光杠杆

杠杆原理和能量守恒定律,对于造船业建造的

发布时间:2022/12/2 7:38:29   

有没有思考过,杠杆原理和能量守恒定律,对于造船业建造的影响。他的行动半径不局限于大学范围,古伊多巴尔多·德尔·蒙特成功地将他所保护的人领进了沙龙和知识群体,包括以具有影响力的吉安·文琴佐·皮内利为中心的圈子,后者拥有当时意大利收藏最丰富的私人图书馆。

政客、主教和像托尔夸托·塔索这样的作家在他家里进进出出,他与欧洲各国的学者们都保持着联系。伽利略很荣幸,他在来到帕多瓦之初获准住在皮内利的家中。人们称赞他的为人处事、能言善辩以及在艺术和科学方面的知识。

很快,他就成为共和国所有社交圈子都欢迎的客人,无论是在莫洛西尼精英俱乐部还是在乔瓦尼·弗朗切斯科·萨格雷多的家里。萨格雷多成了他的好友并为他的工作提供支持。从帕多瓦到威尼斯只有几公里路程。伽利略经常顺路前往有14万居民的潟湖之城是通往东方市场的门户,并且依然是地中海地区最重要的货物转运地之一。

或许,伽利略也被这座城市的美丽所吸引,就像出生于不列颠萨默塞特郡的托马斯·柯里亚特,后者是当时许多来到威尼斯的访客之一。当柯里亚特面对运河两岸被威尼斯最有权势的豪门贵胄用以相互攀比的宫殿而赞叹不已时,他的年纪和伽利略差不多。他在游记中评论道,这些宫殿“提供了壮丽和美妙的景观”。

柯里亚特漫步途经以伊斯特里亚的白色石料作为外墙的卡梅伦吉宫,那是国家金融和商事法庭,并跨过崭新的里亚尔托桥,那是大运河上唯一的桥梁,建造在数千根榆木和松木桩上。他总是遇到染过头发、穿着领口极低的服饰、踩着后跟极高的鞋子、神气地走过威尼斯的广场的女子,她们的流行时尚值得这位清教徒花费许多笔墨。

“几乎所有女人,包括寡妇和少女,当她们外出的时候,几乎全都袒露着胸脯,许多人还半裸着背部。有些人用薄如蝉翼的亚麻布遮体。”威尼斯的时尚与阿尔卑斯山另一侧的迥然不同。呆板、单调的西班牙风格及其几乎遮盖全身的黑色长袍根本无法在此立足,在潟湖之城也很少感受到由宗教改革和反宗教改革带来的习俗转变。

毫不奇怪的是,柯里亚特觉得女人的自由着装不太得体。这会激起放荡的欲望,他写道。尽管如此,他还是拜访了一位交际花,她是那些只与海员和商人交易的“最惹人爱的卡吕普索”之一。他这么做是出于真诚的目的——为了研究威尼斯人的行为举止和劝说妓女从良。

令他特别遗憾的是,他的话没有对该女子产生任何作用,尽管她除了“香气迷人的床铺”之外还拥有一幅挂在威尼斯水晶玻璃后面的圣母像。伽利略也未能抵御威尼斯“令人陶醉的诱惑”。虽然人们几乎不了解他出游的情况,更不了解他在威尼斯的夜生活,但是年突然冒出了他的大女儿维吉尼娅(Virginia)的出生证,而她是“在苟合中”降生的。她的母亲是个威尼斯人,名字叫玛丽娜·甘芭。

伽利略早期的传记作者没有提及这场未婚同居,就连伽利略的儿子文琴佐也没有留下关于其亲生母亲的只言片语。伽利略与玛丽娜·甘芭保持长期关系的主要证据只有他们所生的三个孩子的出生证明。

玛丽娜·甘芭虽然在第一个女儿出生后就搬到了帕多瓦,但似乎从未住进伽利略的家里。托马斯·柯里亚特发觉,几乎很难见到威尼斯的贵族女子和上层男子。“因为男人们始终把他们的妻子关在自家的高墙后面。”甚至在集市上购物的时候,遇见的也不是女人,而是男人。造船业是威尼斯的骄傲。

柯里亚特在漫游迷宫般的城市的途中也参观了兵工厂——那座像要塞一般被高墙包围着的巨型船坞。他惊叹于华丽的桨帆船,如镶金的“礼船”,以及正在兵工厂保养的艘商船和战船的巨大数量。始终有约人在那里工作。

几个世纪以来,共和国通过在技术上改进船队维持着地中海的海洋贸易。因此并不奇怪,身为数学家的伽利略在接过教席之后,很快与兵工厂未来的长官贾科莫·孔塔里尼取得了联系。孔塔里尼向这位学者提出了一个由于桨帆船数量日益增长而变得至关重要的问题:如何能使长长的桨适应船的大小和最便于操控。伽利略很快就回答了孔塔里尼的询问。

