伽利略的“比薩斜塔試驗”
韓雪楓
古希臘權威思想家亞里士多德（公元前384—322年）曾經(jīng)斷言：物體從高空落下的快慢同物體的重量成正比,重者下落快,輕者下落慢.比如說,十磅重的物體落下時要比一磅重的物體落下快十倍.1800多年來,人們都把這個錯誤論斷當作真理而信守不移.直到16世紀,伽利略（公元1564—1642年）才發(fā)現(xiàn)了這一理論在邏輯上的矛盾.伽利略說,假如一塊大石頭以某種速度下降,那么,按照亞里士多德的論斷,一塊小些的石頭就會以相應慢些的速度下降.要是我們把這兩塊石頭捆在一起,那這塊重量等于兩塊石頭重量之和的新石頭 ,將以何種速度下降呢?如果仍按亞里士多德的論斷,勢必得出截然相反的兩個結論.一方面,新石頭的下降速度應小于第一塊大石頭的下降速度,因為加上了一塊以較慢速度下降的石頭,會使第一塊大石頭下降的速度減緩；另一方面,新石頭的下降速度又應大于第一塊大石頭的下降速度,因為把兩塊石頭捆在一起,它的重量大于第一塊大石頭.這兩個互相矛盾的結論不能同時成立,可見亞里士多德的論斷是不合邏輯的.伽利略進而假定,物體下降速度與它的重量無關.如果兩個物體受到的空氣阻力相同,或將空氣阻力略去不計,那么,兩個重量不同的物體將以同樣的速度下落,同時到達地面.
為了證明這一觀點,1589年的一天,比薩大學青年數(shù)學講師,年方25歲的伽利略,同他的辯論對手及許多人一道來到比薩斜塔.伽利略登上塔頂,將一個重100磅和一個重一磅的鐵球同時拋下.在眾目睽睽之下,兩個鐵球出人意料地差不多是平行地一齊落到地上.面對這個無情的實驗,在場觀看的人個個目瞪口呆,不知所措.
這個被科學界譽為“比薩斜塔試驗”的美談佳話,用事實證明,輕重不同的物體,從同一高度墜落,加速度一樣,它們將同時著地,從而推翻了亞里士多德的錯誤論斷.這就是被伽利略所證明的,現(xiàn)在已為人們所認識的自由落體定律.“比薩斜塔試驗”作為自然科學實例,為實踐是檢驗真理的惟一標準提供了一個生動的例證.