《斜塔上的实验》

　　看到旁边的这个建筑物，你一定会脱口而出“比萨斜塔”！是的，这就是著名的意大利比萨斜塔。它的出名一是因为它的建筑艺术和“斜而不倾”的特点；一是因为曾经有一名伟大的物理学家在上面做过一个著名的实验。这位科学家就是――伽利略。今天我们带着崇敬的心情来学习这位伟大科学家的传记，了解他对科学和真理的热爱，以及勇于创新的精神。

　　【学习目标】
　　1．学习本文巧妙的构思。
　　2．了解有关记叙和描写相结合的写法。
　　3．学习伽利略勇于创新和勇于探索、发现真理的伟大精神。

　　【深入探究】
　　1．本文是一篇写伽利略生平的人物传记的节选。全文的思路是什么？
　　明确：全文是按照“摆动挂灯的启示——孩子和学生时代—比萨斜塔上的实验”的思路展开的。

　　2．按照这个思路划分文章的结构并总结层次内容。
　　第一部分（1—7）描写了伽利略发现自然的节奏原则的经过，表现了伽利略“将每一事物都放在自己的感官和思索的考察之下”和通过实验来检验真理的不断探索、不断创新的精神。
　　文章第二部分（8—12）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，表现伽利略的科学思想和科学精神。
　　第三部分（13—19）描写伽利略发现自由落体定律的经过，表现了伽利略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。

　　3．一般说来，人物传记往往按时间顺序，从小时候写起。但本文却首先描写了伽利略发现摆的规律的经过，然后再回过头来叙述其童年和成长经历。作者这样写运用的是什么手法？这种构思有何好处？
　　明确：作者运用的是倒叙的手法。文章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，这样构思全文，不仅使读者清楚地了解到伽利略的生平和前期的两个重大发现，而且读来感到波澜起伏，兴趣盎然。

　　4．伽利略当时处在一个什么样的时代背景下追求科学真理的？文中哪些话能体现这种时代背景？
　　明确：当时处在一个封建宗教统治下的黑暗的蒙昧时代。封建宗教不仅统治着现实社会秩序还禁锢着人们的思想灵魂。教会不允许人们独立思考，一切言行都必须合乎教义；在科学上则把亚里士多德的学说奉为权威，任何与其学说不同的观点都被视为“异端”，要受到严酷的惩罚。
　　文中11、15－18段中集中体现了这种时代背景。

　　5．下面几句话各反映了伽利略什么样的精神？请你也找出文中类似的话，并对伽利略作出评价。
　　（1）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。
　　（2）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。
　　（3）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”。

　　参考：
　　（1）表现了伽利略重视实践的科学思想和勇于探索、勇于创新的精神。
　　（2）表现了伽利略对科学“之死靡它”般的热爱和为了自己的信仰宁愿付出一切的坚定信念。
　　（3）表现了伽利略不迷信权威，和坚持“实践是检验真理、发现真理的道路”的科学思想。

　　类似的句子还有（注意：这些句子都是表示议论的句子）：
　　“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。”
　　“在游戏时……。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。”

　　6．请总结本文的思想内容。
　　本文描述了伽利略发现摆的规律、自由落体定律的经过和他孩童、学生时的情况，表现了他不轻信权威，坚持用实验来检验理论、探索新理论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。

　　思考与实践
　　请分别指出本文中叙述和描写的句子，并思考叙述和描写相结合的写法有何好处？

课 外 拓 展

伽 利 略

　　伽利略(Galileo Galilei,1564～1642)伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为基础并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学。他为推翻以亚里士多德为旗号的经院哲学对科学的禁锢、改变与加深人类对物质运动和宇宙的科学认识而奋斗了一生，因此被誉为“近代科学之父”。

　　（1）动手动脑、孜孜不倦
　　伽利略1564年2月15日生于比萨一个乐师和数学家之家，从小爱好机械、数学和音乐、诗画，喜欢做水磨、风车、船舶模型。17岁时虽遵父命入比萨大学学医，但却不顾教授们反对，独自钻研图书馆中的古籍和进行实验。1581年冬，托斯卡纳公爵的年轻数学教师里奇允许伽利略旁听，使他进人一个新世界。里奇擅长的应用力学与应用数学及生动的讲课，引导他学习水力学、建筑学和工程技术及实验，伽利略在此期间如饥似渴地读了许多古代数学与哲学书籍，阿基米德的数学与实验相结合的方法使他深受感染，他深情地说：“阿基米德是我的老师。”

