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第1130章 落体实验和半球实验

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“比萨斜塔实验?”

徐光启听得一头雾水。

因为他从未听传教士讲过这个实验,从泰西出使归来、和伽利略有交往的孙元化也没提过。

这让他不由好奇道:

“这是什么实验?”

“臣怎么没听说过?”

“没听说过?”朱由检很是惊讶。

因为在他想来,这个实验应该很有名才是,难道现在还没开始举办?

这却是他受到了小学课本的误导,《两个铁球同时着地》这篇文章里的实验,从来没有真正做过。

伽利略的理论,是在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》里提出的,这本书在泰西刚刚出版。

根据自由落体理论,所有的物体,无论重量或密度大小,在真空中会以完全相同的方式均匀加速。

为了方便人们理解,伽利略在《对话》的虚构对话中,让代表自己的萨尔维阿蒂解释了这一理论:

“亚里士多德说:‘从100肘高处下落的重100磅的铁球,比从同一高处下落的1磅重的铁球更早落地,后者在同一时间里只下降了1肘。’但要我说,它们是在同一时刻到达地面的。”

这完全是他用理论推导的结果,却没做过实验。

朱由检对此并不清楚,但他从徐光启这里听说比萨斜塔并未举行什么实验后,当即决定道:

“泰西没有做过,咱们就自己做。”

“准备同样材质、不同重量的大小铁球,还有同样重量、不同大小的铁球和木球。”

“从热气球上往下坠,看看谁先着地,再格出其中的原理。”

“有能解释并用数学计算出来者,授与世袭爵士和科学院院士身份!”

命徐光启以大学士身份负责这个实验,促进科学研究。

徐光启听了仍是不解,但是他知道皇帝的用意是好的。

这个实验的名气传开,能够让人们加强对科学的关注。

并且能转移热点,减少自己受到的非议。

而如果自己用西学解释出这个实验的原理,西学的处境也会得到改善。

他决定按皇帝的要求负责这个实验,格出其中的道理。

朱由检为了防止无人解答,稍微做出提点,说道:

“这个实验,可以称之为落体实验,主要受重力和浮力、或者说空气阻力的影响。”

“空气能让热气球漂浮,它是有力量的。和水能浮起物体一样,空气有浮力存在。”

“这个浮力,不足以让铁球和木球在空气中浮起来,但是在它们落下时,却会形成阻力。”

“按照朕的估测,同样材质的铁球坠下去,大概会同时落地。”

“或许会因为阻力有一定差异,但是用肉眼很难区分。”

(比萨斜塔高56.7米,根据计算,大球落地的时候,小球在其上2.42米的位置。重力加速度下,落到地面时铁球速度接近40米每秒,2.42米再往下落的时间不到0.1秒,肉眼比较难以区分)

徐光启听得更懵了,万万没想到皇帝还能知道这些。

他不知道皇帝说的是对是错,但直觉上感觉没问题。

不过在没有得到证实前,还是不能传出,他打算等实验结果得出后再公布出去。

小心记下这些,徐光启又问道:

“那用木球做什么?”

“难道木球也和铁球同时落地?”

朱由检道:

“同样重量、但是不同大小的铁球和木球下落,一定是铁球先落地。”

“因为木球的体积更大,会受到更大的阻力。”

“用它们两个比较,是为了让人们感受到浮力。”

“朕对热气球的悬赏开出几年了,现在都没有人解答,用这个实验启发他们。”

对热气球的悬赏,朱由检本来是抱有很大希望的。

但是这个问题在热闹了一阵后,因为无人解答出来,就被高高挂起。

所以朱由检用木球和铁球对比,直观地展现空气浮力。并引出密度、阻力、重力等概念,促进物理研究。

当然,他用的是格物的名义,让士子格物致知,研究其中道理。

解释了落体实验,朱由检感慨道:

“落体实验最理想的环境,应该是在真空中,排除空气阻力等干扰,可以称之为自由落体实验。”

“那样所有的物体,无论重量或密度大小,都会同时落地。”

