外国科学家故事:伽利略

划过指尖有烟云 2024-11-20 21:58:48

世界闻名的伟大科学家伽利略,于公元一五六四年诞生在意大利北方小城比萨市。父亲文生索是位穷苦的哲学家,小伽利略的出世,给文生索夫妇带来了欢乐和希望。

文生索很好交际,朋友们听说他的儿子降生了,纷纷赶来祝贺。大家知道文生索喜欢音乐,酷爱科学,热情地建议把小伽利略将来培养成歌手或是科学家。

一位提琴手演奏起悠扬的乐曲,人们随着旋律,唱起了祝福赞美的歌。提琴手忽然锵锵地拨弄起琴弦来,和着节拍,他向文生索唱诉道:“让小伽利略将来随我去演唱吧,我可以做他的乐师。”文生索摇了摇头。

一位研究自然科学的朋友,也和着提琴手的节拍唱道:“让小伽利略跟我专攻科学吧,我可以做他的启蒙教员。”文生索笑着又摇了摇头··

文生索说:“在意大利,音乐盛行,学音乐是没有出路的,至高无上的教皇、教会告诫我们,自然科学是反对上帝的异教邪说,学科学的人要终生艰难,如逆水行舟,还担着风险。我想让小伽利略成为一名羊毛富商。”

按照文生索的设想,当伽利略刚刚记事的时候,父亲就带他去集市上,观看当时意大利兴隆的羊毛交易市场。少年伽利略哪里关心贸易,他极兴奋地注视着耍把戏、变魔术的艺人,专注地研究魔术师奇妙的魔棒。

伽利略上小学后,立即显示出他钻研、进取的突出才能。老师讲解自然常识时,伽利略问,为什么月亮有圆有缺?为什么星星能悬在天上?为什么刮风?为什么下雨?为什么有陆地有海洋?为什么···

伽利略提出了许多有趣的问题,老师耐心地给他解答。不过,有的问题越解答,伽利略越产生新的疑问。他天真地扬起眉毛问个不停,好像要一下子把世界上所有的事都弄明白。老师笑着抚摸着小伽利略,十分喜爱他。

伽利略上中学了,他对科学知识更加刻苦钻研。一次,他把老师讲过的演算题目重新做了多次,反复琢磨,又提出了几种新的不同做法,拿给老师看。老师又惊又喜,当众表扬伽利略勇于探索的学习精神。

伽利略常常给他的同学们海阔天空地讲天文、地理,同学们听得津津有味,书本上没讲过的知识,他也能侃侃而谈,讲得妙趣横生。高中毕业时,伽利略成了同学们敬爱的科学迷,他对自然现象已经有不少新见解了。

老师拿着伽利略成绩优秀并有独特见解的考试卷子,向他的父亲介绍伽利略出众的才智,建议继续供他上高一级的学校。文生索觉得伽利略这样酷爱科学,只好打消了让儿子做羊毛商人的念头。

一五八一年十一月,父亲节衣缩食送伽利略上了比萨大学,去学习医学。文生索说:“我是个穷哲学家,懂得当今生活的哲理,搞科学的道路是不平坦的,既然你在这方面显露了非凡的才干,那就不要怕艰难险阻...”

伽利略对父亲说:“我懂得了一点科学,才发现了人们许多不科学的偏见。如果不让我去研究它,我的心就像亚得里亚海的海水一样,不能平静啊!如果我因为追求科学真理,将来受到教会的处罚,心里却是坦然的...”

文生索点着头说:“我懂得你的心,哲学和自然科学是相通的,我这个哲学家怎能不理解热爱科学的儿子呢。”他接着指了指远方矗立的著名斜塔说:“教会认为科学是邪恶,就像不承认这比萨斜塔的存在一样,多么愚蠢!”

父子俩都笑了起来。伽利略说:“爸爸,你给了我多大的支持啊!我绝不平庸舒适地度过一生,要为科学而斗争。”

伽利略一跨进比萨大学,就孜孜不倦地学习起来,实验室、图书馆成了他每日必去的地方,同学、教师、教授成了他总去问询的对象。大学里的生活,使伽利略进一步开阔了眼界。

有位教授叫塞平沙诺,他对心脏学极有研究,而且其他学科的造诣也很深。伽利略对塞平沙诺教授十公敬重,在别人那儿问不出结果的问题,在他这儿都能得到圆满的答案。教授也十分喜爱伽利略的勤学好问。

有一次,伽利略突然问塞平沙诺教授:“科学家老前辈们做出过不少贡献,可是,他们对自然界的许多见解,是否也有不当之处?”塞平沙诺十分激动地说:“你提出了一个很有意义的问题···”

几个没有什么学问的教员窃窃私语起来:“伽利略太狂妄了!”“一个学生竟想反驳前人早成定论的东西…………”塞平沙诺说:“自然界里的未知数太多了,咱们应该支持青年人向前探索,不然,社会就会停滞了。”

