1582年的一個禮拜天,18歲的伽利略漫不經心地走進比薩的一座圓頂天主教堂。這位充滿奇異想法的年輕人,隨時都在用他銳利的目光,搜尋著大自然中的“?”。
教堂里響起和諧悅耳的管風琴樂曲,開始做禮拜了。男男女女整齊地跪滿一地,祈禱和唱贊美詩的聲音輕輕飄蕩……擠在教徒中間的伽利略卻被懸掛在教堂半空的一盞吊燈吸引住了。微風一吹,吊燈來回擺動,隨著時間的流逝,擺動的幅度也逐漸減小。只見伽利略右手按著左手的脈搏,嘴唇不時微微開啟。別人以為他在虔誠地默禱,誰會想到擺動的吊燈此時已經成了他頭腦中的“上帝”。他驚異地發現,無論吊燈擺動的幅度或大或小,擺動一次所用的時間總是相等的。
教堂里的吊燈不知道搖擺了多少年,看見的人成千上萬,大家除了贊賞它的華麗以外,誰也沒有看出它有什么奇特的地方。才智過人的伽利略,卻從吊燈擺動中發現了新的奧秘。
回家后,伽利略找了一根繩子和一塊大鐵片。他把鐵片綁在繩子末端,再把繩子的上端掛在屋子的橫梁上,讓它擺動。然后,他計數著鐵片擺動的次數,發現它擺動得比他的脈搏慢。“我的脈搏每分鐘跳72次,”他自言自語道,“如果我用一根短一點的繩子,鐵片也許會擺動得快一點。”于是,他又做了試驗。這一回掛著鐵片的繩子每分鐘正好擺動72次,不多也不少。“這會有助于醫生的診斷的。”伽利略想道。
于是,伽利略就想做一架測脈搏的儀器。他經過反復地試驗,不斷地改進,幾天之后,測脈搏的小儀器便做成了。伽利略拿著這個小儀器去給醫學院的老師看。
“這是什么?”老師問道。
“這是一架幫你測定病人脈搏的儀器。”伽利略邊回答,邊示范。你把這根細繩繞在儀器的頂端,把鐵片固定在繩的下端,把它斜拉過來,然后放手讓它擺動。繩子上有個標記,當它對準貼在儀器的刻盤上的某個數字時,就表示繩子每分鐘擺動幾次。比如,當標記對準數字72時,繩子就每分鐘擺動72次;如果繩上的標記對準數字80時,繩子就擺動80次。你要讓繩子擺動得快一些,就讓它縮短一些,這只要把繩子在頂端多繞幾圈就行了;相反,你要繩子擺得慢,就讓它放長一些,這只要把繞在頂端的繩子放出幾圈就行了。不過,要注意,繩子必須不碰到它背后那刻盤以及其他東西,否則就不準了。還有,當繩子擺動時不能挪動儀器。
聽了伽利略一番介紹,老師感到很高興。因為利用這種儀器,醫生就能迅速、正確地測定病人的脈搏。當然,這玩藝兒雖然能測脈搏卻不能計時,因為一則它的精度不夠,二則它沒有一套傳動進位機構,使得60秒能進為1分,60分能進為1小時。盡管有種種不足,伽利略的發現還是有重大意義的。因為在地球引力作用下,擺的這種來回往復的運動具有等時性,是制造精密的擺鐘的基礎。
制造精密的擺鐘的難題,后來由荷蘭物理學家惠更斯解決了。1667年,惠更斯利用伽利略發現的擺的等時性原理,制造了一座帶有鐘擺的時鐘。從那時以來,人們不斷改進鐘表的制造技術,到1758年,英國天文學家布萊德雷制造的鐘一天24小時只相差0.1秒。今天,最精確的原子鐘幾百萬年只相差1秒。
科技短波
BpM37093星球是最大鉆石
恒星的主要成分是氫和氦,而鉆石的主要成份則是碳元素,但恒星在一定條件下可以通過核聚變產生碳和其他元素,進而在宇宙中形成天然的鉆石。天空中的確有許多鉆石,它們會在被閃耀的恒星激發后暴露身份。迄今為止,一顆名為“BPM 37093”的星球是人類目前所發現的宇宙中最大的天然鉆石,它的直徑達4000公里,重量相當于10的34次方克拉。“BPM 37093”位于半人馬座,距離地球約50光年,它是一顆白矮星,核心是密度極高的結晶碳(即鉆石),外部覆蓋一層氫氣與氦氣。
50億年之后,太陽也許會同樣蛻變成一顆白矮星,再假以時日,太陽將會變成一顆超大鉆石。