比薩斜塔(下) 江銘輝 五夢網
九、今日的比薩斜塔
看樣子比薩斜塔的扶正是不可能的,但義國政府也不可能放手不管,讓它傾倒。
這座比薩斜塔從1173年建造開始,傾斜的問題一直受到人們的關注。進入20世紀以後,隨著科學技術的發展和政府部門的投入,對比薩斜塔維護的研究工作有了進展,專家成立委員會評估任何一個可能導致傾斜加劇危險的可能性,並研發阻止繼續傾斜及逆轉傾斜的方法。
由於傾斜程度過於危險,比薩斜塔曾在1990年1月停止向遊客開放,經過12年的修繕,耗資約2500萬美元,斜塔被扶正44厘米,達到了基本上預期的效果。專家認為,只要不出現不可抗拒的自然因素,經過修復的比薩斜塔,300年內將不會倒塌。
2010年12月,維修人員歷經11年的工作,將比薩斜塔的傾斜角度從原來的5.5度“修正”為3.99度。專家小組還耗費了8年多的時間,將塔身的24424塊石頭清洗得煥然一新,以迎接絡繹不絕的遊客。
十、奇跡廣場
奇跡廣場(Square of Miracles圖3)得名于義大利作家鄧南遮的小說“L’Ardea roteò nel cielo di Cristo, sul prato dei Miracoli.”這句話充滿了詩意,翻譯為中文為“阿爾代亞(Ardea )旋轉了基督的天空,旋轉了奇跡的草地。”
圖3:奇跡廣場(奇蹟廣場上的宗教建築群,從左到右分別是洗禮堂、大教堂和比薩斜塔)
比薩大教堂是羅曼建築的代表作品,始建於西元12世紀,後被大火焚毀後重新整修並擴建。至今仍能看到整修之後和之前大理石風格有所不同。
十一、伽利略的自由落體和鐘擺實驗
圖4:伽利略
比薩斜塔因伽利略(圖4)的自由落體實驗而聲名大噪,另一個也是著名的伽利略鐘擺定律,也是在奇蹟廣場的比薩大教堂發現。
現在將這二個實驗解說如下:
1. 自由落體實驗
圖4:伽利略曾經從比薩斜塔上端同時將兩個重量不同的金屬球落下,證實了物體降落的速率與重量無關,它們確實同時抵達地面。
比薩斜塔最為膾炙人口是伽利略1590年的一天,當著比薩大學全校師生的面前,在比薩斜塔的七層陽台上做了落體實驗,證明物體無論輕重,從比薩斜塔的七層陽台上丟下,皆會同時間到達地面(圖5)。這件事的記載是來自伽利略的學生維維安尼 (Vincenzo Viviani,1622~1703)在1654年寫的《伽利略生平的歷史故事》。
但伽利略、比薩大學和同時代的其他人都沒有關於這次實驗的記載。對於伽利略是否在比薩斜塔做過自由落體實驗,歷史上一直存在著支持和反對兩種不同的看法。
圖5:伽利略曾經從比薩斜塔上端同時將兩個重量不同的金屬球落下,證實了物體降落的速率與重量無關,它們確實同時抵達地面。
2. 鐘擺實驗
伽利略在比薩大學念書時,發現了他第一個科學定律:鐘擺定理,這個實驗的靈感據傳來自於觀察比薩大教堂中央銅質吊燈的擺動,過程如下:
伽利略一生一直都是個虔誠的天主教徒。他在比薩大學時,年個禮拜天都固定到比薩天主教堂望彌撒。1583年的一個星期天,他像往常一樣,他穿上體面的長袍,跟著人潮到教堂去。
似乎命中注定,在這個特別的星期天,禮拜儀式是由一位來訪的教士王持,應邀講了一篇非常冗長無聊的演說。沒多久,伽利略就感到不耐煩了,眼睛開始在教堂的拱形天花板上來回遊蕩。這時,他的目光被頭頂上一盞來回擺盪的吊燈所吸引;沒一會兒功夫,他似乎寫這盞吊燈來回擺盪的韻律給催眠了。突然間,一個念頭閃過腦際。以前他也曾見過許多擺動中的物體,可是從未發現過其中蘊含的意義。
今天他發現:有時候吊燈擺動的距離較短,有時候則因為風吹的關係,擺動的距離變長。然而,無論距離的長短,吊燈完成一次擺盪所花費的時間卻是一標的。
他沒有測時器計算擺動實際所需要的時間,伽利略便依照他在大學裡做實驗時用的方法,以自己的脈搏跳動來測量。
當沉悶的講道結束時,伽利略對這個發現也有了明確的結論:從一瑞盪到另外一端,每一次擺動來回所花費的時間皆相同:即使因風吹而擺動的幅度或大或小,結果仍是不變。
彌撒終了,伽利略馬上衝回他在學校的住所,開始以家中的吊燈做起實驗。他在吊燈上以不同長度的線懸掛重物,然後再以他唯一的測時器,自己的脈搏跳動,測量擺動的時間。雖然這種測量法不是十分精確,但是可以肯定的是,他最初的想法是正確的。
伽利略因此發明了鐘擺,並公布鐘擺的原理:「無論鐘擺擺動的幅度大或小,完成一次擺動所需的時間都相等。」
不久利用這個原理一個準時的時鐘誕生了。