伽利略觉得塞平沙诺教授是真正的学问家,因为有学识的人总不满足,总要前进,自己勇于探索,也支持别人钻研;没学识的人才靠一知半解,固步自封,因循守旧。他更加尊重塞平沙诺了,他从教授身上得到了巨大支持。

伽利略在大学阶段,经常拜访各种手工工匠,和他们聊天,向他们学习。那些普通劳动者教给伽利略不少知识,像冶炼、合金术、建筑方法··这些都极大开阔了伽利略的眼界和思路。

有时,他专心致志地观看工匠们怎样把一块硬邦邦的金属打成各种器皿。工匠们粗壮的手像雕刻家一样灵巧,他十分佩服,但他更敬佩工匠们设计的才能,善于思索的头脑。伽利略受到不少启示:一个人应当善于思索和钻研。

比萨大学经常向学生灌输上帝造万物之类的宗教信条。有一天,大家来到比萨教堂,不少人虔诚地听神父枯燥无味的说教,唯有伽利略根本没听神父在说些什么,却抬头盯住了屋顶的铜灯,思绪在自由驰骋...

教堂里的仆役举着长把的火种,来点燃吊在屋顶的铜灯了,一个个铜灯被碰得左摇右摆,灯座上的蜡烛闪烁发光…………突然,伽利略睁大双眼,眼睛里映出铜灯的光芒。他眉头微皱,观察思考了许久,甚至双手比比画画起来。

伽利略悄悄溜出教堂,一出大门,便飞也似的跑了起来……

他跑到街心花园的一个儿童游戏场,径直来到秋千架下。一个保姆正带着小孩子玩耍,她问伽利略:“您···您想荡秋千?”伽利略好像什么也没听见,他弓身仔细观察摇来摆去的秋千,出神地望着。保姆耸了耸肩,不住地摇头。

看了好长时间,伽利略又跑回教堂,紧盯着仆役点燃的最后一支吊灯,他发现,吊灯左摇一下和右摆一下,虽然摆动渐弱,可是来去的时间总是一样。伽利略高兴得自己笑了起来,周围的人看着伽利略,有点莫名其妙。

伽利略立即回去,自己用一根线系了个小锤,反复试验无误。他极其高兴地找来部分师生,为他们表演,并宣布说,他发现了摆锤的等时性。

很快,他在工匠的协助下,做了个度数标尺,用木柱吊起一个小锤,这就是伽利略为测量脉动速率和均一性制造的一件医疗器械。这在十六世纪的古代,是件了不起的发明,比萨大学教授们认为这是世间第一件医用器械。

伽利略并不满足,后来,他利用摆锤原理,和工匠们合作,制成了世界上第一台摆锤时钟。

一五八六年夏天,意大利的一个公爵图斯康游历比萨。这个图斯康大公很讲排场,带着各种随员,在比萨游逛了一通。

他的随员中有一个有名的数学家叫雷西,雷西是文生索的朋友。借这个机会,文生索带伽利略会见了雷西。

雷西给图斯康的随员们讲几何学,伽利略当时对数学一窍不通,于是他要求和随员们一起听雷西的几何课,雷西同意了。

伽利略第一次听课就着了迷。几何学的知识,像一把钥匙打开了这个数学门外汉钻研数学的锁,雷西那层层推理的讲解简直比桑塔露琪亚海滩的音乐还动听!

下课后,伽利略立刻走到雷西面前,要求天天来听课,并请求雷西收下自己做学生。他表示决心放弃比萨大学学医的学业,开始自学数学。

雷西看到伽利略这样强烈地渴望得到自然科学知识,觉得他比那些为了有点知识而高人一等的随员完全不同,高兴地收下了他。

从此,伽利略去攻读数学,没多久,他就精通了几何学。接着,他又攻读阿基米德的几何物理著作,特别是关于“杠杆”和“浮体比重”的道理。

伽利略在书中看到阿基米德解决西西里国王希罗的金冕(金帽子)是纯金还是合金问题的做法,感到特别有趣·..

公元前三百多年,意大利西西里国王希罗拿了一些纯金,让工匠替他打制一顶金帽子。不久,工匠把做好的金帽子拿到皇宫来了,希罗国王拿着金碧辉煌的帽子,喜出望外,他请大臣们一同观赏…………

一些大臣拿起帽子,觉得分量不够。有人说:“如果是纯金,按理应当重些···”国王听了,大发雷霆,如果王冠不是纯金制作,那工匠就犯了欺君之罪;如果是纯金做的,那大臣就是破坏国王的尊严。

国王传来了工匠,问道:“你还记得我给你多少纯金吗?”工匠答道:“知道,知道。我全部用来做了王冠,不信,你可以称一称。”国王立刻命令拿来最准确的秤,来称这顶王冠···

果然,王冠的分量与国王拿出的金子的数量丝毫不差。大臣们慌了。一位大臣说:“陛下,总重量虽然相符,是否这里边一部分纯金已被换上了白银?”国王想了一下说:“你怎么知道?你掰开看过了吗?”

