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18、斜塔上的实验

时间:2011-07-04 点击: 作者:本站整理

 

18、斜塔上的实验

一、基本情况介绍

1、         关于文章

   《斜塔上的实验》是一篇写伽利略生平的人物传记的节选。本文描述了伽利略的两个重大发现和他孩童时候及学生时代的情况,表现了他不轻信权威,坚持用实验来检验真理、探索真理的科学思想和热爱科学、勇于创新、甘为科学奉献终身的精神。

    文章先写伽利略发现自然的节奏原则的经过,突出表现了伽利略善于发现和思考问题,并善于用实验来检验发现的创新精神。其次,是对伽利略孩童时候和学生时代情况的记叙,意在描写他的成长道路,表现他对科学的不懈追求和献身精神。最后描写伽利略发现自由落体定律的经过,表现了他坚信实践是检验真理的标准的科学思想和不轻易相信权威、不怕威胁的探索精神和创新精神。

文章构思巧妙。它没有按一般人物传记以时间为顺序的写法,而是从描写人物经历中最典型的一个场面落墨,迅速地吸引住读者,按照“摆动挂灯的启示——孩子和学生时代——比萨斜塔上的实验”的思路展开,这样构思全文,不仅使读者清楚地了解到伽利略的生平和两个重大发现,而且读来感到波澜起伏、兴趣盎然。

虽然写人物传记,主要是记叙人物的生平经历,但如果只是平铺直叙,就难免使人感觉单调、乏味。本文在记叙中加入了适当的描写,如写教堂气氛、伽利略的突然发现、教授学生的压制反对、观看斜塔上的实验的队伍等都运用了描写,这种将记叙和描写相结合的表达方法使文章生动形象、令人爱读,不仅让我们充分了解到伽利略在发现规律的过程中的相关细节,而且还感受到伽利略重大发现背后的巨大压力,更突现出伽利略不怕威胁、勇于探索和创新的精神。

2、关于伽利略

   本文的主人公伽利略(Galileo Galilei)是伟大的意大利物理学家、天文学家、数学家,近代实验科学的创始人。他于1564年2月15日出生于比萨城的一个没落贵族家庭。父亲是数学家、音乐家。
  伽利略自小就表現出非凡的思考能力、制作和观察的能力,他17岁进入比萨大学学医,期

间得以接触阿基米德和欧几里德等的数学著作,奠定了数学方面相当深厚的造诣。18岁时,有一次他到比萨教堂去做礼拜,他注意到油灯链条的摆动规律,由此发现了自然的节奏原则。(这个重大发现在课文中有详细记述。)  

        由于伽利略不轻信权威,常用自己的观察和实验来检验教授们的理论和教条,因而他遭到了教授们的反对和制裁,至使他无法得到医生文凭,被迫离开比萨大学。回家后,他一边帮助父亲经营店铺,一边继续学数学、做实验。 

        后在友人吉多鲍多伯爵的推荐下,伽利略担任了比萨大学的数学教授一职,主讲数学及天文。他在这一时期集中研究了有关运动方面的问题,对亚里士多德的落体运动提出了质疑,试图以阿基米德的“浮力原理”来解释落体运动,他认为:在真空中,物体下落的速度和它的密度成正比。伽利略的这一想法同样遭到了教授们的压制甚至是威胁,由此便发生了课文中所写的伽利略在比萨斜塔做实验一事。

    1592至1610年是伽利略科学研究的黄金阶段。这一时期伽利略受聘于地中海威尼斯共和国的帕多瓦大学,那里学术气氛自由,鼓励自由研究和自由思想,对于伽利略來說,较少的教会控制,能让他充分发挥所长,建立他的科学宇宙观。就在帕多瓦大学,伽利略开展了大量的科学研究活动。

1611年,罗马教廷向伽利略发出警告——不准宣传他的学说。1615年,在教廷的压制下,伽利略只能秘密地写书,1623年,直到他的朋友,以保护科学艺术而闻名的乌尔班八世即位教皇,才使得他从禁令中解放出来。1632年,伽利略发表了《关于托勒玫和哥白尼的两大世界体系的对话》一书,以对话形式阐明了他的观点。但此举再次激怒教廷,他被判处无限期监禁在家中。1635年,伽利略发表了另一部著作《关于两种新科学的对話》,进一步对力学问題作出了精辟论述。

