来回住复的“摆”

海涛

1581年，17岁的伽利略来到意大利名城比萨市。他的父亲认为当一名医生会很有前途，于是就把伽利略送进了比萨大学医学院。

不过，伽利略似乎对数学和物理学更感兴趣。他从小就善于观察和思考问题，常能制作出一些巧妙的小机器来，并且經常独立地做自然科学实验。在医学院学习期间，他经常去比萨大教堂待着，因为教堂很安静，便于他思考问题。

一天，伽利略又来到教堂，这里精致的绘画和雕刻更增添了庄严肃穆的宗教气氛。还有那盏长明灯，挂在从高高的屋顶上垂下的一根长链条的一端上。可能是教堂里的点灯人刚给它加完油，那灯还在不停地来回摆动着。教徒们对此已经习以为常，只有伽利略全神贯注地望着摇摆不停的油灯。

伽利略觉得油灯链条的摆动似乎是有规律的，每往返一次用的时间几乎是一样长的。后来油灯的摆动幅度逐渐变小，然而，无论摆动幅度大或小，往返一次所需的时间似乎都是相同的。这一幕场景突然触发了伽利略心中的灵感，他跳起身来，不顾周围人的惊讶，冲出了教堂。

伽利略回到家中，找来两根长短相同的绳索，在每个绳索上坠一块重量相同的铅块，然后把两根绳索分别栓在不同的厅柱上。他请他的教父帮助他做一个实验：把两个铅摆拉到距离垂直线各不相同的位置，然后松手让铅摆自由摆动。他们分别数两根绳索的摆动次数，结果总数是一样的。

伽利略想，如果将两根绳索加长，摆动的次数是多还是少呢？于是，他将两根绳索加长，让其摆动。然后和教父又分别数两根绳索的摆动次数，结果两根绳索仍然是一样的，都是72次。他自言自语道：“我的脉搏每分钟正好跳72次，怎么这么巧呢？”于是，伽利略想用这种方法制作一架测脉搏的仪器，帮助医生诊断病人。经过反复试验，测脉搏的小仪器终于做成了。

尽管这种仪器的精确度不够，但是伽利略的实验具有重大意义。他通过实验发现，在地球引力作用下，摆的这种来回往复的运动具有等时性。这项原理后来被广泛地应用于脉搏计数、时钟计时、计算日食和推算星辰运动等方面。荷兰科学家惠更斯便是运用这个原理而制成了挂摆时钟。