大家不吱声了。国王希罗说:“这顶帽子我随时要用,不准毁坏。不过,你们必须拿出充分的依据,说明它是不是纯金。否则,我要查办破坏我的尊严、散布我的王冠是假货的坏蛋!”

大臣们招来当时的大科学家阿基米德,请他想想办法。阿基米德虽然答应了,但一时还没有最好的主意····

阿基米德思考着希罗国王的金冕问题,去洗澡间洗澡。他走进满满的盛着热水的澡盆,一下子,水流了一地。他自言自语说:“真可惜!流掉了和我身体那么大体积的水···”

突然,阿基米德如获至宝地惊叫起来:“知道了!知道了!”人们看着狂奔的阿基米德,都惊呆了···原来,阿基米德是在洗澡盆溢出水来时受到了启发。

阿基米德把和那顶金帽子相同重量的金块和银块分别投入了装满水的容器,结果是,金块排出的水少,银块排出的水多,而希罗国王的帽子,排出的水比金块排出的多,比银块排出的少,于是确定那顶帽子是金银合金的。

伽利略想,这显然是用金、银比重不同的原理测定的。他立刻着手制作了一个天平,他用天平精确地、更简单地称量的办法,就解决了那个西西里国王希罗给阿基米德提出的金冕问题。

伽利略的天平试验成功后,他写了一篇论文叫《固体内的重心》,这篇论文引起了全意大利学者的重视。

一五八九年,伽利略被聘请到比萨大学——他的母校,做数学讲师。担任讲师后,他的研究工作并未停止,年轻的伽利略开始向一些多年来被认为是“真理”的说法挑战了。

当时,人们认为自由落体的速度是不同的。比如,重两磅的石块,比重一磅的石块,在同样高度自由降落要快两倍。古代科学家阿里斯多德是这样认为的,比萨的教授们也都是这样认为的。

但是,伽利略经过多次试验证明:重量和物体降落速度毫不相干。许多人听了他的这个结论都哈哈大笑,认为这是不可能的。

一个因循守旧的教师问:“一两重的东西怎么能和十斤重的东西降落速度一样?同时把小木片和大铁球掉落下去,能一块落地?”伽利略坚定地说: “重量和物体降落速度无关,影响物体降落速度的是空气的阻力!”

相同的空气阻力,他们一定同时降落到地面。”许多教授也摇着头。伽利略进一步阐述说: “如果两个重量不同的物体,能有伽利略决定给大家做实验证明。

选择什么地点呢?为了满足师生们的要求,他建议在比萨斜塔,在全市人民面前公开试验。

试验那天清晨,比萨大学师生和市民们把那座举世闻名的斜塔围得水泄不通,人们议论纷纷,争辩不止。许多好心人担心试验失败,会影响伽利略的声誉,但也有人神气地认为,注定要失败的试验正好打击这个“狂妄的人”的锐气。

比萨斜塔下闹嚷嚷的人群突然静了下来,只见伽利略泰然从容地走向斜塔,攀上宝塔阶梯,轻松坦然地登上塔顶。

大家屏住呼吸抬头观望。伽利略举起一只百磅重的铁球,又举起一只重一磅的铁球,然后都放在一个木箱里。他把木箱从塔顶上向下倾斜,两只铁球同时滚了出来,迅速向下坠落。

无数双眼睛随着球体下落。瞬间,“砰”的一声,两只铁球同时落地了!随着这铿然一响,比萨塔下欢声雷动。就在这欢呼声中,古希腊科学权威阿里斯多德的看法从此被宣布为谬误。

后来,伽利略又到了意大利的名城佛罗伦萨,做了伯都奥大学数学教授。这位科学家的名望远扬欧洲各国,每当伽利略讲他的新科学发现时,能容纳两千人的讲厅座无虚席,许多外国学者也踊跃前来听他讲课。

当时的意大利是宗教盛行的国家,各地教堂林立,罗马教皇是神圣和至高无上的象征。任何对自然现象的解释必须由罗马教堂准许才能传播,否则就要受到迫害、制裁。

世界上多年来流传着“地心说”,就是说太阳和其他行星以地球为中心,而且以正圆形轨道转动。这种说法,被罗马教皇认为是神圣不可侵犯的,教士们到处宣传“地球是中心,上帝是主宰”。

波兰科学家哥白尼因为违反了这个“正统”说教,提出了“日心说”(太阳是宇宙中心,地球和其他行星围绕太阳转)的假想,于是受到了残酷打击和迫害。

后来,和伽利略几乎是同时代的科学家布鲁诺(1548—1600)因为根据哥白尼的见解,提出了“宇宙是无限广阔的”见解触动了教皇,于是被罗马教会警察逮捕,最后被法庭用火刑活活烧死了。