   1642年1月8日,伽利略含冤而逝,终年78岁。直到1979年,罗马教廷才承认伽利略所受到的审判是不公正的。

二、思维过程分析

比萨城一个年轻的医科大学生,正在大教堂里跪着祈祷。除了一条链条扰人的擦碰声,大厅里一片寂静。①一个教堂司事,刚注满一盏从教堂顶上悬挂下来的油灯,漫不经心地让它在空中来回摆动。摆动着的挂灯链条的嘀嗒声惊扰了这个学生,引起他一连串的思考。②

突然,他跳起身来,这一举动使其他礼拜者大为惊讶。在摆动着的油灯的节奏中,他仿佛遭到了闪光的突然袭击。他觉得链条的节奏似乎是有规律的,那盏嘀嗒作响的挂灯每往返摆一次用的时间似乎一样长,尽管往返的距离越来越小。③

 

 

 

 

他的感觉正确吗?如果正确,那他就是发现了奇迹。他决定立刻回家,马上去弄明白究竟是看花了眼,还是发现了大自然的一个伟大真理。④

他一到家,就找来两根同样长的绳索,各坠上一块重量相同的铅块,将两条绳索分别系在不同的厅柱上,准备做他的实验。他请他的教父穆契柯·铁达迪帮助他进行这个实验:"你数这条绳索的摆动次数,我数那一条。"

老头子耸一耸肩。"又是伽利略一个发疯的念头。"他咕哝着,但是他同意帮忙。

伽利略手拿两个铅摆,将一个拉到距垂直线四手掌宽的位置,另一个拉到两手掌宽的位置,然后同时放开手。两个人分别数了两条绳索的来回次数,然后加以比较。总数是一样的,各为100次。两条绳索的起点虽大不相同,但在同样时间内到达同样的点上。

就这样,从教堂的油灯的摆动中,伽利略发现了自然的节奏原则⑤。今天,这项原则已应用于时钟计时、计数脉搏。计算日食和推算星辰的运动等方面。⑥

 

伽利略不停地搞实验。甚至当他还是一个孩子的时候,就不轻易相信权威。他将每一事物都放在自己的感官和思索的考察之下。⑦他是一个音乐师的儿子,但从小就对"天空的音乐"有兴趣。他父亲提到他时说,他是一个心不在焉的小星象家,说他常常眼里看见奇象,耳朵里听见异音。⑧在学校里,当老师试图解说拉丁文的介词或意大利文的动词的重要性时,小伽利略的心已经随着他父亲买给他作为生日礼物的那个小气球而飞到天外去了。⑨在游戏时,他制作了各式各样粗糙的像车、船、风车之类的小玩意儿。这些也就是他在每天步行中以异常敏锐的感官观察到的各种东西。⑩

他父亲有自己的主意,他要伽利略去做一个服装商人。可伽利略也有自己的打算,他决定以科学为终身事业。在那不讲科学的年代里,从事这一行,意味着一辈子的贫困和默默无闻。最后,父子两人妥协,伽利略进入了比萨大学学医。

背着别人,他仍一心一意地钻研他的数学,藏在他的希波克拉底和盖仑的医学教科书下面的,是欧几里德和阿基米德的著作。空闲时,他用自制的仪器进行实验。⑾

他的教授们很快就风闻他的学习动向和实验活动了。他们很不赞成,认为一个学生要独立思考,这简直是不折不扣的异端。教授们宣布说,所有科学上的问题最后都被亚里士多德一劳永逸地解决了。无论何时,如果一个学生敢于对一条教条式的说法提出异议,教授只需引用亚里士多德的一句话就可以结束争论:导师已经指示过了。那就等因奉此,再没有什么可说的了。可是这儿却偏有一个青年学生,倔强到敢于用自己的实际观察来检验他的教授们的那些教条。这种狂妄行为必须加以制裁--为了大学的声名,也为了有益于他的灵魂。可是伽利略并不理会,他已经发现"数理科学是大自然的语言"。为了学好这种语言,他决意献出自己的一生。

伽利略的教授们拒绝发给他医生文凭,因此他就离开了比萨大学。这样,他成了一个人所共知的学医失败的人,一个"玩弄无用的数学的精神病患者"。可是,他玩弄数学的技巧,却在意大利一些知名的数学家,如基乌塞比·莫列提、克里土多浮若·克拉菲阿教父以及基乌杜巴多·德尔·蒙地等人中间,赢得了赫赫英名。伽利略曾经把自己的一些科学见解告诉他们,而他们也送给他一个"当代的亚里土多德"的光荣称号。⑿

