科学小百科：自由落体定律，伽利略的伟大发现

比萨是意大利北部一座美丽的海滨城市。 1564年 2月 15日，在这座小城里诞生了一个男孩。他就是近代物理学的开山鼻祖——伽利略。

伽利略从小聪明好学，上学的时候，总爱向老师提各种各样的问题，老师们见了他实在是又喜欢，又害怕。因为他提出的种种问题，常常把老师问得张口结舌。

到了大学时期，伽利略成为一个善于思考、有独立见解的青年。那时候，在大学里，亚里士多德的思想被奉为金科玉律。要是学生对老师的说法有什么怀疑，老师只需一句话：“这是亚里士多德说的。”学生便不敢再生怀疑。而伽利略却与众不同，凡事他都要弄个明白。伽利略家境贫寒，父亲见他读书这样不守“规矩”，就让他中途辍学了。好在伽利略从小养成了独立思考和刻苦钻研的习惯，他就在家里自学，研究他—心喜欢的数学和物理学。四年以后，由于他在数学和物理学方面的非凡造诣，被他的母校聘请回去当教授。这位 25岁的教授，可不像其他教授只知道背诵亚里士多德的著作，他提出科学需要细心的观察和精确的实验。那时，物理学上有一条亚里士多德提出的经典定律。亚里士多德说，如果让两件东西同时从空中落下，必定是重的先落地，轻的后落地。可是伽利略却认为物体落下来的速度跟它自身的重量是没有关系的。当伽利略提出自己的想法时，别人都把他当做是个不知天高地厚的疯子，于是他决心做—次实验，让人们来个亲眼目睹。

实验地点选在比萨城内有名的斜塔。那天，塔下人头攒动。伽利略身后跟着他的助手，两手各提着一个铁球，其中一个足足是另一个的 10倍重。还有一位作为监督的教授，一起登上了塔的顶层。仂口利略和助手各持一个铁球，从顶层的阳台上探出身去，而后由那位教授发令，两人同时撒手，让铁球落下。只见两球齐头并进，哪艮之间，咣当一声，同时落地。塔下的人，一下子都懵住了。校长和许多教授都不敢相信眼前的事实，有人竟诬蔑说这是伽利略施的魔法。伽利略觉得没有必要与他们争辩，只是一字一句地说道：“我要告诉诸位：这个实验说明，物体从空中自由落下时不管轻重，都是同时落地。也就是说，物体无论轻重，它们的加速度是相同的。 ”

伽利略宣布的，是物理学上一条极重要的定律：自由落体定律。它导致了以后一系列重大的科学发现。

其实，伽利略在这个重大发现之前的五六年前，已经有了一项功不可没的伟大发现，并且创立了单摆定律。

那时他还是一个十七八岁的大学生，常到比萨教堂去温习功课。一天晚上，伽利略走进教堂，看见屋顶上，那盏悬挂着的吊灯被微风吹拂得轻轻地来回摆动。这本是司空见惯的事情。可是，伽利略却看得出了神，经过仔细观察，他发现每次摆动个来回的时间都差不多。那么到底是差不多，还是相同呢 ?于是，他马上用右手按住左手的脉搏，一面注视着吊灯的摆动，口中默默地数着数。这样重复了几次，他惊奇地发现，吊灯每摆动一个来回所需的时间都是一样的。回到家里，他又用实验来验证自己的发现。结果，他又发现了新的秘密：摆动所需的时间跟悬挂摆件的绳长成正比。

伽利略发现的这一规律，就是物理学上的单摆等时性定律。 1667年，荷兰物理学家惠更斯运用这一定律，制造了世界上第一座有钟摆的时钟，开创了钟表科技这一新的领域。

再说，伽利略当众做了自由落体实验之后，得罪了这班顽固教授，自然就不能再在比萨大学呆下去了。在朋友们的帮助下，他来到了学术气氛比较自由的威尼斯帕多瓦大学任教。有一天，他听说有个荷兰的眼镜商人，把两片凸凹镜片叠在一起，制成了一个能放大 3倍的望远镜，他很感兴趣，就着手研究其中的原理。然后，又根据光学原理，制作出一架能放大 30倍的望远镜。(www.xing528.com)

1609年 8月 21日下午，天气晴朗，海风习习。伽利略拿着这架望远镜，身后簇拥着一群人，登上了威尼斯城的钟楼。“请诸位看看，海上可有船只 ?”随着伽利略的话声，大家朝亚德里亚海湾极目望去，只见碧波万顷，水天一色。海上并无一帆一船。这时，伽利略举起那架一尺来长的圆筒望远镜，朝海上望去，然后说道：“海上有两只三桅大船正向我们驶来。 ”说完，把望远镜递给随行而来的人们，大家一一举镜远望，都把那两艘鼓帆而来的商船看得清清楚楚。

伽利略手中的这架望远镜，其实是划时代的天文仪器，他研制望远镜的目的，正是为了观察天象，进行天文研究。以后，遇到夜空晴朗，他会经常久久地，用这架望远镜遥望太空。他用这架望远镜发现了太阳上的黑子，月球表面的平原、高山，木星的四个小卫星，发现了银河是由许许多多的恒星组成的。他的一系列发现轰动了欧洲。人们说，哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。

在科学发展史上，伽利略被推崇为近代物理学的开山鼻祖，认为正是他和以后的惠更斯等人为牛顿构成力学大厦准备了材料，打下了基础。那是因为，除了他在本文上面所讲的许多贡献之外，还有另外一些了不起的发现呢。

伽利略曾在一块木板上刻出一道光滑的槽，然后把一头抬起，让一个小球在槽内从上到下自由滚下，同时记录下每次运动的时间和距离的关系。他不断改变木板的长度和倾角，这样接连做了 100多次实验，证明了小球的运动速度和时间成反比，运动距离和时间的平方成正比，这就是匀加速运动定律。

这项实验再发展下去：小球从斜面滚到平面上，如果平面很光滑，小球差不多保持匀速运动；如果遇到前面的一个斜面，小球能往上滚到它下落时差不多的高度。这个实验，实际上推翻了当时盛行的关于外力停止，运动也随即停止的观点，发现了惯性原理。

这次实验再往下发展：小球从桌上滚落到地上。这就和炮弹从炮膛里打出去的情况很相似。伽利略发现这种受惯性和重力的影响的运动，它的运动轨迹是抛物线。

另外，伽利略还发现了运动的相对性原理。他说，在行驶的船上，从船桅顶上掉下来的东西，不会落在桅杆后面，因为它和船在一起运动着。后来有人用实验证实了他的论断。

伽利略是那个时代最伟大的科学家。无怪乎他被当时的人们称为“当代的阿基米德”。