河马老师讲天文 ⑲ 伽利略:现代科学之父

  文 河马老师(德国海德堡大学天文学博士、中国国家天文台博士后、北师大最受学生喜爱的天文系老师)

  这个称号很威风吧?然而给“科学”当爸爸可不是那么容易的,伽利略的成就也是一步一步走出来的。伽利略求学的时候,学的是医学,却特别喜欢数学和物理,所以在这两个学科上下了很大功夫。然而由于家里缺钱,伽利略没上完学就回家了,但他在自己的努力和他人的帮助下,最终还是学有所成,去大学里当了教授。不知小朋友们会不会觉得,教授就是整天板着脸、说些枯燥难懂的话的人?伽利略可不是这样,他讲课风趣幽默,还很有条理,所以很受学生欢迎。

  大学是一个做科学研究的好地方。伽利略后来也说,在大学当教授的那些年,是他一生中最舒畅的时候。那时,伽利略深入研究了许多科学问题,涉及运动、建筑等多个方面,天文学也在他的研究范围内。有一天,他听说有人用做眼镜的镜片制成了一种玩具,透过它观察远处的物体,就像是在眼前看它们一样。小朋友们一定猜到了,这种玩具就是望远镜。可那时候,大家只是觉得它好玩,没想过拿它看看天空。伽利略听说后,觉得望远镜可以用来观察星星,开展天文学研究,于是从眼镜店里买来镜片,自己制作了几台望远镜。

  伽利略把望远镜指向天空,看起来只是换了换观察的目标而已,可带来的影响可真说的上是天翻地覆了。简单来说,我们之前讲到的观测大师第谷,把只用肉眼的天文观测推到了高峰。但在第谷的眼里,在当时的所有人眼里,月亮就是个有明有暗的圆盘,天上的星星就是那么多,行星就是孤零零的一个小点儿。可伽利略在望远镜中看到了不一样的、更丰富的画面,人类看到了千百年来从未看到的日月星辰的新面貌。

  伽利略把望远镜指向月亮。他发现,月亮不是“呼作白玉盘”那样的光滑美丽,而是表面坑坑洼洼的,像长了麻子一般。那时候当然没有照相机,伽利略就把他观察到的月亮的样子画了下来,这便是人类的第一幅月面图。其实,画画是记录世界的一个好办法,小朋友们也别忘了用绘画捕捉你发现的美呀。

  伽利略又把望远镜指向星空和银河,他发现望远镜中能看到更多的星星,因为那些暗星用肉眼是看不到的。而银河呢,人们原先不知道它是由什么组成的,伽利略拿望远镜一看,原来银河里是密密麻麻、不计其数的暗星啊。

  接着,伽利略把望远镜指向木星。上回让大家画的木星样子,在伽利略的望远镜里当然是看不到的。但他发现,木星周围有四个小点儿在绕木星旋转,它们就是木星的四颗大卫星,后人把它们叫做“伽利略卫星”,纪念伽利略第一次发现它们。注意,伽利略可不是看见木星旁边有四个小点就说它们是木星卫星的,他需要反复观测木星,记录这四个小点相对于木星的位置,才能发现它们始终伴随在木星左右,是木星的卫星。

  伽利略从大学辞职后,还用望远镜观察了金星和太阳。他发现金星也像月亮一样,有月牙的形状;而太阳表面有太阳黑子存在。小朋友们千万注意,不要用眼睛直接看太阳,更不要不加保护地用望远镜看太阳,伽利略晚年眼睛失明,很可能就和用望远镜看太阳有关。总之,伽利略用望远镜观察到了许许多多以前从来没有被发现的新现象,促使人们思考旧天文学理论的问题;而望远镜的应用给天文学带来一次飞跃。

  除了天文学以外,伽利略还研究了物理学上的很多问题,比如物体的下落、运动的惯性、怎么做物理实验等等,这些工作为日后科学的发展打下基础。所以我们能有今天这样的生活,也要感谢感谢伽利略呢。

  接下来,河马老师要请大家动手操作了。这回我们试着做一个小望远镜,拿两个不同的小放大镜,排在一条线上,可以请爸爸妈妈帮忙拿住,前后调整它们的距离,看能不能透过较小的那个镜片,看到放大了的远处景象呢?注意,你看到的画面是倒过来,这种望远镜的原理和伽利略用的可不一样。

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