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從觀察一盞吊燈的搖擺開始

麵對時鍾,不知你有沒有注意觀察到它裏麵的鍾擺?

1582年的一個早晨,秋高氣爽,略微有些寒意。意大利著名物理學家兼天文學家伽利略,像往常那樣早早起來,到比薩大教堂做禮拜。

高大寬敞的教堂裏,一盞懸掛在教堂中央的銅吊燈,吸引了伽利略的目光。他看到那盞吊燈被門外的風吹得左右搖擺。這個現象引起了他的注意,他在默默地觀察著。這時門外又吹來了一陣風,吊燈便大幅度地搖擺起來。

伽利略急忙按住自己的脈搏,心中默默地數著數:“1、2、3……"一共是20下。吊燈擺動的幅度越來越小,他再次按住自己的脈搏檢查時,發現每次擺動的時間仍然是脈搏跳動20下所需要的時間。經過反複證實,吊燈左右搖擺一次所需的時間是相等的。

他回到家裏,躺在**徹夜難眠,大幅度搖擺的吊燈在他的腦海中揮之不去。於是他從**跳下來,取來一根繩子,然後吊上一個重物讓它自由地擺動。實驗重複了許多次,最後他發現,物體擺動一次所需要的時間與物體的重量無關,而與繩子的長度有關。

他對這個現象思索了許久,然後又回憶起吊燈:"吊燈擺動的幅度雖然不同,可是它所需要的時間好像是差不多的。如果說,吊燈擺動的時間是均勻的,那麽可以利用這個原理,把等時性應用在計時工具上來計算時間。”他把這種搖擺規律命名為“擺的等時性”。

伽利略受到了啟發,利用這個規律發明了“脈搏器”,後來又創造出了鍾表,發明了天文鍾。在教堂裏掛了不知多久的銅吊燈,有成千上萬的人都看到過它搖擺,但是又有誰發現了“擺的等時性”呢?

數十年後,1656年,荷蘭科學家海更斯根據伽利略的“擺的等時性”,發明了各種走時準確的機械擺鍾。