　　（2）善于观察，勤于实验
　　伽利略对周围世界的多种多样运动特别感兴趣，但他发现“运动的问题这么古老，有意义的研究竟如此可怜。”他的学生维维安尼在《伽利略传》中记叙了1583年19岁的伽利略在比萨大教堂的情景：

　　“以特有的好奇心和敏锐性，注视悬挂在教堂最顶端的大吊灯的运动——它的摆动时间在沿大弧、中弧和小弧摆动时是否相同……当大吊灯有规律地摆动时，……他利用自己脉搏的跳动，和自己擅长并熟练运用的音乐节拍……测算，他清楚地得出结论：时间完全一样。他对此仍不满足，回家以后……用两根同样长的线绳各系上一个铅球作自由摆动……他把两个摆拉到偏离竖直线不同的角度，例如30°和10°，然后同时放手。在同伴的协助下，他看到无论沿长弧和短弧摆动，两个摆在同一时间间隔内的摆动次数准确相等。他又另外做了两个相似的摆，只是摆长不同。他发现，短摆摆动300次时，长摆摆动40次（均在大角度情况下），在其他摆动角度（如小角度）下它们各自的摆动次数在同一时间间隔内与大角度时完全相同，并且多次重复仍然如此……他由此得出结论，看来无论对于重物体的快速摆动还是轻物体的慢摆动，空气的阻力几乎不起作用，摆长一定的单摆周期是相同的，与摆幅大小无关。他还看到，摆球的绝对重量或相对比重的大小都引不起周期的明显改变……只要不专门挑选最轻的材料作摆球，否则它会因空气阻力太大而很快静止下来。”

　　伽利略对偶然机遇下的发现，不但做了多次实测，还考虑到振幅、周期、绳长、阻力、重量、材料等因素，他还利用绳长的调节和标度作成了第一件实用仪器——脉搏计。 1585年因家贫退学，回到佛罗伦萨，担任了家庭教师并努力自学。他从学习阿基米德《论浮体》及杠杆定律和称金冠的故事中得到启示。自己用简单的演示证明了一定质量的物体受到的浮力与物体的形状无关，只与比重有关。他利用纯金、银的重量与体积列表后刻在秤上，用待测合金制品去称量时就能快速读出金银的成色。这种“浮力天平”用于金银交易十分方便。1586年他写了第一篇论文《小天平》记述这一小制作。1589年他又结合数学计算和实验写了关于几种固体重心计算法的论文。这些成就使他于1589年被聘为比萨大学教授， 1592年起移居到威尼斯任帕多瓦大学教授，开始了他一生的黄金时代。

　　在帕多瓦大学，他为了帮助医生测定病人的热度做成了第一个温度计，这是一种开放式的液体温度计，利用带色的水或酒精作为测温物质，这实际上是温度计与气压计的雏形，利用气体的热胀冷缩性质通过含液玻璃管把温度作为一种客观物理量来测量。伽利略认为：“神奇的艺术蕴藏在琐细和幼稚的事物中，致力于伟大的发明要从最微贱的开始”。“我深深懂得，只要一次实验或确证，就足以推翻所有可能的理由”。伽利略不愧是实验科学的奠基人。

　　（3）破除迷信闯出新路
　　伽利略认真读过亚里士多德的《物理学》等著作，认为其中许多是错误的。他反对屈从于亚里土多德的权威，嘲笑那些“坚持亚里士多德的一词一句”的书呆子。他认为那些只会背诵别人词句的人不能叫哲学家，而只能叫“记忆学家”或“背诵博士”。他认为：“世界乃是一本打开的活书，”“真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里，这本书是用各种几何图形和数学文字写成的。”

　　他从小好问，好与师友争辩。他主张“不要靠老师的威望而是靠争辩”来满足自己理智的要求。他反对一些不合理的传统。例如他在比萨大学任教时就坚决反对教授必须穿长袍的旧规，并在学生中传播反对穿长袍的讽刺诗。他深信哥白尼学说的正确，他一针见血地笑那些认为天体不变的人，“那些大捧特捧不灭不变等等的人，只是由于他们渴望永远活下去和害怕死亡。” 　　

