比萨斜塔:上帝战胜了引力

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比萨是意大利北部的一座城市,离地中海的属海第勒尼安海不远。现在的比萨只有10万人口,进入市区时连一座五层楼高的建筑都不容易见到。可在公元10世纪前后,它是一个威震八方的海上共和国。因为占据着阿尔诺河的入海口,便于贸易,它曾极其强盛过。它的海军把在周边地区劫掠的财富运回来,用相当一部分建设了奇迹广场上的一组宗教建筑。
翻开任何一部讲述西方艺术史的书籍,只要提到比萨,一定会有像样的篇幅介绍奇迹广场上的比萨主教堂。它是托斯卡纳地区最雄伟的罗马式宗教建筑。它高大盾形的正面山墙、黑白大理石的条块状贴面和四层的科林斯式圆柱架构,的确能让人看到当年罗马帝国鼎盛时期的建筑风采。它仿佛在宣示,罗马不在了,而比萨却崛起,因为上帝的庇护。如今这话得倒着说:阿尔诺河口已经被淤塞,比萨退居为陆上城市,当年的辉煌不在了,连大教堂也经常被略过去,因为那后面有一座符合马太效应的塔的缘故。依照这个逻辑,你就会明白,为什么除了专业人士,很少人提及大教堂,而它身后的斜塔,金贵得就差用水晶玻璃罩子套起来了。如今,这座斜塔简直就成了比萨的名片了。
当然,世界上很多人知道这座斜塔,是跟一个著名实验和一个著名人物有关,这个实验叫做“自由落体实验”,而这个人就是伽利略。
在欧洲,有相当长的一段时期,人们都将古代哲学家亚里士多德视若神明虔诚地信奉着,甚至他的每一句话都被当作毋庸置疑的真理而为世人所敬畏。亚里士多德曾说过“物体下落的速度和重量成正比”,因此人们就理所当然地以为这是条铁的定律,以至于在长达1900年的岁月长河里,从没有人对它的正确性与权威性产生过丝毫怀疑。
然而,到了十六世纪末,意大利诞生了一位敢于向权威挑战的年轻物理学家,经过多次试验后,他得出结论:物体下落的速度与重量无关!然而,迷信权威的人们却没有一个肯相信他,于是,他决定用事实来证明。
经过充分准备,这个年轻人登上了一座50多米高的斜塔。塔下聚集了来自四面八方的围观者,疑惑重重的人们都想亲眼目睹整个实验过程,当场论证:在年轻人和圣贤之间,究竟谁对谁错?面对迫不及待而又议论纷纷的人群,只见年轻人双手分别握有一大一小不同重量的两个铁球,缓缓举起至同一高度再同时松开,一瞬间,两只黝黑的铁球裹挟着风声向地面疾速坠落。人群顿时鸦雀无声,随着一声低沉的闷响,观众们真真切切地看到:在同一时间,同一高度,两只重量不等的铁球竟然同时落地!这证明相同的距离和时间内,重量不同的两个铁球,下落速度是相同的。也就是说,在科学实验面前,亚里士多德关于“物体下落的速度和重量成正比”的结论是不成立的!
