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數(shù)學心

第六十一章 伽利略落體實驗

數(shù)學心 蔡澤禹 573 2020-05-03 17:46:16

  落體實驗古希臘思想家亞里士多德曾經(jīng)斷言:物體從高空落下的快慢與相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(jié)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(jié)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?qū)⒖諝庾枇β匀ゲ挥?,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,如今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。

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