比萨大学的数学教授席位空出了,伽利略总算得到了这个位置--主要是由于别人不屑要它,因为年薪只有60土库提(约合65美元)。

教学之余,伽利略更忙于实验。他说,他的目的是重新检验亚里土多德有关科学的学说,而不是把这些学说当做福音真理来接受。他发现真理的道路,不是靠背诵亚里士多德的著作,而是通过学习"大自然这本宝书"。⒀

学生们听了他的讲课,不客气地嘲笑他。有些教授也骂得他狗血喷头。这个不知天高地厚的后生小子想要干什么?他居然把亚里土多德的神圣的卷帙从书架上搬走,而代之以绳索、锡块、杠杆,圆形的、多角形的、平面的这样那样滑稽的玩意儿。不是吗,这些都是小孩子的玩具,是不可以作为严肃地研究宇宙秘密的工具的。"制止这种胡闹!"他们威胁说,否则,他们就将给他一顿教训,叫他永不会忘记。⒁

伽利略拒绝停止他的实验,因此他们就决定将威胁付诸行动。⒂与亚里土多德的教导相反,伽利略认为,如果两个不同重量的物体同时从同一高度落下,就会同时落地。这帮教授认为,这完全是胡说八道。"除了傻瓜,没有人会相信一根羽毛同一颗炮弹能以同样速度通过空间下降。"现在正是揭穿伽利略的荒唐,叫他永世不得翻身的时候了。他们要让他在大学的全体教授和学生面前当场出丑,使他愚笨的学说当场被揭穿。

伽利略很乐于接受这个挑战。为这次"表演"选定的地点是比萨斜塔。⒃指定的日期到了,教授们穿着他们的紫色丝绒长袍,整队走到塔前。学生们和镇上的很多人则走在这些人的前面。大家吵吵嚷嚷,兴高采烈,准备看伽利略出洋相,对他的人品宣判死刑。

当伽利略一步一步爬上斜塔时,大家都嘘他。他一只手拿着一个10磅重的铅球,另一只手拿着一个1磅重的铅球。时间到了,伽利略让两个铅球从塔顶同时落下。大家先是一阵嘲弄的哄笑--然后随之是大吃一惊的窃窃私语。难以相信的事情真的发生了!两个重量不同的铅球,同时从塔顶下落,同时越过空中,同时落到地上。⒄

伽利略用实验证明了他的理论。⒅

 

①伽利略在寂静的大教堂里祈祷。

这个意位引出了本文的主人公—伽利略,并运用描写的手法,用有声写无声,一条链条的擦碰声衬托出教堂大厅的安静氛围。

 

②挂灯链条的摆动声引起了伽利略的注意和思考。

   这个意位中的“漫不经心”写出了教堂司事对挂灯链条的摆动早已熟视无睹,然而正是这人们司空见惯的现象却“惊扰了”伽利略,“引起他一连串的思考”,这一对比足见伽利略是多么善于发现问题、爱思考问题。

③伽利略的灵感来了,他觉得链条的节奏似乎是有规律的。

这个意位具体写到了伽利略对挂灯链条摆动的思考。

“他仿佛遭到了闪光的突然袭击”一句运用比喻,生动地描写了灵感到来的情景。灵感往往是在苦苦的思考中由某一现象触发产生的。

其中的“觉得”、“似乎”表明这仅是一种猜想,还有待验证。

 

④伽利略想要马上弄明白自己的感觉是否正确。

这是承上启下的一个过渡意位,承接前面灵感的产生,引出下面的实验。

这个意位表明伽利略不但善于发现现问题、爱思考问题,还惯于用实验来检验真理。

 

 

 

⑤伽利略通过实验验证了自己的感觉,发现了自然的节奏原则。

  在这个意位中,让我们注意一下伽利略的实验助手——他的教父穆契柯·铁达迪的言语和举动。

“又是伽利略一个发疯的念头”,一个“又”字和“发疯的念头”一词说明伽利略时常会产生类似这样异乎常人的猜想、假设很多,这只不过是其中的一个。

    从“老头子耸一耸肩”、“他咕哝着”,但结果却是他“同意帮忙”,表明教父虽然认为这是伽利略的一个发疯的念头,但是以前类似这种发疯的念头曾经成功过,所以他会同意帮忙。

 

 

 

 

⑥自然的节奏原则现已得到广泛应用。

 

以上的①--⑥意位构成了本文的第一个层次,写的是伽利略发现摆的规律的经过,表现了他善于发现和思考问题,并善于用实验来检验发现的创新精神。

 

