1.1 伽利略發(fā)現(xiàn)“自由落體定律”

如果兩個物體從同一高度下落，是重的物體先落地，還是輕的物體先落地呢？也許有的人會想當然地說：“一定是重的物體先落地。”其實不然。根據(jù)自由落體定律，這兩個物體幾乎會同時落地。

不過，古希臘哲學家亞里士多德卻說：“兩個物體從同一高度自由下落，它們下落的速度與質(zhì)量成正比。”意思是，從同一高度落下的物體，重的物體先落地。長期以來，這個結(jié)論被認為是真理，沒有人敢懷疑。最先對此提出疑問的是意大利青年伽利略，他認為亞里士多德的結(jié)論有些自相矛盾。若依照亞里士多德的結(jié)論，假設有兩塊石頭，大的石頭質(zhì)量為8，小的石頭質(zhì)量為4，則大的石頭下落速度為8，小的石頭下落速度為4。當兩塊石頭被綁在一起時，下落快的石頭會被下落慢的石頭拖慢，所以整個體系（將綁在一起的大石頭與小石頭視作一個整體）的下落速度在4～8之間。但是，兩塊綁在一起的石頭總質(zhì)量為12，下落速度也應大于8。

當時，大家都認為這個年輕人膽大妄為，不知天高地厚。為了證實自己的判斷，伽利略宣布，他要在比薩斜塔（圖1-1）當眾做一個實驗。這天，風和日麗，人們早早來到斜塔下，觀看伽利略的實驗。伽利略雙手各拿一個鐵球，鎮(zhèn)定地走上斜塔。這兩個鐵球大小相同，但一個是實心，一個是空心。只見伽利略同時松開雙手，兩個鐵球在人們的驚呼聲中，同時落到地上。就這樣，伽利略向世界證明了自由落體定律。

圖1-1 比薩斜塔

伽利略的成功告訴我們，敢于大膽提出懷疑，是探索和發(fā)現(xiàn)真理的第一步。

知識加油站：比薩斜塔實驗的另一種說法

日本左卷健男所著《物理真好玩》上說，比薩斜塔實驗是謊言，其理由是：對該實驗的文字記錄，最早見于實驗之后60多年由伽利略的弟子維維亞尼所著的《伽利略傳》，這本書寫于1654年。而查閱在此之前有關(guān)伽利略做實驗的所有記錄，人們卻找不到在比薩斜塔所做的這次實驗。如果維維亞尼描述的內(nèi)容是真的，那么這個實驗在當時一定會成為很大的話題。但即使在伽利略自己的著作中，也從未見過有關(guān)在比薩斜塔做實驗的記錄。這到底是怎么一回事呢？實際上，荷蘭的西蒙·斯蒂文早在1586年就做過自由落體實驗。西蒙·斯蒂文將質(zhì)量不同的兩個鉛球從二樓拋下，證實二者是同時落地的。不過，這個實驗伽利略完全不知道。所以，維維亞尼可能為了尊敬自己的老師，而將斯蒂文的功績張冠李戴安在了伽利略的頭上，并且還把故事發(fā)生的舞臺戲劇性地選在了比薩斜塔。