數理化不盡然都是艱澀難懂!
科普作家梁衡,以生動有趣又通俗易懂的文字,採用白話章回小說寫法,將數千年的科學歷史,一一輕鬆寫來,每個科學發現都有如演義故事般精采絕倫、毫無冷場。
第十六回 匡當一聲千年聖人被推翻 寥寥數語滿座論敵皆無言──自由落體定律的發現
上回說到哈維出版了《心血運動論》,發現了血液循環,名噪歐洲。突然有一不速之客登上門來,質問哈維靜脈、動脈相通有何解剖根據。這一問正中哈維的要害,他連忙恭敬地請教來人。讀者各位,你道來者是誰?他是義大利醫生馬爾皮基◎1,也是一個積極研究血液循環的人,當下兩人坐下切磋交流一番。◎2直到哈維死後又過了四年,就是這個馬爾皮基終於發現了動脈和靜脈之間是靠一種更細的血管相通,他將其命名為「微血管」。血液循環理論至此才大功告成。
讀者你想,在十六世紀近代科學興起之後,科學與教會的鬥爭是何等地你死我活,如火如荼。雙方在長長的戰線上,這裡戰鼓如雷,那邊殺聲震天。這裡我先按下生理科學這頭不提,再說說天文和物理那路大軍。
話說一六○○年二月十七日,羅馬宗教裁判所咬牙切齒地將布魯諾燒死在鮮花廣場之後,正慶幸他們制服異端的勝利,卻不知,這時在義大利的比薩城裡,一個比布魯諾更可怕的叛徒已經成長起來,他便是近代物理學的鼻祖伽利略◎3。
原來,在伽利略之前,一切科學、哲學問題,全部包括在亞里斯多德的學說裡。亞里斯多德可是一位古聖人,他的思想被奉為金科玉律。當時,要是有學生提出一個問題,老師只消一句話:「這是亞里斯多德說的」,問者便不敢再生懷疑。而伽利略卻與眾不同,凡事,不但喜歡多想一想,還要去試一試。他的父親是一位數學家和音樂家,因家境貧寒,不讓他再學不能賺錢的音樂和數學,而送他到比薩大學去學醫。可是,他學醫不用功,卻對數學、物理格外有心。二十一歲那年,父親見他這樣不聽話,一生氣,再不給他學費,他只好退學。但是,四年之後,
因他在數學、物理方面自學的成就,伽利略被母校聘請回去任數學教授。他一登上大學講臺,可不是像其他人那樣照宣亞里斯多德的教條,而是大力提倡觀察和實驗。
這在當時的學者看來,簡直是一個不知天高地厚的瘋子。一五九○年,二十七歲的伽利略,對亞里斯多德的一個經典理論提出懷疑。亞氏說,如果把兩件東西從空中扔下,必定是重的先落地,輕的後落地。伽利略卻認為是同時落地。這自然沒有人相信他的,於是他決心搞一次實驗,讓人們親自看看。
說也奇怪,這比薩城裡有一座斜塔,拔地之後,卻向一邊斜去。這塔建於一一七四年,開始還是直的,但建到三層時開始偏斜,只好停工。過了九十四年後人們終不死心,又繼續施工。最後共修了八層,高五十四點五公尺,重一萬四千二百多噸。沒想到這個偶然的施工錯誤,倒造成了世界上獨一無二的名勝。說起義大利的斜塔,誰人不知,何人不曉。
再說這天,年輕的伽利略宣佈要進行一次試驗,一班教授大為不滿,便一起到校長面前告他的狀。校長轉念一想,讓他當眾出一次醜,也好殺殺他的傲氣。這時,早有一班喜歡新奇的學生,將他們的老師伽利略擁到塔下。一會,伽利略便爬上斜塔七層的陽台。塔下已是人頭湧動,比薩大學的校長、教授、學生,還有許多看熱鬧的市民,將斜塔圍了個水泄不通。就在這時,也還是沒有一個人相信伽利略會是對的。
人們正在疑惑,只見伽利略將身子從陽臺上探出,左右雙手各拿一個鐵球,一個比另一個要重十倍。當他兩手同時撤開時,只見這兩只球從空中落下,齊頭並進,眨眼之間,匡當一聲,同時落地。塔下的人,一下子都懵了。先是寂靜了片刻,接著便嗡嗡地嚷作一團。這時,伽利略從塔上走下來,校長和幾個老教授立即將他圍住說:「你一定是施了什麼魔術,讓兩個球同時落地。亞里斯多德是絕對不會錯的。」
伽利略說:「如若不信,我還可以上去重做一遍,這回你們可要注意看看。」
校長說:「不必做了,亞里斯多德全是靠道理服人的。重東西當然比輕東西落得快,這是公認的道理。就算你的實驗是真的,但它不符合道理,也是不能承認的。」
伽利略說:「好吧,既然你們不相信事實,一定要講道理,我也可以來講一講。就算重物下落比輕物快吧,我現在把兩個球綁在一起,從空中扔下,按照亞里斯多德的道理,你們說說看,它落下時比重球快呢?還是比重球慢?」
校長不屑一答地說道:「當然比重球要快!因為它是重球加輕球,自然更重了。」
這時一個老教授忙將校長的衣袖扯了一下,擠上前來說:「當然比重球要慢。它是重球加輕球,輕球拉著它,所以下落速度應是兩球的平均值,介乎重球和輕球之間。」
伽利略這時才不慌不忙地說道:「可是世上只有一個亞里斯多德啊,按照他的理論,怎麼會得出兩個不同的結果呢?」
校長和教授們面面相覷,半天說不出話來。一會兒才突然省悟到,他們本是一起來對付伽利略的,怎麼能在伽利略面前互相對立起來呢?校長的臉一下紅到脖根,氣急敗壞地喊道:「你這是強辯,放肆!」這時圍觀的學生轟地一聲大笑起來。
伽利略還是不動火,慢條斯理地說:「看來還是亞里斯多德錯了!物體從空中自由落下時不管輕重,都是同時落地,就是說物體無論輕重,它們的加速度是相同的。」
正是:
物體從空自由下,輕重沒有快慢差。你我一個加速度,共同享受九點八。
別看伽利略慢慢說出這句話來,這卻是物理學上一條極重要的定律:自由落體定律。它導致了以後一系列重大的科學發現。請大家記住,這年是一五九○年。◎4
再說當時校長和那一群教授聽了伽利略的這幾句話,半天竟無人能再想出一句反駁的話來,試驗可以不信,理又講不過這個年輕人,眼看著他們所崇拜的千古聖人亞里斯多德,就這樣,被這個初生牛犢,輕易地推翻了。那一群青年學生,看見自己的老師得勝,哄笑著將伽利略擁載而去。校長和那班教授,在塔下氣得又瞪眼又跺腳,咬著牙,狠狠地說:「等著,看你能高興多久!」
◎ 1. 馬爾皮基(西元1628 年∼ 1694 年):Marcello Malpighi。
◎ 2. 歷史上馬爾皮基並未拜訪過哈維,《心血運動論》出版於1628 年,馬爾皮基此時才剛出生。
◎ 3. 伽利略(西元1564 年∼ 1642 年):Galileo Galilei。
◎ 4. 伽利略在比薩斜塔做的實驗僅記載於其學生為其寫的傳記中,同時代其他資料都並未提及,因此一般認為此實驗實際並未發生。伽利略在1638 年出版的《兩種新科學的對話》中才詳細敘述了自由落體定律。
《數理化通俗演義》【修訂新版】(上),為科學鋪上一層薄薄的糖衣,讓你重拾對科學的興趣!
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