□鄭州大學外（wài）語學院　王勝利

　　伽（gā）利略（1564-1642）是偉大的物理學家、力學家和天文（wén）學家，也是近代實驗物理學的（de）奠基者，早（zǎo）期對計量（liàng）學也做出了（le）重（chóng）要貢獻。

　　伽利略的全名是伽利（lì）略·伽利雷（Galileo Galilei），於（yú）1564年2月15日出生於意大利的比（bǐ）薩城。他的（de）父親是一位數學家，不過，這位數學家卻反對自己的兒子學數（shù）學，他希望伽利略能夠成為一位醫生。因為在當時，醫生的收入是數學家收入的30倍，老伽利雷自然希（xī）望兒子能通（tōng）過（guò）學醫而過上衣食（shí）豐饒的生活。

　　1581年，根據父親的（de）安排，伽利略17歲進入了比薩大學（xué），成了一名醫學學生。但是命運似乎注定要跟（gēn）老伽利雷開玩笑（xiào），在1583年伽利略聽了（le）幾次關於歐幾裏德幾何學的演講，又獨立做了些力學研究，發現自己不僅喜歡數學和科學，而且在這方麵還頗有天（tiān）分，於是他找到（dào）父親（qīn），希望父親能夠（gòu）同（tóng）意自己轉而學習自然科學。

　　對（duì）伽利略的請求，老伽利雷雖然不太情願，但還（hái）是勉強（qiáng）同意了伽利略去學自然科學。後（hòu）來的事實（shí）證明，他的態度的（de）這（zhè）一轉變太值得後人慶幸了，雖然意大利因為他的這一（yī）決定少了（le）一位醫道高明的醫生，但卻有了一（yī）位近代（dài）科學的奠基人。近代科（kē）學正是沿著伽利略（luè）開（kāi）辟的道路發展起來的。

　　說來也巧，伽利略對（duì）計量科學的（de）第一（yī）個貢獻正是他在當醫學學生（shēng）時做出來的，那是1581年的一天，伽利略到比薩的一個教堂做（zuò）禮拜，千篇一（yī）律的宗教儀式使他覺得乏味（wèi），無意之間，他把目光投向了教堂（táng）裏（lǐ）懸掛（guà）著（zhe）的一盞吊燈。這（zhè）盞吊燈在氣流的作用下來回擺動，它的擺動（dòng）不太規則，有時是小圓弧，有時則劃（huá）過的圓弧稍大（dà）些。伽利略敏（mǐn）銳地注意到，不管其擺動幅度（dù）有什麽變化，擺動一次所用的時間卻總是相同的。為了證實自己的發現，他數著自己的脈搏做了測量（liàng），而且回到家裏以後，又做（zuò）了兩個同（tóng）樣長度的（de）擺，讓它們擺動（dòng），使其中一個擺動的幅（fú）度大，另一個（gè）擺動的幅度小。通過這（zhè）樣的實驗，他證實了自己（jǐ）的發現：兩個擺擺動一次所需時（shí）間果然是一樣的。證（zhèng）實了這個發現之後，他經過鑽研，把（bǎ）擺（bǎi）做（zuò）成了“脈（mò）搏計”，應用到測量（liàng）病人的脈搏上去，受到當時醫生們的歡迎。“脈（mò）搏計”成了他短暫的學醫（yī）期間對醫學所做出的（de）貢獻。

　　實際（jì）上，伽利略的發現有更深（shēn）刻的（de）意義（yì），因為擺的這種等（děng）時性是近代機械鍾表製造的科學（xué）依據（jù）。當然，要把這一發現應（yīng）用到鍾表製造上去，還有很多工作要做，首（shǒu）先是對影響擺動的（de）有關因素加以（yǐ）探討。例如，擺錘的重量、材料對擺動周期有什麽影響？空氣的阻力對（duì）不同材料做（zuò）成的擺錘的擺動有什麽影響？擺線長短與（yǔ）擺（bǎi）動周期有什麽關係？等等。伽利略用實驗的方法來解決這些問題。在（zài）用兩（liǎng）個擺做實驗時（shí），他把一個擺係上用軟木做成（chéng）的擺錘，而另一個則係上用鉛（qiān）做成的擺（bǎi）錘，兩（liǎng）個擺的擺線長（zhǎng）度是一樣的。當這兩個擺在同一時刻以同樣的方式開始擺動時，它們擺（bǎi）動的周期是一樣的，每次所經曆的弧長（zhǎng）也相同。在多次擺動之後，二者（zhě）的運動（dòng）仍看不出明顯的差別。由此，伽利略得出結論說（shuō），擺的擺動周期跟擺錘的（de）材料和重量沒有關係，空氣阻力對其也沒有多大作用。對同一個擺，伽（gā）利略又用（yòng）改變擺線（xiàn）長度（dù）的方法（fǎ），探討擺長與擺動周（zhōu）期的關係（xì）。經過反（fǎn）複實驗，他（tā）發現擺動周（zhōu）期跟（gēn）擺長的平方根成正比。這些發（fā）現，使人們對單擺的擺動規律（lǜ）有（yǒu）了（le）比較清楚的認識。