⑦伽利略还是个孩子的时候,就不轻易相信权威,他喜欢观察、思考、实践。

  这是一个承上启下的意位。“不停地搞实验”是紧紧承接上面的内容,而“甚至”一词引出下文的伽利略的孩童和学生时代的情况。这里运用倒叙的写法突破了一般人物传记以时间为顺序的惯用写法。

 

⑧伽利略从小对天文感兴趣。

⑨小伽利略是个爱幻想的学生。

⑩小伽利略常做的游戏是将观察到的各种东西动手制作出来。

 

⑧--⑩意位形成一个序列,告诉我们小伽利略是个善于观察、喜欢幻想、乐于动手的孩子,这些特点正是他“决定以科学为终身事业”的基础。

 

 

 

 

 

⑾伽利略要以科学为终身事业的想法未能得到父亲的认同,最终,父子俩妥协,他进入了比萨大学学医,但他对学医并不感兴趣,仍一心钻研他的数学,做他自己的实验。

“他决定以科学为终身事业。在那不讲科学的年代里,从事这一行,意味着一辈子的贫困和默默无闻”,从这字里行间我们可以感受到伽利略那崇高的奉献精神,他是多么的热爱科学。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⑿伽利略的科研活动遭到了教授们的反对和制裁,在这场反对压制的斗争中,虽然他学医失败了,但他在数学方面获得成功。

“异端”:指不符合正统思想的主张或教义。

“等因奉此”:“等因”和“奉此”都是旧时公文用语,“等因”用来结束所引来文,“奉此”用来引起下文。“等因奉此”泛指文牍,比喻例行公事,官样文章。

这个意位中运用描写的手法,生动表现了教授们对伽利略的反对和制裁,他们把伽利略的科研活动认定为“不折不扣地异端”,是一种“狂妄行为”,他们不给伽利略发医生文文凭,但即便是这样,伽利略并没有去理会,他仍坚定地要为科学献身。由此可见,当时伽利略要承受多么大的压力,他这种不轻信权威,不怕威胁、对科学不懈追求和勇于献身的精神令人折服。

 

⑦——⑿意位构成了本文的第二个层次,写得是伽利略的孩童和学生时代的情况,表现了他对科学的不懈追求和为科学献身的精神。

 

⒀伽利略得到了比萨大学数学教授的席位,教学之余,他仍忙于用实验来检验真理、发现真理。

伽利略检验、发现真理的道路与众不同,他不象其它人那样靠背诵亚里士多德的著作,把亚里土多德有关科学的学说当作福音真理来接受,而是通过学习"大自然这本宝书",他是用实践来检验、发现真理。

 

 

 

 

⒁学生和教授对伽利略的嘲弄和威胁。

这个意位运用描写的手法生动表现出学生们对伽利略的嘲弄、教授们对伽利略的威胁,这些我们可以从“不客气地嘲笑”、“狗血喷头”、“不知天高地厚”、“小孩子的玩具”、“胡闹”等词语中体会到。

 

⒂伽利略拒绝停止他的实验,因此他们就决定将威胁付诸行动。

这个意位作为这一自然段的首起。与前面学生和教授对伽利略的嘲弄和威胁相呼应,并交代了后面伽利略做斜塔上的实验的原因。

 

 

 

 

⒃教授们认为伽利略的想法很荒唐,他们向伽利略提出挑战,想让他在众人面出丑,伽利略欣然应战。

伽利略敢于向亚里士多德的理论挑战,当教授们认为他在胡说八道,觉得他愚蠢无比,甚至想要看他当众出丑,看他的笑话时,伽利略的态度却是:他“很乐于接受这个挑战”。

这个意位很好的表现了伽利略不轻信权威、不怕威胁的、勇于探索的精神。

 

 

 

⒄伽利略在众人面前进行斜塔上的实验的全过程,实验结果是:“两个重量不同的铅球,同时从塔顶下落,同时越过空中,同时落到地上。”

在这个意位中,作者还花了不少笔墨来描写观看实验的观众,那盛大的场面表明这次实验影响之大,同时也反映出当时反科学势力的强大,这样的写法起到了营造气氛的作用,更突现了伽利略的勇敢、求索、创新精神。

 

⒅伽利略用实验证明了他的理论。

这个意位作为全文的结尾,言简意赅,锉锵有声。

 

⒀--⒅意位构成了本文的第三个层次,写了斜塔上的实验的前后经过,表现了伽利略不轻信权威、不怕威胁、不懈追求科学的探索精神和创新精神。



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