敢挑战权威的伽利略

3　敢挑战权威的伽利略

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伽利略（1564—1642），意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。伽利略对现代科学思想的发展作出重大贡献。他是最早（1609年11月30日）用望远镜观察天体的天文学家，曾用大量事实证明地球环绕太阳旋转，否定地心学说。

伽利略出生在意大利的比萨城，父亲是个没落贵族，通晓数学，但是家境比较困难。因此，父亲希望儿子成为一个商人。但儿时的伽利略，兴趣根本不在商业方面，他从小喜欢制造机械玩具，凡是机械方面的东西，他都喜欢。

伽利略

一天，伽利略随父亲去散步，被路边一座大教堂华丽的圆拱门吸引住了。“爸爸，让我去看看，好吗？”小伽利略仰起头。“好吧。”父亲拉着他的小手走进大教堂。进了教堂，伽利略四处看看，被眼前的事物吸引住了。接着，伽利略看到了那些美丽的大吊灯。“爸爸，看那些大吊灯！”伽利略挣脱爸爸的手，向前跑去。忽然，伽利略站住了，一动不动。“爸爸，你看。”伽利略用手指着那些吊灯。原来，一个修理工人不经意触动了教堂中央的大吊灯，大吊灯长长的吊线带着灯盏来回地摆动，这吊灯开始在一个比较大的圆弧上摆动，渐渐地，摆幅变小了，速度也变慢了。“爸爸，吊灯摆动来回的时间是一样的。”伽利略惊喜地说。

“不，孩子，你又在自以为是了。亚里士多德早就说过，摆幅短，需要时间就少；摆幅长。时间也长，亚里士多德是权威，你个小毛孩子知道什么？”爸爸不以为然地说。“我再试试，好吗？”伽利略说着走上前去，把几个吊线长短不一的吊灯来回晃动起来。“爸爸，你按住脉博记这两个，我按脉博记那两个，好吗？”爸爸看儿子这么认真，就帮儿子测量起来。

过了一会儿，吊灯渐渐地越晃越慢，终于停止了。结果发现这两个吊线长短不一的吊灯，来回摆动所用的时间是一样的。“难道亚里士多德错了吗？”父亲疑惑地说。“亚里士多德也会错的。”小伽利略大人似地说道，一脸严肃。

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举世闻名的落体实验

亚里士多德认为，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。比如说，10千克的物体，下落的速度要比1千克的物体快10倍。

1700多年前以来，人们一直把这个违背自然规律的学说当成不可怀疑的真理。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。经过深思熟虑，他决定亲自动手做一次实验。他选择了比萨斜塔作为实验场。这一天，他带了两个大小一样但重量不等的铁球，一个重10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。这个实验在物理学的发展史上具有划时代的重要意义。

大家知道，亚里士多德是古希腊著名的物理学权威，他的许多观点一直被看成真理。年纪小小的伽利略竟要怀疑他？“这也许是偶然事件，要推翻亚里士多德的理论不是那么容易。”他的父亲说。

回到家里，伽利略拿出几个重量不同的石块，用长短不同的绳子捆起来，系在门楣上，用手掀动石块，让它们来回摆动。然后，按着自己的脉博仔细观察。结果发现，不管线的长短，石块来回晃动的时间都一样。“脉博也许不精确吧？”伽利略害怕按脉博测量不准确，便找来一只秒钟，拿来了鹅管笔、墨水和纸，认真记录数据。经过多次试验，他终于得出结论，不管摆线长短如何，也不管摆锤的重量多大，摆锤的来回时间总是一样的。

亚里士多德雕像

但当时，伽利略还太小。他只是发现了这个现象，而无法用数学公式表达出来。从此，伽利略在父亲指导下，认真学习数学、物理各方面的知识。

1580年，伽利略18岁时，他再次把这个试验拿出来，重新仔细地做过，并且记下精确数据，根据他所学的数学原理，给予这个现象取了个名字叫“摆的等时性原理”。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。

现代摆锤实验仪器

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被伽利略推翻的亚里士多德的理论

亚里士多德反对原子论，不承认有真空存在，认为物体只有在外力推动下才运动，外力停止，运动也就停止，还认为作自由落体运动的物体重的比轻的落得快。但是，这些“权威”的结论均被伽利略推翻。