　　伽利略依靠工匠们的实践经验与数学理论的结合，依靠他自己敏锐的观察和大量的实验成果，通过雄辩和事实，粉碎了教会支持的亚里士多德和托勒密思想体系两千多年来对科学的禁锢，在运动理论方面奠立了科学力学的基石（如速度、加速度的引入，相对性原理、惯性定律、落体定律、摆的等时性、运动叠加原理等），而且闯出了一条实验、逻辑思维与数学理论相结合的新路（参见“伽利略的运动理论与科学方法”）。 　

　　（4）热爱科学，传播真理
　　伽利略在帕多瓦自己的家中开办了一个仪器作坊，成批生产多种科学仪器与工具，并利用它们亲自进行实验。1609年7月，他听说荷兰有人发明了供人玩赏的望远镜后，8月，就根据传闻及折射现象，找到铅管和平凸及平凹透镜，制成第一台3倍望远镜，20天后改进为9倍，并在威尼斯的圣马克广场最高塔楼顶层展出数日，轰动一时。11月，他又制成20倍望远镜并用来观察天象，看到“月明如镜”的月球上竟是凸凹不平，山峦迭起。他还系统观察木星的四颗卫星。1610年他将望远镜放大倍数提高到33，同年3月发表《星空信使》一书，总结了他的观察成果并用来有力地驳斥地心说。伽利略发明望远镜可属偶然，但他不断改进设计，成批制造，逐步提高放大倍数，这不是一般学者、工匠或教师所能及的。

　　伽利略通过望远镜测得太阳黑子的周期性变化与金星的盈亏变化， 看到银河中有无数恒星，有力地宣传了日心说。

　　（5）时代局限 历史遗案
　　1615年伽利略受到敌对势力的控告，他虽几经努力，力图挽回局面，但1616年教皇还是下了禁令，禁止他以口头或文字的形式传授或宣传日心说。以后伽利略表面上在禁令下生活，实际上写出了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书来为哥白尼辩护。该书于1632年出版，当年秋伽利略遭到严刑下的审讯。1633年6月22日伽利略被迫在悔过书上签字，随后被终身软禁。在软禁期间他又写了《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》一书，该书于1638年在荷兰莱顿出版。

　　伽利略1642年1月8日病逝。终年78岁。

　　科学的蓬勃发展早已证实了伽利略的伟大和教会的谬误，1979年梵蒂岗教皇保罗二世宣布对这一历史判决平反，只是平反来得过迟了。

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意大利比萨斜塔

　　比萨斜塔是意大利中部比萨斜塔内一组古建筑群的组成部分，属于比萨大教堂的一座钟楼。它是意大利著名的古代文化遗产，是世界建筑历史的奇迹。

　　公元1174年动工，1350年完工，是8层圆柱形建筑。塔高54．5米，塔身墙壁底厚约 4米，顶部厚2米多，从下而上，外围8重拱形券门，由底层15根圆柱，中间6层各31根圆柱，顶层12根圆柱，建成213个拱形券门而成。全部采用大理石，重达1．42万吨。造型古朴而秀巧，是罗马式建筑范本。顶层为钟楼，塔内有螺旋状楼梯294级，盘旋而上塔顶，可以眺望比萨城全景。

　　塔由于造基不慎，到第3层出现倾斜，被迫停建达一个世纪，后来继续施工。建成时，塔顶中心偏离垂直中心线2．1米。600多年以来，塔身继续而缓慢地倾斜，所以称为“斜塔”。

　　从1918年开始测量以来，发现每年平均向南倾斜约1毫米。由于其倾斜度有增无减，从外表看，已经岌岌可危。而1972年10月发生的一次地震，更是对这座古建筑的一次大冲击，幸好还巍然屹立，未为所动，这种“斜而不倾”的现象，是比萨斜塔闻名遐迩的原因。

亚里士多德

　　公元前３２０多年前的雅典城郊外，常常可以看到一位６０多岁的老人，身边跟随着十多位青年，他们或是在树林中逍遥自在地漫步交谈，或是坐在山谷溪旁的大石块上，热烈地讨论着。

　　老师，您再讲讲“三段论”大前提、小前提、结论……

　　老人捋了捋胡须，缓缓地说到：“我们希腊人有个很有趣的谚语：如果你的钱包在你的口袋里，而你的钱又在你的钱包里，那么，你的钱肯定在你的口袋里，这不正是一个非常完整的‘三段论’吗”……