寂静无声的人群随即爆发出热烈的掌声,人们为年轻人的勇敢与执着带给他们的事实而鼓掌。斜塔下,众人簇拥着年轻人,欢呼着一个伟大真理的诞生。这件轰动人类自然科学史的重大事件发生于1590年,这个实验命名自由落体实验,实验者名叫伽利略,这座成就年轻人的斜塔就是比萨斜塔。
从某种意义上说,伽利略的一试成名应归功于这座斜塔,如果没有一座足够高的倾斜建筑给他提供理想的实验场所,那么这项实验也许还要推后许多年。这座斜塔为8层圆柱型建筑,以白色大理石修葺而成。塔高54.5米,塔身壁底厚约4米,顶部厚2米,塔体总重达1.42万吨,塔身倾斜5.5度,塔顶突出4.5米。在斜塔钟楼入口右侧墙上竖着一块碑铭,记录了钟楼开始建造的年代:A.D. MCLXXIV. CAMPANILE HOC FUIT FUNDATUM MENSE AUGUSTI(钟楼奠基于公元1174年8月),据说这座钟楼一盖就是176年,直到1350年才完工。正是由于建设之初,当时的建筑师对比萨地质结构不甚了解,才在无意中造就了今日我们所看到的斜塔。值得庆幸的是,这一疏忽却疏忽出了世界建筑史上绝无仅有的奇迹。
其实,更让人们意想不到的是,就在距离斜塔不远处的大教堂,伽利略还收获了一个科学上鲜为人知的发现。一天,他的目光凝视着大教堂里雕刻精美的祭坛和拱形的廊柱,蓦地大厅中央的巨灯晃动起来,原来是修理房屋的工人正在安装大厅吊灯。吊灯像钟摆一样晃动,在空中划出无痕的圆弧。这一现象牢牢吸引了伽利略的目光,他像触了电似的目不转睛地紧盯着摆动的吊灯,又在同一时间按着自己的脉搏,默数着吊灯每摆动一次脉搏跳动的次数,以此计算吊灯摆动的时间。细心的观察让伽利略发现了一个秘密:这就是吊灯每摆一次所用的时间,不论圆弧大小,总是一样的。一开始,吊灯摆得很厉害,渐渐地,它慢了下来,可是,每摆动一次,脉搏跳动的次数是一样的。书本上明明写着这样的结论:摆经过一个短弧要比经过长弧快些。这还是亚里士多德的说法,谁也没有怀疑过。为了验证自己的结论,伽利略找来不同长度的绳子、铁链,搜集了一些铁球、木球。最后,伽利略再一次大胆地得出这样的结论:决定摆动周期的,是绳子的长度,和它末端的物体重量没有关系。而且,相同长度的摆绳,振动的周期是一样的。
伽利略在科学上取得的成就还有很多,但是这些可贵的发现并没有给他带来辉煌的人生,反而给他招致了无名祸端,导致他命运的悲惨。伽利略《关于两种世界体系对话》科学巨著的问世,激怒了愚昧的罗马教皇及其信徒们,他们把伽利略投入了监狱,令他蒙冤300多年。但真理终究会战胜愚昧,1989年罗马教皇承认伽利略是被“错误地定了罪”,其后教皇在世界主教会议上提出重新审理这一案件,为伽利略平反昭雪,使这桩蒙冤达347年的世界科学界大案得到了公正的评判与裁决。
当年,比萨斜塔是作为教堂广场一个普通钟楼而存在的,没想到历经几百年风雨的洗礼,而今它却鹤立鸡群,一枝独秀了,当年修建的大教堂和洗礼堂似乎都成了它的陪衬。放眼望去,比萨斜塔的绿草坪上,游人如织,世界各地的旅行者们聚集于此,竞相一睹这一世界奇迹。他们既为那“斜而不倒”的塔身表示忧虑和焦急,同时为自己能亲眼目睹这个由缺陷而来的奇迹倍感庆幸。感叹之余,又想为斜塔做点什么,于是大家想出了一个自我安慰的法子,那就是伸直双臂做出能支撑住斜塔倾斜的姿势。似乎这一撑挡就能挡住它的继续倾斜,但愿他们的美好心愿能为斜塔带来好运。
有人说过“太阳每天都是新的”,也有人说过“西沉的永远是同一个太阳。”比萨斜塔每天迎接一轮新太阳的升起,又目送同一个太阳缓缓落下,日复一日年复一年,在比萨这块热土上它已傲然屹立了660年。“比萨斜塔像比萨人一样结实健壮,永远不会倒下”,这是比萨人留给每一个旅游者的话。
仰望巍巍斜塔,只见它背靠着朗朗晴空,笼罩在清澈如水的阳光里,散发着神秘而自信的光芒。如果说比萨斜塔成就了一代科学巨匠伽利略,那么同样的,伽利略又让比萨斜塔一夜之间名满全球。从这个意义上说,谁都不愿斜塔倒下,因为那是一座承载着历史的“科学之塔”。