　　現在（zài）看來，伽利略做實驗時擺的擺動幅度一定不太大，因（yīn）為擺的等時性僅僅（jǐn）在擺做沿旋輪線的運動時才（cái）成立，而在擺沿著弧線運（yùn）動時不成立。但是在擺動幅度不大的情況（kuàng）下，二者的差異可以忽略不計。因此，在小角度（dù）擺動的情況下，伽利略的發現仍然（rán）是正確的。

　　擺（bǎi）的等時性的發現，使伽利略意識到有可能把（bǎ）它應用到機械鍾表（biǎo）的製造（zào）上。既然擺的擺動是等時的，隻要讓擺跟時鍾機構（gòu）結合起（qǐ）來，使擺不停地擺動，記下它擺動的次（cì）數（shù），就能得到準確（què）的時間。伽利略把這一設想告訴了他（tā）的兒子芬琴齊（qí）奧和（hé）學生維維安尼，讓他們動手研製擺鍾。他們繪製出了草（cǎo）圖，但還未等研製成功，芬琴齊奧就（jiù）去世了，研製工作隻好半途而廢。在伽利略去世（shì）十多年後，荷蘭科學家惠更斯根據伽利略的發現，成功地研製出（chū）了達到相（xiàng）當準確度的擺鍾。正是伽利略的發現,促成了近代時間計（jì）量正式登上了曆史舞台。

　　伽利略（luè）也是溫（wēn）度計量的創（chuàng）始（shǐ）人。在伽利略之前，人們已經知道，溫度的變化會引起一（yī）些物體物態的變化。但人們從未實現過對溫度變化的定量測試（shì），是伽利略最先做到了這一點（diǎn）。1593年伽利略在實（shí）驗中發明了能測量溫度變化的儀器，該儀器是利用空氣的熱脹冷縮效應製（zhì）成的，它的主（zhǔ）體是一根下端開口，上端呈泡狀的封閉玻（bō）璃管。使用時，該玻璃管的下端插在一個盛（shèng）有水的容器（qì）中，玻璃管上標有刻度，當外界氣溫變化時，玻璃泡中的空氣就會相應地膨脹或收縮，於是玻璃管中的（de）水就相應地下降或上（shàng）升，其變化幅度通過玻璃（lí）管上的刻度可以（yǐ）表現出來，於是溫度的變化也（yě）就被（bèi）定量地（dì）反映了出來。

　　 伽利略的溫度計還很原始。首先，在他的溫度計裏，玻（bō）璃管中水柱長度的變化並不僅僅取決於外界氣溫（wēn）的變化，它還會受到外（wài）界大氣壓（yā）變化的影響。再者（zhě），玻璃管上的刻度（dù）也比較隨意（yì），沒有建立科學（xué）的溫標（biāo）劃分，因而使用該溫度計測量溫度時，不能滿足（zú）計量對於（yú）標準化和統一化的要求。但無論如（rú）何，伽（gā）利略畢竟是應用空氣的熱脹冷縮效應定量測試溫（wēn）度變化的第一人。他的嚐試，引起了人們對研製溫度計的熱（rè）情，這種熱情持久不衰，終於導致了科學的溫度計的（de）誕生，導（dǎo）致了溫度計量的誕生。

　　伽利略對計量（liàng）的貢獻還（hái）不僅僅於此。1586年，伽利略寫成了《小天平》(1655年出版)一書，敘述了他創製的能夠（gòu）迅速測量合金成分的流體靜力學天平。1609年，他發明（míng）了望遠鏡，從而開創了天（tiān）體空間方位精密測試的新（xīn）紀元；為了否定亞裏士多德學派關於（yú）空氣具有“輕”的（de）性質（zhì）的說法（fǎ），他巧妙地測定了一定體積空氣的重量，從而為大氣壓學說的誕生準備了初（chū）步條（tiáo）件。他對（duì）計量的最大貢獻在於，他建立了數學和實驗相結合的科學方（fāng）法（fǎ），做出了一係列振聾發聵的科學發現，從而導致了近代科學的誕生。而近代計量是建立在近代科學基礎之上的，從這個意義上講（jiǎng），伽利略是（shì）近代計量的奠基人。