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2024-04-01伽利略數學步道尋思 652 期

Author 作者 劉柏宏/勤益科技大學基礎通識教育中心教授

去(2023)年4月,筆者趁研討會之便第三次來到義大利佛羅倫斯。參加完研討會後前往米開朗基羅廣場欣賞壯闊美麗的佛羅倫斯市景,之後就開啟追尋伽利略(Galileo Galilei)的第一站⸺拜訪伽利略故居。伽利略老家的牆上放著他的肖像,而牆上的白色盾牌標誌則是伽利略家族的家徽(圖一,右下角為家徽的放大圖)。
 
1633年,伽利略因在著作《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》(Dialogue Concerning the Two Chief World Systems)贊同哥白尼(Nicolaus Copernicus)的日心說(heliocentrism)而觸犯天主教義,又被有心人扭曲、誣指書中守舊迂腐的人物「辛普利奇歐」(Simplicio)是在影射教宗烏爾巴諾八世(Urban VIII),因此被判終身監禁。起初他被囚禁在羅馬,直到1634年伽利略70歲時才被送回佛羅倫斯,持續軟禁且僅能住在山區偏遠的焦耶洛別墅(Villa il Gioiello)。

 

圖一|伽利略在佛羅倫斯的故居(作者提供)

 

從天上回到人間

在宗教法庭上伽利略被迫放棄堅持太陽是不動的宇宙中心,並且禁止以任何方式持有、捍衛或教導上述錯誤學說。既然天上的事不能談,伽利略就把眼界轉到人間,開始思索地表物體運動的規律。在佛羅倫斯的伽利略科學博物館(Museo Galileo)三樓,可以看到許多與伽利略相關的科學儀器模型,例如知名的斜面軌道儀器(圖二)。古希臘哲學家亞里斯多德(Aristotle)認為自由落體是等速率下落,且速率取決於物體的重量與介質密度,在相同介質中愈重的物體下落的速率愈快。這個說法雖然偶爾會被質疑,但在伽利略之前仍被當時的學界奉為金科玉律。

 

圖二|伽利略科學博物館展示廳中的斜面軌道儀器。(Zde, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons)

 
根據伽利略晚年的助手維維安尼(Vincenzo Viviani)在《伽利略生平的歷史記錄》(Historical Account of the Life of Galileo Galilei)一書的說法,伽利略在比薩斜塔反覆地做實驗,證明材質相同但重量不同的物體在同樣的介質中下墜,由於墜落速率相同,因此會同時著地。伽利略在比薩斜塔做落體實驗的故事備受質疑,因為找不到任何關於這次實驗的的記載。反而是荷蘭數學暨物理家史蒂文(Simon Stevin)曾在1586年出版的《靜力學原理》(The Principles of the Art of Weighing)一書中,提到他曾做過此實驗,因此伽利略的故事可能是維維安尼穿鑿附會的說法。……【更多內容請閱讀科學月刊第652期】