“但是现实中找不到这样的地方,只能等以后效仿万户陶成道飞到太空,才有可能做这个实验。”

“太空”这两个字,对徐光启来说又是陌生的词语。

他知道皇帝说的不是特别空的意思,应该是极高的天空。

否则就不需要效仿万户陶成道,用火箭把人打上去。

想到陶成道的下场,徐光启劝谏道:

“飞天之说,虚无缥缈。”

“天上到底是什么,谁也无法得知。”

“陛下不可投身如此虚无缥缈之事,徒然浪费心力。”

朱由检摇了摇头,说道:

“太空上的事情,不是虚无缥缈。”

“按照浮力理论,越往上空气越稀薄,直到什么都没有,完全变为真空。”

“那样的地方,人是无法呼吸和生存的。但是自由落体实验,同样不会受空气影响。”

“未来后人若真的登上太空,朕希望他们在真空中做实验,验证自由落体理论。”

让旁边的起居注记下,作为自己的期许。

他希望大明的生产力发展后,能够面向太空。

人类不能永远困于地球上,要走向星辰大海。

这么宏伟的目标,他自然是看不到的,只能寄望后代。

徐光启听皇帝这么说,也放下了担心。知道皇帝不是追求太空入脑,不顾一切让人上天。

不过,对于皇帝说空气越往上越稀薄、直到变成真空,他是有些不大相信的。

因为此时西方主流的观点,是空气中充斥着以太,根本没有真空存在。

对此,朱由检听得失笑。

他虽然不知道伽利略的弟子托里拆利怎么证明真空的,但是用过真空袋保存衣物的他,知道怎样抽出真空来。

想着自己命人研发的压水井,朱由检画了个图,说道:

“命文思院制作抽气泵,要能抽出空气。”

“还有,准备两个空心的半球,把它们合起来后抽走空气,里面就是真空存在。”

“外面空气会向真空流动,在受到阻隔之后,会把两个半球挤压在一起,几匹马都拉不开。”

“这个实验就是半球实验,可以证明真空和大气压存在。”

“朕希望有人能计算出大气压,并且制造更方便使用的真空泵、真空袋,用以储存食物减缓变坏。”

“两个都悬赏世袭爵士,看学识授予院士身份。”

又开出了悬赏,让徐光启主持半球实验。

这个实验更加难以理解,因为徐光启想象不出为何抽走半球中的空气后,几匹马都拉不开?

他担心皇帝说的是错的,决定实验举行后,再宣布悬赏。

从这两个悬赏中,他充分感受到皇帝对科学的重视。

未来只要能格出其中的原理,做好格物致知,科学在儒家的地位就能立起来。

他也能减少因为西学受到的诟病,成为科学的创始人。

——

带着两个实验要求,徐光启找来陈子龙做安排。

陈子龙听说以后,当即道:

“学生会发动科学院、文思院,支持两个实验。”

“实验宣传上面,老师有规划没有?”

“是不是先在报纸上宣传一阵子,吸引更多的人观看?”

徐光启犹豫道:

“若是实验的结果和皇上说的不一样,开不出悬赏怎么办?”

陈子龙不以为然道:

“皇上圣明天纵,又在梦中接受过太祖成祖指点。”

“他连天上都去过,说不定就在天上做过自由落体实验。”

“这根本不可能错,一定是皇上说的对!”

这是很多人的想法,在朱由检不断用预言证明后,已经有很多人相信他是在世真神,可以沟通上天。

在陈子龙等年轻士子心中,相信皇帝是人间至高神的大有人在。

反而是徐光启这些大学士,因为和皇帝接触比较多,没有那么多敬畏。

他们对皇帝是人间至高神的说法将信将疑,只是不反对而已。

听到陈子龙这样说,他张大了嘴巴,最终道:

“那就先做落体实验吧!”

