來回住復的“擺”

海濤

1581年，17歲的伽利略來到意大利名城比薩市。他的父親認為當一名醫生會很有前途，于是就把伽利略送進了比薩大學醫學院。

不過，伽利略似乎對數學和物理學更感興趣。他從小就善于觀察和思考問題，常能制作出一些巧妙的小機器來，并且經常獨立地做自然科學實驗。在醫學院學習期間，他經常去比薩大教堂待著，因為教堂很安靜，便于他思考問題。

一天，伽利略又來到教堂，這里精致的繪畫和雕刻更增添了莊嚴肅穆的宗教氣氛。還有那盞長明燈，掛在從高高的屋頂上垂下的一根長鏈條的一端上。可能是教堂里的點燈人剛給它加完油，那燈還在不停地來回擺動著。教徒們對此已經習以為常，只有伽利略全神貫注地望著搖擺不停的油燈。

伽利略覺得油燈鏈條的擺動似乎是有規律的，每往返一次用的時間幾乎是一樣長的。后來油燈的擺動幅度逐漸變小，然而，無論擺動幅度大或小，往返一次所需的時間似乎都是相同的。這一幕場景突然觸發了伽利略心中的靈感，他跳起身來，不顧周圍人的驚訝，沖出了教堂。

伽利略回到家中，找來兩根長短相同的繩索，在每個繩索上墜一塊重量相同的鉛塊，然后把兩根繩索分別栓在不同的廳柱上。他請他的教父幫助他做一個實驗：把兩個鉛擺拉到距離垂直線各不相同的位置，然后松手讓鉛擺自由擺動。他們分別數兩根繩索的擺動次數，結果總數是一樣的。

伽利略想，如果將兩根繩索加長，擺動的次數是多還是少呢？于是，他將兩根繩索加長，讓其擺動。然后和教父又分別數兩根繩索的擺動次數，結果兩根繩索仍然是一樣的，都是72次。他自言自語道：“我的脈搏每分鐘正好跳72次，怎么這么巧呢？”于是，伽利略想用這種方法制作一架測脈搏的儀器，幫助醫生診斷病人。經過反復試驗，測脈搏的小儀器終于做成了。

盡管這種儀器的精確度不夠，但是伽利略的實驗具有重大意義。他通過實驗發現，在地球引力作用下，擺的這種來回往復的運動具有等時性。這項原理后來被廣泛地應用于脈搏計數、時鐘計時、計算日食和推算星辰運動等方面。荷蘭科學家惠更斯便是運用這個原理而制成了掛擺時鐘。