在比萨一地发现了改变人类文明进程的两大定律

孤烟落日

<p class="ql-block">  伽利略是改变人类科学进程的重要人物之一,正是伽利略最终把物理学语言从因果性和定性改编为定量、测量和数学描述。他发现的钟摆等时定律和物体的加速度定律,为牛顿力学奠定了坚实的基础,加速了人类文明的进程。牛顿曾说,如果我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。这些巨人就包括哥白尼、伽利略、开普勒。</p><p class="ql-block"> 而这两大定律的发现都发生在比萨广场上的大教堂和它旁边的钟楼斜塔。</p> <p class="ql-block">  对于一个区区十万人的小城,大概只相当于中国的一个乡镇,除了比萨广场,也没什么景致值得跨越千山万水来此游览。绝大多数的游客是冲着那座斜而不倒的比萨塔而来的。</p> <p class="ql-block">  进入围墙包围的比萨广场,远远地看见宏伟的大教堂和它旁边的斜塔。步道上、草坪上许多游客做出了用手推、用脚踹以及用肩扛的各种动作,很是不解。待端起相机瞄向比萨斜塔时,才明白了动作的含义:隔空对着斜塔使劲,在照片上利用空间差营造出一种力大无穷的错觉,意思是塔的倾斜是他们造成的,令人哑然失笑。</p> <p class="ql-block">  广场上的这一组建筑由大教堂、洗礼室、钟楼和墓地组成,是典型的罗马式教堂。而斜塔只是它的钟楼,因其特殊的外形以及历史上与伽利略的关系而名声大噪。</p><p class="ql-block"> 进入大教堂,四排罗马立柱排列两旁,大厅显得异常宏大华丽。却没有找到悬挂的吊灯。据《西方科学史》的介绍,17岁的伽利略当年在此听布道时,注意到头顶的吊灯由于风吹而晃动。他用脉搏计时,发现无论灯摆动的幅度大小,每次摆动所用时间是相同的。那么灯的轻重以及灯绳的长短是否会影响摆动的等时性?回去后伽利略继续实验,发现并提出了单摆的等时性定律。他的工作使得人们对摆的运动学有了较充分的认识,并基本上确定了实验与理论相结合的研究方法,他的方法沿用至今,即提出假说,数学推导和实验验证。只是苦于当时的数学理论尚不发达,无法对单摆的动力学做出精确的理论描述。但并不影响荷兰的惠更斯根据他的单摆等时性原理造出单摆时钟。</p> <p class="ql-block">  善于思考的伽利略在研究亚里士多德的运动理论时,运用严谨的逻辑推理,开始质疑他的学说。于是在大教堂的钟楼上做了不同重量的两个铁球的自由落体实验,结果体积迥异的两个铁球同时落地,由此证明了亚里士多德理论的错误。并由此实验发现了物体的加速度定律,最终由牛顿通过微积分给出了详细的数学解释。</p> <p class="ql-block">  自由落体实验的钟楼高约60米,是整体用白色的大理石建造的圆形塔。由于地基的非均匀沉降,使得在建造过程中就出现了倾斜。塔顶比塔基突出了4.5米,结果却是因祸得福,钟楼因“斜”而名声远扬,以至于喧宾夺主,远远超过了大教堂的名气,每年都吸引超过100万的游客来一睹其“斜态”。</p> <p class="ql-block">沉降的塔基</p> <p class="ql-block">  斜塔南侧的草坪上,一个折翼天使的青铜塑像倒卧在地,一只翅膀从土中露出一角。不知是否代表了当年罗马教廷对伽利略的迫害,使得这位创立了近代精密自然科学的天使被折断了翅膀。当年伽利略利用望远镜进行天文观察,支持哥白尼的日心说,撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》,与教廷宣扬的地心说大相径庭,惹恼了教皇,判其终身监禁。</p> <p class="ql-block">  天使塑像的旁边,一根立柱上有母狼给婴儿喂奶的铜塑,记得这是罗马城的图腾,不知为何摆在这里?难道与天使雕塑一起讲述了伽利略的遭遇?</p> <p class="ql-block">  至少在时隔300多年后,梵蒂冈教皇保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪,认为教廷迫害他是严重的错误。这表明教廷最终承认了伽利略的主张:宗教不应该干预科学。</p><p class="ql-block"> 比萨之行见证了伽利略发现两大定律之地,也表达了对这位创立了近代物理学的科学巨匠的缅怀。</p>