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【馆窥天下】第56期 伽利略博物馆:探寻实验科学的起源

来源:中国数字科技馆

  11月晴朗阳光倾洒在佛罗伦萨古老的街道上,这里的冬季具有地中海典型的天气特点,温暖而舒适。游客们沿阿诺河一路向西,沿路欣赏波光粼粼掩映下的老城美景,而矗立在河畔上的一座低调建筑,则能让他们深切感受到文艺复兴时期意大利的科学内涵,这就是伽利略博物馆(图1)。

伽利略博物馆;外观

图1.伽利略博物馆建筑外观

  该馆原名佛罗伦萨科学史研究所暨博物馆,1930年由佛罗伦萨大学创办,收藏了文艺复兴时期至20世纪各种类型的实验科学仪器,2010年6月全面翻新后以“伽利略博物馆”之名重新开放。馆内主要收藏和展示了美第奇及洛林家族的私人收藏品,包括光学、数学、电磁学、天文学、航海学等方面的观测和实验仪器等。

  透过这些藏品,观众可以探寻伽利略实验科学的思想起源和发展过程。爱因斯坦曾评价他说:“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,标志着物理学的真正开端。”

 

  在该馆一层的“伽利略的新世界”展厅(图2),观众可以看到伽利略发明和制作的望远镜。1609年夏天,他用望远镜发现了月球表面存在像地球表面一样的山地和山谷以及大量隐形的星星;发现了木星的第四颗卫星并将其命名为美第奇星;发现了金星呈现出跟月亮一样的运动周期;还发现了太阳表面的黑子和土星两边奇怪的突起。这些天文发现预示着一场革命,打破了人类持续了两千年的宇宙认知,进一步佐证了“日心说”。

伽利略的新世界;展厅

图2.“伽利略的新世界”展厅

  这里还展示了他于1609年出版的《星际使者》以及1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》(图3)。在《星际使者》中,他记录了望远镜的发现历程以及手绘的月球表面图,而在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》中则描绘了三人在四天中的对话,以这种交流方式推广了哥白尼的“日心说”。

伽利略;望远镜

图3.上方为伽利略发明和制作的望远镜;中间为伽利略于1609年出版的《星际使者》;右下为伽利略于1632年出版的著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》。

  本展厅还展示了伽利略著名的“斜面实验”装置,此实验证明斜面顶部摆的等时性跟撞击小铃的时间正好吻合,解释了摆的等时性规律。这也是他设计斜面实验的主要动机。小球沿斜面滚落的速度并非是亚里士多德所预言的均匀不变,而是均匀变化的。现在全球科学中心常见的展示斜面运动展品就是根据此实验装置演变而来。

  在伽利略之后,实验科学受到了更广泛的推崇和重视。1657年由斐迪南多二世和美第奇家族共同创办的西曼托学院就是一个专门致力于广泛科学研究和实验的组织。学者进行了很多实验,以验证自然哲学领域普遍接受的亚里士多德权威思想的准确性。学院在1667年发表了一些自然实验的论文并对伽利略的工作做出了推论,其中有关于运动的描述;在温度、压力测量,土星观测等方面取得了显著的成果。西曼托学院在对传统观念的批判和伽利略实验科学的发展方面起到了重要的作用。

  2012年该馆开放的互动展区——“伽利略与时间测量”将伽利略的重要贡献通过科学中心的互动模式进一步呈现,提升了观众参与度。在物体的运动、时间与空间、古老的机械钟三个主题展室,观众可亲自操作经典的“斜面实验”装置,获得直接经验;可跟随伽利略的步伐,利用“望远镜”验证哥白尼的宇宙体系,用严谨的数学方法总结运动现象;可驱动传动机构让机械摆钟运转,进而发现钟摆的等时性规律。伽利略的伟大发现启发了更多的人创造出精妙的时钟、航海钟等计时设备,开创了精密计时的新纪元,推动了航海业的发展。

  在科学类博物馆中,科学方法和科学精神是较难体现和表达的。伽利略博物馆给了我们很好借鉴和启迪。伽利略创造并践行了实验科学的传统,以及将实验与数学相结合的科学方法,其思想也深刻影响了后来的科学家,成为了科学研究的基本方式。

 

  在伽利略博物馆探寻实验科学的起源,能深刻领会到这些科学仪器正是科学家通过科学方法得出结论的见证;而科学精神正蕴含在科学实验过程中,凝聚了科学家的汗水和百折不挠的毅力。这里的展示对于认识和理解科学的内涵起到了重要的帮助作用。

(孙莹莹 作者系北京众邦展览有限公司策划部主任)

(栏目主持人:齐欣,编辑:刘巍)

 

(本文图片均由作者所摄)

伽利略;博物馆;实验科学;起源

(本文转载自:《科普时报》2020年11月13日(第8版)“馆窥天下”栏目)

本文来自:中国数字科技馆
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