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疯狂实验史 1304 迪特里希走向彩虹
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1304－1310年间的某个时刻，多明我会修士迪特里希·冯弗赖贝格(Dietrich von Freiberg)将一个圆形的玻璃瓶注满水举到阳光下。据说后人评价这一举动为“中世纪西方世界最伟大的科学贡献”。
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此前已有无数学者试图探寻彩虹背后的秘密。有些人猜测，空中的弧形是对日轮的反射，另一些人认为，雨中的云雾就像一面透镜。总之可以确认的是，雨以某种方式反射了日光，因为人们只能在太阳位置很低的时候背向太阳看见彩虹。但是为什么彩虹总是个始终一样大的弧形?不同颜色的排列顺序该如何解释?有时在一道彩虹上方还会出现第二道彩虹，且颜色排列顺序刚好相反，这又是怎么回事呢?
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仅凭肉眼观察是不能解答彩虹形成的问题的。但又怎么才能把自然奇观带人实验室呢?虽然人们知道，太阳光透过充满水的玻璃瓶照射时就会出现不同颜色，但是如果认为这样的水瓶就像缩微的雨云的话，它却产生不出彩虹来。
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必须要想新的办法，而迪特里希想了出来：他使用球形的水瓶，不是将它看成缩微的云，而是看成放大的水滴。弄清阳光在个别的水滴中发生了什么情况，就可以想见在阵雨中无数水滴同时生成这种效果时的情形。因此冯·弗赖贝格开始追踪单独一道太阳光线。首先他让这道光线射入水滴的上半部并仔细观察，发现光线发生弯折，接下来在水中转过一个比较大的角度继续前进。在玻璃瓶的另一面，部分光线穿透了瓶子，另一部分反射回来，继续在水中行进，最后在玻璃瓶的下部朝向太阳方向穿透出去，这时光线又一次发生了弯折。
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通过另外的实验，冯·弗赖贝格已经知道阳光在通过水和玻璃的路途中会分成不同颜色。每个单独的水滴都会同时将各种颜色反射向不同方向。而我们在这一时刻只看到某一种颜色，是因为集结成束的该颜色的反射光线正在此刻直射人我们的眼睛。一滴雨水落下时，首先映人我们眼中的是阳光中的红色光束，它的反射角大约为42°，接下来依次是橙色、黄色、绿色、蓝色，最后是反射角约为41°的紫色光束。所以说彩虹是由一类特殊的不断下落的镜子——雨滴所组成，它们前后相继接连不断地闪现彩虹的各种颜色。因为一直有雨滴持续落下，所以才会造成一个静止不动的颜色带的印象。
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那么在第一道彩虹上方，相对更大一些的第二道彩虹是如何生成的昵?冯·弗赖贝格在追踪射人球形玻璃下部的光线时发现了答案。光线同样是发生折射，穿过瓶内的水到达瓶的后壁，又以很缓的角度被反射，在水中穿行不久又到达了后壁，经过再一次的反射光线以朝向太阳的方向离开瓶体，穿透瓶体时叉发生了朝下的折射。所以说第二道彩虹的产生是2次反射参与的结果，因此与只发生过一次反射的第一道彩虹颜色顺序相反。而且第二道彩虹总是不及第一道明亮也说明与一次反射相比，两次反射会使更多光线流失。
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不过在有一点上迪特里希冯弗赖贝格犯了个错。他认为彩虹上红黄蓝绿等颜色的产生取决于光线射人的深度和水的透明度。直到后来人们才发现，这是由于不同颜色光的不同波长造成的。
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冯·弗赖贝格的实验是科学史上比较早的实验之一。他采用的由元素特性推及整体特性的方法成为自然科学领域最为成功的原则——归纳法，尽管很快就有批评家指责这位“彩虹研究者”。破坏了彩虹的诗意”，但这不会撼动他的功绩。
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访问punchandbrodie.com/ncyclo/rainbows可以看到模拟彩虹生成的漂亮的功画绘图。点击鼠标控制雨滴并在太阳光线中移动。欲知更多详情，敬请访问www.cornelsen.de/physikextra/htdocs/regenbogen.html
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疯狂实验史 1600 秤盘上的生活
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倘若当初就有《吉尼斯世界纪录》，圣多里奥(Sanctorius)必定位列其中：这位帕多瓦的著名医生在秤盘上度过的时间之长无人能及。工作台、椅子、床——他的所有这一切都通过绳索与房顶上的天平装置相连接。通过这种方式，圣多里奥30年间孜孜不倦地记录着自身体重的点滴变化。从所进食的食物的重量，到所排泄的废物的重量，他都称量记录。他将这些关于人类身体功能的实验结果作为实验备忘发表在他的作品《静态医学医疗术》(De Statica Medicina)中，这本书被今人奉为经舆。其中最著名的论断关乎一个惊人的事实：人们所排泄的大小便仅占所进食的食品重量的很小一部分。如果一个人一天进食8磅肉和饮料，有5磅都在不为察觉的情况下蒸发掉了。这种看不见的蒸发首先是排汗，圣多里奥还不知道，他是第一个测定这一重量的人，也由此成为量化实验医学的鼻祖。这之前医生们还仅是通过描绘来记录。
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遗憾的是，圣多里奥投能把他的实验详尽地描述下来。至于在实验备忘2“关于性交”一章中所做实验的详情，以及“无节制的性交阻碍了1/4的蒸发”,这只能交给读者们自己想象了。
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疯狂实验史 1604 头脑中的石头
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如果两块重量不等的石头自由坠落，较重的一块比较轻的一块落地更快，这个观点可以被推翻么?17世纪意大利学者伽利略在一次思维实验中所做的正是这些。当时人们仍相信两千年前希腊学者亚里士多德的观点：做自由落体的物体的下落速度与质量成正比。
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在他的思维实验中，伽利略把较重的石头和较轻的石头绑在一起，然后思考，石头现在的下落速度会是怎样的。如果说亚里士多德的论断是正确的，单独下落时，较重的石头会快于较轻的石头，那么同时下落时，“慢的就会拖住快的，同时快的也会拉动慢的。它们绑在一起时，速度应该介于较快的速度和较慢的速度之间”。另一方面，伽利略论证说，两块石头绑在一起比一块石头重。所以必定比一块石头下落得快。如果说物体下落的速度不依赖于它的重量，那么亚里士多德的定律就出现了自相矛盾，不攻自破。叶片比铅球下落得慢，这种日常的经验，并不是由于两个物体重量的不同而引起的，而是与它的形状和表面所引起的下落时的空气阻力相关。如果说谁还是不信，那么就到月球上去测试一下吧(见“l971 月球上的伽利略”)。
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◆美国莱斯大学的“伽利略计划”是个耗资巨大的网站，介绍伽利略及其生活 时代。在Galileo.rice.edu中有伽利略的生平、与他同时期的人物的肖像、历史事件介绍及学生项目。
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