| 单词 | 伽利略丈量地狱的发现 |
| 释义 | 伽利略丈量地狱的发现 伽利略是历史上最伟大的科学家之一。在他那个年代,人们都坚信地狱的存在,甚至还有人委托这位大名鼎鼎的科学家去丈量地狱,而他竟然真的去尝试了。 地狱究竟有多大? 在此之前,已经有科学家,也有数学家、建筑师仔细研究过《神曲》,他们普遍认为地狱是撒旦反叛上帝被逐出天国,堕落地上之后而形成的,也是撒旦的居所。地狱是一个无比巨大的锥形深渊,这深渊是一个倒锥形,它的顶点就在地球中央——地心。从地心顶点延伸上来,地狱锥形底面直抵地表,这底面是一个封闭的拱形穹顶。上帝所拣选的耶路撒冷就坐落在地狱穹顶的中心,而意大利的库迈靠近穹顶边缘的入口,如果你从这里向下出发,经历九曲磨难还能活着,就可以来到地狱,见到撒旦。 这就是当时世人普遍认为的地狱。他们迫切想知道这个地狱究竟有多大,方圆几何? 推算地狱穹顶的承重 根据但丁的描述和其他科学家的研究,伽利略做出了大胆推算,地狱锥底的直径应该与地球的半径相等。从意大利的库迈到中东的耶路撒冷,两地相距大约2700千米,即从锥形底面的边缘到中央有2700千米,那么锥底直径应该就是5400千米。 伽利略再根据锥形深渊的深度与地球半径相等的条件,进一步计算出地狱锥形顶点的角度为60度。再根据缩放比例和《神曲》对撒旦大小的描写,伽利略推算出撒旦身高大约为1180米。这些尺寸意味着地狱穹顶的跨度纵横数千千米,而且里面住着庞大的撒旦,以及所有已经死去被投入地狱和将来要被投入地狱的人。那么,如此巨大的拱形穹顶要多厚才能坚固得不会崩塌? 佛罗伦萨花之圣母大教堂穹窿顶的宽45米,厚仅4米。借助这一灵感,伽利略按缩放比例,计算出地狱的拱形穹顶厚达460千米。这些测量结果都获得了公众的广泛认可,并为伽利略赢得了更高的声望。 然而这么厚的穹顶恐怕仍会崩塌,因为伽利略犯了一个致命的错误!发现之后,他没有声张,而是潜心反思,重新计算,力争弥补这个错误。 为后世工程学奠基 后来伽利略发表了一部新著作《两大世界体系的对话》,在其中他提出了平方立方定律。伽利略指出,当某一建筑物增大时(边长增为原来的N倍),它的重量随体积增大而增大(N3),但是它的承重能力却随横断面增大而增大(N2)。 以花之圣母大教堂的尺寸计算时,4米厚的穹顶合乎时宜,足够托起自身的重量。但如果穹顶由45米宽增大至5000千米以上时,其体积和重量增大的幅度,远远超过承重面增大的幅度,按比例换算,造成的后果绝对是灾难性的穹顶坍塌! 所以,当物体尺寸变化时,材料的强度怎样随之而变化?这就是伽利略潜心反思计算的主要问题。他的“无心之算",却给后人留下了“良心工程",这就是工程学标定度理论的前身,也是伽利略丈量地狱的伟大发现。 |
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