数学视野
比萨斜塔的故事
比萨斜塔意大利中部的比萨城内,有一座造型古拙而又秀巧的钟塔,是罗马式建筑的范本,然而它使人们惊叹诧异的地方还远不止这些.每年80万游客来到塔下,无不对它那“斜而不倾”的塔身表示忧虑和焦急,同时为自己能亲眼目睹这一由缺陷造成的奇迹而庆幸万分.这座令人心情如此激动的塔,就是著名的比萨斜塔.
传说1590年,出生在比萨城的意大利物理学家伽利略,曾在比萨斜塔上做自由落体实验,将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下,结果两个铅球几乎同时落地,由此发现了自由落体
定律,推翻了此前亚里士多德认为的重的物体会先到达地面,落体的速度同它的质量成正比的观点.伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事,记载在他的学生维维安尼在1654年写的《伽利略生平的历史故事》一书中,但伽利略、比萨大学和同时代的其他人都没有关于这次实验的的记载.对于伽利略是否在比萨斜塔做过自由落体实验,这一说法却遭到了许多学者的质疑,不过,争论不休的舌战反而更增添了斜塔的神秘感和魅力.比萨斜塔是意大利优秀的古代文化遗产,被誉为中世纪七大建筑奇迹之一.
但是——你知道吗?——如果比萨斜塔的第一位设计师博纳诺·皮萨诺稍稍多费些心思,或者负责施工的工匠们不仅仅是去注意塔身的美观而沉湎在罗马式建筑的空间想象中,这个错误也许不会出现;如果在斜塔建好三层之后因发现塔身已经倾斜而从此停工、永远废弃,或者90年后另一建筑师西蒙纳试图调整塔身的愿望得以实现,我们大概都不能见到今日斜塔的奇观了.幸好,最终有一位勇敢而富于智慧的建筑师托马素完成了斜塔的施工,从而让人们得以欣赏到它的绝代风采.
伽利略的故事虽然俗话说:“比萨斜塔像比萨人一样结实健壮,永远不会倒下.”事实却是,从1918年开始测量以来,塔身每年平均向南倾斜约1毫米,至今其顶部中心点偏离垂直中心线已近5米.1980
年地震时,斜塔曾摇晃了22分钟之久,真是岌岌可危.为了挽救这座著名建筑,意大利政府采取了种种措施.早在1930年,塔基周围就被灌浆加固,1973年又禁止在以斜塔为中心,半径1.5公里范围内抽水.据专家预测,如无意外,斜塔还可能保持250年之久.虽然意大利人不惜重金苦心经营,但斜塔是否果真会“斜而不倾”?
看来,答案不在今天,而在未来.