“两个铁球同时着地”之后

作者: 李志军

伽利略在比萨斜塔上所做的“两个铁球同时着地”实验震动了比萨大学的校长、教授和宁肯相信古人金科玉律、不愿相信眼前科学证明的人们。

当他从塔上下来时,校长和几个老教授立即将他围住:“你一定是施了什么法术,让两个球同时落地,亚里士多德是绝对不会错的。” “亚里士多德全是靠道理服人的。重的东西当然比轻的东西落得快,这是公认的道理。就算你的实验是正确的,但它不符合道理,也是不能承认的。”伽利略反驳道:“既然你们不相信事实,一定要讲道理,那我也给你们讲一讲。就算是重的物体比轻的物体下落快,我现在把这两个球绑在一起,从空中扔下,按亚里士多德的理论,你们说说看,它落下时比重球快还是比重球慢?”

校长不屑一顾地答道:“当然比重球快!因为它是重球加轻球,自然更重了。”

这时一位老教授忙挤上前来说道:“当然比重球慢,因为轻球下落的速度慢,它要拖重球的后腿。”

伽利略这才不慌不忙地说道:“可是世上只有一个亚里士多德啊!而按照他的理论,怎么会得出两个不同的结果呢?”

校长和教授们面面相觑,半天说不出话来。一会儿才突然醒悟到,他们本是一起来对付伽利略的,怎么能在伽利略面前互相对立呢?校长的脸刷的一下红了,气急败坏地叫道:“你这是诡辩,放肆!”这时围观的学生轰地一声大笑起来。伽利略还是不动声色地说道:“看来还是亚里士多德错了!物体从空中自由下落时不管轻重,都是同时落地,就是说物体无论轻重,它们的加速度是相同的。”

有人会说:如果在高处同时放下纸球和铅球,那么,当纸球还在空中飘荡时,铅球早已着地了。这不是证明了亚里士多德的学说是正确的吗?不,这正是把生活中的直觉看作是真理,也是亚里士多德犯经验主义错误的原因。事实上,物体在空气中下落时,都要受到空气的阻力,纸球体积大、重量轻,空气阻力的影响大,不可忽略;而铅球体积小、重量重,空气阻力的影响小,可以忽略。如果在真空中做物体下落的实验,由于排除了空气阻力的影响,轻重物体下落的速度是一样的。中学物理实验室里有一种真空管演示仪,在玻璃管中放入羽毛和金属钱币,当抽出管内空气形成真空后,上下麵倒玻璃管,就会看到羽毛和钱币是同时落下的。

在这之后,伽利略继续研究自由落体运动,逐步建立了科学的理论体系。他创立了速度和加速度的概念,分析了匀速运动和匀加速运动,对自由落体进行了种种假设,并在此基础上进行了数学推理,最后提出了著名的自由落体运动定律:物体自由下落的距离与时间的平方成正比。