书(40)物理大发现

伽利略与惯性定律 1582 年的一天，意大利比萨城一个年轻的医科学生，正在比萨大教堂里跪着，同去做礼拜的同伴们都在专心地听牧师讲道，大厅里除了讲演声和一根链条的擦碰声外，一片寂静。一盏从教堂顶端悬挂下来的吊灯，被风吹得在空中来回摆动。摆动着的挂灯链条的嘀嗒声惊扰了正在做祈祷的医科学生——伽利略。这种人们常见的现象，引起了伽利略极大的兴趣。他的思考与牧师的祷告距离越来越远了。他目不转睛地注视着吊灯的摆动，尽管吊灯摆动的振幅逐渐减小，但往返一次所需要的时间似乎都一样。他把右手指按在左手腕的脉搏上测量起来，惊奇地发现：不论灯摆动的幅度多大，每摆动一次所需用的时间的的确确是相同的。这个意外的发现，使他仿佛遭到了闪电的突然袭击，引起了伽利略的惊奇。他自问：自己的感觉是正确的吗？不是感觉欺骗了自己，就是亚里土多德“摆幅短需时少”的说法是错误的。究竟是看花了眼，还是发现了奇迹，发现了大自然的一个伟大真理？他在教堂一刻也呆不下去了，拔腿跑回家中。伽利略回家后，迫不及待地进行了实验，为了取得精确的实验结果，他找来了一只沙钟，准备好鹅管笔、墨水、纸张，认真记录实验数据，并请他的教父帮助他进行这个试验。他找来两根一样长的绳子，在顶端各坠上一块相等重量的铅块，分别将两根绳头系在两根厅柱上。伽利略手拿两个铅摆，分别拉到距垂直线不同的位置，然后同时放开手，让绳索自然摆动，让他的教父数一根绳索的摆动次数，自己数另一根绳索摆动的次数，然后加以比较。经过多次反复实验，发现两根绳索来回摆动的次数总数是一样的。伽利略终于发现：虽然两根绳索起点不相同，但摆动的时间却一样。他发现了摆动的规律，并用数学公式给予了准确的表述：即摆动的周期与摆的长度的平方根成正比，而与摆锤的重量无关。这就是伽利略年轻时发现的著名的“摆的等时性原理”。后来，荷兰的科学家犹更斯就是根据这个原理，制造出了挂摆的时钟。今天，这个原理被更广泛地应用于计数脉搏、时钟计时、计算日食和推算星辰的运动等诸方面。伽利略发现著名的“摆的等时性原理”时，年仅 18 岁。1564 年 2 月 15 日，伽利略出生于意大利的比萨城。他的祖辈是佛罗伦萨的名门贵族，父亲是音乐家，作曲家，多才多艺，而且还擅长数学，可是他却不愿意自己的儿子将来成为一名数学家或音乐家，希望他能成为一位医生。伽利略 11 岁时，进入佛罗伦萨附近的法洛姆博罗莎经院学校，接受古典教育。孩提时代的伽利...