“等到落体实验证明了,再做半球实验。”

“铁球和木球也容易准备,你让文思院尽快做出来。”

陈子龙点了点头,当即去文思院找人安排。

在皇帝指点下造出热气球、并且因此被特赐元士出身的吕祥,对此非常关心。

浮力这个概念,没少困扰他,他也想解释清楚热气球的原理。

无奈他的学识不够,一直解释不清浮力。

听到落体实验和浮力有关,他亲自带领文思院的九级铁匠,制造出重量不一的大小铁球。

并按照小铁球的重量,用自己精湛的木工手艺,选择非常轻的木材,制作出和铁球同样重量、体积却大了很多的木球。

这四个球,就是落体实验的器材。

还有承载它们的热气球,能升到五十米的高空,把它们从天上坠下来。

在陈子龙的大力宣扬下,很多京城的士民,都知道了实验的事情。

喜欢看热闹的人,在十月一日齐聚黄金台,观看这个实验。

陈子龙自告奋勇登上热气球,拿着扩音喇叭大喊道:

“都离远一点,小心被砸到。”

“待会儿可要看清了,格出其中道理的,可以拿到世袭爵士爵位。”

不顾徐光启的交代,直接把悬赏道了出来,吸引观众的注意力。

围观的士民听到格出道理就能封爵,一个个瞪大了眼。

当今皇帝封爵虽然很大方,但是除了立功外,一个世袭爵士,就需要花十五万石粮食捐纳。

大明绝大多数人,是掏不出这个钱粮的,爵位和他们基本无缘。

如今听到有成为世袭爵士的机会,他们有一个算一个,都盯着热气球中的陈子龙,生怕错过任何细节。

陈子龙指挥科学院的护卫空出一块场地,这才在黄金台上对铁球和木球称重,乘坐热气球慢悠悠地飘了上去。

此时的热气球,因为火炮校射和城中瞭望的功能,已经成为大明军警不可缺少的装备。

它的完善速度也非常快,吕祥等人虽然不知原理,却利用经验大大提高了它的性能,已经变得非常安全。

陈子龙没一会儿,就通过绳子上的刻度,飘到了五十米高空。

望着周围密密麻麻的建筑和人群,他当真有一览众山小的感叹:

“这热气球真是个好东西,谁能想到这么简单就能飞起来?”

“希望有人能解释清楚浮力,用科学计算出来。”

念叨了一声“陛下保佑”,陈子龙首先拿着大小铁球,同时脱手而出,从空中落了下去。

人们只听到“嘭”的一声,两个铁球几乎同时,落在了地上。

这让一些坚信大铁球更重应该先落地的,不由陷入怀疑。

而后没等多久,陈子龙又托出一个小铁球和一个大木球,把同样重量的两个球,同样坠了下去。

这次两个球落地的时间就不一样了,木球明显慢一下,甚至受到风的影响,落地时有了一些偏移。

人们看着这个结果,大多感到茫然,很多人根本不知道,其中到底蕴含着什么道理?

陈子龙见状急忙让热气球降低高度,拿着扩音喇叭大声宣读悬赏。

而后又宣告十日后举行半球实验,地点同样是黄金台。

期间有人解释出来原理,他会像皇帝请求更高的封赏。

但是这显然是不可能的,大多数人对此根本没有头绪,更别说是通过科学计算解释出来。

很多人只是看热闹,当个谈资而已。

这也让十日后的半球实验,引来更多的人观看。

在他们看到两匹马、四匹马、甚至八匹马都没把抽成真空的两个半球分开,直到用十六匹马才拉开两个半球时,都是惊讶地纷纷感叹。

没举行这个实验前,他们没想到空气还有力量。这个实验算是把空气的力量完全展现出来。

真空这个概念,浮现在人们眼前。而且不同于佛教的内涵,成了一个科学概念。

很多人都着手研究真空,尤其是看着很简单的真空泵、真空袋。

他们希望摸索出方便抽真空保存食物的办法,获得皇帝悬赏的爵位。

大明上下掀起了一阵科学热潮,人人都在谈论格物致知,格出实验原理。

科学的名声也愈加响亮,成为大明的显学之一。(本章完)
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