得益于杠杆原理,他立刻就有了一个答案,可是它还差得很远。阿基米德的著作这次不敷使用了。从孔塔里尼仅仅一周后的回信中可以看出,伽利略的计算结果与事实存在偏差。他既没有考虑从船体伸出、最长可达14米而容易折断的船桨的巨大重量,也没有想到长凳上所需要的空间。每张长凳对应一支桨,通常坐3名桨手。

为了使威尼斯历史上最重要的战船——沉重的加莱塞战舰运动起来,每支桨甚至需要6个人。威尼斯海军对基督教地中海联盟在年的勒班陀海战中击败土耳其人发挥了至关重要的作用,总共有大约艘战船和足足15万人在这场战役中遭遇。

十年前,兵工厂的工程师设计了一种新型战舰:加莱塞战舰,它是一座浮动堡垒,最多配备36门火炮,其中最大者的射程可达约米。被布置在最前线的加莱塞战舰在战役伊始就像楔子一般打入了土耳其舰队。

这种沉重的战船之所以行动灵活,只是因为它能够承载大量船员:仅每侧26~30支桨就需要超过名桨手,同时还需要与此数量相当的士兵。伽利略不熟悉关于此类船舶的装备情况的冗长讨论。那又怎样?他此前从未接触过造船工作,就像他几乎没有参与过与建造要塞相关的事务。

与造船不同,他在军事建筑方面从一开始就可以借用他人的知识。他关于要塞建造的手稿是从有经验的军事工程师那里抄来的。建筑史家丹妮埃拉·兰贝里尼(DanielaLamberini)发现,它们基本上可以追溯到年离世的佛罗伦萨建筑学家贝尔纳铎·普奇尼。

伽利略在许多地方照搬了前者的描述,包括最微小的细节,他只是补充了几幅配图。“结果是普奇尼的论文受到误解,它们在整个17世纪都以伽利略·伽利雷的大名流传于欧洲各国宫廷。”对于想要了解工程学的技术问题的伽利略而言,借助已知或熟悉的人是理所当然之事。

他的“军用几何罗盘”也不是新发明,而是对古伊多巴尔多·德尔·蒙特的旧罗盘的改良。至于他多次隐瞒他的创作来源,这符合当时的惯例和他尽可能占有和推销他的知识的愿望。

他还总是对那些剽窃他的人感到不满,并对其中一些人采取了严厉措施,比如为了保护对他极具商业价值的罗盘而打击巴尔达萨雷·卡普拉,或者反对数学家埃特尔·祖格麦瑟,后者将来会为此报复他的“死敌”伽利略并嘲笑他的望远镜观测——伽利略一生中多次与其他学者展开令人难堪的争论,这只是其中的两例。

在造船领域,伽利略没有与此相当的信息来源可供借用。这是一门秘密的学问。在威尼斯船坞开展合作的各个手工业行会都对自己的知识严格保密。虽然普雷·特奥多罗·德·尼科洛等工程师在16世纪撰写了手册,以便能够随时仿造和系统性改造大型桨船和帆船,但是这些图纸都没有被公开。

它们只是为一种仅限于少数高性能船型的前工业时代标准化生产提供了模板。只有这样,威尼斯人才能在勒班陀海战前的几个月间完成数百艘桨帆战船的新建和装配工作。这场战事之后,兵工厂内的业务就明显减少了。原因包括年俘获了大量土耳其船只,但也包括~年的恐怖瘟疫。

在威尼斯原有的20万居民之中,约有6万人死于这场传染病,画家提香也未能幸免。伽利略逐渐熟悉了受到不列颠人和尼德兰人竞争冲击的威尼斯造船工业。在他最初几次前往兵工厂的时候,他和柯里亚特一样,面对着将用来建造长达50米的船舶的巨大木质龙骨惊叹不已。

从此,他会经常访问船坞和实地了解情况,以便更好地处理由于他担任新职位而不可避免的外界咨询。科学史家于尔根·雷恩和马泰奥·瓦勒利安尼以孔塔里尼的书信为依据,令人信服地阐述了伽利略访问兵工厂对他研究物体的抗拉强度和对他的力学的重要性。

威尼斯的船坞仿佛打开了闸口,对他来说价值连城的直观材料从中流过:达·芬奇所绘制的由杠杆、轴、绞盘和泵组成的机器的全套图纸。在这里,伽利略开始着手进行达·芬奇在同一地点由于缺少理论训练而未能完成的任务:他将技术的效果归纳为数学法则。这方面的范例是他关于力学的手稿。

伽利略提醒造船工程师和手工业者不要越界。如果他们觉得能够用他们的机器巧胜自然的话,他们就彻底搞错了。自然是无法欺骗的。长杠杆、曲柄或滑轮提供的优势仅仅在于能够以它们作为整体举起重物。如果没有这些辅助工具,就必须将重量分成小块。谁若想投入较小的力气,就必须承受较长的路程。这就是今人所称的“能量守恒定律”,就算机器也无法改变它。



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