　　雅典人都知道，那是亚里士多德正在给他吕克昂学园高级班的学生上课呢。

　　亚里士多德的父亲是马其顿王国的宫廷医生。亚里士多德１７岁时，就被父亲送到当时著名的柏拉图学园，在那里他学习了２０年。由于他勤奋刻苦，涉猎广泛，很受老师柏拉图看重。可是，柏拉图又说：“要给亚里士多德戴上缰绳。”意思说，亚里士多德非常聪明，思想敏捷，不同于一般人；不加以管教，就不能成为柏拉图期望的人。亚里士多德很尊敬他的老师，但是，在很多问题上，他又有着自己独立的思考和见解。他曾说过这样一句话：“我爱我的老师，但是我更真理。”在学园里，亚里士多德经常和柏拉图争论，有时候，会把老师问得答不上来。他不同意柏拉图把真实存在看成是“人的理念”的唯心观点。他提出这样的问题：树就是树，由种子长成，结出果实。离开实实在在的树，仅仅是头脑中的树的概念又有什么意义呢？后来，亚里士多德终于抛弃了柏拉图的许多唯心论观点。他认为，客观存在的物质世界是永恒的，不是靠什么观念产生的。是先有了现实生活中的各种三角形状的东西，然后在人们头脑中才有三角形的观念。代数和几何的定律是从自然现象中抽象出来的。

　　他还认为，生命和世界都在运动，没有运动就没有时间、空间和物质。这些都具有一定的辩证法观点。但是，亚里士多德碰到一些解释不了的现象，还是要把老师的一些唯心论的观点搬出来帮忙，常常弄得自相矛盾，在唯物论和唯心论这两种观点中摇来摆去。

　　柏拉图死后，亚里士多德离开学园。从公元前３４３年起，他给当时的马其顿王国王太子亚历山大当老师。亚历山大继承王位后，亚里士多德来到雅典办学。

　　他首先提出了对青年学生必须进行“智育、德育、体育”三方面的教育，并且提出了划分年级的学制。他主张，对于７岁到１４岁的儿童，国家应该为他们办小学，让他们学习体操、语文、算术、图画和唱歌。对于１４岁到２１岁的青少年，国家应该为他们办中学，教他们历史、数学和哲学。体育是为培养强健的体魄，德育是为了培养自尊心和勇敢豪放优秀分子继续培养。因此，他创办了吕克昂学园。这个学校是古希腊科学发展的主要中心之一。

　　亚历山大国王十分支持亚里士多德办学，据说先后提供了８００金塔兰（每塔兰重合黄金６０磅）的经费。亚里士多德在学园里建立了欧洲第一个图书馆，里面了珍藏了许多自然科学和法律方面的书籍。

　　亚历山大还通令全国，凡是猎手和渔夫抓到稀奇古怪的动物，都要送到亚里士多德那里。学园里开展生物学的研究，时常解剖各种动物。经过无数次的解剖，师生们发现一条规律：动物进化愈是高级，它的生理机构也就愈是复杂。亚里士多德的学问非常渊博。教课之余，他还写了大量的著作：《工具篇》、《逻辑学》、《物理学》、《政治学》、《修辞学》、《形而上学》、《诗学》，等等，涉及到哲学、逻辑学、心理学、伦理学、政治学、历史学、生理学、美学、物理学、动物学、植物学、生理学、医学等众多的方面，并且都做出了有价值的贡献。值得注意的是，他的认识是有系统的，分门别类的，从基本知识出发加以分析推论或归纳，从而形成一个体系。他是形式逻辑的创始人。他的逻辑学，在两千年前的欧洲思想界就已形成体系。

　　在亚里士多德之前，科学还处于胚胎时期，亚里士多德孕育了这一胎儿并使它降生。希腊人之前的文化都是用超自然的力量来解释自然界的每种神秘变化的，到处都是神的作用。

　　亚里士多德的光辉成就之一就是能以宽广的胸怀和勇气把科学组织成一个有条不紊的庞大机体。但是，亚里士多德是拥护奴隶制度的。他认为社会上有一部分人做奴隶，一部分做主人，是“当然而合理”的事，这又说明他思想中的阶级局限。

　　公元前３２３年，亚历山大死后，雅典人激烈地反对马其顿的统治。有人告发了曾做了亚历山大老师的亚里士多德，准备将他逮捕。亚里士多德的学生及时得到消息，帮助护送着他们的老师，逃出雅典，来到亚里士多德的故乡优卑斯亚岛的卡尔喀斯城避难。第二年夏天，这位伟大的思想家、哲学家，在凄凉的境遇中死去。