但这些并未改变伽利略追求科学的坚定信念。他对哥白尼的学说很感兴趣,他反复研究天文学中“日心说”的理论,同时,还主动同德国科学家刻卜勒探讨这个问题。

刻卜勒送给伽利略一本自己的著作——《神秘天文学》,对伽利略很有启发帮助。

过了几年,刻卜勒观察到“大蛇星座”内出现了一颗新星,各国天文学家都很高兴地进行观察研究。伽利略也很激动,他分三次把这个题目讲给科学界人士们听。

当时宗教教义规定天地宇宙都是永恒不变的,星星日月自然也绝不能增减。伽利略宣传发现了新星,这怎么行?于是一些顽固分子攻击伽利略“胡说”,伽利略忍无可忍,便再一次宣讲了刻卜勒的见解。

伽利略在辩论中干脆明确地宣布:“我不仅要讲刻卜勒的见解,我还完全同意哥白尼的学说,地球不是中心,太阳才是我们宇宙的中心,地球和其他行星围绕太阳运转!”这一下使在场的宗教界顽固分子大惊失色。

伽利略为了击败顽固派,向人们宣传科学的真理,继续苦心钻研,他决心找到科学的器械,让大家看清宇宙的奥秘。

他听说民间曾有人发明了一种镜子,能把远处景物放大,于是他便根据这一线索,到民间去考察,并向工匠们请教。

一六○九年,伽利略在汲取了民间工匠一些经验的基础上,制造成功了世界上第一架望远镜。这一大发明打开了人们的眼界,伽利略高兴得一刻不停地用望远镜观测天体。

伽利略极其兴奋地观察到,月亮上有山谷、太阳上有黑子···他找来许多朋友观看。伽利略喜形于色地宣布说:“古人说,天体是神圣的东西、完美的球形,那是错误的!我看到了月亮是凹凸不平的,太阳也有黑子哩!”

伽利略借助于他自制的望远镜,接连又发现了四颗新星——木星周围的四颗卫星。他又兴奋地邀请许多人来亲眼观看。这个发现进一步打破了“宇宙不变”的胡言乱语。

一六一一年,伽利略携带着最好的望远镜游历了罗马。他公开展出,并请大家观看他发现的新星、月亮上的山脉,还有太阳上的黑斑..伽利略神气地讲解着,还根据大量发现讲述一定要确立哥白尼的“日心说”的道理。

伽利略的重大成就越来越激怒罗马教皇及其宗教信徒,他们利用宗教的反动机构异教裁判所,强令禁止伽利略宣传地球围着太阳转的“邪说”,否则就严厉惩罚。

在这种重压下,伽利略只好隐居在一个小镇里。但他绝不屈服,他把自己的科学见解写成了《两学派问答》一书,并在佛罗伦萨出版了。这本书论述了伽利略的科学发现和见解,书一出版,便风行欧洲,许多人争先恐后地购买。

可是不久,这本科学著作便被禁止了。卫兵前来通知伽利略,立刻去罗马受审判。

伽利略的朋友求情说:“他年纪大了,身体虚弱多病,请宽恕他吧!”可是卫兵传达教皇的旨意说:“伽利略宣传异教邪说,必须立即受审!”

年老的伽利略被带到裁判所,进门之后立刻紧闭大门,不允许任何人了解审判情况。

伽利略老人拖着病弱的身体,开始了监禁的生活。但他并没有停止工作,他还偷偷整理自己的著作。他想:“无论如何,也不能让错误的、不科学的法则,引导人们走向偏见。”

伽利略身体越来越坏,病弱不堪,在朋友的帮助下,他被允许出狱养病。他回到乡村,但是不许会见朋友、亲人,这样过了五年。在这期间,这位科学家又进一步整理了他一生的试验、科研成果。

一六三五年六月,伽利略终于完成了重要科学著作《新科学对话》。在朋友们帮助下,该书于一六三八年,在荷兰秘密出版。伽利略拿到这本书时,已经由于过度劳累而双目失明了,他抚摸着自己一生辛苦的结晶,落泪了。

《新科学对话》一书刚一出版,立即轰动了欧洲,英、法、荷兰的科学家们争相阅读。它为后人研究力学、天文学...提供了重要资料和经验。

伽利略失明之后,在极度困难条件下,仍然坚持为科学做出新贡献,他口述,别人记录整理,又搞了好几篇重要科学论文。

一六四二年一月八日,伟大的科学家伽利略因病逝世,享年七十八岁。他不仅为我们留下了时钟、望远镜和许多科学著作,而且为打破宗教邪说、哲学偏见做出了杰出的贡献。

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